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アレー地震動記録を用いた地震波の相関性と伝達特性に関する基礎的研究

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Academic year: 2021

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(1)

  文 論 04

 

糾 a 驅

 

CDU 日本 建 築 学 会 構造 系論 文 報告 集 第 395 号

昭和 64 年 1 月

地 震 動

録 を用

地 震 波

相 関

      

伝 達

特性

基 礎 的研 究

正 会 員 員 会 正

員 会 正 正 会 員 正 会 員

* *

* * *

* * * *

** **  

1.

は じめ に  建 築 構 造 物の耐 震 設計におい ては

入力地 震動の推定 部 分に最も多くの不 明点 が 残 さ れて いる

これ を 改 善 す る ためには

実 地 震 動 記 録 を用い た多くの観 測 結 果を基 に地 震 波 動の伝 達 機 構 を 調べ ること が肝 要と考え ら れ る

  地 震 断 層か ら観 測 点まで の地震 波 動 伝 播 過 程を考え た 場 合

伝 播媒体の弾性 波速度や密度構造などにっ いて は 不 明 確であ り

耐 震 工 学 上 問 題 と なる周 期帯域の地 震 波 動 伝 播を 理論で説明 する ための モデル作 成が極めて困 難 である

逆 問 題 として

波 動 伝 播モ デル を仮 定し

シス テム同 定 理 論に基づ き実 地 震 動 記 録か ら シ ス テ ム パ ラ メ

タ を推 定し た場 合

推定 精 度の題 が あ るにせ よ

パラ メ

タの値が地 震ご とに変 動す ること が多い。 こ の よ うな不 確 定な要素が多くて

雑な地 震波動伝播現象 に対し て は 確 定 論 的な とらえ方より 現象にぱ らつ き がある こと を踏 まえて

統 計 的に実 測および理 論の両 側 面か ら現象を 明 らか にする こ と が必 要と な る

そ の研 究 結果を設 計用 地 震荷重にり 入れ てい くことは 耐 震 工 学 上

重要と考え ら れ る

こ の よ う な視 点か ら

筆 者ら は

波 動伝播 機 構を 調べ る ために設けら れ て い る ア レ

観 測の資 料を統 計 解 析 し

抽 出し た性 質を 理論 的 解析で 裏 付 ける

連の研 究を行っ て い る。 本 論 文では

地 震 動 記録 間の伝 達 関数とコ ヒ

レン ス 関 数 を 推 定す る新た な 手 法 を 提 案 し, 地 盤 構 造 や波動 伝播過 程の相 違が 地 震波 の相 関 性と伝 達 特 性に 及 ぼ す影 響 と, 相 関の無い地 震 波 成 分の発 生 機 構 を明らか にする こと を 目 的 としてい る。   統 計 解 析に はt 個々 の記 録 を解 析する手 法と記 録の集 合 を解析す る方 法 が ある

地 震 波 動 問 題に お い て 前 者 の方 法 を 用い た特 定の地 震に関す る波 動 伝 播の研 究 が 多  

東 北大学 教授

工博   纏 東 北 大 学   助 手

 * *t 東北 電 力(株 ) 帥 脚 清 水 建 設 大 崎 研 究 室  工修 # *1“ 東 北 大 学   大 学 院 生     〔昭 和63年2月10日原 稿 受 理 ) く な さ れて い る

例えば, 相 互 相 関 解 析に よ り地 震 波の 伝播 時間につ い て検 討 し た研 究])

5) あり, コ ヒ

レ ン ス解 析に基づ き地 震 波の各 振 動 数 成分 間の相関性を検 討 し た研 究E}

7)な ど が あ る 。 異な る地 震で観 測さ れ た記録 の集 合を統 計 解析 し て

波 動 伝 播 過 程が異

な る地 震波の 相 関 性と伝達特 性につ いて検討 し た 研究は非 常に な く

筆 者らの 研 究8)

IZ )が あ るのみで あ る。 これ らにおい て は

周 辺地 盤の 動伝 播特性を伝達関数で と ら え

線 形 最 小 分 散 推定に基づ く 統計解 析手 法を 用い て標本 地 震 動 記 録か ら観 測 点 間の伝 達 関 数と標 本 間の相 関 性を表す コヒ

レ ン ス関 数 を 推 定し

地 盤 構 造 と地 震 波 間の相 関 性の関 係につ い て検 討して い る。 その結 果

鉛 直観測点 間の地 震 波の 相 関性 と 地 盤の固 有 振 動 数の 連 が見いだ さ れて いるS,な ど

震 波 間相 関 性す る筆者 の方 法は有効で あるこ と が示さ れて いる。   地 震 波の相 関 性と伝 達 特 性に関しては

ま だ わ ず か な 部 分しか解 明さ れておらず

地 盤 構 造や波 動 伝 播 過 程の 相 違が こ れ らに及ぼす影 響に鬨し ても

ほ とん ど明ら か に され てい ない

本論文では 者らに よ

り既に導 入さ れた解 析 手 法に加えて 地 震 動の フ

リエ振 幅 間 とフ

リエ 位 相の相 関性お よ び伝 達 特 性を抽 出する新た な手 法を誘 導する。次に

これら の手 法を用い て

鉛 直ア レ

だ けでな く水 平アレ

を兼ね備え た観 測システム で観測 さ れ た実地 震 動記録 を解析し

抽 出さ れ た性質に基づ き 地盤構 造の相違 が地震波間 の位 相お よ び振 幅の相関性に 及 ぼ す影 響につ いて検 討す る

な お, 地 震 動 記 録に含 ま れ る地 震 波 成 分 を相 互 相 関解 析によ り検 出して い る。 本 論 文で は

地 震 動 記 録の初 動 部か ら終 結 部ま で のすべ て のデ

タを使 用して い る

 

2.

