システム同定理論に基づく地震動のやや長周期成分の分離と予測に関する研究

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61550401
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 和泉 正哲 東北大, 工学部, 教授 (10005506)
• 研究分担者: 勝倉 裕 東北大学, 工学部, 助教授 (40134027)
• キーワード: 表面波 / 地震動 / アレー観測 / 識別方法 / システム同定

研究概要

地震記録波形には実体波成分とやや長周期成分としての表面波成分が含まれており、実体波成分と表面波成分を識別する方法の性能が地震記録から表面波成分を分離する手法の有効性を決定すると言っても過言でない。現在までのところ確固とした識別方法がなく、分離問題が難問となっている原因として、地震動の波動伝播特性が明らかになっていないことが挙げられる。本研究では、入手したアレー地震動記録を用いて統計解析に基づき、地震波の波動伝播現象について検討した。その結果の概要を以下に示す。相互相関解析に基づき地震動の時間遅れ構造を調べた結果、地表面で反射した実体波の存在を明確に検出できた。1入出力系を仮定し、クロススペクトル法を用いて鉛直ならびに水平成分の地震波の波動伝播現象を周波数領域で解析し、1次元成層モデルの解と対比検討した結果、両者の定性的一致にも拘らず、上下動に関してコヒーレンスが地盤の固有振動数付近で低下し、推定伝達関数の固有周期が長周期側へずれる現象を捉えられた。3次元問題へと拡張し、回転スペクトル特性を併せ求め地盤の伝達特性を検討した結果、地層の傾斜や波動の地盤内における屈折・反射により発生する異種成分の影響のため上下と水平の3成分の地震波がそれぞれ連成して伝播していることが明らかになった。以上の地震記録より捉えられた結果は、実体波の波動伝播現象である。地震動に含まれる表面波成分を抽出することは、実体波成分を除去して残された波動成分を抽出することと同等である。よって本研究で得られた結果をもとに今後提案される分離手法は、相互相関解析により実体波成分を識別し、3成分の地震動の連成を考慮した多入力多出力システムを仮定しシステム同定を用いて実体波成分を除去する方法が考えられる。分離された波動成分の相関性をコヒーレンスで捉えて、この方法の精度を把握することが重要であると思われる。

研究成果

• [文献書誌] 栗田哲,和泉正哲,飯塚節夫,岩下敬三,佐藤智美: 日本建築学会学術講演梗概集. B. 411-412 (1986)
• [文献書誌] 岩下敬三,和泉正哲,飯塚節夫,栗田哲,佐藤智美: 日本建築学会学術講演梗概集. B. 413-414 (1986)
• [文献書誌] 佐藤智美,和泉正哲,飯塚節夫,栗田哲,岩下敬三: 日本建築学会学術講演梗概集. B. 415-416 (1986)
• [文献書誌] 和泉正哲,佐藤智美,飯塚節夫,栗田哲: 第5回自然災害科学会学術講演会要旨集. 41-42 (1986)
• [文献書誌] 和泉正哲,栗田哲,飯塚節夫,佐藤智美,相羽朋紀: 東北大学建築学報第26号. 61-73 (1987)