Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan【
論文
1
日本建築 学 会 構 造 系 論 文報 告 集 第 447 号・
1993 年5
月JournaL
ofStruct
.
Constr
.
Engng
,
AIJ
,
Ne
,
447
,
May
,
1993
岩盤
に
お け
る
観 測 記 録
に
基
づ く
M
豺項
を
考
慮
し
た
地
震 動 応 答
ス
ペ
ク
ト
ル の
予
測 式
PREDICTION
OF
VELOCITY
RESPONSE
SPECTRA
FOR
SEISMIC
MOTIONS
IN
AND
ON
ROCK
SITE
CONSIDERING
NONLINEAR
SCALING
OF
M
鴫
TERM
福 島
美
光
*,
翠 川
三
郎
* *Yoshimitsu
FUKUSHIMA
and
Saburoh
ハ
41DOI
〜
、rKAWA
Prediction
relation of response spectra wasderived
by
using earthquakeground
accelerations
observed
in
Qr on rock.
The
M
も
term
was usedfor
the
regression model,
because
the
scalinglaw
of
Mw
is
nonlinear whenthe
source spectra of ω一
tmodel was assumed
.
The
derived
coefficientfor
the
M
も
term
agrees withthe
value expectedfrom
ω一
tmodel
,
The
predicted
spectrumfrom
the
re−
gression
modelagrees
well withthe
observed spectlumin
near−field
during
the
l983
Nihonkai
chu−
bu
earthquake ofM
,
7.7,
Kegtoomls
:resp・nse sPe‘t
・a,
ω『
zm
・del
,
regressionanaiysis
,
dummy
turiable,
r・σ々砌 伽,
M
.応
答
スペ ク トル ,ω一
2モ デ ル ,回帰
分析
,層別
因子
,
岩 盤
地震 動
,
モー
メ ン トマ グニ チュー
ド
1
.
は じめ に近 年
,
地 震 観 測 網
の充 実
に とも
なっ て,
地 中 深 部
の岩
盤 中
や露 頭
岩
盤 上
に おけ
る観 測 記 録
が得
ら れ るよ う
に なっ てき た。表 層
地盤
の影 響
が少
ない これ らの記 録
を直
接 分 析
して岩 盤
で の地 震 動 を評 価 す
れ ば,
震 源 や波 動伝
播
の特 性
を よ り精 度
よ く評 価 す
ること が可 能
と考
え ら れ る。 ま た将 来
,
地 下 岩 盤 中
に重 要
な構 造 物
が建 設
さ れる ことも予 想
さ れ るの で,
地 中地 震 勤
の平 均 的 特 性 を予 測
す ること自体
も重
要
な研 究 課 題
の ひとつ で あ る と考
え ら れ る。
観
測
記
録
に基
づい て地 震 動
の応
答
スペ ク トルや最
大
振
幅 を予 測
する ための経 験 式
は従 来
よ り多 数 提 案
され て い る。
提 案
さ れ た経 験 式
は,
マ グニ チ ュー
ドM
,
距
ee
X
,
地 盤条 件
をパ ラ メー
タ と す る単 純
な形
を と る もの が多
い が例え ば])−
S ],
複 雑
な関 数 型
を と る も の も提 案
さ れ てい「
る例 え ば51噌
二ω。
も し対 象
と す るM
やX
の範
囲に利
用で き る 地 震 記 録 が 十 分に存 在
す れ ば,
どの よ う な関
数 型の経
験式
を用
い る の が妥当
で あ る か統 計的
に検 定
す ること が可
能
であ る。
しか し,
現
在
の ところM
が大
き くX
の小
さ な記
録 は あ ま り得
られて いない の で,
適 切 な関
数 型 を統計的
に吟味
す ること は非
常
に困 難
であ る。実
際
に利
用
で き る 地 震記 録
の数
は,一
般
に,M
が小
さ くX
の大
き なもの ほ ど多
く,M
が大
き くX
の小
さ な場 合
の地 震 動 特 性
をこれ らの記 録
か ら外 挿
して予測
す ること
はあ
る程 度 避 け
ら れ ない のが現 状 と 考
え ら れ る。
そこ で,小 地 震
の記 録
か らでも大 地 震
の地 震 動
特性
を適
切に評 価
で き る よ う,地 震 波
の発 生
や伝 播
の物
理的要
因を考 慮
して経 験 式
の関 数 型 を適 切
に設 定
す るこ と が必
要
と な ろ う。
しか し なが ら,従来
の研
究
でこ の吟
味
が十 分
に さ れ てい ると
は限
ら ない。
武 村
ほ か は,
震 源
モデルと波 動 伝 播
モデ
ルを用
い て地
震 動
スペ クド
ル の簡 単
な予 測 式
を導
き,
スペ ク トル振 幅
の対 数
は,M
の項
,
X
’
の対 数
の項
およ
びX
の項
の線 形
結合
で近似
で き ること を示
し た11)。一
方
,
福
島
・
田中
12) は, 震 源 ス ペ ク トル がAki
の ω一
2 モ デル ]3〕の ス ケー
リ ング則
に従
っ て い る と仮 定
し た とき,M
に関
する スケー
リ
ングは非 線 形
と な り,
気 象 庁
マ グニチ
ュー
ド
M
,を 用
い る と複 雑
な ス ケー
リングに な るが,
モー
メ ン トマ グニ チュー
ドMw
を用
い る とM
に関
す る ス ケー
リン グがMw
の広
い範 囲
でMw
の 二次 式
によ
り近 似
でき
る こと を
示
し た。
翠 川
は,
ω一
!モ デル に基
づく余 震 合 成 法 を準
用 し た結 果
か ら,
最 大 加
速度
は距 離
が近 付
く と飽 和
し,飽
和
する距 離
はM
に依 存 す
ることを示
し た]4 )。
こ の よ う な近 距 離
で地 震 動
レ ベ ル が飽 和
す る モ デ ル は * 清水 建.