伝 達 関 数 とコ ヒ

レ ンス関 数の推 定 手 法  個々 の 地 震で測さ れ た 地 震動記録を標 本と して線 形 最小分散推 定に基づ き, フ

リエ ス ペ ク トル か ら伝達関 数を推定する手 法

リエ振幅か ら伝達 関数の振 幅を 推 定す る手法

そ して位 相 特 性か ら位 相の伝達関数を 推 定す る手 法につ いて以下に説明す る、 ま た, 各々 の手法

一 28 一

(2)

に て定 義される コ ヒ

レ ン ス関 数の 性 質にっ い て述べ

 x{

t

}と y(

t

)をそれ ぞ れ 入力 と 出 力と し

1

その フ

リ エ 変 換 (本 論 文 で は フ

リエ ス ペ ク トル と呼ぶ )を

X

f

}と Y{

f

)とする

記 号

f

は振 動 数 を 表す

。i

地 震 にて観 測さ れ た地 震 動 記 録 を標 本 記 録 として

入 力 観 測 点と出 力 観 測 点の記 録の フ

リエ ス ペ ク トルを それぞれ

X

,(

f

)と

V

,(

f

)で表す。 n 個の地震で観測さ れ た地 震 動 記録 を使 用す れば

標本の大き さ が n で ある 入力と出 力の フ

リエ ス ペ ク トル の 母集合 がで き る

そ れ を

X

f

}=

IX

‘〔

f

 

i=1−

n}, 

Y

f

ly

‘(

f

 

i=1〜

n}と す る

 こ の入力と出 力の記 録 間に

線 形な伝 達 関 係      Y(∫)

H (

f

)X(

f

一 …・・

−t・

………・

(1) が成り立つ と仮 定す れば, 標 本 記 録か ら線 形 最 小 分 散 推 定 に より

最 適 伝 達 関 数 H(

f

}と コ ヒ

レ ン ス 関 数 cohiif )は

 

 

 

・(∫・

i

甜 … pl

f

〕ト

一 ・

(・) ・・

ht

f

1

藩滋

)         = H *(

f

HUf

)S

f

salf

…・

…・

(3) で与え ら れ る]3}

こ こ

共 役複素 ,ノは虚 数単位,

S

=x と

Syy

は そ れ ぞ れ 入力 と 出 力の パ ワ

ス ペ クトル

Sxy

はクロ ス ス ペ ク トル を表す

これ らのス ペ ク トル は

標本関数の フ

リエ ス ペ ク トル のアンサンブル均で与 え ら れ る

SXx

f

)・

(∫) 躑

(∫

1

蹴 鋤 一

(∫)

 4

A

f

>は伝 達 関 数の振 幅で あ り

地 震 動の フ

リエ 振 幅 比を表す

θ(

f

)は位相 遅れ (ま た は位 相 差 )を表す。 式 (2)か ら求め ら れ る A(

f

)と

θ)を

本 論 文で は

そ れぞれ最 適 推 定 伝 達 関 数の振 幅 と最 適 推 定 伝 達 関 数の 位 相 遅れと呼ぷ ことにする

コ ヒ

レン ス関 数は式 (3> で定 義さ れ る ス クェ アコ ヒ

レ ン ス (square  coherence

そ の コ ヒ

レ ン ス の平 方 根で定 義さ れる ル

トコ ヒ

レ ン スが あ り

本 論 文で はスクェ アコ ヒ

レ ン ス で コ ヒ

レ ン ス数 を定 義す る

。・

の コヒ

レンス 数 は 出力の パワ

ス ペ ク トル

Sw

と推定 出力パ ワ

ス ペ ク ト ル (

H

ホ (

f

H

(ノ)

Sxr

f

})の比であり

線 形回帰 推 定にお ける相 関 係 数が もつ 意 味と同様に

値が 1であれ ば すべ て の地震で伝 達 関 数が等し く

] に近い ほど地 震に対す る伝 達 関 数のバラ ツキが小 さくて記 録 間の相 関が良い こ とを表す

式 (3)の コ ヒ

レン ス 関 数 を伝 達コヒ

レ ンス数とぶ ことにする

 

般に 1, 

 1であるが

震源距 離やマ グニ チュ

ドに よ り

地 震 動 強さ が大き く変 化 する ため

J,は地 震 動 強 さの大きい地震の特 性が推 定 結 果で強 調さ れ る ことを 避 け る た めに用い た 重み関 数である。 本 論 文で は, Isとし て入力 波 形のパ ワ

ス ペ ク トル密 度 関 数の全 面 積 〔

波 形の全エ ネル ギ

)を用い て い る

   

1

d

…………

…一 …・

こ こ に

,T

‘は記 録 長で ある

こ の 重み関数を 用い た方 法は個々 の地 震にお け る地 震波の ス ペ ク トル 構 造を変え ない か ら, 入出 力 関 係 を乱さず, 有効な方 法で あ ること が示され てい る11 )

た だ し, 地 盤が強い材 料 的 非 線 形 領 域に達する場 合

こ の重み関 数 を用いる ことは不 適切 と な る。 しか し

本 論 文で使 用 する地 震 動 記 録は中 小 地 震 で観 測さ れ たもの で ある の で

こ の重み付けに関し て は

ほ と ん ど問題 が ない と考えられる

  振 動 数 領 域で入出 力 関 係は線 形で あ る とすれ ば

入 力 と出 力の フ

リエ振 幅に も線形 関 係     「】

f

(ノ

1

A

f

IX

F

tt・

 6} が成り立ち

線形最 小分散推定手法によ りフ

リエ振 か ら振幅比

A

f

)を推定す ること が可能で あ る。 本論文 で展 開 し た 推 定 手 法 を 以下に 示 す

推 定規 範 」 を       n

   J =

Σ]

Ily

≧(ノ}

1

/1!

7

14ノ)

1Xi

∫)

IV

σ訂2

… 

7

)         tul とし

こ れ を最 小に な ら しめる A を推 定する とすれ ば,

A

は次 式で与え ら れ る。

      

1

1

附 贓      

 (8)      A(

f

     

Snv

f

) この推 定 問 題で

式 (3) と同 様に コ

ス関 数 を 出 力の パ ワ

ス ペ ク トル と推 定 出 力の パ ワ

ス ベ ク トル の比 を用い て定 義す れば

 

  

 

1瓦 (川

Y

・(

f

1

/・・

lz

coh2 (∫)=                      

t−・

 (9 )       Sxx(

f

)s嶽 ∫) と な る。 こ の推 定 問 題にお ける A(

f

)とcoh : (

f

)をそ れ ぞ れ最 適 推 定 振 幅 比 と振 幅コ ヒ

レ ン ス関 数 と呼ぶ こと にする

 線 形入 出 力 問題で は 入 力と出 力の位 相間にも線 形 関 係が成り立つ よっ て

線 形 最 小 分 散 推 定に よ り標 本 関 数の位相か ら伝達 関 数の位相遅れ を推定す ること が可 能 と なる

本 論 文で展 開 し た 方 法 を 以下にす。 実 記録 か ら求め られ る位 相 θ

f

)は主 値で ある た め

,−

180 度か

ら180度の 範 囲の 角 度に限 定さ れ る

ある地 震で θが 】79度

他の地 震で

179度で ある場 合

平 均 値は 0度 と なり

真の平 均 値±180度か ら はずれ た値に な る。 こ れ は角 度を標 本 値と して統 計 処 理 することに起 因 する

こ の ため

角 度の単 位で ある入力の位 相 θXCf )と出 力の 位 相 θy(∫}を使 用せず, X(

f

)と y (

f

}をそれぞれ の振 幅

29

(3)

で除し た位 相特性

  

 

