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Investigation on spatial-temporal variation mechanism of earthquake ground motion amplification using high-sampling borehole data

Research Project

Project/Area Number 20K05039
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
Research InstitutionRailway Technical Research Institute

Principal Investigator

Tsuno Seiji  公益財団法人鉄道総合技術研究所, 鉄道地震工学研究センター, 主任研究員 (50644738)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山中 浩明  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (00212291)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords高サンプリング / 重錘落下 / 地震 / 地震波速度 / 地震動増幅 / スペクトル比 / 不整形地盤 / 凍結 / 地盤震動特性 / 季節変動 / 地震観測 / アレー微動観測 / 熊本 / 北見 / 高サンプリング・データ / P波速度 / S波速度 / 地盤増幅特性 / 時間変動 / 時空間変動 / メカニズム / ボアホール
Outline of Research at the Start

現状の地盤震動特性評価は、地震データ群による地震動増幅の平均値や物理探査から推定された単独の地下構造による地震動増幅からサイト固有の地盤震動特性を評価することに留まっている。一方で、表層地盤においては、周辺地盤の不整形や大振幅加速度による地盤の非線形化、地下水位の季節変動などから個々の地震により地盤の地震波速度や地震動増幅が時空間的に変動する。本研究では、高サンプリングのボアホール地震観測や周辺地盤の稠密な物理探査による実測データと波動伝播理論・地震動シミュレーションに基づき、諸要因による地震動増幅の時空間変動メカニズムを解明する。

Outline of Final Research Achievements

We recognized a clear difference between P-wave velocities from the high-sampling weight drop and seismic data at the temporary earthquake observation station, Kumamoto. Therefore, we investigated the relationships between earthquake ground motion amplifications depending on epicentral azimuth and irregularities of subsurface structure. As a result, it was clarified that the surface/borehole spectral ratios of earthquake ground motions differ when those with different epicentral azimuths are incident on the irregular subsurface structure. Also, we calculated ground/surface spectral ratios for the normal and frozen seasons in Kitami City and showed that the ground/surface spectral ratios during the normal season increased at more than 20 Hz compared to that during the frozen season. We concluded that the S-wave velocity contrast between the surface and basement layers was reduced by freezing, or the S-wave velocity between the surface layer and the basement was reversed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地震動や物理探査に対する高サンプリングの実測データを通じて、表層地盤の不整形性のみならず、その方向依存性が地震動評価に重要であることを示した本研究成果は、現状の地震動予測のばらつきを減少させることができることを示した。また、凍結地盤に対する研究成果では、凍結により表層と基盤のS波速度コントラストが小さくなるあるいは表層と基盤のS波速度が逆転することを明らかにし、凍結期と通常期に区別して地震動増幅を評価することが重要であることを示した。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] Seasonal variation of site amplification characteristics estimated by weight-drop measurement and seismic observation in a cold region2022

    • Author(s)
      津野靖士, 山中浩明, 川尻峻三, 小笠原明信, 高井伸雄, 中川尚郁, 重藤迪子, 野本真吾, 岸川鉄啓, 堀田淳
    • Journal Title

      BUTSURI-TANSA(Geophysical Exploration)

      Volume: 75 Issue: 0 Pages: 56-63

    • DOI

      10.3124/segj.75.56

    • ISSN
      0912-7984, 1881-4824
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical surveys in Kitami city, Hokkaido, for evaluating seasonal variation of site amplification in cold region2022

    • Author(s)
      堀田淳, 野本真吾, 岸川鉄啓, 山中浩明, 川尻峻三, 津野靖士, 高井伸雄, 中川尚郁, 重藤迪子
    • Journal Title

      BUTSURI-TANSA(Geophysical Exploration)

      Volume: 75 Issue: 0 Pages: 89-97

    • DOI

      10.3124/segj.75.89

    • ISSN
      0912-7984, 1881-4824
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface wave and microtremor array explorations in Kitami City, Hokkaido, for evaluating seasonal variation of site amplification in a cold region2022

    • Author(s)
      高井伸雄, 中川尚郁, 重藤迪子, 野本真吾, 岸川鉄啓, 堀田淳, 川尻峻三, 津野靖士, 山中浩明
    • Journal Title

