地表面での地震動に及ぼす地形、樹木、建物群などの影響の解明と多重反射理論の改良

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350237
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 渡邉 啓行 埼玉大学, 工学部, 教授 (90159244)
• 研究分担者: 岩下 和義 埼玉大学, 工学部, 助教授 (40203377) ; 荒川 洋二 埼玉大学, 地圏科学研究センター, 助教授 (00192469) ; 川上 英二 埼玉大学, 地圏科学研究センター, 教授 (50125887) ; 谷山 尚 埼玉大学, 工学部, 助手 (80236710) ; 茂木 秀則 埼玉大学, 工学部, 講師 (80261882)
• キーワード: 地震 / 地盤震動 / 波動 / 地形 / 地震動 / 建物 / 木 / 振動

研究概要

地震工学においては、構造物への入力地震動である地表面での地盤震動を明らかにすることが、最も基本的な重要問題である。従来、地表面での地震動を検討する際には、地盤を水平層としてモデル化し、多重(重複)反射理論に基づくSHAKEなどのプログラムを用いて、基盤での震動から地表面での震動を求めることが一般的である。しかしながら、従来、地表面(地表層ではなく地上)の条件は全く無視されてきた。地表面は常に水平面であり、何も存在しない面として扱われてきた。しかし、実際、地上には、凹凸をなす地形があり、樹木が茂り、家屋・ビルが密集している。これらをすべて無視して良いかどうかは検討に値する。これらの影響を明らかにし、多重反射理論を改良することを本研究の日的としている。
地形の影響:境界要素法を用いてP、SH、SV波が鉛直下方または入射角をもって入射する場合の地表面での増幅倍率が場所(凹凸地形の山または谷)によってどう異なるかを検討するためのプログラムを作成し、幾つかの簡単な地盤モデルに適用した。場所による増幅倍率の変化の物理的な意味づけを行った。
樹木の影響:樹木は地震動に共振し、斜面崩壊を促進させるのか、逆に樹木は柔であるため減震・免震的な役割を果たすのかを明らかにするための計算機プログラムを作成した。本プログラムは大変形を扱い得るものである。パラメータを変える事による計算結果の安定性、誤差に関して明らかにした。
建物群の影響:地表面上に多くの建物が連立する力学モデルを作成し、解析的な連成振動の理論や有限要素法を用い、建物群が地表面での地震動に与える影響を明らかにするための理論とプログラムを改良した。実際の地域に適用することにより、本プログラムの適用性に関して明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 齊藤正人, 渡邉啓行: "剛体基礎側壁と地盤の間の境界非線形性が入力損失効果に与える影響に関する研究"土木学会論文集. No.745 I-65号. 39-51 (2003)
• [文献書誌] Kawakami H., Mogi H.: "Analyzing Spatial Intraevent Variability of Peak Ground Accelerations as a Function of Separation Distance"Bulletin of the Seismological Society of America. Vol.93 No.3. 1079-1090 (2003)
• [文献書誌] Arakawa, Y., Park, N.H., Kim, N.H., Sun, Y.S., Amakawa, H.: "Geochemistry and tectonic implications of Proterozoic amphibolites in the northeastern part of the Yeongnam massif, South Korea"The Island Arc. Vol.12. 180-189 (2003)
• [文献書誌] Arakawa, Y., et al.: "Elemental profiles and Ir concentrations of Cretaceous-Tertiary (K-T) boundary layers at Medetli, Golpazari, northwestern Turkey"Geochemical Journal. Vol.37. 681-693 (2003)
• [文献書誌] Iwashita K., Oda M.: "Numerical simulation of granular materials flow in silo by modified distinct element method"Numerical Modeling in Micromechanics via Particle Methods, Swets & Zeitlinger (etds.). 53-59 (2003)
• [文献書誌] 谷山 尚: "断層上の応力降下過程の推定法に関する研究"応用力学論文集. Vol.6. 755-762 (2003)
• [文献書誌] Kawakami H., Mogi H.(分担): "Earthquake Resistant Engineering Structures IV : Examining Spatial Intra-event Variability of Peak Ground Accelerations"WIT Press. 325-334 (2003)