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Subsurface structure imaging for strong motion prediction using seismic interferometry

Research Project

Project/Area Number 19K15262
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Kosuke Chimoto  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (40713409)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords地震波干渉法 / 地下構造 / S波速度構造 / 自己相関 / 強震動 / 微動 / イメージング / 強震動予測 / グリーン関数 / 強震動評価
Outline of Research at the Start

大規模な人工震源を必要とする反射法地震探査は、活断層調査および都市の深部地下構造調査のために、数多く実施され、その有用性が認識されているが、都市部での調査は困難であり、また非常に高価な技術である。そこで自然に発生する微動を用いることで、地下構造イメージを疑似的に得る手法を開発することで安価かつ手軽な地下構造調査の実用化を目指す。この手法は地震波干渉法を応用するもので、微動により堆積層の反射波記録を合成する新しい試みである。低コストで実現できることで、全国のハザードマップの改善が期待され、地震防災計画の策定に資する。

Outline of Final Research Achievements

To make the subsurface structure models which is necessary for strong-motion prediction, a method was developed for imaging pseudo-reflection cross-section by natural earthquakes and microtremors. For the imaging method using natural earthquakes, data processing of the theoretical autocorrelation function was investigated and it was found that the setting of filter range and bandwidth is important. By applying to actual observation records, synthesized reflection at the seismic bedrock was captured by setting appropriate parameters for each site. For the microtremor imaging method, dense microtremor observations were conducted, and detailed spatial changes in shallow soil were captured by the horizontal-to-vertical spectral ratio and cross-correlation function.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強震動評価に必要となる地下構造のイメージングは、人工地震探査によるものは大規模かつ高価な手法であるが、本研究では自然に発生する地震と微動の記録により安価かつ簡便に深部地盤のイメージングを可能とする手法を開発した。自己相関による地震基盤反射波の合成においては、サイトによってデータ処理におけるパラメータ設定が重要であることを示し、その設定方法の仕方を提案している。微動によるイメージングにおいては、多数の相互相関関数から地下構造の空間変化を捉える手法を開発した。多数の微動計を同時に使用するリニアアレイ観測手法を提案し、表層地盤の詳細なイメージングが可能であることを示した。

Report

(3 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Tuning <i>S</i>-Wave Velocity Structure of Deep Sedimentary Layers in the Shimousa Region of the Kanto Basin, Japan, Using Autocorrelation of Strong-Motion Records2020

    • Author(s)
      Chimoto Kosuke、Yamanaka Hiroaki
    • Journal Title

      Bulletin of the Seismological Society of America

      Volume: 110 Issue: 6 Pages: 2882-2891

    • DOI

      10.1785/0120200156

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] S-Wave velocity structure exploration of sedimentary layers using seismic interferometry on strong motion records2019

    • Author(s)
      Chimoto Kosuke、Yamanaka Hiroaki
    • Journal Title

      Exploration Geophysics

      Volume: 50 Issue: 6 Pages: 625-633

    • DOI

      10.1080/08123985.2019.1654835

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Validation of S-wave velocity structure of sedimentary layers of the Kanto basin using strong motion records applied to seismic interferometry2020

    • Author(s)
      Kosuke Chimoto, Hiroaki Yamanaka
    • Organizer
      JpGU - AGU Joint Meeting 2020: Virtual
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高密度リニアアレイ微動の相関関数による空間速度変化の検出2020

    • Author(s)
      地元孝輔・山中浩明
    • Organizer
      公益社団法人 物理探査学会 第143回(2020年度秋季)学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高密度リニアアレイ微動記録の相互相関関数による空間速度変化検出の試み2020

    • Author(s)
      地元孝輔・山中浩明
    • Organizer
      日本地震学会2020年度秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Validation of seismic bedrock structure model in the Shimousa region, Chibe prefecture, Japan using seismic interferometry to strong motion2019

    • Author(s)
      Kosuke Chimoto, Hiroaki Yamanaka
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 強震動を用いた地震波干渉法による下総地域の S波速度構造モデルのチューニング2019

    • Author(s)
      地元孝輔, 山中浩明
    • Organizer
      日本地震工学会・大会-2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] スペクトルホワイトニングを施した強震記録の自己相関による堆積層反射波の合成2019

    • Author(s)
      地元孝輔, 山中浩明
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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