Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
1
論 文】UDG ：624
．
042．
ア：624．
131．
3日本 建 築 学 会 構 造 系諭 文 報 告 集 第 4Z6 号
・
1991 年 8 月 Jo凵rna且of Struct．
Constr．
Engng、
AIJ，
No、
4Z6、
Aug，
，
1991不 整 形 地 盤
の
振 動特 性
油
圧
制御
起
振機
に よる強制振動試験
に関 す
る研
究 （
2
）
SURFACE
MOTION
OF
SUBSURFACE
IRREGULAR
GROUND
Forced
vibration tests witll a servohydraulic−type
vibrator ，Part
2
篠 崎 祐
三 ＊，
小 堀 鐸
二＊＊
Yuzo
SHINOZAKI
and7
厩 πゴ
ゴKOBORI
Scattering of harmonic waves by subsu 【face irregularities is studied experimentally with the
de−
tailed measurements of a surface grottnd motion generatedby
forced
vibration of a reinforced con．
crete model footing placed on a subsurface irregular
ground．
Each of threedifferent
footings
was excitedin
threekinds
ofdirections
to generatedifferent
patterns of wave propagation，
Observa−
tions indicate that the variations of measured velocity amplitude are most
influenced
by
SH
wave motion among various types of propagating waves and that they are highlyfrequency
dependellt
．
They
alsoindicate
that the measured velocity amplitudesdo
not alwaysdecay
monotonously withincreasing the source
・
receiverdistance
and that it is the measurement points of thefilling
groundin
the vicinity ofiriterface
between
the cutting ground andfilling
groulld that surface ground mo−
tions are significantly amplified
，
KeyWOirts
：full
−
scateforced
w’
bratiOn
test，
sabsurface irregttlar ground，
∫6rりoゐ嘱昭 擁 ひりρ8 励 rα‘07強 制 振 動 試 験
，
不 整 形 地 盤，
油 圧 制 御 起 振 機1．
まえがき 構造 物の震害の原因 を正確に予 測す るこ と は最近の耐 震工学の知 見 を もっ て して も困 難なこ と が多い と考え ら れ る が，
地 震に よ る構 造 物 群あ るい は地 盤の被 害の分 布・
様 相が，
被 害地域に よっ て著しく集中，
ある い は偏 在して い るよ うな場 合には，
局 所 的な敷 地 地 盤の動 特 性 の差 異が被 害 分 布に最 も 大き な影 響を及ぼ して い る と判 断して よいだ ろ う。 そ のよ う な意 味におい て，
現 在ほど 耐 震工学の研 究が進んで いな かっ た昔か ら，
震 害 分 布と 軟 弱地 盤の間に強い相 関 関 係が存在す ること は経 験 的に よ く知ら れており，
地震の常襲地域の建 物の立 地の問 題 に対して も，
こ の よ うな経 験 的な知 見は生か さ れて きた。 地震 被 害地で の余 震 観 測や 地盤の動 特 性の推 定にか か わ る土質調 査や弾性波探査な どの技術の向上に伴っ て，
立 地 地 盤の 振 動 特 性や，
その 特 性が構 造 物の振 動 性 状に 及ぼ す影 響を解 明す る た めの耐 震工学上の多くの研 究が 行わ れて き たが，
地表 面近 く に到 達 し構 造 物に入射す る 地 震 動の特性は， 表層付近の地盤の軟 弱 層や その地 盤 を 構 成 する土の 動 的 性 質に強 く支 配され る傾 向 が あるこ と，
より具 体 的に言え ば，
被 害 率が表 層の軟 弱 層の厚さ や 地 盤の S波速度の逆数に，
ほ ぼ比 例す る傾 向に ある こ とな どを，
現 段 階まで の研 究の中で広く 認識さ れて い る 重要な知 見と し て指 摘で きる。
これ らの こ と は 地 表 面 近 くの 軟 弱 層に よる地 震 動の急 激 な 増 幅 効 果に よるもの で，
地 表 面に対し て鉛 直に入 射 するSH
波の重 複 反 射 理 論に よっ て説 明で き るとし た金 井ら の研 究が評 価さ れ て き た。
都 市 地 震 防 災の立 場か ら行われ る現 段 階でのわ が 国の 多 くのサ イス ミック・
マ イク ロ ゾー
ニ ングの研 究 は，
大 筋に お い て は，
上 記の重 複 反 射 理 論に立 脚して い ると言っ て も過 言で は な いだ ろ う。一
方，
構 造 物の建設さ れる地 盤に は， 地 形あ るい は地 表近 傍の地 層 搆 成が局 所 的に複 雑な ものが多く，
こ の よ う な場 合，
入 射して くる地 震 波は， 深 さ方向の み な らず 水 平 方 向に も変 化 する地 層 境 界に よっ て反 射，
屈 折 を繰 り返す波 動 干 渉や，