P

f

fil

expl

jer

(ノ}}

  

 

P

u

tlil

expl

j

・・ (

f

1

一 ……

10 を用い る。 位 相 特 性 間にも線 形入出力 関係     py(

f

HPげ)px (

f

…・

………・

…・

11

) が成り立つ の と して

位 相の伝達関 数を 推 定 す る

こ の推 定 問 題は

先 述の線 形 最 小 分 散の伝 達 関 数の推定問 題に て振 幅を1とした場 合と等価な問題 と な る

入力と 出 力の位 相 特 性の ア ンサ ンブルを そ れ ぞ れ

Px

IP7

f

i;

1

n

,P

 

IP

cf

 

i=1−

n}と す れば,定 義 (式(

10

)) に より入力と出 力の パ ワ

の値が 1で あ る か ら

パ ワ

スペ ク トル と クロ ス ス ペ ク トルは     

Sxx

(∫)= ・1

 

Syy

f

)= 1

 

  

、r 。(

f

£

expl

j

(、

r

f

f

f

))

l

 

ttt

2       n ‘

1 とな る

こ の場 合, 推 定 伝 達 関 数がクロ ス スペ ク トルと 等しく なり

伝 達 関 数 とコヒ

レ ン ス関 数は式 (2> よ り     

HP

f

 

Sr

f

A

f

exp

3                            

…・

13

   

coh2 (

f

1HP

f

1

IA

f

12

と な る

こ の推 定伝達関数の遅 れ とコ ヒ

レン ス 数を, それぞれ最適推定位 相遅れと位相コ ヒ

レン ス関 数と呼ぶ ことにす る

こ の伝 達 関 数が個々 の標 本 記 録の 位 相遅れ の ア ンサンブル平 均で あ る こ と か ら

標 本 記 録 の位 相 遅れ が すべ て同じ で あ れ ば

伝 達 関 数の振 幅の値 は1と な り

異な れ ば 1以 下の 正の値と な る。 伝 達 閧 数 の振幅がコ ヒ

レ ンス 関 数性質を表し てい る の で

式 (13 )に 基づ き 伝 達関数 をコ ヒ

レ ン ス関 数 と位相遅 れ

exs

を用いて書き換え ること が で き る。     

H

f

)==COh ()exp  

l

j

9f

1

……

 

……・

 (

14

)   こ こ に

     coh (

f

 coh2 (

f

)   0≦coh (

f

)≦1

……

(15) 式 〔14)と coh (

f

)は風工学の研 究おける

風 速の クロ ス ス ペ ク トル表 示とコ ヒ

レ ンシー 4[ 対 応し 地 震 波 動 伝 播 問 題に ても水 平ア レ

観 測 点 間の地 震 波の相 関性 の検討に適 用が試み られて い る15 )

】η

ア レ

点 間に限 らず

あ ら ゆ る 観 測 点 間の地 震 波の関性の 討に, 本論文で定義し た位相コヒ

レン ス関 数の適 用は 可 能で ある

こ のコ ヒ

レン ス 関 数 を用い ることに よ り

ほとん ど研 究さ れ て い な い鉛 直 観 測 点 間の地 震 波の位 相 の相 関 性が明らか にされる ことが興 味 深い。 最 適 推 定 伝 達 関 数と最 適 推 定 振 幅 比 間の関 係

お よ び伝 達コ ヒ

レ ン ス関 数と振 幅コ ヒ

レ ン ス関 数の関係は

次の複素数 の三 角 不 等 式

 

 

 

1

澄 (∫)y,{

f

)/・・

 

1

附 )

11

・y・(

f

l

/・・

30

       

 (

16

) を考 慮し て

そ れ ぞれの 定 義式 を 比較す る と

 

 

 

欝 閉

糶 論肇

関 数

i

             

 

 

一・

 

一・

(17 ) とい う不 等 式が誘 導で き る

不等式 (

i6

)と (

17

)で等 号が成り立つ 条 件は

すべ ての標 本で入出 力 間の 位相遅 れが等しい ことである

標本にて

表面 波と実体波や 実体波であっ ても

S

波と

P

波などの異 種地震 波成分が標 本 記 録に混 在した り, 伝 播 方 向などが異な る地 震 波を標 本とし て扱っ た りすれ ば 標 本位 相遅れは異な り式 (17>の不 等 式 が 成り立つ

また, 位 相 を無視す れば振 幅 比とコ ヒ

レ ンス の値は大 き くなる こと も 示し てい る

 地震 動 記 録の振 動 数 成 分 を標 本とし た標 本 平 均で定 義 す れば

本論文でし た統計解析 手 法 を個々 の地 震の記 録の統 計 解 析に適 用で き る。 地震 動 記 録の記 録 時 間 長さ が標本に よ り異な る場 合

高 速フ

リエ変 換 を 用い て解 析す る と

標本ご と に振 動数刻み が異な る

本 論 文では

標 本の最 大 記 録 時 間長さ を記 録 長とし

標 本 記 録がこ れ よ り短い 場 合

後 続の零 を記 録に加えて時 間 長さをそろ え た。 統計解 析におい て

ウィ ン ド

関 数 を用い た移 動 平 均による スペ ク トル の平 滑 化は行っ て いない

 

3.

東 松 山ア レ

地 震 観 測 と周 辺 地 盤 構 造   埼玉県の東松 山 市にあ るア レ

地 震 観 測 所で観 測され た 地 震 動 記 録 を 解 析に使用 した。 ア レ

観 測 点 配 置を図

1

。No .

1 , 

No .

 2

 

No .

6

の 鉛直アレ

観 測 点と

こ の観 測 点 周 辺の 3箇 所に水平ア レ

観 測点が配 置さ れ て い る

昭和 58年に水平 ア レ

観 測点が 追 加 さ れてい るが

本 論 文で は

そ の観 測 点で記 録された地震動 記 録 を使 用して いない ために

その観 測 点 を 図に記入 し てい ない

鉛 直ア レ

観 測 点の 深 さは

そ れ ぞ

GL −

120

6m (No

1), 

GL −

58

2m (

No .

2), 

GL

No .

6) である

地 盤 中にある水平アレ

測 点 {

No .

3,

 

No .

4,

No .

5)の位置 を

No .

2

観測点か らの水 平 距 離と地 表 面 か らのさ で

水 平配 置 図と鉛直配 置 図に示した。 ボ

リン グ調査結果 に よ る と

No .

2か らNo

3観 測 点 方 向に 沈み込ん で い る と考え られ る第三紀 中 新世の 都 幾川 層 (泥 岩で

位 置は図

2で示 した地 盤よ り 深い )の上 層 (

GL − 36.