      BUTSURI-TANSA(Geophysical Exploration)

      Volume: 75 Issue: 0 Pages: 98-104

    • DOI

      10.3124/segj.75.98

    • ISSN
      0912-7984, 1881-4824
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 2016年熊本地震の弱震動および強震動ブラインド予測結果のGOF分析への適用2023

    • Author(s)
      津野靖士, 山中浩明, 長嶋史明, 川瀬博,松島信一
    • Organizer
      京都大学防災研究所,研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 寒冷地における不整形地盤の地盤震動特性評価を目的とした北見市での重錘落下測定とボアホール地震観測2022

    • Author(s)
      津野靖士, 山中浩明,高井伸雄,川尻峻三,中川尚郁,重藤迪子,小笠原明信,野本真吾,岸川鉄啓,堀田淳
    • Organizer
      第146回 学術講演会講演論文集
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 寒冷地の精緻な表層地盤の季節変動把握のための北見市における高密度表面波探査2022

    • Author(s)
      高井伸雄, 中川尚郁, 岩崎桃子, 堀田淳, 野本真吾,岸川鉄啓, 重藤迪子, 川尻峻三, 津野靖士, 山中浩明
    • Organizer
      第146回 学術講演会講演論文集
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 熊本平野で観測された2016年熊本地震の強震動における表層地盤の非線形特性2022

    • Author(s)
      津野靖士, 山中浩明, 是永将宏, 松島信一
    • Organizer
      日本建築学会, 学術講演梗概集
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 2016年熊本地震の強震動ブラインド予測における堆積層および岩盤サイトにおけるS波速度構造探査2022

    • Author(s)
      津野靖士・山中浩明・重藤迪子・神野達夫・高井伸雄・是永将宏・松島健・地元孝輔・松島信一
    • Organizer
      令和3年度 京都大学防災研究所研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] レイリー波位相速度と見かけ比抵抗の同時逆解析による熊本市万日山周辺の表層地盤モデルの推定2021

    • Author(s)
      山中浩明・津野靖士・是永将宏
    • Organizer
      日本地震工学会・大会-2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 寒冷地における重錘落下加振データと地震データから分析した地盤震動特性の季節変動2021

    • Author(s)
      津野靖士・山中浩明・高井伸雄・川尻俊三・中川尚郁・野本真吾・岸川鉄啓・堀田淳・重藤廸子
    • Organizer
      日本地震工学会・大会-2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 寒冷地における地盤震動特性の評価を目的とした北見市での各種物理探査 -重錘落下加振データと地震データの季節変動特性-2021

    • Author(s)
      津野靖士・山中浩明・高井伸雄・川尻俊三・中川尚郁・野本真吾・堀田淳・重藤廸子
    • Organizer
      第145回 物理探査学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 2016年熊本地震の強震動ブラインド予測の岩盤サイトにおけるS波速度構造探査2021

    • Author(s)
      山中浩明・津野靖士・重藤迪子・神野達夫・高井伸雄・松島 健
    • Organizer
      第145回 物理探査学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Seasonal variation on the results of surface wave analysis by multi-channel active source at the cold region in Japan2021

    • Author(s)
      Nobuo Takai, Akari Tsukamoto, Naofumi Nakagawa, Michiko Shigefuji, Shingo Nomoto, Jun Horita, Tetsunori Kishikawa, Shunzo Kawajiri, Seiji Tsuno, Hiroaki Yamanaka
    • Organizer
      14th SEGJ International Symposium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 地震動評価のための表層地盤のモデル化への電気探査の活用2021

    • Author(s)
      山中浩明・津野靖士
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 熊本平野北部の鉛直アレイ記録を用いた表層地盤における弾性波速度の時間変動2021

    • Author(s)
      小林怜央・山中浩明・津野靖士・是永将宏
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 強震動ブラインド予測の熊本テストサイト周辺での臨時強震観測2020

    • Author(s)
      山中浩明, 津野靖士, 重藤廸子, 神野達夫, 地元孝輔, 松島健, 松島信一
    • Organizer
      日本地震工学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 表面波探査データを利用したRayleigh波基本モードの減衰係数の推定2020

    • Author(s)
      山内泰知, 津野靖士, 是永将宏
    • Organizer
      第143回学術講演会講演論文集
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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