リアルタイム震災制御のための実時間条件付き震動予測法

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07680489
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 忠信 京都大学, 防災研究所, 教授 (00027294)
• 研究分担者: 北 勝利 京都大学, 防災研究所, 助手 (60234225) ; 松波 孝治 京都大学, 防災研究所, 助教授 (70027291) ; 亀田 弘行 京都大学, 防災研究所, 教授 (80025949)
• キーワード: 地震動シミュレーション / 自己回帰過程 / カルマンフィルター / 実時間推定 / 最小位相推移関数 / 位相 / 地震動の状態方程式 / 地動の同定

研究概要

地震動の定常性を仮定して、時空間場における地震動を多次元自己回帰過程で表現し、この過程の係数を場に規定された相互相関関数を用いて求めた。そして時空間場を離散化された状態推移方程式で表わし、観測点では厳密に観測波形に一致する地震波の推定法を開発した。この手法によれば、観測点で観測された現時刻以前の時刻歴のみから未観測点での地震動を遂次推定することができる。
地震動の遂次推定のために必要となる時空間場の確率的特性(相互相関関数)を観測地震記録を用いて同定するための手法を開発した。地震動を規定している時空間場の状態推移方程式を相互相関関数の関数として表わし、カルマンフィルタのアルゴリズムを使って観測値を取り入れながら相互相関関数を時々刻々と修正することによって状態方程式の同定を試みた。
時々刻々と同定される状態方程式から時空間場の遷移行列が時間の関数として決定できるので、遷移行列の固有値や固有ベクトルの時間的変動が波動の伝播特性や観測アレーが展開している地域の地盤特性とどの様な関係を有しているかを詳細に検討し、遷移行列の非定常特性のモデル化の可能性を模索した。観測された地震記録を最小位相推移関数と全域通過関数とに分離し、各々に対する時空間場の状態推移方程式を同定した。同定された遷移行列の非定常特性を詳細に解析しその物理的な背景を明確にするとともに、そのモデル化について検討を加えた。

研究成果

• [文献書誌] Tadanobu SATO, Junji KIYONO: "ESTIMATION OF PEAK GROUND MOTION ON THE BASE ROCK AND ITS AMPLIFICATION DURING THE 1995 HYOGOKEN-NAMBU EARTHQUAKE." Journal of Natural Disaster Sience. 3. 47-58 (1995)
• [文献書誌] Tadanobu SATO, Sumio SAWADA, Kenzo TOKI, Yuji SHIOMI: "Causality requirement for equivalent linearization analysis of the non-lenear seismic response of layered ground" First International Conference on Earthquake Geotechnical engineering. 1. 499-504 (1995)
• [文献書誌] Tadanobu SATO, Junji KIYONO, Kenzo TOKI: "Strong ground motion during the 1995 Hyogo-ken Nanbu Earthquake" The Kobe Earthquake: Geodynamical Aspects. 17-38 (1996)
• [文献書誌] 佐藤忠信・今林浩史: "地震動の条件付き実時間予測に関する基礎理論の展開" 京都大学防災研究所年報. 38B-2. 1-14 (1995)
• [文献書誌] Tadanobu SATO, Makoto SATO: "Self-learning Structural Identification Algorithm" Proceedings of the Smart Structures and Integrated System. 2443. 503-510 (1995)
• [文献書誌] Tadanobu SATO, Makoto SATO: "Structural Identification Algorithm Using the Neuro-Kalman Filter" Proceedings of the Fifth KU-KAIST-NTU Tri-Lateral Seminar. 139-144 (1995)