設 (株 )大 崎 研 究室・
修士 (工学 ) # 東 京工業 大 学 大学 院 総 合 理工学 研 究 科 社 会 開 発工学 専 攻 助 教 授・
博 士 (工 学 〉Ohsakl
Research
InsLitute
,
Shim
且zuCorporation
,
M
.
Eng
.
Assoc
.
Prof
,
,
Department
ofEnvirQnmental
Engineering
,
interdisc
重.
pli
皿aryGraduate
School
ofScience
arLdEngineering
,
Tokyo
Institute
of
Technology
,
Dr
、
Eng
.
一 39 一
N工 工一
Eleotronio LibraryCampbelli5
〕 や大 野
ほ か16]に よっ ても提 案
さ れて い る。
本
研
究
で は, こ れ らの研 究 を踏 ま
え て,適
切 と考
え ら れ る関 数 型
の 回帰
モ デルを設 定
し,関 東
お よび 東 北
の地
中
およ び露 頭 岩 盤 上
で得
ら れ た地 震 観 測 記 録 を利 用
し て,
岩 盤
で の地 震 動
の応 答
ス ペ ク トル特性
を 回帰
分析
に よっ て評 価
す ること を目
的
と し た。
設 定
し た回 帰
モデ
ル の最 大
の特徴
は,
モー
メ ン トマ グニチ
ュー
ド
Mw
の 二乗
項
を導
入 して い る こ と である。
2
.
回 帰
モデ
ル回
帰 分 析
の目 的 変 数
は,
直交
す る水 平
二成 分 を 同 時に作 用 さ
せ たと きの1
質 点 系
の応 答
,
い わ ゆ る二次
元絶
対
加 速 度 応 答 値 (
減 衰
5
%
)
を
角振 動数
で割
っ た疑似的
な速 度応 答 値
(
以 後
.S,〔
T
)
と表
す)
を 用 いた。
震 源 特 性 を 表 現 す
る説 明 変 数
と して は通
常
マグ
ニ チュー
ドM
が用
い ら れ る。
マグ
ニ チュー
ド に はい くつ か の種 類
が あ る が,
モー
メ ン トマグ
ニチュー
ドMw
が震
源
の物
理的
特
性
と明
確
に関 連
し て い る2LIO)。
震 源
スペ ク トルが ω一
2 モ デ ルIS }に従
っ た スケー
リングになっ て いる と仮 定
する と,
震 源
か ら ある一
定
の距
離
は な れ た地 点
で のS
波
の フー
リエ変 位
ス ペ ク トルD
(T
)は近 似的
に(
1
)
式
で表
せ る]:) 。logD
(
T
)
;O
.
5M
.− log
(
1
十T2
/
0.
2
・
10Mu
「
−
4’
07)
十
log
(
T2
/
4
π 2)
十C .
・
t−.
.
.
.
.
.
.
.
,
.
.
.
.
.
(
1
)
こ こ でT
は周
期 (
sec
.
)
,C
は定 数 項
であ
る。Fig
.
1
(
a
)
に示 す よ うにD
(
T
)
C
:Mw
の大
き さに応
じ たコー
ナ
ー
周
期
よ り短 周期
側で ω一
t に比 例
して減 少
し,
長 周 期 側
で は一
定値
と な る。 あ る周
期
T
‘に おい てMw
に対
してど
の よ うにlogD
(
T
‘)
が増 加
す る かを
Fig.
1
(
b
)
に示
し た。
コー
ナー
周期
がT
‘よ り短
いMw
の小
さ い場 合
に は傾
き1.
5
で増 加
し,Mw
が 大
き く なると傾 き
O
.
5
で増 加 す
る。10gD
〔η鬟
器
Ti
Mw
=8
7
6
5
4
T
(a}
Displacement
source spectra of ω一
t 皿odelし た がっ て
上
に凸の曲線
に な ること
が分
か る。
こ の関 係
は応 答
ス ペ ク トル の場 合
で もほ ほ洞 様
と考
え られる。一
般 的
な応
答
ス ペ ク トル の回帰 分 析
で はM
の一
次 式
で近
似
して い る ので,
M
の大
き な デー
タ が少
ない場 合
に は,
図
の点 線
で示
す よう
に大
き なM
に対
して結 果
が 過 大 評価
に な る可 能 性
が あ る。 これに対
し て,臨
の 二次 式
を あて は め れ ば,
図
の破
線
で示
す よ うに脇
の広
い範 囲
で ω一
2 モデル に基づ くス ケー
リング則
に適 合
する回帰
モデ ル と な ることが期待
され る。
距 離 減 衰
を表 現
す る説 明
変
数
と し て は震
源 か ら観
測 点
まで の距 離
が用
い られ る が,
距 離の定 義に も さ まざ
ま なも
のが あ る。 こ こで は余
震 合
成
法
に基
づ く翠 川
の結
果 141 を参 考
に して断
層
面
か ら の最
短 距
離
を
採用
し た。
距
離
減
衰
の関 数
は,
遠 距離
で は一
様
均質
な 無 限 媒 体で の実 体 波 の幾 何 減 衰
と内 部 減 衰
に よ る もの田 に従
い, 近 距離
では震
源域
の広
が り の影 響
に よ り振 幅
が頭 打
ち に な ること141 を考
慮 し た もの を採
用 し た。
さらに
各
サイ
ト ご と の増 幅 特 性
の影 響
につ い て検
討 す る ために,
定 数 項
を サイ
トご とに層 別
して求
め ることに した。結
局
(2 )式
で示
す回
帰
モ デルを
用
い た。
109
”S
り(
T
)
=
=
aL
(
7
つ
』匠も
十α2(
T
)
Mw
十b.
