空港滑走路 空港滑走路 空港滑走路
空港滑走路下 下 下の 下 の の液状化対象層 の 液状化対象層 液状化対象層の 液状化対象層 の の連続性把握 の 連続性把握 連続性把握 連続性把握に に に に関 関 関 関する する する する一考察 一考察 一考察 一考察
応用地質㈱ 正会員 ○村上 弘行 応用地質㈱ 正会員 比留間 誠之
(独)港湾空港技術研究所 正会員 菅野 高弘 (独)港湾空港技術研究所 正会員 中澤 博志 １ １
１ １． ． ． ．目的 目的 目的 目的
空港は地震災害時には緊急物資輸送の拠点としての役割を求められている．臨海部に位置する空港において は，大規模地震動に対し地盤の液状化の可能性が高いことが想定されるため，早期の地震対策が必要である．
しかし，空港滑走路の延長は長く，より詳細に把握するには点の調査であるボーリング調査では限界がある．
そのため，筆者らは，表面波探査，微動アレイ探査，電気探査（オームマッパー）を併用して，液状化対象層 の連続性ならびに工学的基盤までのＳ波速度構造を把握している．本論文では，高速度層である滑走路下の液 状化対象層の連続性把握に焦点をおき，表面波探査の解析上の留意点と，表面波探査で得られるＳ波速度分布 と同じ測定記録から得られる反射断面併用の有用性について報告する．
２ ２
２ ２． ． ． ．表面波探査 表面波探査 表面波探査 表面波探査の の の方法 の 方法 方法 方法
表面波探査は，図-1 に示すように受振器には，4.5Hz の速度型 地震計を用い，１m 間隔で 24 個設置し，起振は 2ｍ間隔に測線の
端から 1m 離れた位置でかけやを用いて行った．通常の解析では，得られた各波形記録にＣＭＰ処理を施し，
読み取った観測位相速度をもとに 1/3 波長則により初期モデルを 設定し，特性方程式の正規モード解を求め，非線形最小二乗法に
よりＳ波速度構造を求めている．しかし，空港滑走路上での観測位相速度は，滑走路舗装・路盤の剛性が高い ために，高次モードを含む様々な形態の観測位相速度（図-2）が得られることから，単純に適用すると，図-2 右図のような不連続性の大きい観測位相速度の場合は，適切な解析結果とならない．
100 20
0 40 60 80 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
0 200 400 600 800
0 200 400 600 800
0 200 400 600 800
周波数（Hz) 位
相 速 度 (m/s)
周波数（Hz) 周波数（Hz)
位 相 速 度 (m/s)
位 相 速 度 (m/s)
図-2 観測位相速度分布の例
３ ３
３ ３． ． ． ．モデル モデル モデル モデル構造 構造 構造 構造による による による位相速度 による 位相速度 位相速度 位相速度分布 分布 分布 分布の の のシミュレーション の シミュレーション シミュレーション シミュレーション
適切な解析を行うために，滑走路下の低速度層の速度構造モデルを幾つか設定し，シミュレーションにより 位相速度の不連続性の発生形態について検討を行った．滑走路の路盤・路床部のＳ波速度を 400m/s，厚さを 5m とし，その下に低速度層を挟む速度モデルを図-3 に示すように設定した．低速度層の厚みを 5m とし，この 低速度層を 100m/s，150m/s，200m/s の 3 つのモデルに設定し，実体波を含む波形全体を計算する精度の良い 離散化波数積分法により位相速度を計算した．また，低速度層を 150m/s とし，起振点を 1m 離れ，5m 離れ，
10m 離れ，15m 離れによる位相速度を比較し図-4 に示した．これらの結果では，位相速度の形態は以下のよう である．
キーワード 空港，液状化，表面波探査，位相速度，反射法
連絡先 〒331-8688 埼玉県さいたま市北区土呂町 2-61-5 応用地質株式会社 東京本社 ＴＥＬ0488-652-3942 起振点 受振点
0m
４m
８m 12m
測線測定 受振点：１ｍ間隔24個
図－１ 表面波探査観測方法の概要 土木学会第64回年次学術講演会(平成21年9月)
‑381‑
Ⅲ‑191
① 高速度層の下に低速度層が分布する場合は，表層部の高速度層との速度コントラストが大きいほど，位 相速度が不連続となる周波数は低く，位相速度の不連続性も大きくなる．
② 低速度層の速度が低下するにつれ，低周波数領域での位相速度も低下する．不連続となる周波数より高 周波数領域の位相速度はほぼ同じ位相速度（表層の S 波速度）に漸近する．
③ 起振点が受振点から離れるにつれ，位相速度の不連続性が小さく，不連続となる周波数も高くなる．
これらは，起振点と受振点の配置関係と表層の高速度層の厚み，下位層との速度コントラストから発生して いる現象と見られる．観測位相速度に大きな不連続が見られる場合には，逆解析には特性方程式の正規モード 解ではなく，離散化波数積分法のように実際の起振点・受振点配置を考慮できる計算手法を用いることを検討 する必要があると考える．