複 雑に変 化する地 層 境 界に よって励 起さ れ る表 面 波の卓 越す ることなどか ら地 表 面に近 付く にっ れ て複 雑な挙 動 を 示すこと が十 分 予 想され る。
事 実，
過去の震 害 例を 子細に検 討する な ら ば，
構 造 物の被 害 は，
単に平 行 成 層 構 造を仮 定し たと きの沖 積 層の厚さ や，
あ るいは構 造物と 地盤の剛性の相 対的硬 軟に よっ て のみ説 明で き る と は 限 ら ない。
む し ろ構 造 物周 辺の 局所 的地 形，
基 盤を含む地 質 構 造の急 激な変 化が， 震 害に大き な 影響 ＊ 京都 大 学 講 師・
⊥ 博 榊 京 都 大 学 名 誉 教 授・
工 博Lecturer
，
Kyoto University，
Dr．
Eng．
Emeritus Prof．
，
Kyoto University，
DLEng．
一
67
一
を及ぼ して い る と判 断さ れ る場 合が多い の である］）
−
3）。
近 年，
人口 の膨 張と経 済の高 度 成 長に伴い都 市 圏の拡 大が進 行 し，
住宅 地 お よ び 産業 施 設の土 地利 用の面で 種々 の制 約を受け ざる を得ない状 況にある。
住 宅 地 とし て埋立地あ るいは旧河川敷などの軟弱地 盤や，
大 規模な 宅 地開発に よ る谷と 尾 根 か ら な る 丘 陵 地 を 造 成 し た 切 土 と盛土 か ら構 成さ れ る 地形や 地層構成の変動の著しい 不 整 形地盤を利用す るこ と が多く なっ てきて いること，
ま た，
臨海 埋 立 地 や 海岸 線沿いの狭 い平坦 地に立地 す る高 度な耐 震安全 性が要 求され る重要な産業施 設も増加す る 傾 向にあ ること な ど か ら，
この よ う な不 整 形 地 盤 域に あ る構 造 物の耐 震 安全性を検 討す ること が緊急 かつ 重 要な 課 題と なっ て きて いる。 そ して この よ う な地盤では，
上 述 し た水 平 成 層 地 盤の平 面SH
波に よ る重複反射理論の み で は精 度の良い地震 動 予測 を行うこと が 困難な 場合が 多い の である。
以 上の観 点よ り著 者らは，
地 形ある い は地 層 構 成の変 動の著し い不 整 形 地 盤 域の地震 時 危 険 度 予 測お よ び震 害 軽 減 対 策のた めの耐 震工学 上 重 要な基 礎 資 料を蓄 積す る 目的で，
不 整 形 地 盤の理 論 解 析4〕−
lz）お よび 起振機 実ge13
｝ に よる実 証 的 研 究を実 施し て きたが，
本 報並 びに次 報で は，
前 報で詳 述 し た油 圧 制 御 起 振 機凶 を用い て文 献13
） で対 象と した試 験 地より さ ら に不 整 形 規 模の大き い切土 と盛 土か ら なる造 成 地 盤に お い て実 施し た振 動 試 験 結 果 につ いて報 告す る。
す な わち，
鉛 直 ある い は水 平 方 向に 強 制 加 振し た模 型 基 礎か らP波，SV
波，
SH
波などの 異なるタイプの波動 を発生さ せ， 不 整 形 地 盤上に展 開し た測定点の地 動分布を詳し く測 定し， 異 常 増 幅 域 ある い は 減衰 性 状 等の不 整形地 盤 特 有の振 動 特性に及 ぼ す，
測 定 地盤下の速度層構 造， 伝播波 動の タイ プ， 並びに振 動 数等の影 響を詳細に検 討し た。
本 研 究で は，
起 振機に よる振 動 試 験に先 立ち，
通 常の 板た た き法に よ る地 盤の地下速 度 層 構 造の推 定 を行っ た こと に加え，
起 振機試 験の対 応 を考 慮し て， 板た たき を 震 源 と して測 定点の距離に よる応 答の減 衰 性 状を評 価し たこ と も特色の一
つ で あ る。
さ らに， 計 測し た不 整 形 地 盤の地表面の速 度 応 答分布か ら現 象 論 的な不 整 形 地 盤の 振 動 特 性を検 討し た だ けでは な く，
さ まざま な振 動 数 範 囲の ゼロ・
ス ター
トの 加 振記録 の特性を十 分 に生か し て，
不 整 形 地 盤の波 動 伝 播 特 性の本 質を探る こと を次 報 の 目的の一
つ とし て い る。
また，
そ こで は不 整 形地 盤の 基 礎 加 振に よ る 地表 面の 振 動特 性を 理 論 的に評 価 する た めの解 析モ デルを 設定し て， 数 値 解 析 を行い ， それ らの 結 果と試 験結果 との対 比 を試み ている。2．
既 往の研 究 概要主1） 溝や シー
トパ イル による地 盤 振 動 障 害 低 減の問 題を最 初に実 証 的に明ら か に し たの はBarkani5
） で あ る が，
Woodsm ・
m も 波 動 伝 播 特 性に注 目し て詳 細な実 験 を 行っ た。
彼は振 動 障 害の問 題と し て トレンチ （溝 ）によ る波 動， 主 として表 面 波の Rayieigh 波の遮 断の問 題 を 研 究し た。
構 造 物 基 礎および トレンチの大き さは現 実の もの よ り小さ い模 型の もの を対 象と し た。
シル ト質の地 盤の上に小 型の電 磁 式の起 振 機 を設置し て，UD
加振 （鉛 直 加 振 ） する ことによる地 表 面 上の鉛 直方 向の動き を，
振 動 源 近 傍に溝を設け た場 合 （active・
isolation） と 振動 防止 を す る対 象 構 造 物の 近 く に 溝 を 設 け た場 合 （passive−isolation
）の そ れ ぞ れの場 合につ い て詳細に 計 測し た。
小 牧・
ほ か は， 高さ が ほ ぼ 22m ある 自然 崖の崖近 傍 で板た たき を震 源 とし て，
自由 端 とし ての崖に よっ て起 こ る崖 端 近 傍の地 動 を計 測し， その振動 性状が 簡単な 理 論解析によっ て説 明で き る こ とを示す な ど 崖近 傍の振 動 特 性に関す る実 証 的な研 究 を行っ たls）−