〔
T
)
・
R
− 109
(
R
十r
)
十Σc
,(
T
)
‘,r
;
O
.
025
●
.
100’
42Mw・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
−t・
・
・
・
・
・
・
…
(
2
)
こ こ でa
,(
T
)
,
α、(
T
)
,b
(
T
>
,
Cj
(
T
)
は 回帰係 数
であ
る。
c
ノ(
τ)
はサ イ ト
j
に対
す る係 数
,l
」は層
別
因子
でノ
観
測
点
に対
して1
その他
の と き0
で あ る。R
は断
層面
か ら の最 短 距 離
(
km
)
で,
幾何
減
衰 項
のr
は近 距 離
で の振
幅 を飽 和 さ
せ る ため
に導 入
し た項
で,
距 離
がこれ よ り小
さい範 囲
で振 幅
が お お む ね一
定 値
に収
束
す る 距離
を表
し,
最 大 加 速 度
に対
して得
ら れ た関係
】7)を
そのま
ま用
い た。b
(
T
)
は距
離
係 数
で,
伝播経
路
での せ ん断波
速
度 ys
10gD
(Ti
)ordinary
linear
model4
5
6
7
8
、
overestimatewith
M
]v2term
M
「w(
b
)
Scaling
law
ofdisplacement
fo1
’
T
‘Fig
.
1
Source
spectra and scatinglaw
from
ω一
1Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japanを 仮 定 す れ ば (
3
)
式でQ
(
丁尸
に変 換
で き る肱
Q
(
T
)
一
匸=− b
(
T
)
・Vs ・T
/
πloge……・
…・
・
…
(
3
)
3.
デー
タユ
979
年
6
月
か ら1985
年
12
月
まで に東 松 山 (
HMY
)
,
修 善 寺 (
SZJ
)
,
館 山 (
TTY
}
の関
東 3
地点
と,
い わ き(
IWK
)
,
富
岡(
TMK
)
の福 島
2
地点
にお け る鉛 直
ア レー
の最
深部
で観 測
され た地 震 記 録
, お よ び1983
年 日本 海
中 部 地 震
の際
に不 老 不 死 (
FRF
) と 白糠 (
SRN
>
で得
られた本 震
およ
び余 震
の観 測 記 録 を用
い た。Table
1
に各 観 測 点
の深
さ と その深 度
におけ
る岩 盤
のS
波 速 度 を
示
す。S
波
速度
は640
〜
2
,
800m
/
s
に分 布
し て お り,
TMK
お よび
IWK
は地 殻
の最 上 層
に相 当
す る地 震 基 盤
中
の観
測
点
とみな せ るe用
い た デー
タ
は,震 源 深
さ が60km
以 浅
でM
.≧4
.
0
の40
地 震
に よ る もの に限
っ た。強 震 計
の観 測 記 録
は地
動
が計 器
の ト リ ガー
レ ベ ル よりも大
きい地 点
の みで得
ら れ る た め,遠 距
離
で は加
速
度
レベ ルが相 対 的
に大 き
い観
測 点
の記 録
だ けを選 択
して用いて い ることに な る。
も
し こ のよ うな遠 距 離
の デー
タ を含
めて回 帰 分 析
を行
え ば,
本 来
の距 離 減 衰
の傾
き よ りも小
さ な傾
き が得
ら れ ること に な る5 }。
そ こ で,
(
4
)式
ls 〕に よ り最 大 加 速 度
A
(
cm/
s2}
が2
.
Ocm
/
s2以 下
と予
測 さ れ るM
,と震 源 距 離
X (
km
)
の デー
タ は除
い た。logA=
=
O.
51.
・
MJ − log
(
X
十 〇.
OO6・
IOe’
51MJ>
− O.
0034X 一
トO.
59…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(
4
)
さ らに,一
地 震
で一
観 測 点
し か記 録
が ない地 震
のデー
タ
は,
距 離 減 衰 係 数
の決 定
に寄
与
し ないので除
いた。
ま た加 速 度
記録
の長
周期 成
分の ノ イズ
を調
べ,
信 頼
できる周
期 限
界
9Jが3 秒
以上
の記
録 だ け を用
い た。 さ らに表 面 波
成
分の混
入を避
け る た め に,.
S
波主
要 動 部
を(
5
)式
2°〕 の継 続 時 間T
,(
秒)
で区 切っ た。
た だし周 期
3
秒
まで過
渡 応 答
に な らな い よ うに9 秒
を 下 回
ら ない よう
に し たZn。
Td
=
(
ユ0
.
oo
’
5MJ−
1’
ss)
/
2
.
8
十4
.
