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[R19-O-4] 東京湾岸地域における沖積層の層序とS波速度不連続面の深度：沖積層のどこまでが「軟弱」か？
キーワード：都市域の地質地盤図、沖積層、常時微動観測
東京都湾岸部の沖積低地である東京低地には最終氷期の谷地形を埋めた沖積層が分布している．沖積層は軟弱な地層を主体とし木造建築に被害を与える周期1〜2秒の地震波を増幅させると言われている（境，2009）．しかし特に沖積層が厚い地域では，沖積層の基底まですべてが軟弱な地層からなるわけではなく，沖積層中に軟弱な地層の基底がある（小川・中山，2009）．地盤を軟らかい/固い地層の二層構造で考えた場合，沖積層の厚い地域では沖積層中にS波速度不連続面が存在し，地盤の卓越周期の成因となっていると考えられる．
一方，東京低地の沖積層は従来上下に二分され，下位の七号地層は陸成層で比較的固く，上位の有楽町層は海成層で非常に軟弱と言われている（青木，1969）．両者で物性が異なるため，地盤震動特性もこれを反映しているはずだが，2層の境界と，S波速度不連続面との関係についてはこれまで詳細な検討は行われてこなかった．
そこで，（１）沖積層の厚さが地盤特性にどのような影響を与えるか，（２）軟弱な地層の基底であるS波速度不連続面は沖積層のどの層準にあるのか，（３）七号地層と有楽町層という地層境界とS波速度不連続面とはどのような関係にあるかについて明らかにするため，東京低地の中でも沖積層が厚く分布する東京湾岸部で常時微動観測を行った．
東京湾岸地域には標高-10 m付近に埋没平坦面１（小松原ほか，2021）が分布する地域と最深部の標高が-70 m付近にある埋没谷底の分布域があり，前者の地盤をタイプ１，後者をタイプ２とした．それぞれの地盤で常時微動観測を行ったところ，H/Vスペクトルのピーク周波数はそれぞれ0.5〜0.9 Hzおよび1.7〜2.3 Hzとなった．沖積層の厚い地盤（タイプ1）ではピーク周波数が低周波側に，薄い地盤（タイプ２）ではより高周波数側にあるという傾向は軟弱な地層の厚さの分布を反映していると考えられる．
さらに，沖積層のどこまでが低いピーク周波数を生み出す「軟弱な」地層なのかを調べるため，沖積層が厚いタイプ1の地盤についてピーク周波数と平均S波速度に1/4波長則を適用し，地盤の共振周波数を特徴付けるS波速度不連続面の深度を求めた．微動アレイ解析によりレーリー波位相速度を求め，深さ30 mまでの平均S波速度を計算したところ，160±15 m/sであった．これを用いて計算するとS波速度不連続面の深さは42.4〜81.8 mとなり，近接した観測点間であっても比較的大きなばらつきを示した．また，観測した16地点中少なくとも8地点において，S波速度不連続面は七号地層と有楽町層の境界よりも下位に位置することがわかった．
東京湾岸部で掘削された層序ボーリングコアの柱状図においてS波速度不連続面に該当する層相境界は網状河川堆積物の礫層の上面（石原ほか，2004など），蛇行河川の流路堆積物（小松原ほか，2020など）および潮汐流路堆積物（田辺ほか，2012）の砂層の上面などが上げられる．蛇行河川流路堆積物および潮汐流路堆積物は流路に直交する方向に不連続であることが予想され，実際に既存の柱状図を用いた東京湾岸部の断面図（小松原ほか，2021）やボクセルモデルを用いた東京湾岸部の断面図（石原ほか，2013；田辺・石原，2020）でも，基底礫層や上位の海成泥層に比べて層厚が薄く，側方に不連続であることが確認できる．砂泥互層中の砂層が不連続であると，ある地点で砂層が存在し，その近くの地点でその砂層が途切れている場合，S波速度不連続面は前者に比べて後者でより深いところに存在することになる．このように，これらの砂層が側方に不連続であることが，H/Vスペクトルピーク周波数がばらつく原因となっていると考えられる．東京低地の地盤震動特性を検討する場合，七号地層中の層相変化を把握することが重要である．
青木, 1969, 海岸平野, 15-20.石原ほか, 2004, 地質調査研究報告, 55, 221-235. 石原ほか, 2013, 地質学雑誌, 119, 554-566. 小松原ほか, 2020, 堆積学研究, 79, 1-12. 小松原ほか, 2021, 都市域の地質地盤図，産業技術総合研究所地質調査総合センター，https://gbank.gsj.jp/urbangeol/ 小川・中山, 2009, 平成21年度東京都土木技術支援・人材育成センター年報, 33-42. 境, 2009, 日本地盤工学会誌, no.9, 12-19. 田辺ほか, 2012, 地質学雑誌, 118, 1-19. 田辺・石原, 2020, 地質調査研究報告, 71, 201-213.
