梗概を見る - 名古屋大学地震工学・防災グループ

大規模工場が立地する不整形地盤の震動特性に関する研究
名古屋大学工学部社会環境工学科
建築学コース福和研究室杉山拓真
(a)
(b) (X)
20
☆ 70m
0
☆
5
粗4
砂
6
6
8
粗8
砂
C
10
データ 1
(X)地点
0
0
0
5
5
盛5
土
ボーリングデータを参考にしつつ、浅層レーリー波探査、常時
(ⅱ) 10
10
微動計測により、場所による表層地盤の震動特性の違いを把握
測線S
(ⅲ)
15
礫
混
在10
中
砂
図1
工場配置図
B
10
10
100
150
200
250
300
350
400
00 1020304050
B 50 100 C 400
240m
所に施設が立地している場合は、人工的な地形改変が行われる
データ 13
盛
土2
)
35
合がある。特に丘陵地、台地の縁などの傾斜した地形を持つ場
0
4
30
敷地内でも表層地盤の震動特性が場所によって大きく異なる場
データ 13
2
140m
予測が必要である。大規模工場では、立地条件によって、同じ
C
B
0
(
の影響が大きい。特に、一辺数百 m にもなる大規模工場では、
(Y)
南海トラフ巨大地震に備えて、工場の敷地内における地震動の
☆
A
愛知県は製造業が集中しており、工場施設の耐震性は産業へ
A
1.研究の背景と目的
データ 1
ため、建設サイトの表層地盤構造は不整形となり、予測される
A’
A
そこで、本研究では大規模工場敷地内の旧地形、現地形図や
2.対象サイト概要
対象サイトは西三河地区に立地する 3 工場である。本論では
(ⅲ) 30m(ⅱ)
A
70m
0
起伏のある山間部を地盤造成して建設された。図 1 に配置図、
1890 年の等高線を重ねて示す。等高線の間隔は 5 m で、標高 35m
A
20
40m (ⅰ)
A’
盛土 70 約20m 25
粘土層1.000
Vs  112.73  N 0.256  沖積層1.000 
(1　)
　砂層0.885 
3.計測概要
地盤構造をできるだけ詳細に把握するため、浅層レーリー波
探査、常時微動計測を行った。浅層レーリー波探査とは、人工
振源により励起された表面波を用いて表層地盤の二次元的な S
波速度構造を求める手法である。計測範囲は図 1 の(a)、(b)であ
り、図 3 に一部の計測地点、計測測線を示す。計測範囲(a)の浅
層レーリー波探査から、切盛の違いによる S 波速度構造の把握、
常時微動計測では、地盤震動特性の把握、(b)の常時微動計測か
ら、法面上下の地盤震動特性の把握を目的とし計測を行った。
4.計測結果に基づく地盤震動特性の把握
4.1.浅層レーリー波探査に基づく地盤震動特性の把握
得られたデータをもとに解析を行い、切盛の違いによる S 波
速度構造を把握する。図 4 は図 3 に示す測線 S のカケヤによる
人工起振によって励起された記録の１つであり、起振位置に近
い受振点から順に図の上から並べている。起振により励起され
た波の走時から、表面波の見かけ速度は 230 m/s 程度であり、
25
00 1020304050
50 100
400
100 200 300
400
N値
S 波速度
C
B
(Y)地点 [m/s]
(ⅳ)
B 建屋
(ⅳ)
☆
盛土
B
レーリー波探査計測測線
計測範囲(b)
☆ 常時微動計測地点
図3
0m
450
最
初 10m
の
受
振 20m
点
か 30m
ら
の
距 40m
離 46m
Phase Velocity [m/s]
深度 10 m までの平均 S 波速度を算出すると 200 m/s 程度と推測
される。
25
S：シルト
(ⅴ)
小さく、基盤岩風化帯と推定されている。旧版地図から推測さ
もみられた。N 値から (1)式により S 波速度を簡易的に換算し、
20
粗
砂
図 2 ボーリングデータ
(記号は図 1 参照)
きいことが確認できる。また、盛土境界以深においても N 値は
れる盛土厚とボーリングデータの盛土厚が 8 m 程度異なる部分
S
20
計測範囲(a)
B’
版地図との比較から、盛土厚は最大で 20 m 程度と推測される。
リングデータの盛土厚さの違いからも、旧地形の起伏の差が大
15
15
A-A’断面
の等高線を太線で示す。現在の敷地内の標高は 33 m 程度で、旧
図 1 の(X)、(Y)地点のボーリングデータを図 2 に示す。ボー
)
する。
その内の A 工場の分析結果について示す。A 工場は、1968 年に
(
(ⅰ)
A
(P) 測線T
地震動も地点により大きく異なることが考えられる。
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Time [s]
図4
起振記録
(ⅴ)
☆ B’
19m
B-B’断面
計測地点
0
5
Freq.[Hz]
10 15 20 25 30 35 40
400
350
切土
300
250
200
盛土
図5
分散曲線
ボーリングデータから推測される S 波速度と概ねの対応してい
る。起振記録をもとに解析を行い、得られた分散曲線を図 5 に
示す。測線は切盛土を含むため、各分散曲線に違いがあること
が確認できる。
得られた分散曲線から非線形最小二乗法を用いて逆解析を行
い、S 波速度構造を求めた結果を図 6 に示す。浅層レーリー波
探査の計測測線が北に進むにつれて表層の S 波速度が遅くなっ
ていることが確認できる。したがって、この部分は盛土と推測