211。
Wong
et al．
221は，9
階建
て の鉄 筋 コ ン クリー
ト建物 の屋 上に据え付けた不平衡 質量形起振機を用い て定 常 強 制加 振 実 験 を行い，
1
その建物の振 動を震 源と して盆 地 状 の沖 積 地 盤を2〜
2．
5km の距離の 区 間に 測 定 点 を設け，
建物の加 振 方 向と 同 じ方 向で あ るSH
波，
Love
波 成 分 の地 動 を測 定し た。
そ し て，
測線が交差す る，
そ の断 面 が 幅ほ ぼ700m の谷 状の不整形 地 盤の影響を 地表 面上 の応 答は， そ れ ほ ど強く受け ない で， む し ろ測 線 下の加 振 建物か ら離れ る に従い徐々 に浅く な る沖 積地 盤の地 層 境 界の形状の影 響 を 強 く受け，
測定し た変 位 応 答 分 布は 理 論 計 算 結 果と よ く合う と している。 彼ら は，
様々な固 有 振 動 数の建物を加振す ること に よっ て，
建 物 基 礎 より 発生 す る波動に振 動 数 成 分 を持た せ ること は可 能だ とし てい る が，
今回の実験で の震 源と しての 振 動は建 物の 1 次の 固 有 振 動 数約ユ．
8Hz
に固定し た た め，
地 動 変 位 分 布の振 動 数依存 性に までは 言 及 し得な かっ た。
以上の不 整 形地 盤の実験 的研 究は，
すべ て現 実の地 盤を対象と し た も のであ る が
，King
andBrune2s
）はウレタン
・
フォー
ムを用い て様々 な形 状の沖 積地 盤の モデル 化を行い，
パ ルス を震 源と して モデル地 盤の地 動 変 位 分 布をSH
波成分お よ びSV
波 成 分につ い て室内 実 験を 行っ た。
そ して，
その実 験 結 果は，
Trifunacz4）による半 円 筒 形 沖 積地 盤の SH 波に よ る解 析 結 果と よ く合 うとし てい る。
3．
予 備 試 験お よ び試 験 概 要 試 験を行っ た敷地 は，
大阪 府河内長 野 市にあ る変 電 所 用 地で あ る。
小 高い丘の尾根を削り取っ て，
その谷 間を 埋め立て て造 成さ れ て お り，
敷 地の南西部の 三本の 尾 根 を削り取っ た切土 地盤と北 東 部の 盛土地 盤が複 雑に入り 組ん でい る。
地 質は領 家 花 崗 岩 を主と し， 半 花 崗 岩， 石 英 斑 岩を脈 岩とし て貫入 さ せて い る。
地層 構 成は地 表よArchitectural Institute of Japan
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ト
ー
一
320M−
一 を ／ 多 浄ギ
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慾
、、 FILLING GRO UND
、
、<TAB>Fig．1 The measurement slte and the situations of exc
ed
foons
． り 表土，
マ サ土，上部
風化帯，下部
風 化 帯， そ て基盤 岩 に分
類される
。Fig ．1
に示
すとおり， 320 m× 0m
の 広 さを持っ，地 表 面 を平坦にし た造成 地 で る。 旧地 形 図と造成 施工図
を 参照し て，地盤の 構成 切土 地 盤 か ら 盛土地 盤 ，さ らに 切土地盤 へ と急 変す ， ほ ぼ 南 北に 沿 う 測 線を 選び
，切
土地盤 のA
，B
，ﾌ
地点お よび ，ABC
を斜辺と する直 角二等辺三 角 の 頂 点を 成す 盛土 地盤上 のD
地 点に，合 計四
つ の 基 を設i
した。旧 地形 の地山 まで の 盛土が，
AB 間では 最18m
， BC 間で は 最深14m
， D 地点 直下で は 深24m
にも達
す る不 整形 地
盤で あ る 。な お，A
， B ，C
お よ びD
の各
基礎は
，い ず れも 直径3
．5m
，高 さ の 円 柱形
の起振 用鉄筋 コン
クリ
ート 製 基 礎 で る。 3 ．1
予 備 試験 起 振機による 振 動試
に 対する基 礎資料とするため ， 事前に ，ABC
，AD
お
びCD
の 各測線の地 盤の調査 を 次の2
項 目 に つ いて行っ
た。1
） 地盤 速 度層 構 造（P
波 ，S
波）を 把握る
。2）波動の 距離減衰 を求め る 。 ； 以下 に ，1 およ 2） の項目 の調査 方法， 解 析および，
rv
P
ｻ
の結果 の 考 察 について 分け て 記述 す る 。 亅1
） 弾 性波 探 査の方 法 お よび 解 析 結 果 各 線 沿い に2m 間 隔で地 震計 （固
有 振 動 数14Hz
） 石 膏 で固 着させ設 置した 。測定 成分 はP
波 の 場合は鉛ｼ
方 向 ，S 波の場合 は測 線 に直交 する 水平方 向 で ある 。 発振
方法 はP波 の場合
，地表に 設置し た 円形鉄板を ハン マーで
鉛直に打撃 し，S波 の 場合は 荷重
をかけた板 をハ ンマー で水 平に 打 撃 する 方法 を用いた 。SH
波の測
定 に 際し ては 板 を 左 右両側か ら打撃し
た 記録を比較し，位相 が反 転 している ことを
確認した 。測 定に より得ら れ た 録からP 波
は 初 動の ，S
波 は 優 勢な フェ イズの到達 間 を読 み取 り ， 発 振点 か ら 各受
点ま で の 距離に 対 し て プロットし
て 走時曲線
を 作 成し 。 解 析 結 果の 速 度層断 面図 をFig ．2
に示 す。 地 山と 盛土と
の境界線 （破
線） に つい
て は，AB
ｪ 線のBC
間とCD 測線の一部において，それ ぞれ 第1
速 度 層 と第2
速度 層 の境界お よ び 第2
速度層 の 界 が 比較的対 応 してい る も の の， 他の盛 土 部 に おい はほとん ど 関 みら れ い。こ は 旧地 が 深部 ま で 風 化 作 用 を 受 Eし
