アレー観測記録を用いた地震時地盤の同定と土の非線形化予測に関する研究

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本研究は、鉛直アレー観測記録を用いて地盤を構成する各層のS波速度およびQ値を同定することにより、地震時地盤の動特性を推定することを目的とする。地盤の動特性を推定するため、従来より弾性波探査やPS検層が行われているが、強震時の土は顕著な非線形性を示すため、これらの方法では、地震時地盤の動特性を的確に把握できない。本研究では、国内で得られたいくつかのアレー観測記録を用いて、地震時地盤の動特性を等価線形的に推定し、考察を加えた。解析は周波数領域で行い、記録のフーリェ変換から得られる伝達関数とモデルの伝達関数との残差平方和を最小にするように地盤パラメータを決定する方法を一般化した。この方法を5層からなる実地盤に適用し、各層のS波速度およびQ値を同定し、PS検層による推定値と比較することにより、地震時地盤の動特性に検討を加えた。その結果、基盤および地中に設置された地震計による複数の記録を用いることにより、地震時地盤の動特性を精度よく推定できることがわかった。とくに、深さ5〜20mの層では、同定したS波速度がPS検層のそれより10%程度小さくなり、土の非線形性が若干認められた。しかし、用いたアレー観測記録の多くが、振幅の小さい記録であったため、土の非線形性は顕著に現れなかった。したがって、地盤ひずみと土の非線形性の一般的関係を十分把握するには至らなかった。本研究の主な成果は、鉛直アレー観測記録による地盤同定の一般的手法を確立できたこと、同定した地盤特性の信頼性を確認できたこと、地盤ひずみが比較的小さい場合の土の非線形性ある程度把握できたことである。現在、振幅が比較的大きいアレー観測記録を用いて実地盤の同定を行い、地震時地盤の土の非線形性についての一般性のある予測式の開発を目ざしている。