0
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(
5
)
説 明
変
数
のMli
に つ い て は,
地震
モー
メ ント
Mo
(
dyne・
cm)
が調
べ ら れ ている26
地 震
鰍 ば221陶
25 〕は その値
を
,
残
りの14
地 震
は(
6
) 式
で示
すM
,とM
。の半 経 験
式
]2 ) よ りMo
を求
め た後
,
(
7
)式
で示 す
1
(anamori によTable
l
Depth
andS
wave veiocity ofindiVidual
slte sibedepth
(m ) γS
(m
/sec
〕SZJ
100
700
HMY
121
750
TTY
102
640
TMK
950
2
β00
IWK
330
2
,800
FRF
0
1
,
300
SRN
0
1
,
500
42 °
N
40
’
N
,
O
OFRFg
〜RN38 “
N
36
’
N
34N
HMY
MK 、、
題
%
◎’
SZ亅ノ
丁丁Y
◎o
○7
.
0
≦鬥 く8
.
0
0
6
.
0
≦卜1
く7
.
≦ く O ≦ く5
32N
i36
鹽
E
l
38
’
E
140
モ
142
’
E
144
.
璽
E
Fig
.
2
Map
shDwl 皿gobservation
stations and eventepicenters.
e
7
罍
・5
口SZJ
160
臼TR
X
I
脈19
0
刪Y16
0
FRF
2
ムTTY
遺7
楽 銘N
2
十 刪 κ17
410
.
0
20
.
0
50
.
0
100
●
0
200
,
0
500
,
0
DIS
丁RNCE
〔KM
〕Fig
.
3
Distribution
ofMw
andd
{stance ofdata
for
individual
site
.
る定 義 式
Zfi)でMw
に変
換 し た。
10g
(
ルf
δ1十10
一
卩 ル1
δ1 /1)
=−
1
。
10M
」−
17
.
92
…
(
6
)
Mw
=
(
logMo
−
16
.
1
)
/
1.
5 …………
…………・
(
7
)
R
につい て は断 層 面
に近
い.
1983
年
日本 海
中部
地 震の本 震
に お け る不 老 不 死
と白
糠
, および1980 年
伊
豆半 島
東 方 沖 地 震
に おけ る修 善
寺
につ い て は断
層
面
23,・
e4} か ら の最 短 距 離
を計 算
し,
その他
は 震 源 距離
で代 用
し た。Fig
.
2
に解 析
に用
い た地
震
の震 央
分
布
と観 測
点
の位 置
を
,Fig.
3
に用
い た89
デー
タ(
178
水
平
成
分)
のMw −
R
分 布
を示
す。
一 41 一
N工 工一
Eleotronio Library4.
回
帰
分 析
一
般
に用い られ る重 回 帰 分 析
で はデー
タの特 性
を 反映
し た正
しい距 離 係 数 が 求 ま
らない の で,
層 別 因 子
を導
入 し た二段 階 回 帰 分 析
を行
っ た5]。 まず
(
8
)
式
で示
す 回帰
モ デルを
デー
タ にあては め,
距離 係
数 を求
め る。
且
09r
,S”(
丁涙
十109
(
R
,十r
κ)
=b
(
T
)
・
R
,十Σ
CiE
(
T
)
llik
十 ΣCu
(
T
}
t2
丿κ十 CitN・
・
・
・
・
…
四
・
…
(
8
)
こ こで添 字
h
は 尭番
目のデー
タを
,
εk は誤 差 を表
す。
ll
、iC は地
震
ごとの層
別
因 子
で 左番 目
の デー
タ がi
±也震に よ る と き1
,i
地 震 以 外
の と きO
,1
,」itは観 測
点
ご との層
別
因 子で た番
目の デー
タがノ観 測 点
で得
ら れて い る と き1
,
j
観 測 点 以 外
の と き0
と す る。
こ の よ うに して Σ轟
が最 少
に な る よう
に回 帰 係 数
b
(
T
)
,Cu
(
T
)
,CZ
」(
T
)を
求
め る。地 震
ご と,
お よ び サイ
ト ご との層 別 を 同 時
に行
う
ことによ
っ て,
回 帰 係 数 間
の依 存
性
の影
響 を除
いた精
度 よ
いb
(
T
)
が得 ら
れ る。二
段 階 目
とし て.
MU
項
を導
入 し た(
9
)
式
の回帰
モ デル を デー
タにあては め る。
lOgHS
.(
T
)
κ一b
(
T
)
R
陀十109
〔
R
κ十rh
)
旨
α1
(
T
)
M
訪
κ十a
!(
T
)
Mwit
十ΣCJ(
T
)
‘躍 十εパ……
(
9
)
こ こ で al(
T
)
,
a2
(
T
)
,
C
」(
T
)
は Σ eZ が最
少
に な る 回帰 係
数
で,
サ イ ト
ご とに係 数
C
」(
T
)
は二段 階
目で再
度
層 別
し て求
め な おす
。ま た
比
較
の た め,Mw
の一
次 式
であ
る(
10
)式
の回帰
モ デルを用
い て, 二段階
目のあて はめを行
っ た。
lOgHS
”《
T
〕
iC−
〜 〕(
T
)
R
,十且
09
(
R
,十 rρ
=
a
(
T
)
Mwk
十 Σc
;
(
τ)
娠
十εt・
…………・
・
……・
・
(
10
)
こ こ でa
(
T
)
はマ グニ チュー
ド係 数
で,c
;
(
T
)
は一
次 式
の あては め か らサイ
トご とに得
られ る定 数 項
であ
る。
5.
