熊本地震調査結果 2016.5.9 被害調査行程被災調査の観点

2016/04/14 21：26
M6.5 最大震度７
32.7° 130.8°
熊本地震調査結果
2016.5.9
2016/04/16 01：25
M7.3 最大震度７
32.8° 130.8°
神戸大学都市安全研究センター
工学研究科市民工学専攻
長尾毅
更新履歴 2016.4.26 熊本地震調査緊急報告会資料を掲載
2016.5.9 アレイ観測結果等を追加
本資料は速報であり，今後の検討により異なった見解が得られ
る可能性があることをご承知ください
朝日新聞デジタル
1
2
地震調査研究推進本部
調査範囲
被害調査行程
• 4/15 新神戸⇒博多（新幹線），以下レンタ
カーで移動，益城町にて被災調査
• 4/16 熊本市，益城町で被災調査
• 4/17 熊本市，御船町，益城町にて被災調査
神戸新聞社記者が調査に同行
• 4/18 益城町，阿蘇市において被災調査，そ
の後博多駅⇒新神戸．
• ㈱ニュージェック・伊藤佳洋氏と調査を実施
調査範囲では益城町以外
の被害は比較的少ない
大分道方面では橋梁の被
害等があった模様
3
4
地震計の場所と大被害集中領域
被災調査の観点
• M6.5で最大震度７がなぜ起きたか？震度７
は益城町全体の震度なのか？
• 地盤条件と構造物被害の相関調査のため，
常時微動観測を実施
5
6
KMMH16（KiK‐net益城）の地震記録（M7.3)
KMMH16（KiK‐net益城）の地震記録（M6.5)
0
 500
3
10
20
30
500
地表
（55m)
0
 500
40
 500
3
 1 10
10
20
30
04142126
0
 500
3
 1.5 10
3
 1.5 10  750
500
0
3
1 10
 500
3
30
3
1 10
40
20
30
40
Fourier spectrum(Gal*s)
20
10
time(s)
300
NS04142126
EW04142126
0
 100
10
0.1
 200
1
10
NS04160125
EW04160125
frequency(Hz)
100 200 300
0.1
0.1
acceleration(Gal)
10
3
3
0
 500
3
500
0
 500
3
0
10
20
 1 10
30
20
 500
0
10
20
30
time(s)
4
500
0
 500
3
 1 10
10
20
response acc(Gal)
1 10
3
1 10
100
10
0.1
1
3
1 10
100
10
0.1
10
period(s)
1
10
period(s)
KMMH16NS M6.5
KMMH16EW M6.5
JMAKobe NS
JMAKobe EW
KMMH16NS M7.3
KMMH16EW M7.3
JMAKobe NS
JMAKobe EW
30
JRtakatori_EW
 500
1
10
 500
100
1
10
time(s)
3
1 10
100
10
0.1
10
period(s)
1
10
period(s)
KMMH16NS M6.5
KMMH16EW M6.5
JRtakatori NS
JRtakatori EW
KMMH16NS M7.35
KMMH16EW M7.3
JRtakatori NS
JRtakatori EW
10
3
1 10
EW04142126
500
0
 500
1
0.1
1
freqquency(Hz)
KMMH16
KMM006(熊本)
KBU
HYG008(生野)
 1 10
10
10
20
30
40
NS04142126
EW04142126
10
0.1
EW04160124
500
 500
10
20
30
1
• 前震，本震ともに１Hzが卓越．KiK‐
net益城とは特に前震の周波数特
性が異なり，益城町役場の方が明
らかに厳しい揺れであるといえる
10
freqquency(Hz)
11
10
3
1 10
time(s)
KMMH16
KOBE-PI
HYG022(西宮）
HYG008（生野）
1
frequency(Hz)
0
3
1
0.1
100
time(s)
3
 1 10
10
10
益城町役場の地震波形
acceleration(Gal)
amplification factor
100
加速度応答スペクトル
（h=0.05）では前震はJR
鷹取と比較して周期1秒
以上で低め．本震のEW
成分はJR鷹取を周期1
秒では上回る
3
1 10
1 10
100
20
1 10
3
10
0.1
30
4
1 10
acceleration(Gal)
amplification factor
20
time(s)
9
site amplification factor
1D amplification
40
0
3
0
1 10
KiK‐net益城やK‐NET熊本のサイト増幅特性は阪神地
域の平野部と同程度の大きな増幅倍率である．
10
30
500
3
freqquency(Hz)
40
EW04160125
3
1 10
 1 10
3
4