IMr 2ge2e210260 ：5e
AOC 凾UN ε
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Cth °°1 ：； 謐
、丶 @ 胃一 ごξ； 謡 丶 l Vp 零 100 ＼ミ゜ss1Vp ・》S km／1レ Vp＝03t 己 017 D ．28027015025024 ・ 24・ O
JO 100 150 1 蜘 0 50 100 150 200 レ Fig ．2 Wave veloc
且ty structure d
ived
by selsm 且c exploratiDn ．e
so
けてお り， 盛 土の弾 性 波 速 度 と余り差 異 がない た め であ ろ う。 また
，
A基 礎，
C基 礎 付 近の切 土 地 盤に おい て は 第 1速度層が極め て薄くなっ て お り，
第 2また は第3速 度 層が地 表 面 近 くに分 布して いる。2
） 波 動の距 離 減 衰 測 定 地 震計の設 置 方 法お よび発振 方法は弾性波 探 査の場 合 と同一
で あ る。 発 振 源の位 置は起 振 機 設 置 点 A，
B，
C，
D
の各 中 心か ら約3〜
5m の地 点に設 置し た。 測 定 記 録 は，
地 震 計 間 隔2m，
7測 定 点を同 時に測 定し，
オシ ロ グラ フおよび デー
ター
レコー
ダー
に収 録した。 さ らに，
隣 接す る展 開と は各々 の展 開の両 端の測 定 点を重 複さ せ，
相 対 的な波 動の振 幅の変化が連 続 的に測 定で き るよ うに した。 展 開 1の測 定 点NQ．
1を発 振 源に最 も近い測 定 点と し， こ れ を基 準 点と考え る。 発 振 源か ら測 定 点No．
1までの距 離は lm で ある。
Fig．
3
は， ABC 測 線で の距 離 減 衰 曲 線 を 示 す （AD お よびCD
測 線の距 離 減 衰 曲 線は省 略す る）。 これ ら の 曲線は，A ，
B ，
C
各 基 礎よ り 3〜
5m の地点に設 置し た 発振源に最も近い測 定 点の振 幅 をユとし て，
それに対 す る相対 振 幅 を プロ ッ トしたもの である。 読み取っ た波 動 はP
波の場合，
波 形 記 録の初 動の最 大 振 幅である ため，
発 振 源に近い部分 で は直 接 波， 遠い部 分で は屈 折 波 と なっ て いる。
ま た，SH
波の場 合は，
最 大 振 幅を示 す 波 動の う ち，
各 測定 点問で の連 続 性の良い フェ イズを読み 取っ た。 その た め読み取っ た波 動は直 接 波ない しLove 波的な波 動と なっ て い る。
今回 測定した波 動の距 離 減 衰は
，
過 渡 的 （イン パ ル ス 的〉な波 動 を扱っ ている た め，
複 数の経 路 をたどっ て き た波 勤が重な り あっ た り して バ ラ ツキが あるが，
ABC 測線の測 定 結 果につ い て次の ような こ と が言え る。
P
波につ い て次の地 点で明 瞭な増 幅がみ ら れるが，
いずれ も旧地 形との相 関は みら れ ない。 A基 礎か らB
基 礎に向か っ て 34m 近 傍 （発 振 源A基 礎 ） 臨よ
トC
基 礎か らB
基 礎に向かっ て33m
近 傍 （発 振 源C
基 礎）SH
波につ い て 次の地 山 盛 土 境 界 部の盛 土 側 測 点に おいて明瞭な増 幅がみ ら れ る。
A
基 礎か らB基 礎に向かっ て 81m 近 傍 （発 振 源A 基 礎 ＞C
基 礎か らB
基 礎に向かっ て67m
近 傍 （発 振 源C
基 礎 ） B基 礎か らC基 礎に向かっ て 64m 近傍 （発振源 B 基礎） 波 動の振 動 数につ い ては，
測 定 点によっ て複 数の波が 重な りあっ てい る ためバ ラツキが あ る が，P
波の場 合，
おおむね 50−
80Hz の振 動 数で あ る。 ま た，
SH
波の場 合， 発 信 源 と 測 定 点の距 離が離れ るに従っ て振 動 数が小 さく な る傾 向が見ら れ，
発 振 源よ り10−
20m の測 定 点 では SO〜
SOHz
の波が卓 越し て い る の に対し，
それ以 遠 の測 定 点では振 動 数が 15Hz か ら40 Hz 程 度に下がっ て いる。
3．
2 試 験 計 測 方 法 各 基 礎の基 本 的な加 振 方 法は，
UD 加 振，
EW 方 向 加 振 お よび そ れに直 交 するNS 方 向の水 平 加 振 試 験を行っ たが，
D基 礎の水 平 加 振は DA 方向，
すな わち（NW −SE
） 方 向の みである。
加 振 基 礎 上に は水 平2成 分，
上 下1成 分のサー
ボ 型 加 速 度 計を設置 し， 加 振 基 礎より40m 以 遠の測 線上の 10 m 間 隔の 地 点に， 地 震 計の設 置 を安 定させ る ため， 表 土を5cm 程 鋤 取っ て，
U 字 菅の蓋 （30cmX50cm ×5 cm ）をプラス ター
で 固定して，
そ の上に速 度 地 震 計 （固 有 振動 数lHz
）の水 平 2成 分， 上 下 1成 分の計3個 を一．
組 と し て設 置して，
加 振 基 礎および測 線ヒ各 地 点の応 答 を計測 した。
な お，
数 個の速 度 地 震 計をま と め て加 振 基 礎近傍の一
か所に設 置し て計 測し，
特 性の バ ラ ツキの 小さい地 震計を使用 し た。
計 測 中に，
各 地 点の速 度 応 答 の 波 形 お よ び，
パー
ソ ナル・
コ ンピュー
ター
でオン ライ ン処 理 し たパ ワー
ス ペ ク トラム の結 果 を参照 して， 加 振 基 礎か らの距 離に よ る増 幅 あるい は減 衰の激しい こ とが 分 かっ た地 点 近 傍で は，
測 定 点 間 隔 を2m 間 隔に し て 1m 10“
・ lVl 10’
； 10’
4 1trf 10β 40■
0■
4◎圏
8嶝】−
5 厠一
80圏
鱒■
0曽
40昌
