[H-TT19] 浅部物理探査が目指す新しい展開

[HTT19-10] 浅層表面波探査における leakage mode の位相速度分散

*西澤 修¹、稲崎 富士¹、齊藤 竜彦² (1.土木研究所、2.防災科研)

キーワード：浅層探査、表面波、逆分散構造

表面波の速度分散はS波速度に対する感度が高いので，浅層のS波速度を知るには表面波を用いた手法が有効である．通常，居住域の地表や土構造物の表面には舗装路面や締固めた覆土が存在し，下層の自然土層に比べ表層付近の弾性波速度や密度が大きい．これらが浅層表面波探査に及ぼす影響を調べた．

通常，層構造モデルに対する分散曲線の計算は最下層のS波速度より小さい範囲で行われる．対象とするモデルの最下層の速度が計算範囲より小さい場合は，適当な深さに計算速度範囲を越す層を最下層と仮定したモデルが使われる．これは地球物理で使われる手法で，地下深部の震源から発生した地震波から発生した表面波を対象としいる．浅層探査では地表面や表層付近の震源からの波を使うため，波動伝播の状況が地球物理とは異なる．地表付近が高速層であると，地表付近を伝播した波動が表面波を励起する可能性がある。このため，浅層探査では地表震源からの波が地下深くまで伝播する以前の表面波を観測している可能性も残る．したがって，最下層のS波が表層のS波速度より小さい場合の分散曲線を調べる必要がある．


最下層のS波速度より大きい部分はleakage mode と呼ばれる．Leakage modeでは，水平方向へ伝播する表面波のエネルギーの一部が最下層で下方に伝播して散逸する．したがって表面波のエネルギー水平方向伝播とともに減衰する．そこで水平方向波数を複素数とした分散曲線を計算する．Leakage modeの分散は，舗装道路の維持管理を目的として研究されているが，これらは舗装路部分の極めて浅い部分を3層程度でモデル化し，主として高周波側を扱っている．都市部の強震動予測を目的とした微動観測や，地表の人工震源で浅部構造を求める場合は，浅部地下構造を反映した多層構造を仮定する必要がある．


ここでは，浅層表面波探査の対象とする構造が舗装路のような高速表層を持つ場合を計算した．また，複素波数の意味を考えるため，波動シミュレーションを行った．leakage mode では水平方向波数の虚数部が減衰項を示す．減衰の大きい leakage mode は実際には観測されない．以下に示す場合についての計算例を紹介し，表層探査で考慮しなければならない問題点を取り上げる．


1. 10 Hz 以下の表面波に対する舗装路面の影響．


2. 10 ～ 100 Hz 領域での leakage mode と減衰の大小．


3. 低速度層の厚さと高次モードの出現．