工学院大学建築学部卒業論文梗概集
久田研究室 2018 年度

活断層近傍の強震動特性に関する研究
DB15104

1．研究の背景と目的

桐生

拓実

表 1 収集した震源インバージョン結果

地震被害想定などで用いられる予測地震の震源モデルの設定には強震動レシピと呼ばれる震源断層を特定した場合に、強震動を高精度で予測するための「誰がやっても同じ答えが得られる標準的な方法論」が用いられていたが、首都直下地震などのプレート境界型（海溝型）地震，内陸地殻内地震（例：2016 年熊本地震）など の地表地震断層近傍における永久変位を含む長周期成分を再現出来ない。
強震動レシピは地震発生層以浅のすべりを考慮していな く 引 間 (2014) に よ る 2014 年 長 野 県 北 部 の 地 震(M W 6.7)など では、地 震発 生層以浅に もすべり が大き い小断層が確認できる。近年地表断層近傍では、距離が近い地震発生層以浅のすべりが大きく影響する事が確認出来ている、地震発生層以浅を中心に強震動レシピの改良をし、建築物の設計・検証用の地震動策定法や地震被害3.1. 2014 年長野県北部の 地震の再現解析
震源近傍で採れた観測記録を用いた震源モデルとして、想定への適用例を提示するなど，工学的利活用に資する引間ほか(2015、以下引間 モデルとする )による 2014 年

事を目的とする。

長野県北部の地震を対象に検討を行う。対象とした観測点、最終すべり量分布、すべ り速度時間関数を図 1～3 に2.既往の研究示す。対象周期は 1 秒～20 秒とした。ただし、NGNH36

これまで地表地震断層近傍における永久変位を含む長観測点ではフリングステップを確認するために長周期側周期成分の地震動評価のための震源モデルの設定方法ににはフィルターをかけていない。ガウス積分点は 1 点とつ い て 検 討 を 行 っ て き た （ 例 え ば ， 田 中 ・ 他 （ 2017））。

し、破壊伝播速度は地震発 生層以浅で 2.0km/s,発生層 内

具体的には，地震発生層内は強震動レシピを用いて震源で 2.8km/s と使い分ける。なお、地震発生層の上端深さモデルを設定し，そのすべり分布を地震発生層以浅までは 、 防 災科 学 技術 研 究 所 J-SHIS の 深 部 地 盤 モデ ル (藤拡張するというものである。地震発生層以浅のすべり速原・ほか（2012）)の地震 基盤深さから 2～3km 程度 と度時間関数は、Tinti et al.(2005)による規格化 Yoffe 関

考え、上部 2 層を発生層以浅としている。久田(1997)に数を用いることとし，そのパラメータを設定するためのよ る 理 論 的 手 法 (波 数 積 分 法 )に よ り 計 算 を 行 っ た 。

回帰式を既往の震源逆解析結果から求めている。この設NGNH36 観測点における 観測記録との比較を図 4 に 示

定方法に関して，2016 年熊 本地震（ Mw7.0）では ，地 表す。観測記録の再現性は高く、発生層以浅が観測記録の地震断層近傍を含む広域の観測記録（周期 1 秒以上）が再現に寄与している事が分かる。

再現できることを確認している。

注) ☆は破壊開始点

3.震源インバージョン結果 の収集と観測記録の再現収集した震源インバージョン結果の一覧を表 1 に示す 。
このうち、引間・他(2015)による 2014 年 長野県北部 の地震、関口・岩田 (2002)に よる 1999 年トルコ・コジ ャ
エリ地震の２地震について再現解析を行い、分析を行った。ここでは 2014 年長野 県北部の地震の一例を取り上げる。
図 1 対象観測点

図 2 最終すべり量分布4.強震動レシピを用いた地 震動評価
前章で扱った 2 地震に対 して、強震動レシピに基づいてモデル化を行い再現性について確認する。前章同様、長野県北部の地震の一例を取り上げる。
4.1.2014 年長野県北部の 地震による再現解析
作成したレシピモデルを図 5 に示す。巨視面は引間モ
デルと共通とし，上部 2 メッシュ分（ 3km 以浅）を地 震発生層以浅と仮定し、断層面を 2 メッシュ分は考慮しない。アスペリティ位置は上端部中央を基本とするが、２メッシュ分西に設定する。破壊伝播速度は 2.45km/s と
図 3 引間モデルのすべり速度時間関数
NS