l l 雪 曾 8 c ム Ba
：P
−
WA
》E
b
：SH
−
WAVE
Fig
，
3 Relative amplitudes of surface ground motion derived by seLsmic explorauon．
Architectural Institute of Japan
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同様の計測を続行し た。
「
30 Hz−
5 Hz の 9秒 間および 300秒 間の線 形 掃 引 を基 本 として， 加 振 力レベル を変えて，10〜3Hz
，15− 5
Hz
， 20〜
10Hz
， 28〜
18Hz
の 9秒 間の線形掃 引を含めて，
計 5種 類の線形掃 引を 繰 り返 して試験 し た。
デ ジ タル・
デー
タレ コー
ダー
で記録 し た デー
タを 大 型計 算 機で FFT （高 速フー
リェ 変 換 ） を 用い て 処 理 し た が，
前 報i4｝Fig．
7 に示さ れ る ように加振 時 間が 9秒間と 300秒 間の場 合のそ れ ぞ れの応 答 結 果の間に は， わずか な ケー
ス を除き，
大き な差 異がみ と め られ ない の で， 試 験 実施 上，
並 びに計算 機 処 理上有 利な 9秒 間の掃 引 時間に よる 測 定 記 録 を基 本と して整 理し た。
な お， 山 間 部にあ るこO ，
6K
困E OA 0．
2 0 10 20 30Hz の試 験 地は常時微動レ ベ ルが極めて低い た め，
前報で述 べ たス タッ キング を行う 必要は無かっ た。
4．
加 振 基 礎の振 動 特 性 Fig．
4は，
各 基 礎を 30−
5Hz の 300秒 間の線 形 掃 引 した場 合の速 度 応 答 を，
横 軸に加 振 振 動 数 をとっ て示し た もの で ある。 慣 性マ ス の加速度がほ ぼ一
定で ある 15 Hz より高 振 動 数 域で は，
そ の ま ま加 振カー
定とし た場 合の共 振 曲 線を意 味す る。Fig．
4a は，
A，
B ，
C
基 礎のEW
方 向 加 振 時のEW
成 分と基 礎上端の UD 成 分の速 度 応 答を示 し た もの であ る が，C
基 礎に関して は， A ， B 基 礎 より加 振 力レベ ルが高い ため応 答が大き く なっ て い る。
こ の図か ら，B ，
A ，
C
各基 礎のEW
方 向の共 振 振 動 数は そ れ ぞ れ 21．
3Hz ， 26．
5 Hz，
30．
2Hz である こと，
さ らに，
共振 時のEW
成 分に対 するUD
成 分の 応 答の比は B，
A，
C 各 基 礎そ れ ぞ れ 54％，
52％，
36 ％ である こ と が読み取ら れ，
基 礎 直 下の地 盤はB
，A
，C
の地 点の順に硬い こ とが推 測 される。
こ の ことは，
Fig．
2a の速 度 層 構 造 図か らも ある程 度 裏 付け られ る こ とで ある。
Fig．
4b は， A お よびB基 礎 をNS 方 向 加 振 し た場 合のNS
成 分とUD
成 分の 速 度 応 答 を 示し た も の で あり，
それ ぞれ，EW
方 向 加 振 時よ り共 振 振 動 数 が若 干 低 く なっ て い る。Fig．
4c はA ，
B ，
C
各 基 礎をUD
加 振し た場 合のUD
成分の速 度 応 答を示す が，
この 結果 よ りB基 礎の共 振 振動 数は 25Hz 近 傍で，
A，
C
基 礎の共 振 振 動 数は 30Hz 以 上と考え ら れ る。
0．
4K ・N・ 0，
2 0 O．
10KtNE O．
05 10 20 30Hz0
10
2030Hz
Fig
．
4 Velocity amptitude oE footing．
5
．
振 動 試 験 結果 お よ び そ の 考察 以 後の図で は， 各 測 定 点で の地 動 速度成分を すべ て，
加 振 基 礎の加 振 方 向の速 度 応 答で基準化し て相 対振 幅の 値で整理 し た。
ま た，
図中に現 れ る記 号，
例え ばFig．
5 の B （UD ｝BA−UD
は B基 礎を UD （上下 ）方 向 加 振 し た場 合の，B
基 礎よ りA
基 礎へ 向けて測 線を展 開して，
各 測 定 点のUD
（上 下 ）方向の相 対 振 幅で ある こと を意 味する。
す な わ ち，
ド記の関 係になる。
加 振 基 礎の名 称 ：A ， B
，C
， D の計4
種 類 B （UD ）BA−UD
上図で
TR
は TRANSVERSE，
す な わ ち，
測定点か ら加 振 基礎 を見て経 線 方 向の地 動 成分 を意味 し，
RA は RADIAL，
すな わ ち，
測 定 点 か ら加 振 基 礎を 見て緯線 方 向の地 動 成 分 を意 味す る。
ま た，
図 中し ばしば現れ る．
−
71
−一
N工 工一
Eleotronio Library記 号
，
例え ば BA 40 と あ るの は，
B
基 礎か らA 基 礎へ 向けて40m
離れ た測 定 点であ ること を意 眛す る。 5．
1B
基 礎の振 動 試 験 結果Fig．
5はB
基 礎をUD
加 振し た 場合のBA
測 線でのB
基礎のUD
方向成分に対す る相対振幅で あ る。 こ こに 示し た以 外の 測 線での結果 と比 較す る と，
い ずれの結果 も6，7Hz
以下の 振 動 数で は急激に減衰す るのが UD 加振の場合の大き な特徴であ る。Fig．5a，
b
はB
基 礎 よ u」O．
080 ⊃ ヒ1
こ 0ρ6 く 04鰉 α 0 山 ＞
F
く 」 国 α B（
UD）
8A−
UDBA40 日A50 BA60 A70
・
BA801
，1
》11
， ノノ
ヒ：．
．
・
・
一
．
’
．
t1
．
t．
鯨
＼「
今 ピ 〜発
．
’
／、・
、
一
’
・
．
．
i1．
．
’
し1・
〜・
、、
、 0 10 〔a ） 20 30 卜｛1800