４ ４ ４
４．．．．反射解析反射解析反射解析反射解析
図-3 に示すような速度コ ントラストがある場合には, 反射波も発生することが知 られている．表面波探査で 得られた波形記録で反射波 の解析を施すと，観測位相 速度の不連続性が顕著な箇 所では，明瞭な反射面が現 れ，その重合速度（概ね 300
～350m/s：表層のＳ波速度
相当）から SV 波の反射もしくは，P-SV 変換波であると推定される．図-5 には，上記観測位相速度の特徴を考 慮して離散化波数積分法を含めて順解析した S 波速度分布と反射法解析結果(時間断面)を併記した．高速度層 と低速度層との速度コントラストが顕著な箇所では，反射波も明瞭に現れている．
５ ５
５ ５． ． ． ．まとめ まとめ まとめ まとめ
滑走路下の液状化対象層の連続性を把握する目的で表面波探査を適用する場合には，高次モードや実体波を 含む様々な形態の観測位相速度が得られる場合がある．この場合，特性方程式の正規モード解と離散化波数積 分法による順解析でのチェックが重要である．またＣＭＰ処理に用いる波形データの選択など，高度化に向け た課題もある．更に，液状化対象層の連続性把握には表面波探査の波形データを用いた反射法解析を併用する ことも有用と考える．今後，パラメータスタディなどを通じて，空港滑走路下地盤に対する表面波探査の観測 方法ならびに解析方法の高度化を進める考えである．
参考文献 参考文献 参考文献 参考文献
・林・斉藤；表層が高速度の地盤における P-SV 波動場の分散曲線とその解析，物理探査学会第 110 回学術 講演会論文集 2004 年 5 月 pp39-42
15.0 10.0 5.0 -0.0 -5.0 (m)
-100.0 -50.0 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 450.0 500.0 550.0
(m)
距 離 程
縦断方向測線
横断測線１-30m 横断測線２-30m 横断測線３-30m
No.1(45) H19_Bor.5 投影
No.1(41)投影 No.20-2
10 20 30 40 50 60
5
10
15 10 20 30 40 50 60
5
10
15
20
25
10 20 30 40 50 60
5
10
15
20
25 10 20 30 40 50
5
10
15
20
(m/sec) S波速度
40.00 80.00 120.00 160.00 240.00 330.00 500.00
図-5 表面波探査による
S
波速度分布と反射断面０ 100 200 300 400 500
5
10
15
20
S波速度(m/s)
深 度 (m)
モデル1(100m/s)
モデル2(150m/s) モデル3(200m/s) 低速度層
低速度層 低速度層 低速度層
滑走路路盤 滑走路路盤 滑走路路盤 滑走路路盤・・・・路床路床路床路床
0.0
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
位相速度 (m/s)
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
周波数 (Hz)
200.0 400.0 600.0 800.0
0.0
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
位相速度 (m/s)
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
周波数 (Hz)
200.0 400.0 600.0 800.0
低速度層 低速度層 低速度層 低速度層ののの速度の速度速度が速度ががが低低低低 下下下
下するほどするほどするほどするほど、、、不連続、不連続不連続不連続とととと なるなる
なるなる周波数周波数周波数周波数がががが低低低くなる低くなるくなるくなる
低速度層 低速度層低速度層
低速度層のののの速度速度速度速度ががが低下が低下低下低下するするするする につれ
につれ につれ
につれ、、、、位相速度位相速度位相速度も位相速度もも低も低低低くなるくなるくなるくなる
モデル3(200) モデル１(100) モデル2(150)
起振点起振点
起振点起振点がががが受振点受振点受振点から受振点からからから離離離離れるにれるにれるにれるに つれつれ
つれつれ、、、位相速度、位相速度位相速度位相速度のののの不連続性不連続性不連続性不連続性がががが 小
小小
小さくさくさくさく、、、、高周波数側高周波数側高周波数側高周波数側にににに移動移動移動移動するするするする
-1m起振 -5m起振 -10m起振 -15m起振 -
-- -1111mmmm起振起振起振起振