加速度応答スペクトル
（h=0.05）では前震はNS
成分でJMA神戸より若
干低めの周期帯がある
が，本震ではJMA神戸と
同程度かそれ以上
30
time(s)
0
 1 10
40
KiK‐net益城のサイト増幅特性は１次元増幅倍率（地
震基盤～地表）と比較すると長周期側で倍率が高く，
２Hz以下の構造物の安全性に影響の強い周波数帯で
地震動が大きくなる．
1
0.1
20
3
KMMH16
10
10
30
1.5 10
KiK‐net益城のサイト増幅特性と他地点の比較
100
20
500
time(s)
4
1 10
 500
3
10
1 10
EW04160125
3
0
 1 10
0
3
1 10
NS04160125
500
time(s)
acceleration(Gal)
0
3
response acc(Gal)
 500
 1 10
40
response acc(Gal)
500
300
3
0
3
1.5 10
JMAKobe_EW
150
1 10
JRtakatori_NS
500
time(s)
acceleration(Gal)
acceleration(Gal)
1 10
30
0
acceleration(Gal)
04160125
3
10
time(s)
3
 300
 300  150
10
1 10
NS04160125
acceleration(Gal)
acceleration(Gal)
acceleration(Gal)
500
10
frequency(Hz)
3
1 10
JMAKobe_NS
0
1
1995兵庫県南部地震の地震記録（JR鷹取）との比較
1995兵庫県南部地震の地震記録（JMA神戸）との比較
1 10
NS04160125
EW04160125
10
0.1
 150
frequency(Hz)
7
04142126
frequency(Hz)
1
100
150
acceleration(Gal)
 300
 300 200 100 0
1
response acc(Gal)
1
100
acceleration(Gal)
NS04142126
EW04142126
0.1
0.1
100
acceleration(Gal)
1
200
spectral ratio
acceleration(Gal)
spectral ratio
300
地中
（‐197m)
10
Fourier spectrum(Gal*s)
Fourier spectrum(Gal*s)
地中
（‐197m)
40
Fourier spectrum(Gal*s)
10
10
amplification factor
3
750 1.5 10
04160125
time(s)
 1 10
0
acceleration(Gal)
EW04160125
3
1 10
 1 10
3
 1 10
地表
（55m)
0
 750
40
3
1.5 10
acceleration(Gal)
EW04142126
750
time(s)
3
500 1 10
0
acceleration(Gal)
500
 1 10
1.5 10
0
3
 1 10
3
 1 10  500
time(s)
3
1 10
3
NS04160125
500
acceleration(Gal)
acceleration(Gal)
acceleration(Gal)
1 10
NS04142126
500
acceleration(Gal)
acceleration(Gal)
3
3
1 10
 1 10
3
1 10
100
NS04142126
EW04142126
10
0.1
1
10
frequency(Hz)
12
1995兵庫県南部地震の地震記録（JR鷹取）との比較
4
4
1 10
3
1 10
100
10
0.1
1
10
10
3
1 10
100
10
0.1
1
period(s)
period(s)
MasikiNS M6.5
MasikiEW M6.5
JRtakatori NS
JRtakatori EW
MasikiNS M7.3
MasikiEW M7.3
JRtakatori NS
JRtakatori EW
spectral ratio
response acc(Gal)
response acc(Gal)
1 10
益城町役場とKiK‐net益城の
フーリエスペクトル比
10
益城町役場（写真右）／KiK‐net
益城（写真左）は平均的に0.2‐
1.3Hzの周波数帯で1以上（役
場のほうが揺れが強い）であり，
１Hz程度で２倍弱
• 前震EW成分は周期0.5‐1秒でJR鷹取を上回る
• 本震EW成分は周期1‐2秒でJR鷹取をやや上回る
（地盤非線形の影響等があり，判
断には慎重を期す必要）
1
0.1
0.1
1
10
frequency(Hz)
average
NS0414
EW0414
NS0416
EW0416
13
14
被害状況（御船町）
被害状況（熊本市）
15
被害状況（阿蘇市）
16
橋梁の被害状況（益城町）橋脚，橋台，取り付け部
17
18
被害状況（益城町）
大被害住宅の特徴②盛土上の住宅