でき、旧版地図から推測される地形と対応している。また、深
度 20 m 付近には、工学的基盤となる S 波速度 400 m/s 以上であ
る層が確認できる。
4.2 常時微動計測に基づく地盤震動特性の把握
A
0
A’
200
切盛の違いによる地盤震動特性を把握するため、速度フーリ
エスペクトル、H/V スペクトル、伝達関数により分析を行う。
260
10
320
図 7 に地点(ⅰ)～(ⅴ)で得られた常時微動記録の 3 成分の速度フ
ーリエスペクトル、図 8 に H/V スペクトルを示す。H/V スペク
20
380
トルは、水平成分のフーリエスペクトルのベクトル和と上下成
分の比を意味する。
図6
10
1
スペクトルを見ると、地点(ⅰ)では 3 Hz 付近に卓越がみられる
10-1
から切土になるにつれて、卓越振動数が高振動数側へ移動して
いることが確認できる。
地点(ⅳ)、(ⅴ)の結果では、速度フーリエスペクトルから、法
面上の地点(ⅳ)の振幅が大きく、盛土の影響による増幅と考え
Amp.[mkine×sec]
地点(ⅰ)～(ⅲ)の結果では、どの方向の速度フーリエスペクト
ルも、振幅が地点(ⅰ)から(ⅲ)にむけて小さくなっている。H/V
が、地点(ⅱ)、(ⅲ)では、4～5 Hz 付近に卓越がみられる。盛土
440
m/s
70m
測線 S の S 波速度構造
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
10-2
EW
NS
UD
10-30 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
a) 地点(ⅰ)～(ⅲ)
10
(ⅳ)
(ⅴ)
1
▼
▼
▼
られる。また、地点(ⅳ)から EW、UD 方向では 4 Hz 付近に、
10-1
NS 方向では 5 Hz 付近に卓越が見られ、卓越振動数に差がある
10-2
ことが分かる。これは、地点(ⅳ)の北側が法面であることが影
10-3
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
EW
NS
UD
Freq.[Hz]
響しているためと考えられる。
b) 地点(ⅳ)、(ⅴ)
図 7 速度フーリエスペクトル
図 9 に法面下に対する法面上の伝達関数を示す。EW 方向を
見ると、4 Hz 付近で卓越が見られ、位相差も 90 度となってお
12
16
り、卓越振動数と考えられる。法面の平均 S 波速度は 4 分の 1
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
12
Amp.
波長則により f=4 Hz H=19 m から 300 m/s 程度となることが推測
される。
5.計測結果とボーリングデータの比較
実測記録から得られた S 波速度とボーリングデータから(1)
4
0
0
2
4
両者の深さ方向の分布を図 10(a)に示す。深度 2～7m では両者
A 工場では両者のデータの地点が近いものが 1 地点のみだっ
たので、B 工場の比較結果を図 10(b)、(c)に示す。B 工場も起伏
のある山間部を地盤造成した敷地に立地している。図 11(b)は推
定盛土厚が約 4 m の地点、(c)は切土地点のものである。両者は
良く対応していることがわかる。しかし、(b)の計測結果から、
6
8
図8
Coh. Phase. Amp.
は良く対応していることが分かる。
8
8
4
式により求めた S 波速度の比較を行う。図 3 の P 地点における
(ⅳ)
(ⅴ)
0
10
0
Freq.[Hz]
2
4
6
8
10
H/V スペクトル
18
▼
▼
10
▼
0
180
-180
1
00
4 m 付近の盛土による S 波速度の違いは見られなかった。また、
2
4
6
8 10 0
EW方向
図9
(b)、(c)から浅層レーリー波探査の結果は、ボーリングデータか
2
4 6 8 10 0
Freq.[Hz]
NS方向
2
4
6
8 10
UD方向
伝達関数(法面上/下)
ら求めた S 波速度に見られるような逆転層をとらえられていな
地形図やボーリングデータを参考に浅層レーリー波探査、常
時微動計測を行った。前者の分析結果から、切盛土の違いによ
深度 [m]
6.まとめと今後の展望
深度 [m]
いことが分かる。
る S 波速度構造を把握できた。後者の分析結果から、切盛土、
法面上下の違いによる地盤震動特性を把握することができた。
浅層レーリー波探査から得られた S 波速度とボーリングデータ S波速度 [m/s]
S波速度 [m/s]
から求めた S 波速度の比較では、実測結果が推定と良く対応し
ていることが確認できたが、実測結果は逆転層をとらえていな
いことが分かった。
今後は、得られた地盤特性を用いて、1 次元重複反射理論や
非線形を考慮した数値解析を行うことで、地震時の場所による
地盤震動の評価を行う予定である。
S波速度 [m/s] ボーリングデータ
S波速度 [m/s]
レーリー波探査
(a) A 工場
(b) B 工場(盛土) (c) B 工場(切土)
P 地点
図 10 実測結果とボーリングデータの S 波速度の比較
参考文献
1)
内閣府：東南海、南海地震等に関する専門調査会(第 16 回)地盤構造に関する資料-、pp81、2003.12

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