JP3006704B2 - 表層地盤の地震動増幅特性の評価方法 - Google Patents
表層地盤の地震動増幅特性の評価方法Info
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表層地盤の地震動増幅特
性の評価方法に関するものであり、特に、地表の微動を
観測して表層地盤の地震動増幅特性を予測する評価方法
に関するものである。
性の評価方法に関するものであり、特に、地表の微動を
観測して表層地盤の地震動増幅特性を予測する評価方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ある地域に於ける地震動の大きさ
及び地震による被害の可能性を予測する場合は、先ず、
地震カタログと強震観測に基づく地震動の距離減衰式か
ら、対象地域の推定入力最大地震動を評価する。次に、
対象地域内のボーリングデータと物理検層データにより
各地点の土層構成を決定する。そして、前記推定入力最
大地震動による地震応答解析を実施し、地表最大地震動
及び地盤の地震時安全性等について各地点毎に評価を実
施し、これらの結果をコンターマップ等の形にしてい
た。
及び地震による被害の可能性を予測する場合は、先ず、
地震カタログと強震観測に基づく地震動の距離減衰式か
ら、対象地域の推定入力最大地震動を評価する。次に、
対象地域内のボーリングデータと物理検層データにより
各地点の土層構成を決定する。そして、前記推定入力最
大地震動による地震応答解析を実施し、地表最大地震動
及び地盤の地震時安全性等について各地点毎に評価を実
施し、これらの結果をコンターマップ等の形にしてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の地震動の評価方
法は、前述したように、対象地域内の各地点でボーリン
グを施した後に物理検層を行うため、多大なコスト及び
時間を要する。そして、之等の調査データから地震応答
解析結果を得るまでも手間が掛かり、実用的ではなかっ
た。また、従来行われている評価方法は、５km四方を１
メッシュとして地盤を予測しているが、我国のように表
層地盤構造が複雑な平野部に於いては、１メッシュ内で
の地盤のばらつきが余りにも大であるため、予測精度の
点で問題がある。
法は、前述したように、対象地域内の各地点でボーリン
グを施した後に物理検層を行うため、多大なコスト及び
時間を要する。そして、之等の調査データから地震応答
解析結果を得るまでも手間が掛かり、実用的ではなかっ
た。また、従来行われている評価方法は、５km四方を１
メッシュとして地盤を予測しているが、我国のように表
層地盤構造が複雑な平野部に於いては、１メッシュ内で
の地盤のばらつきが余りにも大であるため、予測精度の
点で問題がある。
【０００４】そこで、表層地盤の地震動増幅特性を評価
するに際して、予測精度を向上するとともに、低コスト
且つ短時間にて地震応答解析を行えるようにするために
解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は
この課題を解決することを目的とする。
するに際して、予測精度を向上するとともに、低コスト
且つ短時間にて地震応答解析を行えるようにするために
解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は
この課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、振動計により地表の
水平成分及び垂直成分の微動を観測し、夫々の成分毎に
スペクトルを求めて各スペクトルを平滑化し、水平成分
及び垂直成分の平均スペクトル比の２倍を周波数応答関
数の近似値として与え、既知のデータから表層地盤プロ
ファイルを設定するとともに地盤の動的物性値を仮定
し、微動データから算出した前記周波数応答関数の近似
値との対比により、表層地盤プロファイル及び地盤の動
的物性値を同定して周波数応答関数を決定し、該決定さ
れた周波数応答関数により重複反射理論に基づいて地盤
応答解析を可能とした表層地盤の地震動増幅特性の評価
方法を提供するものである。
するために提案されたものであり、振動計により地表の
水平成分及び垂直成分の微動を観測し、夫々の成分毎に
スペクトルを求めて各スペクトルを平滑化し、水平成分
及び垂直成分の平均スペクトル比の２倍を周波数応答関
数の近似値として与え、既知のデータから表層地盤プロ
ファイルを設定するとともに地盤の動的物性値を仮定
し、微動データから算出した前記周波数応答関数の近似
値との対比により、表層地盤プロファイル及び地盤の動
的物性値を同定して周波数応答関数を決定し、該決定さ
れた周波数応答関数により重複反射理論に基づいて地盤
