散乱波の位相特性を考慮した設計入力地震動の評価法に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650520
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 澤田 純男 京都大学, 防災研究所, 助教授 (70187293)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本田 利器 京都大学, 防災研究所, 助手 (60301248) ; 盛川 仁 東京工業大学, 総合理工学研究科, 助教授 (60273463)
• Keywords: 散乱波 / 地盤震動 / サイト特性 / 伝播経路 / R / T マトリクス法 / 群遅延時間 / 位相スペクトル / フーリエスペクトル

Research Abstract

本研究の目的は,地殻や地盤の不均質性あるいは地層境界面の不整合などによって発生する散乱波の影響を考慮した地盤震動解析法を開発し,散乱波の位相特性を明らかにした上で,これを土木構造物の設計入力地震動に反映する方法を開発することにある.平成14年度までの成果は以下のとおり.
(1)伝播経路における散乱特性をモデル化するために,新たに波線理論に基づいて非等方散乱を解析する方法を開発した.開発した方法によるエネルギ分散は,従来のエネルギー粒子法によるものと一致した.この方法を用いた解析により,伝播経路において,分散群遅延時間が震源距離の二乗にほぼ比例して大きくなることがわかった.これは観測記録の特性を裏付けるものである.
(2)不均質全無限地盤中の波動伝播特性を,パラボリック近似を用いて表し,R/Tマトリクス法を組み合わせることにより,不均質多層地盤中における散乱波の発生を考慮した解析手法を開発した.
(3)フーリエ振幅スペクトルと群遅延時間で表現された周波数特性と,時刻歴の最大値との関係について検討した.
(4)撒乱波の時間周波数特性を表現するために,ウェーブレット変換とウィグナー分布を組み合わせた手法を開発した.
(5)スペクトル確率有限要素法を用いて,不均質性地盤の波動伝播特性を解析する手法を開発した.
(6)地盤内の散乱波の特性を解析するために,スペクトル確率境界要素法を開発した.
(7)地盤の不均質特性をそのまま考慮た非線形地盤震動解析を可能とするために,並列計算に適した時間積分法の開発をおこなった.

Research Products

• [Publications] Sawada, S., Morikawa, H., Kataoka, K.: "Analysis of Phase Characteristics of Path Effects on Seismic Ground Motion Based on Ray Theory"Volume of Extended Abstracts, 10th Int'l Conference on Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 178 (2001)
• [Publications] 本田利器: "スペクトル確率有限要素法によるランダム場の波動伝播解析"土木学会論文集. No.689/I-57. 321-331 (2001)
• [Publications] 澤田純男, 片岡慶太, 盛川仁: "波線理論に基づく伝播経路の位相スペクトル特性"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 99. 511-516 (2002)
• [Publications] 本田利器, 澤田純男: "群遅延時間を陽に含む関数を用いた時刻歴波形の展開/合成"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 100. 517-520 (2002)
• [Publications] H.Morikawa, S.Sawada, K.Kawasaki: "Analytical Representation of Phase Characteristics for Source Time Function Modeled by Stochastic Impulse Train"Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 22. 821-828 (2002)