大被害住宅の特徴①古い住宅
19
20
繰り返し地震作用による住宅被害の進行4/15⇒4/16
大被害住宅の特徴③軟弱地盤上の住宅
21
繰り返し地震作用による住宅被害の進行4/15⇒4/16
22
繰り返し地震作用による住宅被害の進行4/15⇒4/16
23
24
耐震補強にも限界はないだろうか？
常時微動観測ポイント
筋交いの多い住宅，
新築中の住宅も全
壊事例がある
25
26
常時微動H/Vスペクトルの活用方法（AICH04の例，熊本ではありません）
H/Vスペクトル
0
常時微動H/Vスペクトル～地震観測点
増幅特性
100
100
10
10
10
 300
1
spectral ratio
height(m)
 200
amplification
spectral ratio
 100
10
spectral ratio
S波速度構造
1
役場西（A04）は2Hz,役場東
（T16）は3Hz．盛土の影響で特
に西側は長周期化していると
考えられる．
1
A04_1
0.1
0.1
1
1
T16
10
0.1
0.1
frequency(Hz)
1
KiK‐net（A16）は3Hz．4/14の
強震記録は2Hｚピークで地表
／地中のスペクトル比は3Hz
ピークである．
10
frequency(Hz)
 400
10
3
410
1
1 10
10
frequency(Hz)
microtremor
Rayleigh wave
Vs(m)
3
10
0.1
0.1
1D_amp
site_amp
常時微動H/Vスペクトル，レイリー波H/Vスペクトル，1次元周波数伝達関数，サイ
ト増幅特性の全てにおいて0.4～0.5Hz程度にピーク
常時微動H/Vスペクトルの一次ピーク周波数（ピークのうち最も低い周波数）が
地震動の増幅の一次の周波数に対応し，この周波数が低いほど堆積層が厚く，
地盤が軟弱で地震動が増幅しやすい
27
1
A16
0.1
0.1
1
frequency(Hz)
Fourier spectrum(Gal*s)
3
210
0
1
frequency(Hz)
spectral ratio
0.1
0.1
 500
役場の震度計の1Hzは盛土な
どの非線形の影響による可能
性がある．
100
NS04142126
EW04142126
10
10
0.1
1
10
frequency(Hz)
28
KMMH16地点の堆積層は厚い（地震基盤は地下ｰ234m）
10
0
 100
amplification factor
 41
depth(m)
 101
 200
常時微動H/Vスペクトルの
ピークは概ね地下‐40〜100m
程度の地盤を基盤としたピー
クに対応すると考えられる．
1
0.1
0.1
 300
0
1
10
frequency(Hz)
3
2 10
-234m
-101m
-41m
-15m
Vs(m/s)
100
工学的基盤（支持層）より上の
地盤構造だけでは益城町の
地盤震動特性を理解すること
は出来ない
spectral ratio
spectral ratio
100
10
1
0.1
0.1
1
frequency(Hz)
site amplification
microtremor H/V
Rayleigh H/V
1D amplification
KiK‐net公開のS波速度構造に
よるレイリー波H/Vスペクトル
と常時微動H/Vスペクトルには
不整合があり，地盤構造の精
査が必要か
10
1
10
0.1
0.1
1
10
frequency(Hz)
1D amplification
Rayleigh H/V
29
30
常時微動H/Vスペクトル～南北測線（役場東側）
10
10
10
1
spectral ratio
1
spectral ratio
1
spectral ratio
1
常時微動H/Vスペクトル～東西測線（県道沿い）
10
10
spectral ratio
spectral ratio
spectral ratio
10
1
T09
T18
1
frequency(Hz)
T22
0.1
10
0.1
1
1
1
frequency(Hz)
1
frequency(Hz)
10
0.1
0.1
1
0.1
0.1
1
T02
10
0.1
0.1
1
frequency(Hz)
10
frequency(Hz)
T09～T07：被害小，T06：被害大，T05～T03：被害中～大，
T02：被害大，T01：被害小
T02は橋梁下の河川沿いの集落，崩壊家屋は盛土上に建築
東西方向は南北方向程の顕著な傾向は認めにくい
1
T01
0.1
0.1
1
10
32
frequency(Hz)
僅かな距離でも大きな被害の違い
常時微動H/Vスペクトルにも違いが認められる
10
spectral ratio
spectral ratio
spectral ratio
spectral ratio
T03
10
10
1
1
10
常時微動H/Vスペクトル県道より南の大被害箇所
1
10
frequency(Hz)
frequency(Hz)
10
1
frequency(Hz)
10
• 県道28号より北側は概ね2‐3Hz：被害比較的小