2m

− GL −

85

1m >に観 測 点 が 設置さ れ た の で, 水 平アレ

観 測 点は必ずし も 同

標 高

平アレ

の表層 地 盤構造の

部が

弾 性 波 探 査に より調 査さ れ てい る。 この調 査結果に基づ く

S

波 速 度 分 布の概 略 を

2に示す

地 表面 は平坦で は な く起伏が あり

こ の起 伏 形 状に似た 形で表層 が 褶曲して い ること が 分 か る

。P −S

検層結果に基づ く各 観 測点の地 盤 構 造 を図

3 に示す

最 深部の観 測点 (No

1)に お ける S波 速 度は

O.

7km sec で あ り

水 平ア レ

観 測 点N,)

3

−−

No

5の

(4)

   (

605040

        GL 30201D   O       No

5 (m      GL

3

標高

      

  

  

,。

  

  

  

  GL6

O

7 GL      

4          2 GL

51

3m

58

2m No

3 ,L 3G し

85

1旧

     

9

1120

5m

b

 

鉛直配置図

1  東 松 山ア レ

観 測 場 所の観 測 点 配 置 図 No

2

6No

3 NQ

4 No

5 深  

度 km!seckm /seckm /seckm /sec (m) 1 2 312   312  31   2  3 玉

1凾

1

’ : L

−−

 

1

2 5L6

”匿

91

L

r   :

L

; 乙

3 20 韋 :

r曹

」 2 幽 1

」膠

1 3 1

r」 3 r司 2 L1   

3

3

1 :

1

1

40

1

1  

」 3 1 L

r」

} 2 し

● 」 3 60

i

r

−.

」 3

L

: 旨 8

r

: 2 … L1 S波 速 度 10

一一

P 波速 度

● 地 震 計 位 置 12 図

3 P

S検層結果に基づ く各 観 測 点の地 盤 構 造

鞠  

50401110         国0

2 深 度m70605040302010 (a No

2

No

3断 面

NO3 m 開01NO

2s B観 測

」 饐04 ♂ o

4

〕 0

5     BT :

1o

95i

脳 )

7 o

9

95 o

9 0

95 Km /5既 0100200   300400500   50 閥o

4     ア0 NO

2   (b)Ne

2

No

4断 面 度旧 s C HO

l NO

2

18

「 ・ HO

5o

c

50

03

0

5 )

ア 「 4030   0

9 。

,51 … 2G10 0

931Km ん昭匸 01002003GO400m          NO

5    NO

2

          (c No

2

No

5断 面

2 弾 性 波 探 査 結 果に基づ くS波速度分 布 の 概 略 21 0 98 7 6 5

4

3 2 4 4 4 3 3 3 3

3

3

3 3

 

ρ ’

9 136 e 138    140 0  0  

0

142144146

ooeoO

700m 3     4

     5    6     ア       マ グニ チ ュ

ド 図

418 地震の震 源位置とマ グニ チュ

ド                          

31

(5)

100

01

1

⊃ 03

0

1

    e         ■    

         8   0  ●

 

o oo

 :

。 ● e

3

   

45

   

67

   

8

5  最 大 加 速 度 (No

6観 測 点のNS 成 分〉とマ グニ チュ

      ドの関 係

S

波 速度は O

7

O

8km /sec である

  波 動 伝 播 過 程の相 違 が 地 震 波の相 関性 お よ び伝 達 特 性 に及ぼ す影 響を明ら かに す ること を 目的と してい る た め

震 源 位 置 が異な る 地 震で得られ た数 多く の標 本 記 録 を使用 す ることが望 まし く

ワ ウフラッ タ

1s〕とい う記 録 計 器による ノイズの 混入が顕 在 化 し た地 震 動 記 録を除 き

で き る限り多く の地 震 動 記 録を標 本とし て選 ん だ。 その結 果, 1979年 7月2 日

1984 6 30日 まで の 18地 震で観 測 された 加 速 度 記 録 を標 本と し

前章の統 計 解 析 手 法 を用い て 図

6

15まで結 果を推 定し て 求め た

記録の サンプリン グ間 隔は

0.

01

秒である。 18 地 震の震 源 位 麗 とマ グニ チュ

ドを 図

4に示 す。 震 源 位 置が 比較 的近い地 震が幾つか あ り, こ れ らの地 震の性 質が解析結 果に強 調さ れ ることが危 惧さ れ る。 しか し

こ れ らの地 震は発 生 頻 度が高い という重 要な性 質を有し て い る か ら

こ の性 質を保 存す る た め

震 源位 置を考慮 した重み付 け を標 本に施していない

NS

の地表 面 最 大 加 速度 (

No .6

観測点)とマ グニ チュ

ドの関 係 を 図

5に 示す

 

4.

時間領域に お け る統計 的 地 震 波 動 伝 播 特 性   相互相 関解析によ り地 震 動 記 録 間の 時 間 遅れ と波 動 伝 播 時 間の関 係につ いて調べ て そ れ ぞ れの地 震 動 記 録に 含ま れ る波動 成分 を検出し, 周 辺地 盤 全 体に わ た る波 動 伝 播に関し て検討す る

相 互 相 関 係 数お よび 自 己相 関 係 数は式 (

3

)で与え ら れ る クロ ス ス ペ ク トル お よ び パワ

ス ペ ク トル を逆フ

リエ変換した関 数を規 準化し てめ た。   最深部にある

No .

1観 測 点の地 震 動 記 録の

NS

成 分 を 入力と し, 他の観 測 点の NS 成 分を出 力とし た時の相互 相 関 係 数 を 出 力 観 測 点ご とに図

6に示 す。 横 軸は時 間 遅れであ り

その単 位は秒であ る。 鉛直観 測 点間 の相互 相 関 係 数 (No

2お よ び No

6観 測 点)に見 られ る ピ

ク (No

2が 4個

 

No .

6が 2個 )の時 間遅 れに着 目 し, こ れ らの ピ

クの時間 遅 れを図

7に 円 で示す

時 間 遅 れ が 正で あ る領 域に

,P −S

検層結果に基づ く弾 性 波 速 度 分 布か ら求め た鉛直入射

S

波の

No .

1 観測 点か らの伝

32

播 時間 を破 線で表す

また

時 間遅 れ が負の領 域に

No .

1観 測 点に鉛 直 伝 播 する

S

波の伝 播 時 間を破 線で示 す

相 互 相 関係 数がピ

クと な る時 間遅 れ が破線近 くに 分 布し て い る結 果か ら

鉛直ア レ

観 測 点 間の 水 平 動 記 録に ほ ぼ鉛直に伝播す る相関の良い

S

波 成分 が検 出で き る。 比較 的近い

No .

5 観測 点の相互 相 関 係 数は

No .

2ee 測 点の相互相 関 係数に似 ているこ と か ら, 地 震 動 記録間 の相 関は比較 的よい。 そ れ に対し て, 遠く離れ た

NQ ,

3 と

No .