600
4002DO
凵 O ⊃ ト コ α Σ ＜ 凵 ＞F
《 」 凵 ぼ0
10 20 （b） 30HZFig
，
5 Relative amptitude of surface ground motion along BAline excited by B
．
footing in the vertica ［direction．
りA基 礎へ 向かっ て
，
40m の地点よ り10m 間 隔で80
m の地点まで の5
地 点でのUD
，RA
成分の応 答を示し た もの であ る。UD
成 分の応 答に関しては，
BA
70 （点 線で表示｝以 外は 5〜
15Hz 位ま で に大きな ピー
ク があ り， そ れ よ り高 次の振 動 数では右 下が りに減 衰す る が，BA
70 は18Hz
近 傍で増 幅し，
加 振 基 礎によ り近い測 定 点で の応 答を超え る。
この図は横軸に振 動 数 を とり， 縦軸に加 振 基 礎の加 振 方向の速度応 答で各 測 定 点での応 答 を 基 準 化して示し た 周 波 数 応 答で ある。
加 振 基 礎か ら そ の測 定 点ま で の距 離 を横軸に，
加 振 振 動 数 をパ ラメー
タに とっ て， 相 対 振 幅 をプロ ッ ト し た，
い わゆる距 離 減 衰 をB基 礎 加 振の場 合 の測 定 結 果に対して整理 し た もの が Fig．
6で ある．
Fig，
6a
はFig．
5a
に 対 応する距 離 減 衰 を 示す図であ る。
8お よび12Hz で は，
B
基 礎か ら40 m か ら80 m ま で，
ほ ぼ一
様に減 衰し， 特に， 60m 以 遠で は急 激に減 衰す る。 しか し，16
お よび20Hz
で は67
m 近傍で大き く増 幅 し．
70m 以 遠では減 衰するが， さ らに高い振 動 数で は，
これ らの増 幅 現象は 鈍化す る。67m
近傍での 増 幅は，
TR 成 分の15− 18
Hz
の場合で も生じて い る 、 Fig．
6b は BC 測線の 距離減衰を示す。
UD
成分 は8〜
ユ2Hz の振 動 数 範 囲で，
60 m 近 傍で異 常に増 幅す る。 それ以上の高 振 動数域で は，
遠 地 点で の応 答が近 地 点で の応答よ り，
2倍 程 度 増 幅する場 合 もあ る が，
い ずれ も，
そ の応 答レベ ル は小さく ， 全 般 的に辰
動 し な が ら70m 以 遠で減衰す る。
な お，Figs．
5，
6の縦 軸の スケー
ルは，
以下に 示 す 水 平加 振の場 合の結 果の それの 2 倍になっ て い て，
震源 か らの距 離 減 衰 が 水 平 加 振の場 合 より，UD
加 振の場合の 方が小さいilz｝。 こ の こと は UD 加 振 し た 場 合の 地 動の動 き その もの が水 平 加 振し た場 合より大き い こ と を意 味 し ない。
す な わ ち， Figs．
5，
6は基 礎のUD
成 分で相 対振 幅 比の 形で表 示してい る が，
Fig．
4に 示 さ れ る よ う に基 準と なる基 礎の UD 加 振のUD
成分 は，
水 平 加 振の場合
の 高々 25 ％程 度の応 答し か示さ な 0806
0 α 凵 ロ コ ト コ 巳 ＝ く 雪 o・
ou嚢
瞿O．
02
B（UD）
BA
・
UD △ 0 8Hz丶
ミ
1
ぐ
1
譱
山 0080書
dOO6
袤
岩 oo4F5
瞿 0．
02
轟
轟
／ 吻ゐ
ムL
丶
B（
UD ）BC−
UD 08Hz
・12Hz △16Hz
‘20HZ
0 （a ） （b〕Fig
．
6 Relative a皿plitude of UD cemponent of surface ground motion along BA or BC linc cxcited by B．
fQuting in theArchitectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service ArchitecturalInstitute ofJapan
:'t
ao4
O.03
!
O,02's:aol
o
10
20
3e
-Hz
S
O･04ll
aos<Y
O.02E.".o,ol o 1020
30
Hz -o=td{w)-sNO,
O. O.O,
w aRI:.ua
{si
to
2030
HzFig.7Relativeamplitudeof
TRcornponentof
surface groundrnotionalongBC
line
excited by B-footingin EWdirection, ua=t;aE<ut)tdiorO04
O.03
o.on
o.ot o t'"gQ,rk.af,1'R
/X
B(EW) BC-TR, o7Hi.
8HzA
9Hz. 10Hz 4b 60 DISTANCE wa=tJaEqaou
O.03:
O.022-N
o.oio
6.
.ljlii,lgitsxtsSi B(EYO BC-TR. o 15Hz. 16Hz.x 18Hzi 20Hz ts.--FROM80 100(M)
8-FOOTING 40 DISTANCEFROM8060 100 B-FOOTING(M) woot"aE(w2?dicraou O.03O.02
aol o `zaWpt
B(EW) BC-TR. o 11Hz. 12Hzb13Hz.
14Hz '40
60 DiSTANCE80
100 (M) B-FOOTiNG wo)t"ai(O.04O.03
:
O02?g
o.ol
oas/i;X", .,EX . FROM B(E"O ec-TR. o 22Hz. 24HlA 26Hz. 28Hz 4060
DISTANCE FROM80 B-FOOTING 100
{M)
Fig.8Relative arnplitude of TR component of surface gTound motion along BC lineexcited by B-footinginEWdirection.