応答解析を可能とした表層地盤の地震動増幅特性の評価
方法を提供するものである。
【０００６】
【作用】地表に振動計を設置して、水平成分及び垂直成
分の微動を複数回観測する。微動観測データの水平成分
及び垂直成分のスペクトルを求め、平滑化処理によって
各スペクトルを平滑化する。そして、複数個の平滑化さ
れたスペクトルを、水平成分及び垂直成分毎に平均スペ
クトルを求め、そのスペクトル比の２倍を周波数応答関
数の近似値として与える。
分の微動を複数回観測する。微動観測データの水平成分
及び垂直成分のスペクトルを求め、平滑化処理によって
各スペクトルを平滑化する。そして、複数個の平滑化さ
れたスペクトルを、水平成分及び垂直成分毎に平均スペ
クトルを求め、そのスペクトル比の２倍を周波数応答関
数の近似値として与える。
【０００７】一方、近接した地点での既知のボーリング
データや地質図等により表層地盤プロファイルを設定す
るとともに、データベースや経験式から地盤の動的物性
値を仮定する。そして、微動データから算出した前記周
波数応答関数の近似値と、表層地盤プロファイル及び動
的物性値を対比しながら最適化し、該表層地盤プロファ
イル及び動的物性値を同定することにより、周波数応答
関数を決定する。
データや地質図等により表層地盤プロファイルを設定す
るとともに、データベースや経験式から地盤の動的物性
値を仮定する。そして、微動データから算出した前記周
波数応答関数の近似値と、表層地盤プロファイル及び動
的物性値を対比しながら最適化し、該表層地盤プロファ
イル及び動的物性値を同定することにより、周波数応答
関数を決定する。
【０００８】周波数応答関数が決定されれば、重複反射
理論に基づいて表層地盤の地震応答解析が可能となり、
入射波等のデータを入力することによって、地表及び地
中の地震動増幅特性を算定できる。
理論に基づいて表層地盤の地震応答解析が可能となり、
入射波等のデータを入力することによって、地表及び地
中の地震動増幅特性を算定できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って詳述
する。図１のフローチャートに示すように、先ず、対象
地域の微動を観測する（ステップ１０１）。微動の観測
は、図２に示すように、地表に携帯形の振動計１１を設
置し、表層地盤１２を伝播してくる水平成分の微動と、
垂直成分の微動とを観測する。このとき、観測精度を考
慮して、水平東西方向及び水平南北方向並びに垂直上下
方向の３方向成分の微動を、同一地点で複数回観測す
る。
する。図１のフローチャートに示すように、先ず、対象
地域の微動を観測する（ステップ１０１）。微動の観測
は、図２に示すように、地表に携帯形の振動計１１を設
置し、表層地盤１２を伝播してくる水平成分の微動と、
垂直成分の微動とを観測する。このとき、観測精度を考
慮して、水平東西方向及び水平南北方向並びに垂直上下
方向の３方向成分の微動を、同一地点で複数回観測す
る。
【００１０】そして、フローチャートのステップ１０２
に示すように、前記振動計１１にて観測した微動を夫々
の成分毎にフーリエスペクトルとして収録する。図３
は、ある地点で観測した微動のフーリエスペクトルを表
したものであり、ＮＳは水平南北方向成分のスペクト
ル、ＥＷは水平東西方向成分のスペクトル、ＵＤは垂直
上下方向成分のスペクトルを示している。
に示すように、前記振動計１１にて観測した微動を夫々
の成分毎にフーリエスペクトルとして収録する。図３
は、ある地点で観測した微動のフーリエスペクトルを表
したものであり、ＮＳは水平南北方向成分のスペクト
ル、ＥＷは水平東西方向成分のスペクトル、ＵＤは垂直
上下方向成分のスペクトルを示している。
【００１１】次に、上記フーリエスペクトルを平滑化す
るため、Parzen（パルゼン）ウインドウ等のフィルター
処理を行う（ステップ１０３）。また、最大エントロピ
ー法によりパワースペクトルを求め、これによりフーリ
エスペクトルを平滑化しても、分解能の高いスペクトル
が得られる。然る後、各成分について得られた複数個の
平滑化されたスペクトルから、水平成分の平均スペクト
ルＦH （ω）及び垂直成分の平均スペクトルＦV （ω）
を求める（ステップ１０４）。尚、ωは円振動数であ
る。
るため、Parzen（パルゼン）ウインドウ等のフィルター
処理を行う（ステップ１０３）。また、最大エントロピ
ー法によりパワースペクトルを求め、これによりフーリ
エスペクトルを平滑化しても、分解能の高いスペクトル
が得られる。然る後、各成分について得られた複数個の
平滑化されたスペクトルから、水平成分の平均スペクト
ルＦH （ω）及び垂直成分の平均スペクトルＦV （ω）
を求める（ステップ１０４）。尚、ωは円振動数であ
る。
【００１２】そして、前記水平成分の平均スペクトルＦ