4の観測 点の相互相関係 数の 値は非 常に小さ く

記 録 間の相 関が 悪い こ と が分か る

こ の こと か ら

水 平 距 離が長 く な るに つ れて地 震 動 記 録 間の相 関が悪く な り

相 関の無い地震 波 成 分が 地 震 動記録 にく含ま れて い る こと が考え ら れ る。 その た めに

水平アレ

観 測点 の地 震 動 記 録に含ま れ る地 震波成分 を相互相 関係 数の 果か ら検 出す るこ と がで き ない。   相 互 相 関 解 析の検 討で ほ と んど用い ら れ たこと が ない 0

500

00 0

500

DD o

5DO .

00

0.500 .

00

0

500

00 0。500

00 NO

5NS NO

SNS NO

4NS NO

3NS NO

2NS NO

[NS

一1 .0   −

0

5

  000   0 .5

ny

r 岾 SEC1

0

図d6 地震の標本記 録か ら推定し たNo

1観測 点と他の観測 点      の 餌S成 分 間の相 互 相 関 係 数

0.

〔m

60.

120 .

  −

0

5

      

0

0

      (

sec

 

0.

5

7 相 互 相 関係 数のピ

ク の時 間遅 れ (○)と鉛直入射

反       射S波の走 時 時 間 (破 線 ) 〔縦 軸=

t観 測 点 深 , 横 軸=       時 間 遅 れ)        

「 96 ノ ー

6

0     ノ

N

      り 乙   6 ノ

        0       0      

N

1

ON      ’  

S

 wave      ’ 〜     ’        〜  〜     ’     、

  ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  「

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  σ      Q

  「

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  ・

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 ゆ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              、

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              

t 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8               : ’       一

(6)

自己相 関 係 数 を利 用し

時間 遅 れ と波動 伝 播 時 間の関 係 を調べ

各 観 測 点に含ま れ る波 動成分の検 出を試み る。 各 観 測 点の地 震 動の

NS

成分の自己相関係数を各観測点 ご とに図

8に示す

横 軸は時間 遅れ で

その位 は 秒 である。第1の ピ

ク の時 間遅れ が常に原 点にあ るの で

こ の ピ

クの時 間 遅れは波 動 伝 播 時 間に関 係 がない

よっ て

,第

2の ピ

ク の時 間 遅れ に着 目し

こ のピ

ク の時 間 遅 れ (自 己相 関 係 数は偶 関数で ある か ら正の時 間 遅 れ)と

,P −S

検層 結 果に基づ く

S

波 速 度 分 布か ら求 め た鉛 直入射

S

波が 地表面で反 射し て戻っ て く るまで の 伝 播 時間 (入 射 波の 地 表 面 まで の伝播 時 間の 2倍 )を表

一1

に示す

サンプリング 時 間が 0

Ol秒で ある こと を 考 慮す ると

,No .

ユと

No .

2の鉛 直ア レ

観 測点の 自 己 相関係数で

第 2の ピ

クの時 閘遅 れ は鉛 直入射S波の 走 時時間と 比較的よい

致が み ら れ

ほ ぼ鉛 直に伝 播 す る

S

波 成分 が検 出さ れる

自己相 関 係 数も波 動 成分の検 出に利用できる こ と が 分 か る

相互 相 関 係 数 で 鉛 直 方向に 伝 播す る

S

波 成 分が検 出で き な かっ たNo

3と No

4の 水 平ア レ

観 測 点の 自己相関係数におい て

第2の ピ

ク の時 間遅れ は鉛 直入射

S

波の伝播 時 間と 比較 的よ く

0

500

00 0

500

OO D

5DO

[}0 0

500

00 D

500

00 0

500 .00 NO

6NS NO

5NS NO

4NS NO

3NS N〔1

2NS NO

置N5

1

0

  図

8        SEC

0

5

   

0

0

   

0 ・5

   

1 .0

各 観 測 点の自己相 関 係 数 (NS 成分 ) 表亠 1  自 己相関係 数の二 のピ

時間遅れ 観 測値 }と       地 盤モ デル か ら計 算した地 表 面で反 射して戻っ て く る ま      で の鉛 直入射S波の伝 播 時 間 (S地 盤モ デル)

単 位は       秒

Ho

1No

2NQ

3No

4 歴o

5 闘o

6 観 測 値 0

340

170

23o

170

13o

09 S波モテ塙 0

3470

175o

23亀 0

1490

180D

005 致する ことか ら, 水平アレ

観 測 点の地 震 動 記 録に も第 2の ピ

ク に対 応す る相関の よい

S

波 成 分が検 出で き る

。No .

5

No .

6の観 測 点の観 測 値と

S

波モ デル の伝 播 時 間に違いがみ ら れ る。 No

5観 測点の相 互 相 関 係 数

の第

と第二 の ピ

クの遅 れの差O

14秒 (

0

24

0

1 自 己相 関 係 数 2

ク の時 間 0

13 秒に比 較 的よく

致 しているこ と か ら

相 関 係 数の ピ

ク の時 間 遅れ が

S

波の伝 播 時間 を表し ている と考え ら れ る。 よっ て

,No .

5観 測 点の地 震 動 記 録に も

S

波 成分の 波が含ま れて い ると推 定さ れ る

  以上の 結 果か ら

鉛 直アレ

観 測 点 ばか り で な く水平 アレ

観 測 点の地 震 動 記 録にも

ほぼ鉛 直に伝 播す る実 体波で ある S 波 成 分が検 出で き た

1に し た

No .

2

No

5の伝 播 時 間の観 測 値と, 鉛直観測 点配置図 (図

1参 照 )と地 盤 構 造 図 (図

3参 照 )を 照 査 する と

地 表か ら観 測 点ま で の深 度が大き く な る に D

れ て

S波 の 伝 播 時 間が長 く な る こと が分か る。 こ れ はNo

2か ら

No .

3

方 向に地 層が傾い てい る ことに対 応してい る

このよ う

に周 辺 地 盤特 性の影 響を受けた

S

波 成分は水平 距離が 長 く な るにつ れて地 震 動 記 録 間の相 関が低 下する ことか ら

こ の

S

波 成分 以外の相関の無い波 動 成 分が地 震 動 記 録に含ま れ る 可 能 性 が あ る

相 関の無い波 動 成 分 と地 盤 構 造の関係につ い て 2点 間地 震 動伝 達 関 数 とコ ヒ

レ ン ス関 数の特 性に基づ き

以 下検討す る

 

5,

鉛 直 観 測 点 間にお け る地震波の相関性と伝 達特性   相 関の良い

S

波 成 分が検 出 された鉛 直ア レ

観 測 点 間 につ い て

最 深 部の観 測 点 (

No .

