21 0 4 4
日本建 築 学会 大会 学術講 演梗 概炎 (関東 ) 2006年 9月微 動 お よび強 震観 測記録 に よる H/ V スペ ク トル 比特性 の比較検討
正会員
○荏本孝久*l正会員
石井 匠事2正会員
山本俊雄*3正会外
杉本 実書4常時微動 強震記録 H/ Vスペ ク トル
卓越周期 増 幅 率
横浜市
1 . は じめに
近年 ､様 々 な地震 防災対策 の研 究 が行 われ てお り､
中で も対象地 域 の表層地盤構造や 地震 動伝播特性 を把 握 す る こ とは地震 防災上重要 な課題 で あ る｡ 地震動特 性 を評 価す る方法 と して､多数 の高密度 ボー リング調 査 を行 い検討 す るのが望 ま しいが､経費や時 間､社会 条件や 自然 条 件 か らも全 ての場所 で調 査 を行 うの は困 難 で あ るo それ に対 し､常時微 動観 測 はボー リング調 査 に比べ簡 便 で コス トもかか らない｡ しか し､そ の解 釈や適 用限度 に唆味 な点が残 され て い るため､有用性 や通用 限度 を 明確 にす ることで､ よ り確 実な調査 方法 とな る と考 え られ る｡本研 究で は同一地 点での微 動 と 強震観 測記録 を解析 し H/ V スペ ク トル 比での比較 を行 い､地盤構造 を考慮 して微動 によ り得 られた H/ V スペ
ク トル比の有 用性 について検討 したO
2. 常時微動お よび強震記録 のスペ ク トル解析 2‑1 常時微 動観測
横 浜 市強茂 計設 箇所
150地 点 ( 図
9)にお いて ､
2004
年 に
27地点で常時微動観 測 を行 い
､2001年実施 され た 1 2地点 ( 神奈川 区) と
､2003年 の
111地点 を 合 わせ て合計
150地 点の微動観測記録 を解析 した｡
2‑2 観測方 法
微 動観測 に は
SPC51Kを使用 した｡微 動セ ンサーは 強震計 か ら
5m以内に設 置 し､水平動
2方向
(NS･EW成分)､上下動
1方 向
(UD成分) の合計
3方向につ い て ､サ ンプ リング周波数
100Hzで
180秒 間観測 ( 図
ttO6S̲ns
0 30 60 90 120 1
5
0 180tirte(S)図 1 時 系列 波 形 (微 動観 測 記 録 ) 2‑3 強 震 観 測 記 録
横 浜 市 が ､地 震 に よ る災害応 急 対策 を 目 的 と し て 構 築 し た ｢高 密 度 強 震 計 ネ ッ トワー クJ は ､過去 に 起 き た 地 震
の震源 情 報及 び 強震 計 に よって記録 され た デー タ を イ ン ター ネ ッ トよ y)公 開 してい る0 本研 究 で解析 に用い た 強 震 記録 は､2001年 1月〜2004年 6月 まで に発生 した地震
の中で
､M5以上で震源震度が深 く､横浜市域 よ り比較的 遠い遠地地震 である､等 を基準に
8地震 を遠別 した
0 8地震の地震情報を表 tに示す｡
表
l解析 に使用 した
8地震 の情報
2 ‑4 r t I Vスペ ク トル 比の解析
強震記録 は表 面波 成 分 が多 くなる と考 え られ るコー ダ部 に着 目 し､公 開 されている
3成分の フ ァイル を
tつ にま とめ物 理 値 に 変 換 した｡次 に この 時 系列 波 形
( 図
2)か ら振幅絶対値 に よ り累積曲線 ( 図
3)を求 め､
累積値 が
80%に達 した部分 か ら
20,48秒 を切 り出 し､
フー リエ変換 に よ りスペ ク トル ( 図
4)を求 め るこ と に した｡ 解 析 は微 動 ･強 震 記録 とも同様 にバ ン ド幅
0.3Hz
の
ParzenWindowに よ り平滑化 を行 った｡ さらに
NS成分
･EW成分 の スペ ク トル を相乗平均 して水平
2次元成分
(H)を求 め､それ を上下成分 の スペ ク トル
(V)
で除 して H/ V スペ ク トル比を作成 したO
ttO6
l
J即日1馴 LRI‑ 2 ̲ ̲I:Ill1̲I̲i
図 2
時系 列波形 ( 強震観測記録 )
輸㈹fe(ぎ)Tlだ失
tt
O 6 ̲ 2 0
031HSO311●■■一一
こかも切り出し
/ ′′ 一 週
20
1 T 0
川と(S6)O 脚 JOOSOI
一 に 暮
したま80 : /
: p ,/ /A f
訂｢ 7 H 1‑0
T l h
PERIOtIf王)
図
3累積 曲線 図
4フー リエ スペ ク トル
CornparatlVe Study ofHrV spectrum characteristicsbetween microLremorandseismicmotionrecords
'LTakahisaEnomoto,*2Takumilshii,事3ToshioYamamoto,and
ネ<MinoruSugimoto
3. t T r
Vスペ ク トル 比 の比較3‑ 1 強震 記録 と常時微動の比較
150地点 ごとに 8つの強寮記録 の
Ⅵ
/V スペ ク トル比 を 重 ね合 わせ 特 異 な ケー ス を削 除 し､それ を 常 時微 動 の H八丁スペ ク トル 比 と比較 しつつ ､平均 の H∧/スペ ク ト ル 比 を作成 した｡ そ して強震 記録 の平均 H/V スペ ク ト ル 比 と常時微 動 の HrV スペ ク T/レ比 を重 ね合 わせ (図 5) 比較 し､ また 2つ の記録 の周期 T (図 6)･増 幅 率 R(図 7)･スペ ク トル 面積 S (図 8) につ い て相 関性 を 検 討 した｡
*Il+IlとSLEE■の用■Eb (FlAI)
･ ･ … 言 . . : 5 . . .