1010ウス積分点、対象周期は引間モデルと同様とし、久田

05(1997)に よ る 理 論 的 手 法 (波 数 積 分 法 )に よ り 計 算 を 行-100-20-5-30-10520015-510-105-150-20-501020った。NGNH36 観測点にお ける計算結果と観測記録の比較を図 6 に示す。永久変位を含む長周期側が過小評価となり、速度波形の特徴を上手く再現出来ていない。

Depth0km0time(sec)

NSVel(cm/sec)

20101005-100-20-5-3020-1015101005-100-20-5-303.0km赤：解析）

Slip=1.0m
Rake=65°

EW

151010time(sec)20Dis(cm)

図 5 レシピモデル(☆は破壊開始点)
010time(sec)

EW

2015010-55-100-155-520015153020Dis(cm)Dis(cm)5Vr=2.45km/s

L=19.5km(b)地震発生層以浅におけ る速度波形を比較
NS

Slip=0.44m
Rake=65°

15km

-100

考慮しない

20time(sec)(a)観測記録との比較（黒 ：観測

Vel(cm/sec)

似式(以下、中村・宮武関数)を用いる。対象観測点、ガEW

15Vel(cm/sec)

Dis(cm)Vel(cm/sec)

20

し、すべり速度時間関数は 、中村・宮武 (2000)による 近1015500-15-5-305-10-51020-15010time(sec)

200010time(sec)2010-5

図 6 速度・変位波形の再現例(NGNH36 観測点)

5-100-5-15010time(sec)20010time(sec)205.修正モデルにおける地震 動評価
地表地震断層近傍における永久変位を含む長周期成分(c)地震発生層以浅における変位波形を比較の再現にはレシピで考慮されていない地震発生層以浅に、

図 4 速度・変位波形の再現

長周期地震動を生成する領域を設定する必要性があると(NGNH36 観測点,引間モデ ル )指摘されているため（田中・他（2016）地震発生層以 浅のすべり分布とすべり速度時間関数につき、設定を行う。

図 8 修正モデル (☆は破壊開始点 )5.1.2014 年長野県北部の 地震による再現解析
地震発生層内と同じ長さ及びすべり量を持つアスペリティに設定をする（ 2016 年 熊本地震（田中・他（ 2018）））。

広の関数を用いる。発生層以浅における、震源インバージョン（うすだいだい）によるすべり速度時間関数の一100-20-10-20300Dis(cm)は規格化 Yoffe 関数といっ た立ち上がりの緩やかな、幅200-40

すべり速度時間関数に関しては、田中・他（ 2018）に よる提案式より、地震発生層以浅のすべり速度時間関数に3020Vel(cm/sec)

すべり分布について、地震発生層以浅のすべり分布を20-1010-200-30-100200510time(sec)15510time(sec)

1520部と、現行のレシピで用いられていた中村・宮武関数（ 赤）,作成した規格化 Yoffe 関数 （緑）の３つを比較したグラ

図 9 速度・変位波形の再現例(NGN005 観測点)

フを図 7 に示すが、立ち上がりが強く、急激に落ちる中村・宮武関数に対し、震源インバージョンによる関数は5.2.1999 年トルコ・コジ ャエリ地震による再現解析

緩やかな立ち上がりをし、幅広の関数といった規格化

長野県北部の地震と同様の流れで３章と同じく、地表 地

Yoffe 関数が似た印象を持 つ。

震断層近傍で採れた観測記録を用て 1999 年トルコ・ コ

以上を基に作成された修正モデルを図 8 に示す。対象

ジャエリ地震について地震発生層以浅を考慮した修正モ

観測点、ガウス積分点、対象周期は前章と同様とし波数デルの作成を行う。４つの断層から形成される長大断層積分法により計算を行った。NGN005 観測点における 計で、西から順に SEGMENT(A～ D)と設定した東西方向 の算結果と観測記録の比較を図 9 に示す。変位・速度共に横ずれ断層となっている。対象とした観測点、作成した波形の再現性が向上し、EW における永久変位も再現 出

レシピモデを図 10～11 に示す。対象周期 は 1 秒～40 秒来ていることより、発生層以浅を含めた異による修正モとした。ただし、SKR 観 測 点ではフリングステップを確デルの精度が高いことが分かる。

認するために長周期側にはフィルターをかけていない。
巨視面は Sekiguchi and Iwata (2002、以下関口モデ ル6とする)と共通とし、上部 3 メッシュ分（3km 以浅） を5地震発生層以浅と考える。アスペリティ位置をセグメン

slip rate(m/s)

4

ト C に関しては西側端部に 設定する。 ガウス積分点は 1点、破壊伝播速度を 2.5km/s とし、地震発生層内のすべ3り速度時間関数は、中村・宮武関数を用い、地震発生層2以浅には規格化 Yoffe 関数 を用いて 波数積分法により計算を行った。SKR 観測点 に おけるレシピモデルによる計1算結果と、修正モデルによる計算結果での観測記録との001234time(s)56EW,UD 成分において比較 を行っている。