ユ)を 入力 観測点と し

他の No

2とNo

6の観 測 点 をそ れ ぞれ出 力 観 測 点と し た入 出 力 系で

地 震 動の

NS

成 分 間の伝 達 関 数 と各 種コ ヒ

レ ン ス関 数を推 定し

地 震 波の伝 達 特性と相関 性に つ て検 討 す る

推 定 伝達関 数と1次 元 波 動モ デル か ら 求め た

S

波の伝達関数と の 比較 検 討 も行 う。   伝 達コ ヒ

レン ス 関数

振 幅コ ヒ

レン ス関 数

位 相 コ ヒ

レンス関数を それ ぞれ出力 観 測点ごとに 図

9の

 

1

m

(田 )に示す

すべ の 出 力 観 測 点で

位 相コ ヒ

レンス関 数が振 動 数に対して著し く変 動して い るこ とか ら

位 相 間の相 関は振 動 数 依 存 性がある ことが 分か る。 特に L6Hz で谷と な り

こ の振 動 数で著し く 位相 間の相 関が悪い。 振 幅コ ヒ

レン ス 関 数は 1

6Hz

近 傍で谷と なら な いだ けで な く

高い振 動 数で も値が小 さ くな らな い ことか ら, 振 幅 間の相 関は非 常に良い

振 幅コ ヒ

レン ス関 数に比 較し

位 相コ ヒ

レ ン ス 関 数の 値が 非常に さ く

位 相コ ヒ

レ ン ス数 と振 幅コ ヒ

レ ン ス 関 数特 性は異なる。 位 相コ ヒ

レ ン ス関 数よ り 伝 達コヒ

レ ン ス関 数の値が わずかに大きいが

1

6Hz で谷と な ること な ど

伝 達コ ヒ

レ ン ス関 数と位 相コ ヒ

レ ン ス関 数は定性的傾 向く似てい る。 この結 果

33

(7)

50 t

OO 0

50 O

OO 1

50 匸gOO ・

0

OO

a

NO

6

1

5a 1

OO O

50 OQOO 1

50 墨

o口 口

50 0

00

a

NO

6

50 1

DO O

50 0

00 1

50 夏

00 o

50 0

00

a

NO

6

 O I 2 3 4  5 6 7 8 9■0       0 1 2 3 4 5 6 7 8 910      9 1 2 3 4  5 6  7  El 910

    

(b

) 

NO .2

       

b

 

NO

2

       (

b

) 

NO .

2

11

)伝 達コ ヒ

レ ン ス関 数       (

m

 振幅コ ヒ

レン ス関数       (皿) 位相コ ヒ

レ ン ス関 数           図

9No

1観 測 点と他の鉛 直 観 測 点の NS 成 分 間の各種コ

レ ン ス関 数の比 較 15

OO 10

00 5

OO O

00 15

00 】口

00 5

00

a

NO

6

O

00      D 【 2345678910

      

b

NO

2

    (

1

) 地 盤モ デル の振 幅 比     図

10 5

004 』03

002

001

000

00

a

)NO .

6

5

004

003

002

001

ooO

OO     O 葺 23 ↓ S678910

      (

b

NO

2

 (

ll

> 最 適 椎定伝達 関 数の振 幅 59004

003

002

001

【〕00

00 5

004

003 』02

001

oeo

oo

a

NO

6

OI2345B78910

   (

b

)NO .2

(皿) 最 適 推定振 幅 比 No

1観 測 点 (入 力 }と他の鉛 直 観 測 点 (出 力 )の NS 成分の椎定 振幅比 とS波 地 盤モデル の結果 の 比較 leo

OO90

OOD

oa

90

00

1eo

00 1SO

OO90

00D

oo

9

00

180

00

a

NO

6

lBO

0090

OO0

00

90

00

180

00 18V

009 囗

00O

00

90

00

160

00

a

NO

6

田0

0090

000

00

90

00

leD

00 且80

00go

oo0

00

9〔〕

OD

180

OO

a

) NO .

6

   O  l 23  4  56 ? 8910      0  i 2  34S678910      0 1 2345678910

     

b

 

NO

2       

b

 

NO

2      

b

 

NO

2

1D

 地 盤モデル の位 相遅 れ         (”) 最 適 推 定 伝 達 関 数の位 相 遅れ        (皿 ) 最 適 推 定位 相遅 れ 図

11 No

1観測 点 {入 力 ) と 他の鉛直観 測 点 (出 力 ) の NS 成分の椎 定位 相 遅れとS波 地 盤モ デル の結果の比較

一 34 一

(8)

か ら

地震動の フ

リエ ス ペ ク トル間の相関は位 相 間の 相 関で決 定さ れて い るこ と が分かる。  P

−S

検 層 結 果に基づ き作 成した 1次 元

S

波 地 盤モ デ ル か ら計 算し た増 幅 率

最 適 推 定 伝 達 関 数の振 幅

最 適 推 定 振 幅比 をそれぞれ図

10の (

1

H

),(皿 )に示 す。 地 盤モ デル の減 衰は各 層とも

律 5%とIO%の 2 ケ

ス を設定し

それ ぞ れの結 果を実 線と破 線で示す

各 図 と も

1.

6Hz

で ピ

ク と なり

この振 動 数 が 地 盤の 卓越 振 動数と考え ら れ, モ デル と実測に 比較的良い

致 が見られ る

この 1

6Hz で位相コ ヒ

レン ス 関 数が谷 と な る こ と か ら

地 盤の卓 越 振動 数で地 震 動の位 相問の 相 関 が 悪い

こ の車 越 振 動 数で位 相間 の相関 が悪い た め に 最 適 推 定 振 幅 比 より最 適 推 定 伝 達 関 数の振 幅は や や 小さ い値と な っ ている

地 盤モ デル に見 られ る

2次 お よ び3次の卓 越 振 動 数の ピ

ク を, 最適 推定伝達 関数の振 幅 だけでな く最 適 振 幅 比の 図か ら読み取ること は 困難で あ り, 高 振 動 数 帯 域でモデル と実測にずれ が見ら れ る

こ の ことにし て は, 地盤の減衰を含めて

今 後

検 討 する必 要があると思われ る

 地 盤モ デル か ら求めた伝 達関数の位 相遅れ

最適 推 定 伝 達 関 数の位 相 遅れ 最 適 推 定 位 相 遅れをそれ ぞ れ 図

11の (

1

fi

(皿 〉に示 す

位 相 間の相 関の良い振 動数帯域で推定位相遅れ のばらつ きが小さ く

そ の変 化 は地 盤モ デル と定 性 的 傾 向が似てい る。 しか し

相 関が 悪い

1.