-い から である
。
『
以 上のよ うに，
BC 測 線の測 定 点に よ る応 答の 変化は，
BA 測 線よ りも激 し い こ とか ら，
BC 測線での遠 地 点で の増 幅 域の存 在が予 想さ れ る。 この こと は，
後述 す る よ うに，
B基 礎の水 平 加 振の測定結果で明瞭に検 出さ れ る。
Fig．
7は，
B 基 礎をEW 方 向 加 振 し た 場 合の応 答で，
各 測 定 点で はTR 成 分が主 成 分と な る。 す な わ ち，SH
波あ る い は，
LQve 波の伝播が卓
越す る地 動を示す。
こ こ で は示し て い ない他の成 分の結 果と 比較す る と，TR
成 分が他のRA
成 分あ るい はUD 成 分よ り2
倍以 上変 位 し て い る。
BC 測 線で B基 礎より 40m 離れ た地 点か ら 10m 間 隔で 70m 離れ た地 点まで の合 計 4地 点 にっ し’
／て計 測し た結 果，BC
60 に大き な増 幅が み ら れ た た め，
その測 定 間 隔 をさ らに短く し て，
2m 間 隔の測 定点 で測定 し直し て い る が，一
定の傾 向は読み 取り にくい （BC
42〜BC
50）。
BC
52〜
60の 測 定 点で の応 答で は，
BC50
で生 じ た6．
5Hz 近 傍の ピー
クが加 振基礎か ら の 距 離の増 大と ともに急 激に大き く な る。
こ の 場合の 1次 の ピー
ク値お よ び卓 越 振 動 数は 6，
5Hz か ら8Hz 近傍ま で距離の増 大と ともに高い方へ 移 動し て い る こと が読み岩
o・
04
？
ioo3
萋
∩ 4 1．
O
ρ0
0 国 》 F 《 一 U α0
D旧TANCE FROM B
・
FOOTINGFig
．
g Relative arnpliしude of TR component of surface groundmotion along BA hne excited by B
−
footlng i皿 EWdireρtion
．
取 れ る。
卓越 振 動 数の高 振 動 数 域へ の移動は2
次の ピー
クにおいて も明 瞭に生 じ て いる が，
ピー
ク値その もの の 増 減は 1次の ピー
ク値に比べ小 さい。
BC 64まで は 1 次の ピー
ク値は増 大 する が，
BC68 の地 点か ら急 激に 減 衰が生 じて い る ことなど から，
卓越 振 動 数は そ れ ぞ れ 若 干異な るが， BC 58〜
68の どこかの地点で地動の ピー
ク があり， それ以 遠で は急 激に減衰し てい ること が推 察 され る。BC
72〜
80で は 16Hz 近傍で一
部 交 差し ている が，総じて基 礎か ら遠い測 定 点の 応 答 は一
様に減 衰する。
．
Fig．8
はBC
測 線で の Fig．
6
に相 当す る距 離 減 衰 曲 線を示す。
こ れ は本 試 験で行っ た幾通 り かの加 振 方 向お よび測 定 測 線の組 合せ の中で は，
測 定 間 隔 を 最 も密に し て行っ た場 合の 結 果で ある。 盛一
L
地 盤 上で あ るBC40 か らBC68
の 28 m の距 離の 間に，
11Hz
以h
で は，
ピー
クの位 置が 約 9m 置き に 3つ 存 在 し，
加 振 基礎と 反対 側の切土 地 盤 側に最 も接 近して い るピー
ク に着目 す る と，
高い振 動 数ほど基 礎か ら遠方の地点で生じてい る。
例え ば，
8Hz で は，
BC
60 m に ある ピー
ク は 24Hz
で はBC
68m
の地 点ま で移 動 し てい る。
ま た， 15Hz 以 下の低 振 動 数 域で は，
わずか数 m 離れ た測 定 点での応 答 聞には3−
10倍の異常 増 幅， 減 衰の激しい振 動 性 状を 示す も の も あ り， 切土 地 盤．
1
二で あ るBC
68
m 以 遠で は い ずれ も急 激に減 衰する。
こ の よ うに，BC
測 線の 切土 地 盤の 手前の 盛 土 地 盤 上で 異常に 増 幅する 現象は Fig．
6b
に示さ れ るUD
加 振のUD
成 分に おいてもみ と め ら れ たことで あ る が，EW
方 向 加 振のTR
成 分に お い て，
その 現 象は最 も 顕著に現れ る こ と が確認 され た。
こ の現 象は，Fig．
2
のBC
間の速 度層構 造の急 変す る地 帯で，
波動の反射，
屈折，
透 過の相 互 干 渉によっ て生 ず る もの と 考え ら れる が ， と りわ け急 激に変化 する切土と 盛土の地層境界に伴う波 動の焦 点 効 果の影 響が大きい と 推測 さ れ，
沖 積 地 盤と そ れを取り囲む硬 質 地 盤か ら な る 地層 構 成の急変す る 不整 形 地 盤 特 有の振 動 特 性 を示 唆す る に 足 る もの と考え ら れ る。
0403 Q
O
囚 O ⊃ ト コ ニ Σ く う馳
1
00
0 α 四 》 F く 」 四 α o 43
00
0
0 国 O ， ト コ ユ Σ く UJO、
02 ≧ を崔
o．
Ol°
1。
20
30H ． （a ｝
’
（b｝Fig
．
10 ReLative amplitude of RA component of s田face ground mo ヒiDn along BA or BC line excited byArchitectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
Fig
．
9は Fig．
7の反 対 側の BA 測線の 結果に対 する 距 離 減 衰 を示す。
12Hz 位ま での低振動数 域で，
測 定 点 に応じて応 答は振 動し な が らBA
70以遠で は減 衰する。
BA
70
以 遠で は異常増幅の程 度は小 さ く， また，UD
加 振のUD
成 分 〔Fig．
6a
｝と異な り，
切 土 地 盤で あるBA
80
の地 点で も，
そ れほど減衰し な い場 合がある。
Fig，
10はB
基礎をNS