結 果 と考
察
Fig.
4
(
a)
〜
(
e)
に(
2
)式
に対
す る回
帰係
数
お よび
標 準 偏 差
を示
す 。Mw
の 二乗
項
の係 数
al
(
T
}
は,
短 周 期
では0
に近
い値
を示
し,
周期
の増 大
ととも
に減 少
し,
周
期
0.
5
秒 以
上
で一
〇.
1
程 度
の値 を
と る。 こ の こ とは,Fig.
1
(
b
)
で示
したMw
に関 す
るス ケー
リング
が上
に凸
の形
とな り, そ の傾 向
は周 期
が 長い と強
いとい うことを
示 し
て いる。短 周 期
で係 数
の値
が小
さい ことは最 大 加 速
度
につ い てはMw
の二乗
項
が無 視
で き る とい う既 往
の研
究
Z )と調 和 的
で あ る。
な お
Mw
の一
次 式
の回
帰
モ デル(
10 )
式
に対
する標 準
偏 差
も破
線
でFig.
4
(
e
>
に示
し た。臨
の一
次式
に対
す る標
準偏
差
は長 周 期
にな る と 二 次 式 に 比べて増加
する。
な お,
各
サイ
トに対
してMw
の 二次
式
か ら求
ま るCj
(
T
)
と一
次式
か ら求
ま るcG
(
T
)
には大
き な差
は見
ら れず
,
短
い周 期
に お い ては ほ ぼ一
致
し た。
Mw
のわず
か な増 加
に対
する スペ ク ト ル の増 分 (
マ グ ニ チュー
ド係 数
)
は,Mw
の一
次 式
であ
る(
10
)式
の場
合
ば
a
〔
T
>
であ
る が,
二次
式
の(
2
)
式
で はM
田 で一
階
微 分
し た(
11
)式
で表
さ れ る。
2
α1(
丁泌
ω+α,
(T
)…・
…・
…・
一 ・
……一 ・
…・
(
11
)
ま
たω’
tモ デル に対
す るマグ
ニ チュー
ド係 数
は,(
1
>
式
をMw
で微
分 して(
12 )
式
で表
さ れる。o.
5
十(
5
●
o
,
10
‘
』
Ol−
M四
●
72
)
/
〔
1.
0
十5曾
0,
104D7
−
Mw.
T2
)
『
’
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一
・
…
一
・
(
12
)
Fig,
5
に これら
のマ グニ チュー
ド係 数
を比 較
し て示
す。Mw
の 二次 式
に対
す る係 数 tS
Mw
に よっ て変 化
し,
短 周
期
で は ほぼ0
.
5
の値
を と り,
長 周期
で増
大
する傾 向 を示
す
。 これ は ω一
2 モ デ ル か ら期待
さ れ る値 と
よく対 応
し て いる。一
方
,
一
次 式
に対
する係 数
はMw
によ
らず
一
定
に な り,
デー
タのMw
の平
均 値
が5
.
7
な の で 二次 式
のMw ・
=6
の線
と ほ ぼ一
致
す るが
, その他
のMw
では大 き く
異
なり,M
.の広
い範 囲
で一
次 式 を用
い ること
は無 理
があ
ること を示 唆
してい る。Fig
.
4
(
c)
のb
(
T
}
の絶 対 値
は 周期
と と もに減
少
し,0
.
15
〜
O
.
5
秒
の と き,
以 前
に最 大 加 速 度
に対 し
て得 ら
れ た値
一
〇.
00345
,と ほ ぼ対
応
する。
Vs
=
3
.
5km
/
s を仮 定
し(
3
)式
を 用いて,b
(
T
)
か らQ
(
丁尸
に変 換
した値
を,
既往
の研 究
27 )−
33 〕に よっ て求
め ら れ た 地 殻 のQ
一
匚 と比 較
し てFig.
6
に示
し た。 ま たO.
05
秒
か ら3.
0
秒
の範
囲で直線 を あ
てはめ
る と,
次式
が得
られ た。
logQ一
匸(
∫)
=− 0.
77
・
lo9
∫
−
2
.
11
・
・
・
・
・
・
・
・
…
.
・
…
(
13
)
こ こ でf
は周 波
数(
Hz
)
で ある。
Fig.
6
に は(
13
)式
も破 線
で示
し た。b
(
T
)
か ら変
換
し たQ
” は,既 往
の研
究
で得
ら れ た地
殻
のQ
−’
と お お むね一
致
して い る こと がわ か る。CJ
(
T
)
に は各 観 測
点
固有
の地 盤 特 性
の他
に,全 観 測 点
に共 通
の震 源
特
性 も
含
ま れ てい る。
そこで震 源 特 性 を取
り除
く た め,各
地 点 のc
、(τ)か ら基
準 と な る地 点
のCJ
(
T
)を 差
し引
き, これ を サ イ ト係 数
と して評 価
する必
要
が あ ろ う。
対 象
と し た7
地 点
のう ち
,
せ ん断 波 速 度
が最
も 速い の はVs
2
.
8km
〆
s
のTMK
とIWK
であ る が,
いず
れ も地 中
の観
測 点で,
観
測 記 録には 入 射 波で あ る 上昇 波 と表 層 地 盤
か ら の下
降
波
と が含
ま れ てい る。
両 地 点
で は地 盤 構 造
が明
ら か になっ て いるの で後 述
の地 盤
モデ
ル を用
い て,Vs
2.
