日本と世界の地震振動工学 2014 第2回地震地震動環境振動地震・地震動・環境振動マントルとプレートマントルとプレトプレトテクトクスプレートテクトニクスプレート境界プレト境界世界のプレート世界のプレト 2011年の世界と日本の地震分布 2011 年の世界と日本の地震分布世界の震源分布 • → YouTube 2011年世界の地震分布図 http://www.youtube.com/watch?v=cwWnW6ZbT4 日本付近のプレート日本付近のプレト日本付近の海底地形 2011年の日本の地震分布 2011 年の日本の地震分布日本付近の震源分布 • → YouTube 2011年日本の地震分布図 http://www.youtube.com/watch?v=eKp5cA2sM28 震源分布東海・東南海・南海地震プレート間地震とプレート内地震プレト間地震とプレト内地震連動型地震 • 日本近海の海溝・トラフ南海トラフの巨大地震""五連動南海トラフの巨大地震五連動"" 南海トラフの巨大地震""五連動南海トラフの巨大地震五連動"" 相模トラフと関東地震断層断層震源震源域断層、震源、震源域断層とその種類断層の例：根尾谷断層((濃尾地震断層の例：根尾谷断層濃尾地震)) 日本の活断層断層運動と地震波地震と地震動地震とエネルギ地震とエネルギー • ぜんまぜんまい：巻きすぎると壊れてエネルギーが一度に放出巻きすぎると壊れネギが度放出 • 岩盤：押されていた力に耐えきれなくなると一度に「ずれる」 → 断層 ↓ エネルギが放出されるエネルギーが放出される ↓ この衝撃／波紋（地震波）が地表に到達すると「地震動」となるこの現象全体を「地震」と呼ぶマグニチュードマグニチュド • このエネルギーの大小：マグニチュードネギ大小グド o 物理では → 単位：Ｊ[ジュール] o 地震の場合→ 地震の場合値が大きい（1010〜10 1017）ので計数（対数）を使う • マグニチュマグニチュードド log E  11.8  1.5M （グーテンベルク・リヒターの式） E：ネルギ量、M：マグチュド E：エネルギー量、M：マグニチュード o 震源からある決められた距離だけ離れた位置において特定の周期の地震計により記録された振幅を用いて定義（この地震計の周期の違いにより、何種類かの「マグニチュード」がある）「グドがマグニチュードとエネルギーマグニチュドとエネルギ • たとえば、たとえばモーメントマグニチュードモメントマグニチュド • 地震モーメント：M 地震 0 o M =8 → logE =23.8 M =6 → logE =20.8 =20 8 差は3：エネルギーの差は103=1000倍の差 • また、 o M =7.5 → logE =23.05 M =7.2 → logE =22.6 差は0.45：100.45=2.8倍 M 0   D0 A o μ：岩盤のせん断弾性係数岩盤弾性係数 o D0：くい違い量 o A：断層の大きさ（面積） A 断層の大きさ（面積） • モーメントマグニチュード：Mw log M 0  1.5 1 5 MW  16.1 16 1 • 史上最大の地震はM =9.5（1960年チリ地震）いろいろなマグニチュードいろいろなマグニチュド o 物理的意味が明快 o 気象庁でも並記（2001.4）気象庁でも並記（2001 4）マグニチュードの値マグニチュドの値 • 史上最大の規模の地震史上最大規模地震気象庁マグニチュード o 1960年チリ地震：Mw = 9.5 • 経験式：海洋型経験式海洋型 log L  0.5M  1.88 log D0  0.5M  1.40 o L : 断層長さ (Km)、D0 : 食い違い量食違量 (cm) o ex. M = 8 → L = 132 km、 D0 = 398 cm Richterのマグニチュード • 内陸直下型：内陸直下型 log LF  0.6M  2.9 log DF  0.6M  4.0 o LF : 地表断層長さ (Km)、D (K ) DF : 地表での変位量 (m) ( ) o ex. M = 8 → LF = 80 km、 DF = 6.3 m モーメントマグニチュード断層の大きさ東北地方太平洋沖地震の断層 (例：防災科研による（例：防災科研による（510km 510km× ×210km 210km））) http://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/topics/TohokuTaiheiyo_20110311/inversion/ 地震と地震動 • 地震 o 現象全体を指す o 規模：マグニチュード・・・大きい／小さい規模グチド大きい／小さい • 地震動 o （そのうちの）地面の揺れ動き ↓ o 強さ：強い／弱い地震動の強さ：震度階 • 気象庁の震度階：「その土地」の地震動の強さ気象庁震度階「そ土地地震動強さ震度階名称震度階 0 無感 V弱 I 微震 V強 II 軽震 VI弱 III 弱震 VI強 IV 中震 VII • 諸外国の震度階： o 修正メルカリ震度階（米）・・13階級（0〜12） o MSK震度階（東欧）・・13階級（0〜12） • 加速度で表す名称強震烈震激震計測震度計測震度計 • 現行の震度階級：観測点における計測震度から換算される現行震度階級観測点おける計測震度から換算される o 加速度記録３成分のそれぞれをフーリエ変換・フィルター処理・逆フリエ変換する逆フーリエ変換する。 