報告書番号

N08

タイトル（和文）

広帯域強震動予測のための新潟平野における深部地盤のモデル化とサイト増幅特性評価

タイトル（英文）

Deep subsurface structure modeling and site amplification factor estimation in Niigata plain for broadband strong motion prediction

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本報告書では，地震基盤からのサイト増幅特性を広帯域に評価することを目的として，微動アレイ観測により得られたS波速度構造を用いた深部地盤のモデル化の方法を，新潟平野を対象に検討した．まず，新潟平野において微動アレイ観測による深部S波速度構造探査を実施し，地震観測記録との比較から長周期地震動評価における妥当性を示すとともに，新潟地域にみられる褶曲構造により基盤が傾斜した場合の適用性を数値シミュレーションにより明らかにした．
次に，スペクトルインバージョンにより新潟平野の経験的サイト増幅特性を評価し，1～5Hz程度で大きく，それより高周波数側で急激に低減するような特徴をもつことを明らかにし，微動アレイ観測によるモデルではこの特徴の説明が難しいことを示すとともに，新潟平野の検層結果にみられる揺らぎ(不均質性)を考慮した深部地盤のモデル化を提案し，それにより広帯域の説明が可能となることを示した．さらに，不均質性の導入効果が，減衰定数の付加とほぼ等価であり，広帯域のサイト増幅特性評価における平均的な減衰定数に対して付加すべき減衰定数と不均質強度は比例することを明らかにした．また，高周波数までの減衰定数を現実的に評価するために，減衰定数の下限値を表現できるバイリニア型のモデルを提案し，新潟平野の減衰定数が関東平野に比べて大きく，新潟平野の不均質強度が相対的に大きいことと調和的である結果を得た．以上の知見から，広帯域のサイト増幅特性評価のための深部地盤のモデル化(S波速度と減衰定数の設定)について，不均質強度を指標とした方法を提案した．

概要 （英文）

This report addresses a methodology of deep subsurface structure modeling in Niigata plain, Japan to estimate site amplification factor in the broadband frequency range for broadband strong motion prediction.
In order to investigate deep S-wave velocity structures, we conduct microtremor array measurements at nine sites in Niigata plain, which are important to estimate both long- and short-period ground motion. The estimated depths of the top of the basement layer agree well with those of the Green tuff formation as well as the Bouguer anomaly distribution. Dispersion characteristics derived from the observed long-period ground motion records are well explained by the theoretical dispersion curves of Love wave group velocities calculated from the estimated subsurface structures. These results demonstrate the deep subsurface structures from microtremor array measurements make it possible to estimate long-period ground motions in Niigata plain. Moreover an applicability of microtremor array exploration for inclined basement structure like a folding structure is shown from the two dimensional finite difference numerical simulations.
The short-period site amplification factors in Niigata plain are empirically estimated by the spectral inversion analysis from S-wave parts of strong motion data. The resultant characteristics of site amplification are relative large in the frequency range of about 1.5-5 Hz, and decay significantly with the frequency increasing over about 5 Hz. However, these features can't be explained by the calculations from the deep subsurface structures. The estimation of site amplification factors in the frequency range of about 1.5-5 Hz are improved by introducing a shallow detailed structure down to GL-20m depth at a site. We also propose to consider random fluctuation in a modeling of deep S-wave velocity structure for broadband site amplification factor estimation. The Site amplification in the frequency range higher than about 5 Hz are filtered out by the effects of the velocity fluctuation similar to those observed in Niigata plain. We further demonstrate that an addition of damping factor in a subsurface modeling also has the same high-cut filtering effect on the site amplification factor estimation. We also discuss the relationship between the additional damping factor and the strength of random fluctuation.

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