8
km
/s の層か らの入射 波
に対
す る地
中
で の地 震 動
の ス ペ ク トル比 を計
算
す る とFig
.
7
のよ
うに な る。
これ を見
る とTMK
とIWK
でス ペ クト
ル比
は1
〜
2
の範 囲
にあ り,
いず
れ の場 合 も
,
表 層 地 盤
か ら の下 降 波
の影 響
は顕 著
なも
ので は な く,地
中
での観 測 記
録
は入射 波
と 比較
的
類 似
の特性
を有
して い るも
のと考
え られ る。
特
にTMK
で は周 期
1
秒
以 下
で はヌ、
ペ ク トル比
はお おむ
ね ユ の値
を示
して いるこ と か ら,TMK
を基
準 点
と して,
各
地 点
で のサイ
ト係 数 を求
めFig
.
4
(
f
)
に 示した。
サ イ ト係 数 は 露頭 岩 盤 上
のFRF ,
SRN
お よ び堆積
層
の厚
いHMY
で や や大
きく
,
SZJ
,
TTY
で は短
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
ArchitecturalInstitute ofJapan'
O.05
o.oo
gsv
-O.05
-v-O;10
-O.15
O.05
O.1O.2
O.5
1.0
2.0
PEBIeD
ESEC]
5.0
AsvpttiS.D
2.D
LD
o.o
O.05
O,tO.2
O.5
1.0
PERIeD
[SEC]2.05.0
-O.oo1
.-O.oo2
-O.DD'3
g
io.O04
5
-ti.oo5
-O.O06
-O.OD7
e.os
o.1e.2
o.s
1.o
2.o
PERIeD
CSEC)
5-o
sVb
o.o
-2.0
-4.0
-6.0
-8.0
-ID.OO.,05O.1
O.2
D.S
t.O
PEHIOD
[SEC]2.0s.o
O,5
O.4kogdi
O.3v-8
o.2""-pco
O.1
Fig.4
o.o
D.OS
Regresslon
coeffieientO.1・
O.2
O.S
1.0
2.0
PEHIeD
[SEC]
6oefficients
of(a)
a,(T),(b>
cf(T)-c',,,(T),
gWYEvH1gVkS-・
5.0
a,CT){c)
b(T),
1.0
O.5
o.o
".5
-1.0
D.OS
O.l
and(d)
c,(TL'
o.2
d.s
t.o
PEHIeD
[SEC]
'
(e)
standard e[ror,2.0
and
<f)
S.D
site
-43- 卜 窩 凵
【
O一
」 」 凵 OO 国 ロ コ ト一
ZO α Σ1
.
5
LO
0
.
5
l
0
.
0
0
.
05
0
σ
1
0。
2
0・
5
1
。
0
2
.
0
590
PEBIOD
【5EC
}Fig
,
5
Magnitude
coefficients,
solidline
for
the
nonlinearmodel of 鵬
,
dotted
line
f
。r thelinea
[m 。del
,
and
broken
line
for
the ω’
2 modeL10
■
t中
Kin
・ ・hita
(
1992
>
eAki(
1980
)
ムSato
&Matsumura
(1980
) xYoshimoto et a1(
1992
)logQ
−
i(
f
)
=
O 丶一
10
−
e104Nagaha
tO
“
’1
『竃100
tol
:
o
卍FREOUENCY
〔HZ
〕Fig
.
6
ComparisDn
ofQ
−【
ofS
−
wavein
皇三thosphered
弓rivedby
the
regression 孟nthis
study andby
recent studies.
Bo
[d
line
indicates
Q
幽
If
【om regression coefficient ofthis
study
,
aロd
bo
旦d
b
匸okenline
is
the
fitted
power
.
1aw
model
.
〔
modifiedfrom
S
,
Kinoshita
,
1992
〕
凵 ロ コ ト
一
」 」 工 『3
,
0
2
。
0
1
,
0
o
,
0
0
、
05
0
口
1
0
.
2
0
彈
5
』0
2
.
0
5
.
0
lWK
’
、
9、
畠
、 v’
’へ
諺
、x
’
’ , ’一
’
一
回
’
vTMK
PEBIa
囗 匸SEC
】Fig
.
7
Smoothed
transfer
function
ofdeep
borehole
observa−
tion
by
equivalentMter
to
the
five
percent
darnping
reSPDnse
.
周
期
で小
さ く な る。IWK
はTMK
と
ほぼ同
じ岩 質
だ がTMK
に比べ や や小
さい。
比 較
の た め地 中 各 観 測 点
の伝
達関 数
を一
次 元 波 動 論に基
づい て計 算 し
た。用
い た地 盤 構 造
モ デル をFig.
8
に示
す。
IWK
とTMK
は 地震
基
盤 まで の検
層結
果 が得
ら れて い るが,
その他
の 地 点で は爆 破 実mp34
)・
35) や表
面波
の分
散
性
35 )か ら得
ら れ た速
度構
造 を
参
考
に し て決
め た。
Q
値
はVs
が2
,
000
m/
sを超
え る地 層
に対
し ては(
13
)式
を,
第
三紀 層
に対
してはQ
−1
=0,
052f
”
o’
51 を 用い た3T )。
ご く表 層
は サイ
ト付
近
の堆積
層
のQ
値
38)を
参
考
に してQ
−
i・
・
O
.
