地形の形状の不確定性を考慮した不整形地盤の増幅特性の確率論的検討

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750396
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 茂木 秀則 埼玉大学, 工学部, 講師 (80261882)
• Keywords: 地盤震動 / 不整形地盤 / 増幅特性 / 不規則分布 / 散乱 / 地震動の確率分布 / シミュレーション / 境界要素法

Research Abstract

本研究では,地盤構造の不確定性を考慮した地震応答解析手法の開発と観測された地盤震動をそれに基づいて検討することを目的としている.本年度は,昨年度展開した境界要素法と摂動解法を結合した新たな解析手法を用いて,P-SV波動場の解析,並びにSH波動場における散乱波動場の時刻歴解析を行った.昨年度の実績報告書で述べたとおり,本手法は周波数領域の境界要素法とノイマン級数に基づく摂動解法を組み合わせた手法であり,この手法によって不整形地盤の地震応答に大きな影響を及ぼす散乱波の振幅を地形の形状によって定められる係数行列を用いて陽に表すことができる.このため,散乱波の影響を地表面の各点からの散乱波の寄与に分解できることや,地形の揺ぎが地震応答に及ぼす影響を容易に評価できることなど,従来の有限要素法や境界要素法などの連立方程式や逆行列を解く数値解法にはない利点がある.
まず,P-SV波動場における検討から,1.Rayleigh波の伝播を表す項を媒介させることで,P-SV波動場においてもSH波動場と同様の級数展開が可能であること,2.Rayleigh波の存在に伴い,地表面の起伏によって生じる散乱波の寄与がより顕著となる可能性があること,3.一方,散乱波の寄与分布形状はSH波の場合と似た形状を示しており,P-SV波の場合であってもSH波の場合とほぼ同様のファクター(散乱波の生じる点と着目点の距離と両者の位置関係(地表面の傾きと,着目点への方向の関係))によって散乱波の発生が支配されるものと考えられること,などがわかった.
また,SH波動場における散乱波の時刻歴解析によって,4.散乱波の生じる地点の形状と着目点との位置関係から散乱波の極性が振動数によらずに決定されること,5.地震波の波長が地形の起伏とほぼ同じスケールであるため,散乱波の伝播において回折の影響が非常に強いこと,などが明らかになった.現在,これらの結果をまとめた論文を投稿準備中である.

Research Products

• [Publications] 茂木 秀則, 川上 英二: "高密度アレー観測記録に見られる計測震度のばらつきについて"第58回土木学会年次学術講演会概要集. (CD-ROM). I-274 (2003)
• [Publications] 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. 93-3. 1079-1090 (2003)
• [Publications] Kawakami H., Mogi H.: "Examining Spatial Intra-event Variability of Peak Ground Accelerations as a Function of Separation Distance"Earthquake Resistant Engineering Structures. Vol.IV. 325-334 (2003)
• [Publications] Mogi, Kawakami: "Statistical Analysis of JMA Seismic Intensity Differences Using Seismometer Array Records"IUGG2003. Week B. 500 (2003)