6Hz

近傍で, 位 相遅 れ の ば らつ き が大きい こと が読み取れ る

  以 上の結 果か ら

地 盤の卓 越振 動 数 近 くの振 動 数 帯 域 で み られ るよ うに 鉛直方 向に伝 播してい る

S

波成分の 他に

相 互 相 関 解 析で識別で き ない相関の無い波が地 震 動 記 録に混 入 して い るた めに

地 震 動記録 間の 位 相 関 関 係が乱され て

伝 達 関数 が 地震ご とにば らつ いてい る現 象が推 測さ れ る

本解析 手法で は地震動の同

方 向 成 分 間の相 関 関係 し か考 慮され てい ない こ と か ら判 断す

ると

地震 動 記 録 間で相 関の無い地 震 波 成分と し て鉛 直 方 向に関して立 体 的に波 動 伝 播 する地 震 波成 分12) が 考 え ら れる。 し か し

こ の立 体 的に伝 播する地 震 波 成 分 を考

慮 して も

ま だ解明 さ れて いない

地震 動 記 録 間で相 関 の 無い地震波 成分 が存在す る。 鉛 直ア レ

でとらえ るこ との できない地 震 動 記 録 間の相 関関係

次章で

水 平 ア レ

観 測 記 録 を用い て解 析し, 検討 す る

 

6.

水平 観 測 点 間に おける地 震 波の相 関性 と伝 達 特 性   水 平ア レ

観測点 間に

,No .

2観 測 点を 入力 観 測点と

No

3

 No

4

 

N.

o

5の水 平ア レ

観 測 点をそ れ ぞ れ 出 力観 測 点と し た 入出 力 系を当てはめる。 こ の入 出 力 系 により

地 震 動の NS 成分間の伝 達関数と各 種コ ヒ

レ ン ス関 数を推 定し た結 果か ら

地盤 性 状の影 響を受け て いる

S

波 成 分 間の相 関 性と伝 達 特 性にっ い て検 討し

相 関の 無い地震波 成分の発 生機構を推定す る

 

伝 達コ ヒ

レンス関数

振 幅コ ヒ

レ ン ス関 数, 位 相 コ ヒ

レ ン ス関 数 を 出 力 観 測 点ごとに 図

12に示す

こ の

3

種 類の コ ヒ

レンス関 数 を比 較 検 討 すれ ば

鉛 直 観測点の果と同様に

地震 動 間の位 相の相 関が悪い た 1

50 1

oo 口

50 o

o口 匚

50 【

00 o

50 0

00 1

50 1

00 0

50 Oroo

a

NO

3

b

NO

4

 0 翼 2345678910

    (

c

NO

5

(1) 伝 達コ ヒ

レ ン ス関 数       図

12 1

50 匹

00 0

50 0

00 卜

50 1

OO 0

SO 0

00 1

50 1

oo 0

50 O

OO

a

NO

3

b

)NO .4

O  I 23  456  7  8  910

   (

c

NO

5

(皿) 振 幅コ ヒ

レン ス関 数 1

50 1

00 O

50 o

oo t

50 1

00 0

50 0

00 1

50 1

00 o

50 0

00

a

NO

3

b

NO

4

 0 宦 23456789 巳0

   

c

)NO

5

(田 〉 位 相コ ヒ

レ ン ス関 数 No

2観 測 点と他の水 平 観 測 点の NS 成分 間の各 種コ ヒ

レンス関 数の比 較

35

(9)

め に, 伝達 関 数が地 震ご と にばらつ いていることが 分か る

No .

2観 測 点に比 較 的 近い

No .

5観 測 点の位相コヒ

レン ス 数は遠く離れ た

No .

3およ び

No .

4 観測 点より 全体 的に相関が良い こと か ら, 水 平 観 測 点 間 距 離 が 長く な るにつれ て地 震 動の位 相 間の椙 関が低 下する傾 向が読 み取れ る

1Hz より高い振 勤 数 帯 域で 位 相コ ヒ

レ ン ス閧 数の値は非 常に小 さい こ と が

鉛 直観 測 点の 結 果 と異な る。 長 周 期 成 分の地 震 動 間で相 関が よい という結 果は

こ の ア レ

観測場 所で観測 さ れ た個々 の 地 震 動 記 録を統 計 解析し た結 果7乏 整 合してい る。  ところ で

長 周期領域で現れ ない測場所周辺地 盤 特 性の 違い が 地 震 動 間の位相の相関に影 響を 及 ぼ して い る こと が考え ら れ る。 この影響に関して, 以下に詳し く検 討す る

最適推定伝達関数の振 幅と最 適 推 定 振 幅 比 をそ 5

004

003

oo2

σOl

000

00 5

004 。003

002

00LOOO

00

a

NO

3

OI234567B910

   

a

)NO

3

5

004

003

002 』 0 』 000

00 れそ れ図

13 の

1

ll

 

ま た 適 推 定 伝 達 関 数の位相遅 れ と最適 推 定 位相遅 れをそ れ ぞ れ図

14 の

1

ll

)に 示 す

最適 推 定 振 幅 比と両 推 定 位 相 遅 れの結 果か ら

比 較的遠く離れ た

No .

2 観測 点と No

4 観 測 点 間に おい て

地 震 動の フ

リエ 振 幅は ほ と ん ど等 しい が

位相の対 応関係は ほと ん ど無い ことが読み取れ る

こ の果と こ の 2観 測 点 間で地 表まで の

S

波の伝 播 時間 が等しい とい う結 果 (表

1の観 測 値を参 照)か ら判 断すると

こ の観測点 間で深さ方 向の地 盤 構 造の 違 い は小さ く

こ の 違いが 波 動 伝 播 に及 ぼ す 影響は わずか であ る と考え ら れ る。 よっ て, 褶 曲し てい る表層 が波 動 伝 播に響を及ぼ してい ることが考え られ こ の地 層で 発生 す る相 関の無い地 震波 成分 が

位 相間の相 関 を悪 化 さ せて いる と推定さ れ る。   ほ } 5

004

OO3

OO2gDO 盲

000

00     0

  (

b

NO

4

最 適 推 定 伝 達 関数の振 幅 且 2 3 ↓ 5 6 7 8 910

  (

b

NO

4

(皿 ) 最 適 推 定 振 幅 比 5

004

OO9

002

OO1

000

00 560a4

口03

002

001

000

00 湘

1

c

NO

5

0 1 23  456 ? 8910

   

c

)NO

5

13 No

2観測 点 (入 力)と 他の水 平 観 測 点 {出 力)の NS 成 分の推 定振 幅 比の比較 IBO

OO90

000

00

90 。00

18D

OD !80

0090

000

00r90

00

180

00

a

NO

3

0 1 lBD

DO90

000

00

90

00

1BO

00

       

b

NO

4

  (

1

) 最 適 推 定 伝達 関 数の位 相 遅れ 180

OP

90

OO0

00

90

00 18D

OD9D

OOD

OD

90

00

ISD

00 180』0 ,

90・

000

00

90

00

c

 

N

(〕

5

     

r180.