H （ω）と垂直成分の平均スペクトルＦV （ω）とのス
ペクトル比Ｒを求める（ステップ１０５）。図４は、図
３に示したフーリエスペクトルを元にして、水平南北方
向成分ＮＳのスペクトル比と、水平東西方向成分ＥＷの
スペクトル比とを求めたものである。また、図５は分解
能の高い平滑化を実施して求めたスペクトル比である。
尚、該スペクトル比Ｒの２倍値２Ｒ（ω）は、周波数応
答関数ＦamP （ω）の１次近似値として表される。
H （ω）と垂直成分の平均スペクトルＦV （ω）とのス
ペクトル比Ｒを求める（ステップ１０５）。図４は、図
３に示したフーリエスペクトルを元にして、水平南北方
向成分ＮＳのスペクトル比と、水平東西方向成分ＥＷの
スペクトル比とを求めたものである。また、図５は分解
能の高い平滑化を実施して求めたスペクトル比である。
尚、該スペクトル比Ｒの２倍値２Ｒ（ω）は、周波数応
答関数ＦamP （ω）の１次近似値として表される。
【００１３】ここで、近接した地点での既知のボーリン
グデータや地質図、地形図等を参考にして表層地盤プロ
ファイルを設定し、データベースや経験式から地盤の動
的物性値を仮定する。そして、微動データから算出した
前記周波数応答関数の近似値の低振動数成分と、該表層
地盤プロファイル及び動的物性値を対比しながら最適化
し、数理計画法を応用して表層地盤プロファイル及び動
的物性値を同定する（ステップ１０６）。同定された表
層地盤プロファイル及び動的物性値により、図５に示す
ように、微動観測地点の周波数応答関数ＦamP を決定す
る（ステップ１０７）。
グデータや地質図、地形図等を参考にして表層地盤プロ
ファイルを設定し、データベースや経験式から地盤の動
的物性値を仮定する。そして、微動データから算出した
前記周波数応答関数の近似値の低振動数成分と、該表層
地盤プロファイル及び動的物性値を対比しながら最適化
し、数理計画法を応用して表層地盤プロファイル及び動
的物性値を同定する（ステップ１０６）。同定された表
層地盤プロファイル及び動的物性値により、図５に示す
ように、微動観測地点の周波数応答関数ＦamP を決定す
る（ステップ１０７）。
【００１４】而して、周波数応答関数ＦamP が決定され
れば、重複反射理論に基づいて表層地盤の地盤応答解析
が可能となり、入射波等のデータを入力することによっ
て、地表及び地中の地震動（加速度、速度、変位）、せ
ん断応力、せん断歪み等の地震動増幅特性を算定でき
る。例えば、工学的基盤上の設計スペクトルが与えられ
る場合（ステップ１０８）、これと周波数応答関数との
積により、ある地点の地表における応答スペクトルを得
ることが可能である（ステップ１０９）。
れば、重複反射理論に基づいて表層地盤の地盤応答解析
が可能となり、入射波等のデータを入力することによっ
て、地表及び地中の地震動（加速度、速度、変位）、せ
ん断応力、せん断歪み等の地震動増幅特性を算定でき
る。例えば、工学的基盤上の設計スペクトルが与えられ
る場合（ステップ１０８）、これと周波数応答関数との
積により、ある地点の地表における応答スペクトルを得
ることが可能である（ステップ１０９）。
【００１５】また、工学的基盤上の最大加速度と位相特
性を与えるための基準地震波が与えられている場合（ス
テップ１１０，１１１）、或いは設計入力地震が与えら
れている場合（ステップ１１２）には、微動観測を実施
した各地点の地中及び地表の地震動を予測することがで
きる（ステップ１１３）。然るときは、前述したように
微動観測データより周波数応答関数を求める際に、表層
地盤プロファイル及び動的物性値は既知となっているた
め、新たに地盤モデルを設定する必要はない。
性を与えるための基準地震波が与えられている場合（ス
テップ１１０，１１１）、或いは設計入力地震が与えら
れている場合（ステップ１１２）には、微動観測を実施
した各地点の地中及び地表の地震動を予測することがで
きる（ステップ１１３）。然るときは、前述したように
微動観測データより周波数応答関数を求める際に、表層
地盤プロファイル及び動的物性値は既知となっているた
め、新たに地盤モデルを設定する必要はない。
【００１６】更に、地震観測地点で地震動が観測されて
いる場合（ステップ１１４）は、地震観測地点の微動観
測でこの地点のスペクトル比Ｒから周波数応答関数を求
め（ステップ１１５）、また、各地点で上記のように微
動観測を実施しておくことにより、微動観測地点に於け
るある地震の際の地震動を推定することも可能である。
いる場合（ステップ１１４）は、地震観測地点の微動観
測でこの地点のスペクトル比Ｒから周波数応答関数を求
め（ステップ１１５）、また、各地点で上記のように微
動観測を実施しておくことにより、微動観測地点に於け
るある地震の際の地震動を推定することも可能である。