2f
−
°’
Gと仮
定
し た。
各 観 測 点
の伝 達 関 数 を
TMK
の伝
達関
数で割っ て基 準 化
し た もの と,
Fig.
4
(
f
)
に 示 し たTMK
に対
す る各
観 測 点
のC
」(
T
)を 比 較
してFig.
9
に示
し た。
両 者
は おお む ねよ
く対 応
し て いる。 た だし,SZJ
やTTY
で の短 周 期
で両 者
の相
違 は大
きい。
こ の原 因
とし
て,
理 論 計 算
の際
に与
え たS
波 速 度 構
造 やQ
値
が適 切
で な かっ たこ と な ど が考
え ら れ る が,検
討
すべ き今 後
の課 題
の一t
っ であ
る。
前
述
の よ うにTMK
とIWK
はVs
2
.
8km
/
s の地 震 基
盤
中
での観 測
と見
な せ るの で,表 層 地 盤
の影 響 を
あ まり受
けず
に入射 波
に近
い特 性 を有
し て いる と考
え ら れ る。
そこで 回帰
式
か らTMK
とIWK
に対
し て得
ら れ る ス ペ ク トルを
Fig.
7
に示
し た一
次 元 波 動 論
によ る 増 幅 率
で除
して,
入射 波
に換算
し たR
;IOO
km
に お け るMw
=
5.0,
6.
5,
8.
0
のス ペ ク トルの予測 値 を実 線
お よ び破 線
でFig.
lo
に示
し た。
Mw =
5
.
o
で は周 期
がo
.
8
秒 程 度 よ
り長
く な ると振 幅
が減 少
する の に対
して,Mw =
6
.
5
で は周 期
に対
し て振 幅
は お お む ね一
定で,Mw
=8,
0
で は振 幅
は周 期
と と もに増
大
し,
臨
に よっ て ス ベ ク トル形
状
は大
き く変
化
す る。
図
に は参 考
の た めKobayashi
andMidorikawa3
}に よる地 震 基 盤
(
Vs
3
km
/
s
程 度 )
へ の入 射 波
ス ペ ク トルも 点 線
で示
し てあ る。Mw
・
=
5
.
0
で は本 研 究
の結 果
の方
が小 さ
いも
の の,Mw “6.
5
お よび
8.
O
で両 者
の結 果
は おおむね一
致
し て いる。最 後
にMw
の一
次 式
お よ び二次
式に よ る予
測値
と,
観測 値 を比 較
してFig.
ユ1
に示
し た。(
a
)
はTTY
に お け るMw
4
.
5
(
震 源 深
さ10
k
皿,
震 央 距 離
62
km
)
の比較
的
レ ベ ル の小 さ
い例
,
(
b
)
は1980
年 伊 豆 半 島 東 方 沖 地
震 (
Mw
6
.
5
)
に お け る断 層 面
まで距 離
の近
いSZJ
(
R =
18km
)
の 例,
〔
c)はMw
が 最 も 大 きい 日 本 海 中 部 地 震(
Mw7.
9 )
に お ける震 源 域
に近
いFRF
(
R
=
41
km
>
の例
で あ る。
Mw
4
.
5
で は,
Mw
の 二次式
に よる予
測値
は周 期
0
.
3
秒
以
上で観 測 値
と 比較 的 近
い値
を示
すの に対
し,一
次 式
は 二次 式
に比
べ30
%程 度
過大
評
価
し,
観測 値
と のず
れ が大
き く な る。
臨
6.5
で は,
一
次 式
は わず
か に二次 式
よ り小
さいが ほ ぼ 同 等の値
に な る。Mw
7
.
9
では二 次 式 が周
期
0.15〜2
秒
で観
測
値
と お お む ね一
致
し てい る の に対
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
ArchitecturalInstitute ofJapano
seismometer t'tEitho(a)
SzJ
VS[KM/SEC
O.D
1
-5ao,
-1000
-ISOO
-2000
-25oo
o
selsmometer
nzw=-mwm -5oo-ICOO
-1500
-20oo
-2500
-3000
--],DENSITYCT/Mi3]
O
2.0
3.0
(c)
[M]YVS[KM/SEC.
O.D
1.
].DENSII,rCT/Mi3]
D
2.0
3.0
Fig.8Vs
andforVsdensity
ot strataancl
b[eken
line
(b)
HMY
VS[
KMfSEC.
OiO
1.
o
selsmometer nE:fuo n=U=HLura-500
-toao
-1500
-2CMO
-2soO
],DENS[TY[T/M-3]
O
2.0
・3.0
(d)
TMK
vscKMrsEc.
O.O
1.
o
-500
setsmometer
-1coO
t--=w='Lmo].DENSrTY[TIMie)
O
2.0
3.0
Ce)
IWK
VS[KM/SEC
O.O
1
o
sessmom-500
for
individual
fer
density.
bed
rock.],DENS[TY[T/M-3)
.O
2.0
3.0
site.Soiid]ine
-45-〔
慧 工 ト ー 国 ト 一 の 〕 凵 ロ コ レ 一 」 」 Σ α n 》 江 ト ー 凵 ←一
の 〕 凵 O コ ト目
」 」 = ¢1
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0
0
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0
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0
一
〇。
5
(
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SZJfTMK
1
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o
0
.
5
0
』一
〇.
5
(
b
)
HMYlTMK
一
1
.
0
−
1
.