OO      

180

00 23456 ? 日 g10         012345678 ∈ト10        01234561PB910

a

 

NO

3        

b

 

NO

4        

c

 

NO

5

       〔皿 ) 最 適 推定 位 相遅 れ   図

14No

2観 測 点 (入 力

1

と他の水 平 観 測 点 (出 力 )の NS 成 分の推定 位 相 遅れ の比 較

36

(10)

 最 適 推 定 振 幅 比のにおい て

地層が傾 斜し ている 方 向にある

No .

3と

No .

5観 測 点の 地 震 動の フ

リエ振 幅が

No .

2

測 点の振幅と異なっ て

いるこ と か ら

傾 斜 し た地 層 が 地 震 動の フ

リエ 振幅に影 響を及ぼ して いる こ とが 分か る

。No ,

2観 測点に比較 的近 い No

5観 測 点位相遅れ は ば らつ き が非 常にさ くて

最 適 振 幅 比 がピ

ク と な る

3− 4Hz

で 大き く変化 して い る。 3Hz 以下 め低 振 動数領 域 セ

位 相遅 れ が負の値である ことは

No .

5測点の位 相が No2 観 測 点に して進んで い る ことを意 味し

早 く波が伝播してい るこ と を表して いる。

S

波が地 表面で反 射 して早 く

No .

5観 測 点に戻っ て く る 結 果 (表

1の観 測 値参照)か ら判断すれば この は周 辺 地 盤の速 度 構 造相 違に起 因す る と推 定さ れ る

し か し

こ の観 測 場 所か ら南 東 方 向に震央を もつ 地 震(図

4参 照 )が サ地 震れ て い る こ と か 判 断 す れば,

Np .

与観 測 点に地 震 波 早 く到 達 する

こ の こと か ら, 南 東 方 向か ら伝 播す る地震 波成分が こ の結果に影 響 を及 ぼ し てい ること も無 視できな い

今 後の検 討によ り, こ の結 果の原因を明確にする予 定で

 

以上の考察より

鉛 直観 測 点 間の結 果と

同様に

相関 のない地震 波成 分が水 平 観 測 点 間の地 震 動に含ま れ てい る た めに

地 震 波 間の相 関は位 相 間の相 関に よっ て決ま る こと が確か め ら れ た

相 関の無い地 震 波と して

褶 曲 して い る 表 層の 境 界 面で反射し た波

地 層の傾き や わずか な 入 射 角度の変 化に よ る散 乱 波が考えられ

水 平 アレ

観 測 記 録の解 析によ り

相関の無 い地震 波の発 生 と地 盤 構 造の関係が定 性 的に と らえ ら れ た

その

直交 方 向の地 震 波 成分12, を含めい ろい ろ な方向か ら伝 播 して くる地 震 波や表 面 波 も相 関の無い成 分と して考え ら れ

位 相 間の相 関が悪い ために不 等 式 (17}の関係が 成 り立 ち, 最 適 推 定伝 達 関 数の振 幅の値は非常に小さ く な る た めに

こ の振 幅の結 果か ら地 盤 構造 がフ

リエ振 幅にぼ す影 響 をと ら える ことは困 難で あっ た。 このこ と か ら, 水平アレ

観 測 点 間の結 果にみ ら れ る よ うに

地 震 動の位相間の相 関が著し く悪い状況で統 計 解析によ り地 震 波の伝 達 特 性 を把 握す る場 合に は

本論 文で提 案 し た位 相の情 報 を捨て 振 幅 特 性 だけを用い た推定手法 が現 象を と らえ る手 法と して有 効と考え ら れ る。  図

4が示す よ うに 震 源 方 向が 地震ご とに異な る か ら

こ の方 向 性の相違が 水 平 観 測 点間の地 震 波の相関と 伝達特性に及ぼす影 響につ い て検 討する必要が あ る

観 測さ れ た地 震 動 記 録 を 地 震ごとに radial

transverse 換 (R

T 変 換と呼ぶ)し て求め た

No

2観 測 点 を入 力 観 測点と して

No

3観 測 点 を 出 力観 測点とし た時の伝 達 コ ヒ

レ ン ス関 数と適 推定伝達関 数をradial 成 分と transverse 成 分ご とに

15の a

b

に示す。 両 成 分の伝 達 関 数とコ ヒ

レン ス関 数は

NS

成分間の結 果 と わ ず か な ず れし か見 ら れ な

を高め ら れ な かっ た原 因と して

前 章で述べ た多 次元波 動伝播す る地 震 波 成 分を無 視し たこと や

到 来 方 向と共に 変化す る水 平方向に伝 播する地 震 波 成 分を無 視し たこ と等が考え ら れ る。 多 次 元 波 動 伝 播 を考 慮し た解析 手 法を用いること に よ り

部 分 的に水 平 方 向に伝 播す る地 震 波 成分 も考慮 し たこ とになる か ら

前者と後 者は独 立な原 因でない 研究的意義を含めて考えると

水 平アレ

で観 測さ れ た デ

タ を分 析す る 上で

後 者の原 因は重 要な意 味がある と 思 わ れ る

こ の因 を解 明する た め に

強震ア レ

地 震 動記録か ら

水 平 方 向に伝 播す る地震 波 成 分を

地 盤 中の伝 播 経 路 を考慮し た精 度の良い検 出手法が 必要であ る

い ま だ

その手 法が確 立され て いない こ と が

強 震 ア レ

記 録の デ

タ 分析 上の題 点の

つ と なっ て い る。 地 震 波の波動 伝 播に関す る研 究 を飛 躍的に発展 さ せ 1

50 :

DO O

SO O

OO 累

50 LOO o

50 0

00 (a

Radial

成 分 0

r234

567

89 且OHz

 

b

transverse成分

Il

伝 達コ ヒ

レ ン ス関 数         図

15 5

00L

OO3

002 』Ol

090

00

a)

Radia1

成 分 5

004

00 ヨ

oo2

001

000

OO     O 1 23

4E 「6 ? e gN 〕Hz

    (

b

transverse成分

  〔皿 ) 最 適 推 定 伝 達 関数の振 幅 degre

e

t80

0090

000

00

ga 0

180

OO degree 180‘0090 。OO0

00

90

00

80

00

a

Radial

成分

    01234567egtoHz

    (

b)

transverse

成分

m

) 最 適推定 伝 達 関 数の位 相 遅れ R

T 変換 し た時の No

2と No

3観 測 点 間の伝 達コ ヒ

レン ス数 と最 適推定伝達関 数

一 37 一

参照

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