• 南側は局所的に１Hz⇒大被害箇所，秋津川付近では２Hz程度⇒被害
中程度（河川沿いに軟弱層が堆積しているという単純な問題ではない）
• 被害程度と卓越周波数が対応し，堆積層の厚い地点で被害が大 31
10
1
frequency(Hz)
10
1
T05
T24
T23
0.1
10
0.1
1
T06
0.1
0.1
10
frequency(Hz)
1
0.1
0.1
T21
0.1
0.1
10
1
spectral ratio
spectral ratio
1
10
10
10
10
10
0.1
0.1
10
frequency(Hz)
100
spectral ratio
spectral ratio
10
1
1
T07
1
frequency(Hz)
spectral ratio
frequency(Hz)
10
spectral ratio
10
0.1
0.1
T20
0.1
0.1
spectral ratio
1
T17
0.1
0.1
spectral ratio
0.1
0.1
1
1
1
A13_1
T25
T26
10
0.1
0.1
1
1
1
1
0.1
0.1
1
10
1
10
frequency(Hz)
1
1
T15
0.1
0.1
T30
T30
10
10
10
T29
frequency(Hz)
10
frequency(Hz)
10
spectral ratio
spectral ratio
10
0.1
0.1
1
frequency(Hz)
spectral ratio
frequency(Hz)
0.1
0.1
T27
0.1
0.1
10
0.1
0.1
1
10
1
10
frequency(Hz)
10
frequency(Hz)
frequency(Hz)
1Hzに鋭いピークがあるか，または1‐2Hzにかけて広い周波数帯で振幅比が高い⇒
後者は地盤構造の変化する領域で起こりやすい
どの地点もピーク周波数が低く，堆積層が厚いかまたは軟弱な地盤が堆積している
地点といえる
spectral ratio
1
spectral ratio
0.1
0.1
T33
0.1
0.1
33
もう少し詳しい地盤構造の把握のために：アレイ観測結果の解析
KiK‐net益城 A16‐A17 （以下暫定版）
3
1
10
34
frequency(Hz)
益城町役場（A3‐A4)
A16-A17
phase velocity(m/s)
1 10
1
3
100
0.1
1
period(s)
KMMH16
7m
14m
KiK‐net益城では若干非線形の影響が残っている可能性はあるが，
概ね地震前のS波速度構造による理論位相速度と整合する
位相速度：表面波の伝播速度であり，値が大きいほど固い地盤が堆積していることを示す．
短周期側（図の左側）の値は地表付近の地盤の固さと関連性が高い．
35
益城町役場（西側の盛土部）
の位相速度は0.1秒（波長
20m）以上ではKiK‐net益城と
同等以上の値を示す．すなわ
ち，原地盤の条件は悪くないが，
盛土により地震動増幅の影響
を受け震度７となった可能性
A3-A4
phase velocity(m/s)
1 10
100
0.01
0.1
1
period(s)
KMMH16
7m
14m
36
3
A13-A15
アレイ観測結果の解析（大被害地域）A1‐A2
：アレイ観測結果の解析
（200m程度の距離の2地点）
phase velocity(m/s)
1 10
A1-A2
3
100
0.1
phase velocity(m/s)
1 10
1
period(s)
100
0.1
KMMH16
4m
7m
14m
3
A11-A12
10
spectral ratio
phase velocity(m/s)
1 10
1
period(s)
KMMH16
7m
14m
100
0.1
1
period(s)
KMMH16
7m
14m
建物被害の極小のA13‐15と益城町における最大被
害地点極近傍のA11‐12では距離は200mほどしか離
れていないが，位相速度は大きく異なっており，A11‐
12地点は極めて軟弱な地盤であるといえる．
1
大被害のA01，02地点は，原地盤そのもの
は非常に悪いというわけではない⇒盛土の
影響による被害拡大の可能性
A02_K
0.1
0.1
1
10
frequency(Hz)
37
アレイ観測結果の解析（大被害地域）A５‐A６
38
アレイ観測結果の解析（大被害地域）A7‐A8
A5-A6
3
1 10
3
A7-A8
phase velocity(m/s)
phase velocity(m/s)
1 10
100
0.01
0.1
1
100
0.1
period(s)
各アレイの結果が不整合であり，更に検討
が必要
1
period(s)
KMMH16
7m
14m
0.1秒程度の位相速度は被害小のA13‐
A15地点と同程度だが，0.3秒程度の位
相速度は同地点を下回る⇒地表付近
のS波速度は同程度だが，軟弱層が厚
く堆積している可能性
KMMH16
7m
14m
39
40
アレイ観測結果の解析（最大被害地域）A9‐A10