【００１７】斯くして、微動観測地点で地震応答解析が
直接可能になることから、労力及び時間を要さずして液
状化判定を簡便に行うことができる（ステップ１１
６）。また、微動観測に基づく地震動増幅特性の評価
を、目的や対象に応じて２次元的に展開することによ
り、推定最大地表地震動や液状化安全率、地盤災害発生
確率等を２次元、または３次元的にマップの形で表現す
ることが可能となった（ステップ１１７）。
直接可能になることから、労力及び時間を要さずして液
状化判定を簡便に行うことができる（ステップ１１
６）。また、微動観測に基づく地震動増幅特性の評価
を、目的や対象に応じて２次元的に展開することによ
り、推定最大地表地震動や液状化安全率、地盤災害発生
確率等を２次元、または３次元的にマップの形で表現す
ることが可能となった（ステップ１１７）。
【００１８】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【００１９】
【発明の効果】本発明は上記一実施例に詳述したよう
に、地表に振動計を設置して、水平成分及び垂直成分の
微動を複数回観測する。微動観測データの水平成分及び
垂直成分のスペクトルを求め、平滑化処理によって各ス
ペクトルを平滑化する。そして、複数個の平滑化された
スペクトルを、水平成分及び垂直成分毎に平均スペクト
ルを求め、そのスペクトル比の２倍を周波数応答関数の
近似値として与える。 一方、近接した地点での既知のボ
ーリングデータや地質図等により表層地盤プロファイル
を設定するとともに、データベースや経験式から地盤の
動的物性値を仮定する。そして、微動データから算出し
た前記周波数応答関数の近似値と、表層地盤プロファイ
ル及び動的物性値を対比しながら最適化し、該表層地盤
プロファイル及び動的物性値を同定することにより、周
波数応答関数を決定する。 周波数応答関数が決定されれ
ば、重複反射理論に基づいて表層地盤の地震応答解析が
可能となり、入射波等のデータを入力することによっ
て、地表及び地中の地震動増幅特性を算定できる。斯く
して、ボーリング調査や物理検層を行わずして、地表最
大地震動や液状化危険度等を評価できることになる。
又、微動の観測は携帯用の振動計にて簡便に行うことが
でき、低コスト且つ短時間にて高精度の評価を行うこと
が可能となった。
に、地表に振動計を設置して、水平成分及び垂直成分の
微動を複数回観測する。微動観測データの水平成分及び
垂直成分のスペクトルを求め、平滑化処理によって各ス
ペクトルを平滑化する。そして、複数個の平滑化された
スペクトルを、水平成分及び垂直成分毎に平均スペクト
ルを求め、そのスペクトル比の２倍を周波数応答関数の
近似値として与える。 一方、近接した地点での既知のボ
ーリングデータや地質図等により表層地盤プロファイル
を設定するとともに、データベースや経験式から地盤の
動的物性値を仮定する。そして、微動データから算出し
た前記周波数応答関数の近似値と、表層地盤プロファイ
ル及び動的物性値を対比しながら最適化し、該表層地盤
プロファイル及び動的物性値を同定することにより、周
波数応答関数を決定する。 周波数応答関数が決定されれ
ば、重複反射理論に基づいて表層地盤の地震応答解析が
可能となり、入射波等のデータを入力することによっ
て、地表及び地中の地震動増幅特性を算定できる。斯く
して、ボーリング調査や物理検層を行わずして、地表最
大地震動や液状化危険度等を評価できることになる。
又、微動の観測は携帯用の振動計にて簡便に行うことが
でき、低コスト且つ短時間にて高精度の評価を行うこと
が可能となった。
【図１】本発明の一実施例を示すフローチャート。
【図２】微動観測の方法を解説する縦断面図。
【図３】微動のフーリエスペクトルを示すグラフ。
【図４】スペクトル比を示すグラフ。
【図５】分解能の高い平滑化処理後のスペクトル比を示
すグラフ。
すグラフ。
１１ 振動計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−19583（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−12291（ＪＰ，Ａ) 中村豊、上野真、「地表面震動の上下 成分と水平成分を利用した表層地盤特性 推定の試み」、第７回日本地震工学シン ポジウム（1986) 野越三雄、五十嵐享、「微動の振幅特 性（その２）」、「地震」第２輯、第24 巻、第１号 昭和46年、地震学会 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01V 1/28 G01H 1/00 G06F 17/00 G06F 17/40
Claims (1)
- 【請求項１】 振動計により地表の水平成分及び垂直成