一方，東京低地の沖積層は従来上下に二分され，下位の七号地層は陸成層で比較的固く，上位の有楽町層は海成層で非常に軟弱と言われている（青木，1969）．両者で物性が異なるため，地盤震動特性もこれを反映しているはずだが，2層の境界と，S波速度不連続面との関係についてはこれまで詳細な検討は行われてこなかった．
そこで，（１）沖積層の厚さが地盤特性にどのような影響を与えるか，（２）軟弱な地層の基底であるS波速度不連続面は沖積層のどの層準にあるのか，（３）七号地層と有楽町層という地層境界とS波速度不連続面とはどのような関係にあるかについて明らかにするため，東京低地の中でも沖積層が厚く分布する東京湾岸部で常時微動観測を行った．
東京湾岸地域には標高-10 m付近に埋没平坦面１（小松原ほか，2021）が分布する地域と最深部の標高が-70 m付近にある埋没谷底の分布域があり，前者の地盤をタイプ１，後者をタイプ２とした．それぞれの地盤で常時微動観測を行ったところ，H/Vスペクトルのピーク周波数はそれぞれ0.5〜0.9 Hzおよび1.7〜2.3 Hzとなった．沖積層の厚い地盤（タイプ1）ではピーク周波数が低周波側に，薄い地盤（タイプ２）ではより高周波数側にあるという傾向は軟弱な地層の厚さの分布を反映していると考えられる．
さらに，沖積層のどこまでが低いピーク周波数を生み出す「軟弱な」地層なのかを調べるため，沖積層が厚いタイプ1の地盤についてピーク周波数と平均S波速度に1/4波長則を適用し，地盤の共振周波数を特徴付けるS波速度不連続面の深度を求めた．微動アレイ解析によりレーリー波位相速度を求め，深さ30 mまでの平均S波速度を計算したところ，160±15 m/sであった．これを用いて計算するとS波速度不連続面の深さは42.4〜81.8 mとなり，近接した観測点間であっても比較的大きなばらつきを示した．また，観測した16地点中少なくとも8地点において，S波速度不連続面は七号地層と有楽町層の境界よりも下位に位置することがわかった．
東京湾岸部で掘削された層序ボーリングコアの柱状図においてS波速度不連続面に該当する層相境界は網状河川堆積物の礫層の上面（石原ほか，2004など），蛇行河川の流路堆積物（小松原ほか，2020など）および潮汐流路堆積物（田辺ほか，2012）の砂層の上面などが上げられる．蛇行河川流路堆積物および潮汐流路堆積物は流路に直交する方向に不連続であることが予想され，実際に既存の柱状図を用いた東京湾岸部の断面図（小松原ほか，2021）やボクセルモデルを用いた東京湾岸部の断面図（石原ほか，2013；田辺・石原，2020）でも，基底礫層や上位の海成泥層に比べて層厚が薄く，側方に不連続であることが確認できる．砂泥互層中の砂層が不連続であると，ある地点で砂層が存在し，その近くの地点でその砂層が途切れている場合，S波速度不連続面は前者に比べて後者でより深いところに存在することになる．このように，これらの砂層が側方に不連続であることが，H/Vスペクトルピーク周波数がばらつく原因となっていると考えられる．東京低地の地盤震動特性を検討する場合，七号地層中の層相変化を把握することが重要である．
青木, 1969, 海岸平野, 15-20.石原ほか, 2004, 地質調査研究報告, 55, 221-235. 石原ほか, 2013, 地質学雑誌, 119, 554-566. 小松原ほか, 2020, 堆積学研究, 79, 1-12. 小松原ほか, 2021, 都市域の地質地盤図，産業技術総合研究所地質調査総合センター，https://gbank.gsj.jp/urbangeol/ 小川・中山, 2009, 平成21年度東京都土木技術支援・人材育成センター年報, 33-42. 境, 2009, 日本地盤工学会誌, no.9, 12-19. 田辺ほか, 2012, 地質学雑誌, 118, 1-19. 田辺・石原, 2020, 地質調査研究報告, 71, 201-213.