図 7 地震発生層以浅にお け るすべり速度時間関数の比較

Depth0km

Slip=1.0m

比 較 を 図 112 に 示 す が 、 SKR の NS 成 分 欠 測 の た め

Slip=0.44m

永久変位については良く再現出来ているが、UD 成 分 についての変化は少なく SKR についてはもう少し検討 を行う必要があることが分かる。

3.0km
Slip=1.0m
Rake=65°

15km

Slip=0.44m
Rake=65°

Vr=2.45km/s

L=19.5km
図 10 対象観測点

Vel(cm/sec)
Dis(cm)トルコ・コジャエリ地震では改善幅が小さい結果となっ

50

100

2550た。それは破壊の乗り移りが原因と考えられており、原00-25-50300-50200

20100

00-20-100-40040

因解明と共にその他の地震についても同様の検討を行う。

4001020time(sec)30参考文献1)引間和人，中村亮一，植 竹富一（ 2015）：2014 年長 野
1020time(sec)3040(a)レシピモデルによる再 現解析-5040200-20-40-60

300

40200

2010000-20-100-40Dis(cm)Vel(cm/sec)

100
5000102030time(sec)40

県北部の地震（ Mj6.7）の震 源過程～震源近傍の広帯域地震波形を考慮した解析～，日本地震学会講演予稿集 2015年度秋期大会，S15-142)久田嘉章（1997）：成層地 盤における正規モード解及びグリーン関数の効率的な計算法，日本建築学会構造系論
文集，第 501 号，pp.49-563)防 災 科 学 技 術 研 究 所 強 震 観 測 網 (K-NET,KiK-net)：
http://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/4)Rupture

Processofthe1999

Kocaeli

Turkey,Earthquake Estimated from Strong-Motion
0102030time(sec)40(b)修正モデルによる再現 解析
図 11 速度・変位波形の再現例(SKR 観測点)

Waveforms by Haruko Sekiguchi and Tomotaka Iwata
5) 関口と岩田（ 2002）地 震 研究リソース有限破壊モデル
データベース
http://equakerc.info/SRCMOD/searchmodels/viewmod
el/s1999IZMITT01SEKI/6)地 震調 査研究 推進 本部： 震源断 層を特 定した 地震 の 強6．まとめと課題
既往の震源インバージョン結果を収集し、インバージ震動予測手法(「レシピ」)、2016 年 6 月

ョン結果とレシピに基づく震源断層モデルを対象に理論

7)日本建築学会：地盤震動 と強震動予測 -基本を学ぶた め的手法(波数積分法）を用い て地震動評価を行い、（ 2016の重要項目-

年熊本地震（田中・他（ 2018））による地震発生層以浅の8)壇 一男 ：内陸 地震 による 強震動 予測の ための 断層 モ デ

設定方法の考え方について、熊本地震以外についてどこルの設定方法－活断層情報の捉え方とアスペリティモデまで適応可能かモデルの妥当性を検証した。断層面最短ルの力学特性－、ORI 研究報告、2008 年 6 月

距 離 が 2km 程 度 以 内 の 震 源 近 傍 に お け る 観 測 点

9)中 村光 洋・宮 武隆 ：断層 近傍強 震動シ ミュレ ーシ ョ ン（NGN005）では、 レシピ モデルを用いた場合に、過 小の た め の 滑 り 速 度 時 間 関 数 の 近 似 式 、 地 震 2,53,1-9、評価となることがわかった。これは地震発生層以浅を考2000 年慮し、すべり分布とすべり速度時間関数を加えることに

10)引 間 和 人 ： 強 震 波 形 を 用 い た 2016 年 熊 本 地 震 の 本より解決をする。だが、そのすべり速度時間関数の設定

震・前震の震源過程解析、日本地震工学会第 12 回年 次には、現行のレシピモデルで用いられていた関数では全大会梗概集、2016、 P4-17.

体の再現性は変わらず規格化 Yoffe 関数を用いること で

11) 久田嘉章 ：活断層近 傍 における強震動 予測手法の 工再現性を向上させる。それはすべり速度時間関数の形状学的適用に関する諸課題について(その 2)、日本地震 学 会がインバージョン結果とレシピとで大きく異なっている

講演予稿集 2015 年度秋期大会、2015 年、S22-12.

ことが原因である。いずれの地震も再現性が向上したが、図 12 修正モデル (☆は破壊開始点)