分の微動を観測し、夫々の成分毎にスペクトルを求めて
各スペクトルを平滑化し、水平成分及び垂直成分の平均
スペクトル比の２倍を周波数応答関数の近似値として与
え、既知のデータから表層地盤プロファイルを設定する
とともに地盤の動的物性値を仮定し、微動データから算
出した前記周波数応答関数の近似値との対比により、表
層地盤プロファイル及び地盤の動的物性値を同定して周
波数応答関数を決定し、該決定された周波数応答関数に
より重複反射理論に基づいて地盤応答解析を可能とした
ことを特徴とする表層地盤の地震動増幅特性の評価方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29223893A JP3006704B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 表層地盤の地震動増幅特性の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29223893A JP3006704B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 表層地盤の地震動増幅特性の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146373A JPH07146373A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3006704B2 true JP3006704B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=17779261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29223893A Expired - Fee Related JP3006704B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 表層地盤の地震動増幅特性の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006704B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3876247B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2007-01-31 | 構造品質保証研究所株式会社 | 微動観測による構造物の診断方法及び診断システム |
| JP3510616B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2004-03-29 | 構造品質保証研究所株式会社 | 微動観測による構造物の診断方法及び診断システム |
| JP2008249485A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Railway Technical Res Inst | 評価対象地点の地震の被害推定方法 |
| JP5587101B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-09-10 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 地震計が設置されていない地点における地震動の推定方法 |
| JP5130462B1 (ja) * | 2012-03-24 | 2013-01-30 | 株式会社システムアンドデータリサーチ | 増幅倍率の推定方法 |
| JP6596626B2 (ja) * | 2018-04-19 | 2019-10-30 | 株式会社グリーンデザインオフィス | 常時微動計測による推定柱状図作成方法、プログラム |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP29223893A patent/JP3006704B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 中村豊、上野真、「地表面震動の上下成分と水平成分を利用した表層地盤特性推定の試み」、第７回日本地震工学シンポジウム（１９８６） |
| 野越三雄、五十嵐享、「微動の振幅特性（その２）」、「地震」第２輯、第２４巻、第１号 昭和４６年、地震学会 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07146373A (ja) | 1995-06-06 |
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