o フィルター処理：周波数0.5〜10Hzの範囲で地震動の加速度と速度の中間の波形を算定し、得られた記録３成分からクトル速度の中間の波形を算定し、得られた記録３成分からベクトル波形を合成する。 o この絶対値がある値a以上となる時間の合計がちょうど 0.3秒となるうなを求めるとなるようなaを求める。 o このaから I = 2 log a + 0.94 により計測震度 I を計算する。計測震度・震度階級・（加速度）計測震度震度階級（加速度）計測震度震度階級加速度（m/s2）計測震度震度階級加速度（m/s2） 0〜0 4 0〜0.4 震度0 0〜0 008 0〜0.008 4 5〜4 9 4.5〜4.9 震度 V 弱 0 8〜1 42 0.8〜1.42 0.5〜1.4 震度 I 0.008〜 0.025 0 0 5 5.0〜5.4 震度 V 強 1.42〜 53 2.53 1.5〜2.4 震度 II 0.025〜 0.08 5.5〜5.9 震度 VI 弱 2.53〜 4.50 2.5〜3.4 震度 III 0.08〜 0 08 0.25 6.0〜6.4 震度 VI 強 4.5〜8.0 3 5〜4 4 3.5〜4.4 震度 IV 0 25〜0 8 0.25〜0.8 6 5〜 6.5〜震度 VII 8 0〜 8.0〜注）加速度はめやす震度階級震度階級南海トラフ巨大地震南海トラフ巨大地震""五連動五連動"" による震度分布((予測による震度分布予測)) 首都圏における想定地震の断層想定地震の断層 36° 東京湾北部地震（マグニチュード7.3）千葉県東方沖地震（マグニチュード6.8）三浦半島断層群（マグニチュード6.9） 47 東京湾北部地震による東京湾北部地震による震度分布((予測震度分布予測)) 加速度(1) 加速度 (1) • 「車が「車がAからBまで5秒かかって移動した」からま秒かか移動た → AからBへ「位置を変えた」→ 変位=100 m • AからBへ100mの変位をした（5秒かかった） → 1秒間に20mの割合で変位した→速度 1秒間に20mの割合で変位した→速度=20 20 m/s 48 加速度(2) 加速度 (2) • A点において：速度=15 点お速度 m/s ↓ ←アクセルを踏んでいた • B点では：速度=25 B点では：速度 25 m/sになっていた → 速度が10 m/s変化した（5秒間で） →速度が1秒間に2 m/sずつ変化した → 加速度=2 m/s/s（2 m/s2） • アクセルを踏まなければ加速度ゼロ（速度の変化がなければ）速度変がなれば地震計地震動の強さ：加速度 • 地震動 o 地面の１点はある速度を持って変位している（変位そのものは小さい） o その速度も変化している o つまり、加速度が生じているつまり加速度が生じている → 単位は [m/s2] → 従来の単位系では [Gal (ガル)]=[cm/s2] 地震観測網((中井研究室地震観測網中井研究室)) ⻄千葉キャンパス幕張メッセ市原姉ヶ崎東京湾岸稲⽑区観測記録の例重力の加速度（東北地方太平洋沖地震）幕張メッセ震度５強 • 物体が地球物体が地球の重力によって落ちる重力よ落ちる → この時の落下速度は刻々変化している • この加速度は地球上では約9.8 この加速度は地球上では約9 8 m/s / 2 → 「重力の加速度」・・場所によって少し違う場所によって少し違う・・物体の種類にはよらない⻄千葉キャンパス震度５弱加速度と力 • 電車や車に乗っていて電車や車乗 o アクセルを踏むと → 後ろへ引かれる o ブレーキを踏むとブレキを踏むと → 前へつんのめる前んのめる o ・・・力が働いているのと同じ • つまり：加速度が働くつまり加速度が働く〜力が作用する o ・・・「ニュートンの法則」 • 物には重さがある o 重い物を持ち上げるには大きな力 o 軽い物を持ち上げるには小さな力 o つまり、体重も「力」（地球との間に作用する力）り、体」（球間作用す）地震動の加速度 • 振動 o ある量のプラスとマイナスが繰り返される状態 • 地震動 o 地面の振動 → 加速度が生じている → 地上の物体に力が作用する → 「地震力」という