̲｣ ‑ ̲.̲̲̲̲̲̲̲̲̲̲.ー̲
｣
0.1 1 10 100 PER100(I)
i̲ LhE0 (■3仙 t )ど
I.5
0̲5
1
T■(*■+tl)
rg]5 日/yスペクトル比の重ね合わせ 図6 相関区 (周期)
2 1 6 8 tO fb(7k+ttl)
(VI3山林VSS
*rF+虫と尊tE!Aの相■也(ii書) 25
5 10 15 20 25
SJ (* 拝tも)
図7 相関図 (増幅率) 図8 相関函 (スペク トル面積)
3‑2 比 較 結果
常時微 動 と強震観 測記録 の H/V スペ ク ト/レ比 の卓越 周 期
( T)
･増 幅 率( R)
･スペ ク トル 面積( S)
3つ を 総 合 し比 較 を行 い ､結果 を分 布 図 (図 9) に示 したO常時微 動 と強震観 測記録 が一致 した点
( ○)
は L32 箇 所 で ､一 致 しなか った点 (◆) は 15箇所 ､強震 観 測 記 録 のデー タ が得 られ なか った点 (★) は 3 箇所 で あ っ た｡ 常 時微 動 と強 震 観 測 記録 の特性 が一 致 した 地 点 は 88% を 示 した O ま た 横 浜 市 150 地 点 に お い て 周 期( T)
･増 幅 率( R)
･スペ ク トル 面積( S)
の相 関 図 を 作 成 した結 果 ､周 期 と増 幅率 に関 して は ､ 良好 な相 関を示 した が ､ スペ ク トル 面積 の相 関 は あ ま り良 くない ｡ 4.地盤 構 造 か らの考察
微動 と強震記録 の H〝 スペ ク トル比の比較結 果 を強震 計 が設 置 され てい る地点 のボー リング柱状 図 と照 らし合 わせ る と､ スペ ク トル が よ く一致 してい る地 点 では基盤 面 との コン トラス トが明瞭 な ものが多 く確 認 され た. ま た ､よい結果 が得 られ なかった地点で は基盤 面 が淡 い も のや ､ コン トラス トが不明な ものや複雑 な多層 地盤 とな
っているものが多 く見られた｡
5.
ま とめ本研 究 で は横 浜 市強 震 計 設 置 点 に お い て 常時微 動 と 強震記録 の HN スペ ク トル の比 較 に よ り､ 常時微 動 の 評 価 ･適 用 限界 の考 察 を行 った｡ 図 9 か らみ て分 か る
よ うに､常 時微 動 と強 震 記 録 の解 析 結 果 が 良 く一 致 し て い る と言 え る｡ ま た ス ペ ク トル 面積 に つ い て は あま
り良い相 関 を得 る事 は で きなか った が ､周 期 と増 幅 率 に 関 して は 良 い結 果 が得 られ た｡ これ は ､強震 記 録 の コー ダ部 にお いて も s 波 成 分 に よる高次 モ ー ドの周 期 成 分 が含 まれ る こ とに よ る もの と考 え られ るo ま た地 盤 構 造 につ い て は ､ コ ン トラス トが 明瞭 な地 点 で は強 震 記録 だ け を見 て も似 た よ うな波 形 を示 す もの が 多 く 微 動 の HⅣ スペ ク トル 比 か ら表 層 地盤 の特性 が比 較 的 把 握 しや す い と言 え る｡ しか し､地盤 構 造 の コ ン トラ ス トが 明瞭 で ない 地 点 や 多層 地盤 の 地 点 で は強 震 記 録 同 士 で も波 形 の異 な る もの があ り､
H/
V スペ ク トル の 特徴 が 明確 でな く､強震 記録 との H/V スペ ク トル 比 によ る表層 地盤 特性 が把 握 で きなか ったO
図
9
常時微 動 と強震記録 の比較 分 布 図【参考文献】
l)V.H.S,RodTiguezetaL,:SiteClassificationBasedonSpectral AmplificationPatternsforMicrotrcmorH/VRatio;Res.Rep.on
Earth‑Eng.,No.85,ppL‑22,Feb.2003
2) 大町達夫他 :常時微動の水平動 と上下動のスペ ク トル比 を用いる地盤周期推定方法の改良 と適用 ,土木学会論文集
No 4 8 9 / I ‑2 7
pp251‑260,1994.4【謝辞】
本研究は､神奈川大学における文部科学省学術フロンティア研究 プロジェク ト ｢災害 リスク軽減を目的としたソフ ト･ハー ド融合 型 リス//マネ‑ジメン トシステムの
構
嘉に関する研究 (研究代表 者 :荏本草久)Jの一議として英施したものであるn･l神奈川大学=草紙 *2神奈川 大学大学院 ,*3神奈 川 大学 *lKanagawa Univ.,ヰ2Graduate Schoolof Kanagawa Univ., 工学執 事4元横浜市環境科学研 究所 書3KanagawaUniv.,+4Former,YokohamaEnv.Scllost.
‑88 ‑
312
