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1.アレー観測に基づく地震動の空間変動特性の解析
東北大学青葉山構内における4地点の地震動アレー観測記録を用いて、各地点記録相互のコヒーレンスを計算して地震動の空間変動特性を評価した。観測地点は全長約1kmのほぼ直線上に配置されており、隣接観測点間の距離は250〜400mである。このうちの1観測点は岩盤中にあり、他の3地点は洪積地盤の地表にある。
コヒーレンスは振動数及び距離の増加に対して急激に低下し、3Hz以上の振動数成分は距離300mでコヒーレンスの値は0.2程度となる。この低下傾向は既往の研究によるものよりやや強い。これは敷地の複雑な地形に起因するものと考えられる。また、地表観測点の岩盤観測点に対する伝達関数より表層地盤の増幅特性を求めた結果、各地点表層地盤の増幅特性は地震によって変動するばらつきを示すこと、このばらつきの程度は地震動のコヒーレンスと量的に対応することを明らかにした。
2.不均質地盤モデルによる地震動空間変動の数値解析
地盤剛性が場所によってランダムに変動する不均質地盤の有限要素モデルを用いて、鉛直下方からの一様入射波による地表多地点の地震動を計算し、それらの変動特性をコヒーレンスで評価した。解析パラメータは地盤剛性の変動係数と変動の波長に相当する相関距離である。コヒーレンスの値は地盤剛性の変動係数が大きいほど、また相関距離が小さいほど低下傾向が強いことを明らかにした。変動係数が0.3、相関距離が20mの場合、波長の1/2程度の距離のコヒーレンスは0.5程度となり、青葉山アレー観測による実測コヒーレンスとの対応がよい。
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