0
0
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0
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1
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2
0
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5
LO
2
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0
5
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0
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1
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.
2
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1
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0
2
.
0
5
.
0
1
.
0
O
.
5
0
.
0
一
〇.
5
PERIOD
【SEC
】(
c
)
[
[
”rYlTMK
一
1
.
0
0905
0,
1
0
.
2
0es
leO
2
.
0
5
.
O
PERIO
囗 〔5EC
〕1.
0
o
。
5
0
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膊
0
.
5
一
t
.
0
PERIO
口 〔SEC
〕(
d
)
IWK
/
TMK
0
・
05
.
0
.
1
0
・
2
0
.
5
1dO
2
.
0
5
.
0
PEBIOD
〔SEC
〕Fig
.
9
Comparison
between
transfer
functions
of 亡he
onedimensionai
wavepropagation
theory
and regl・
esskmcoefficients
,
whichis
subducted 止e regressiQ 皿 coefficient QfTMK
.
し
,
一
次 式
は35
%程 度 大
き めの値 を示
し観 測 値 と
のず
れ が大
き くな る。
これはFig
.
1
で説 明
し たよ う
にMw
の一
次
式 をMw
の広い範
囲 まで適用
し た た め に,
Mw
の小
さいところ と大
きい ところで ス ペク トルが過 大 評 価
さ れた た め と考
えられ る。以 上
の こ とはMw
の 二次 式
の項
を考 慮
す ることに よ り,Mw
の大 きい記 録
が あ ま り含
ま れて いないデー
タセ ッ トか らで も,Mw
の大
きい場 合
の スペ ク トル をよ り精
度
よ く予
測で きる こと を示
し て い る。
6
.
結 論
関 東
お よ び東 北 地 方
の岩
盤中
お よ び岩 盤
上で観 測
さ れ た加
速度
記 録
の水
平
成
分
を用
いて,地 震
波
の発 生
お よび
伝
播
の物
理的
要
因を考 慮
し た関 数 型
の回帰
モ デル によ り,
地 震 動
の応 答
ス ペ ク トル の特 性 を 評 価
した。
本 研 究
で行
っ た回帰 分 析
の主
な特 微
は,
ω一
2 モデ
ル に基
づいた マ グニ チュー
ド
に関 す
る非 線 形
の スケ
ー
リ
ングを表
す た め に回 帰
モ デル にM
も
項
を導
入 し たこ と,
地震
ご と お よ び観
測 点 ご との両 方に層 別 因 子 を 導 入 して二段 階 回 帰
分 析
を行
っ て精度
の高
い回
帰 係数
を抽出
し たこと,
で あ る。回
帰
分 析の結 果は, マグ
ニ チュー
ドに関 す る係 数
につ いて は ω’
2 モ デ ル か ら期 待
さ れ るスケー
リング 則
と,
距離
減
衰
に関
す る係 数
につ い て は既 往
の地 殻
に対
す るQ
値
と,
サイ
ト係
数
につ い ては地 盤
構
造
か ら期 待
さ れ る値
と,
そ れ ぞ れ調
和 的
であ り,
物 理 的
に説 明
のつけ
や す い合 理 的
な結
果
が得
ら れ た。M8
ク ラ ス の大 地 震
の震
源域 付
近で の記
録の応答
ス ペ ク トル につ いて,
得
ら れ た 回帰
式 を 用
い て予 測 を
行
っ た ところ,従 来
のM
の 二乗 項 を考 慮
しな い式
から
の予 測
に比
べ観 測 値
に.
よ く適 合
し,
提 案 式
は地 震 動
スペ クト
ル をM
の広
い範 囲
で よ り正 確
に評 価
でき
るこ と が確 認 さ
れ た。Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
ArchitecturalInstitute ofJapanT・
i.o$"
O,595
o.2
`':D,tu
O.1ed"po,o
O.05Acooco:
O.02'
opteno
O.OlntO.05al
a.2O.S
t.O
2.05.0
?・8Begv=qtcats8cn,,8g3di
O.5
O.2
O.1
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O.02
O.Ol
O.05
O.1
O..2
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1.0
2.05.0
G・
to.o8P
5.0
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2.o
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O.2a8
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.O.05.
0.1O.2O.5
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2.0
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20.0
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5,O
2.0
t.o
O.,5
(b)
'
・s..
tix."iit.
f'Zioniinear
linear
observed
SZJMw
6.5
5,O
O.05
O.1
O.2O.5
1,O
2.05.0
G・$"egrVneqteal"gv-optua
¢ coqoptcaoatleo.o
50.0
20.0
10.0
5.0
2.0
1.0
O.OS
O.:
O.2O.5
t.O
2.05.0
?・8s)lg9it?・
g・g
℃
k.di
1oo.O
50.0
20.0
10.0.
5.0
zo
O.05
O.1
O.2O.S
1.0
2.05,O
Fig.10
PEHIeO
[SEC]
Cornparisen
of responge spectra ofincident
seismicwave at source
distance
of]OOkrn.
Selid
andbroken
Lines
indicate
the
spectr'a ofincident
wave modifiedfrom
those
'for
TMK
andIWK,
respectively..The
response spectra
by
Kobayashi
andMidorikawa
(1982)
a:e alsoindLcated
dotted
lihes.
Fig.11
PEBIeD
[SEC)
Comparison
between
the
observed velocity respense spectrum anapredic{ed
spectra,Solid
line
indicates
observed spectrum,