方 向 加 振 し た場 合のBA
お よ びBC
測線での応答で，
RA
成分が主な成 分 とな る。
す な わ ち，SV
波あ るい はRayleigh
波の伝 播が卓 越す る 地 動を示す。 し た がっ て，
伝 播す る波 動の特 性か ら も推 察さ れ ること だ が，
全 般的に UD 成 分はRA
成 分と同 程 度の勢 力 を もっ て い ること が分かる。
こ こ で は示して い ないBA
40〜60
で の応 答 結 果で は，
9〜
11Hz
近傍で の大き な減衰を示し，11Hz
以上の高 振 動 数 域では遠 地 点での応 答が近 地 点で の応 答より，
振 動 数に よっ て 増 幅 し た り，
あ るい は減 衰 する激しい振 動 性 状 を示し てい る が，BA
65〜90
での応 答 結 果 （Fig．
10a ）は，8Hz ，
16Hz，
23Hz の ほ ぼ8Hz 間 隔の振 動 数で，
いずれ の 地 点 で も 不 動 点に近い 「節」の現 象 を示す。
さ らに， 振 動数の ほ ぼ全域で，
加振 基 礎か ら は な れ るに従い減 衰す る が，
BA
80
で も12Hz 近 傍で大きな応 答 を 示す。
以 上の結 果 は，
基 礎の 加 振モー
ドおよび測 定 成 分の違うFigs．
5，
7 の 結果 と は か な り異な るス ペ ク トル 性 状 を 示す。Fig．
10a に示さ れ る特 徴 的な スペ ク トル は，
不整形 地 盤の振 動 特 性 よりも，
むしろ平行成層地 盤の振動 特 性 を 反 映して い るものと考え られ る。
BC
測 線で の測 定 結果に よれ ば，BC
60 の RA ，UD
， TR の各 成 分は，
卓 越 振 動 数は そ れ ぞ れ7Hz から 11Hz まで推 移 する もの の ，近 地 点で の応答より増 幅 し てい る。
特に，
RA 成分に お い て は，
切 土 地 盤 上のC
基 礎に近い BC80 の応 答は，
BA 80 に比べ よ り強く減 衰し でお り，
ま た，20Hz
以 上の高 振 動 数 域で は距 離に よ る減衰がみ と め られる もの の，
15Hz 以 下の低 振 動数域で は，
測定 点の距 離に よる応 答の逆 転が明 瞭に生 じてい る。
す な わ 4 32
」
lO
OO
O O O O Q 田 O ⊃ ト コ 」 Σ 《 凵 》一
← く 」 四 匡 ち，
盛 土 地 盤 上で ある BC 50 ， 60は BC 40より， 2〜
4 倍の増 幅 を 示す。
こ れ らの結 果はB
基 礎のEW
方 向 加 振の場合のBC
測 線のTR
成分の結果 （Fig．
7）と あ る 程度の相関が み と め ら れ る のであ る。Fig．
11は，
B
基礎をNs
方 向加 振し た場合のBA
お よ び BC 測 線 に お け る RA 成 分の 距 離 減 衰で あ り，
Fig．
11a
はFig．10a
に対応す る も のであ る。8Hz
では，測 定 点が遠く な るにつ れて直線的に減衰す る が
，
12お よび16Hz の振 動数で は，
BA
40−
70 m の間で大 き な ピー
ク を示し， 近地点の応 答に比べ 最 大4
倍 程 度 増 幅す る。
そ れ以 上の 高い 振 動 数域で も，BA
40 m−
70 m の 間で は応答 は 激 し く 振 動 して，
切 土 地 盤で あ るBA 70 m〜80m
で緩や か に減衰する。 これ らの結 果 をB
基 礎 をUD
お よ びEW
方向の 2つ の加 振モー
ドに よる BA 測線の 距離減衰の結 果 （すな わ ち Figs．
5b，9）と比べ る と，
最 も増 幅・
減 衰の激しい応 答 結 果で ある ことが分 か る。
Fig．
llb はB
基 礎 NS 方 向 加 振し た場 合の， BC 測線 にお け るRA 成 分を示 す。RA 成 分におい て は，
B （EW
）BC −TR
（Fig，
8）の よ う に鋭く は な い が，
低 振 動 数 域 で BC 5D皿，
60 m の 地 点で増 幅がみ られる が， 22Hz
以上 の高 振 動 数 域で ほ ぼ直線 的に減 衰 する。
また， 低 振 動数 域でBC
70 m の地 点で，
SH 波 型の 加 振の場 合の 結 果ほど は急 激に減 衰し な い。
5．
2C
基 礎の振 勤 試 験 結 果 Fig．
12は，
c基 礎 をEw
方 向 加 振 し た 場合のcB
測 線で の距 離 減 衰である。
11〜
15Hz の振 動 数域で最も激 しい変 化 を示す。
す なわ ち，CB
50〜
65・m の間で最高5
−
6倍の増 幅 を 示し，CB
70 m 以 遠で は急激 に 減 衰す る。
こ こ で は示 し て い な い が，C
基 礎のUD
加振 時のUD
成 分のCB
測 線で の距 離 減 衰 をみ る と，
ほ ぼ右下が り の曲 線となっ てい て，CB
40−
70 m の地点で は強い増 幅 域が存 在し な い。
同 様の ことがCD
測線の結果につ い て も言え る。 urO．
Q4
∋
嵳
。。3
《 墨 oo2莖
嵜
O．
Ol 0 040
6080
100 （M）DISTANCE FROM B
−
FOOTING OISTANCE FROM B−
FOOTING（司 （b）
Fig
．
11 Relative amplitude Qf RA component of surface ground motiun along BA or BC line excited byB
−footing
in NS directlon．
一 75 一
N工 工一
Eleotronio Library崟
°’
°4
旨
睾
ao
3
（岑
O．
02襃
dzO
．
01
0
DISTANCE FROM C
−
FOOTINGFig
．
12 ReLative arnplitude o正TR componentof surface groundmo 巨on along CB line excited by C
−
footing in EWdirection