3
地盤条件と建物被害の関連（暫定）
A9-A10
phase velocity(m/s)
1 10
100
0.1
1
period(s)
KMMH16
7m
14m
地盤固有周期
長（１秒）
中（０．６秒）
短（０．３秒）
10
spectral ratio
本地点は調査対象範囲における最大
被害地点であり，位相速度，常時微動
H/Vスペクトルより，常時微動計測地点
の中で最も軟弱な地点であるといえる．
建物被害
大
中
小
地盤の固有周期が長いとは堆積層が厚
く，地震動が増幅されやすいことを示す
1
T26
0.1
0.1
1
frequency(Hz)
10
41
42
M6.5の地震による震度７の意味
熊本地震を踏まえた今後の課題
• 地点毎の揺れの強さを反映した耐震性評価，設
計法・基準類の整備の必要性
• 構造物の耐震性に関するシステムとしての議論
の必要性
住宅は地盤の上，基礎の上に建つものであり，
構造体のみで地震に耐えるものではない
• M6.5の地震は，まさにどこで起こっても不思議
ではない（M6.5以下の地震は地表に活断層として痕跡が
現れない場合が多く，活断層データから地震の発生を予測す
ることは大変難しい「土木構造物共通示方書」）
• M6.5の地震でも震度７になる場所は，堆積層
が厚くサイト増幅特性が厳しい場所である
橋梁は構造本体が健全であっても，アプローチ
部で段差が発生すれば橋梁としての機能を発揮
せず，救援活動などに大きな支障が発生する
100
amplification factor
amplification factor
100
10
1
0.1
1
freqquency(Hz)
KMMH16
KMM006(熊本)
KBU
HYG008(生野)
43
サイト増幅特性の特徴⇒地点毎に大きく異なる
amplification factor
100
1
0.1
1
10
frequency(Hz)
HYG008(生野)
HYG018(姫路)
HYG022（西宮）
野津厚，長尾毅：スペクトルインバージョンに基づく全国の港湾等に
おけるサイト増幅特性，港湾空港技術研究所資料No.1112，2005
1
0.1
1
10
freqquency(Hz)
KMMH16
KOBE-PI
HYG022(西宮）
HYG008（生野）
44
建屋の耐震性だけを議論することには問題がある
堆積層が薄い：
フラット（振幅小）
堆積層が非常に厚い：
フラット（振幅大）
堆積層厚が中間：
ある周波数にピーク
10
10
10
地点毎の地面の揺れ方を
考慮した設計地震動が設定
されている分野はまだ数少
ない（港湾構造物ぐらい）．
今後はサイトごとの特性を
考慮した地震動強度を設定
する方向に基準類を修正し
ていくべき
• 地盤，基礎，建屋のそれぞれについて耐震性を評価
しなければならない
• 軟弱地盤上の住宅の耐震化は，建屋の耐震補強だ
けでは十分とは言えない
• 地盤については，2000年以降，住宅建設にあたり地
盤調査が義務化された（地耐力に応じた基礎構造選
定や地盤改良などが行われるようになった）．それ以
前の住宅は地盤調査の義務無し
• ただし，現状の地盤調査結果は地耐力の観点から
チェックされ，耐震性の観点からの判定がなされてい
ない
45
46
戸建て住宅の地盤調査の問題点
盛土部分を有する戸建て住宅
• 住宅建築は，盛土に換算するとせいぜい70cm程度であり，地耐
力の観点からの判断とは，要するに敷地に70cmくらい土を盛っ
ても大丈夫かどうかという判定に過ぎない
• 地震時に安全であるかどうかという判断はなされていない
★SWS試験はせいぜい地下10m程度の地盤構造を調査するのみ
で，比較的強固な地盤ではその深さに達する前に試験終了
★地耐力はあくまで地表面部の地盤の固さが基本，耐震性は深い
地盤まで含めた地盤構造で評価しなければならない
★地盤調査で改良不要と判定されるか，または地盤改良必要とな
り地盤改良が行われたとしても，地耐力は問題ないかもしれない
が，地震時に安心できるとは言い切れない
★地震工学的観点から見た軟弱地盤でも，住宅を支えられる程度
の固さを有することは多い
47
• 傾斜地では盛土をして住宅を建てる場合が多い
• たとえ地山が十分に固くても，盛土は軟弱であり，
地震動の増幅が生じる
• 盛土部分の地盤改良を行うなどの必要性
盛土部分は
揺れやすい
宅地造成工事規制区域の指定がないか，または1m未
満の盛土高さの場合は擁壁に関する規制がかからな
い（耐震性の低い擁壁であっても認められてしまう）
盛土部分の
地盤改良を
行うと安心
48
今後の研究内容
おわりに
• 常時微動観測記録の更なる詳細な解析によ
り，大被害，中被害，小被害エリアの地盤条
件の把握
• 被災地の一日も早い復興をお祈りします
• 常時微動観測記録，余震記録の解析により，
前震，本震などの地震動の推定
• 地盤条件と建物被害の相関分析
49
• 防災科学技術研究所，気象庁の地震記録を用いました．こ
こに感謝します．
50

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