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[SSS09-P02] K-NETおよびKiK-net地震観測点における微動アレイ観測に基づく地盤増幅率等の検討
キーワード：強震動、常時微動、S波速度構造、表層地盤増幅率
１．はじめに
防災科学技術研究所では、広帯域の強震動評価を行う事を目的として、関東地方の浅部・深部統合地盤構造モデルを構築し、構築した地盤モデルによるAVS30や地盤増幅率（最大速度増幅率）を地震本部およびJ-SHISより、2021年3月に公開した。
現在の表層地盤モデルによる地盤増幅率の評価は、藤本・翠川(2006)で実施されているが、本研究では、地盤モデルによるAVS30による地盤増幅率の精度検証と微動アレイ探査を実施することでPS検層がなくても地盤増幅率を精度良く推定する事を目的として、微動アレイ（小アレイ）から得られるS波速度構造に基づくAVS30と地盤増幅率の関係を評価し、新しい地盤増幅率の提案、および、微動アレイ観測が実施されていれば最適な地盤増幅率が評価できること等を目的としている。
２．S波速度構造の推定方法と増幅率の検討
本検討では、関東甲信越・東海・北陸・南東北地方を中心としたK-NET、KiK-net（海域および離島を除く）932地震観測地点において、半径20m程度以下の中心点のない三角形・L字および半径60cmのそれぞれのアレイ観測結果を活用する。微動観測機材は、３成分加速度計JU410（白山工業社製）を使用し、200Hzサンプリングにて少なくとも15分間の観測を行っている。位相速度の解析には、SPAC、ESPAC、CCA法等を使用し、ゼロクロス法（Cho et al.,(2021)）も参考に分散曲線の読み取りを行った。観測したほぼ全ての地震観測地点において分散曲線が読み取れ、AVS30が十分に評価可能な良好な結果を得ることが出来ている。
AVS30の計算は長尾・紺野（2002）に基づく波長40ｍ(C40)に基づく方法、周波数と位相速度の関係を深度とS波速度構造に変換する方法(Ballard(1964)等)、および、Arai and Tokimatsu(2004, 2005)の手法を参考とした位相速度とH/Vによるインバージョン解析、Cho and Iwata(2019)のベイズ理論に基づいた手法のそれぞれのS波速度構造を求め、PS検層や、N値とS波速度構造の変換式で換算したS波速度構造（例えば太田・後藤(1978)等）と、AVS30から得られる最大速度増幅率（藤本・翠川(2006)）等を計算し比較した。また、工学的基盤相当層(Vs400)上面から伝達関数関数を計算し、地震観測記録から計算されるスペクトル増幅率（地表地震記録の速度応答スペクトル／距離減衰式における速度応答スペクトル、および、スペクトルインバージョンによるサイト増幅特性）を用いてS波速度構造の精度の検証を行った。
３．結果とまとめ
各地震観測点のPS検層と微動アレイによるS波速度構造を整理し比較した。そのことより、今回整理を実施した範囲では以下の事が考えられる。
Ⅰ．関東地方を中心とした低地では、微地形区分（PS検層）と微動アレイによるAVSの比較では大きな差がないが、山間部の盆地や台地・山地系微地形区分ではAVSに大きな差（ばらつき）が認められる。倍半分以上の差が認められる地点も数多く存在する。
Ⅱ．PS検層は、微動アレイの結果に比べて全てのAVSで全体的に大きめになる傾向が確認出来る。AVS10の微動アレイ観測とPS検層の比較より、山地・台地系のVsについて全体的にPS検層の方が大きく、AVS20やAVS30が同じ傾向となっている。微動アレイの解析では、位相速度とH/Vの周期特性を合致させるインバージョン解析を行っているため、スペクトル増幅率の周期・増幅特性の合致率が比較的良いが、PS検層結果によるスペクトル増幅率は周期特性の合致率が微動アレイ観測結果よりも悪い。特に、深さ10m以浅（AVS10）での合致率が悪いように見える。このことより、PS検層の10m以浅のS波速度の精度に問題がある可能性があると考えられる。
関東・東海・熊本等の浅部・深部統合地盤構造モデルは、微動アレイ観測のS波速度構造のデータに基づいて構築されている。その他の地域でも同じ手法でモデル化が進められている。今後は、全国の地震観測点で微動アレイ観測を実施し、S波速度構造（AVS30等）と地盤増幅率の関係を整理し、増幅率等の再検討を行う予定である。
（参考文献）
藤本一雄・翠川三郎 (2006)：近接観測点ペアの強震観測記録に基づく地盤増幅度と地盤の平均S波 速度の関係，日本地震工学会論文集，6，1，11-22．
地震調査研究推進本部地震調査委員会 (2017)：「地下構造モデル作成の考え方」https://www.jishin.go.jp/main/chousa/17apr_chikakozo/model_concept.pdf
防災科学技術研究所 (2021)：研究資料－関東地方の浅部・深部統合地盤構造モデルの構築， https://www.j-shis.bosai.go.jp/map/JSHIS2/data/DOC/Report/report_SDstruct2021.pdf
防災科学技術研究所では、広帯域の強震動評価を行う事を目的として、関東地方の浅部・深部統合地盤構造モデルを構築し、構築した地盤モデルによるAVS30や地盤増幅率（最大速度増幅率）を地震本部およびJ-SHISより、2021年3月に公開した。
現在の表層地盤モデルによる地盤増幅率の評価は、藤本・翠川(2006)で実施されているが、本研究では、地盤モデルによるAVS30による地盤増幅率の精度検証と微動アレイ探査を実施することでPS検層がなくても地盤増幅率を精度良く推定する事を目的として、微動アレイ（小アレイ）から得られるS波速度構造に基づくAVS30と地盤増幅率の関係を評価し、新しい地盤増幅率の提案、および、微動アレイ観測が実施されていれば最適な地盤増幅率が評価できること等を目的としている。
２．S波速度構造の推定方法と増幅率の検討
本検討では、関東甲信越・東海・北陸・南東北地方を中心としたK-NET、KiK-net（海域および離島を除く）932地震観測地点において、半径20m程度以下の中心点のない三角形・L字および半径60cmのそれぞれのアレイ観測結果を活用する。微動観測機材は、３成分加速度計JU410（白山工業社製）を使用し、200Hzサンプリングにて少なくとも15分間の観測を行っている。位相速度の解析には、SPAC、ESPAC、CCA法等を使用し、ゼロクロス法（Cho et al.,(2021)）も参考に分散曲線の読み取りを行った。観測したほぼ全ての地震観測地点において分散曲線が読み取れ、AVS30が十分に評価可能な良好な結果を得ることが出来ている。
AVS30の計算は長尾・紺野（2002）に基づく波長40ｍ(C40)に基づく方法、周波数と位相速度の関係を深度とS波速度構造に変換する方法(Ballard(1964)等)、および、Arai and Tokimatsu(2004, 2005)の手法を参考とした位相速度とH/Vによるインバージョン解析、Cho and Iwata(2019)のベイズ理論に基づいた手法のそれぞれのS波速度構造を求め、PS検層や、N値とS波速度構造の変換式で換算したS波速度構造（例えば太田・後藤(1978)等）と、AVS30から得られる最大速度増幅率（藤本・翠川(2006)）等を計算し比較した。また、工学的基盤相当層(Vs400)上面から伝達関数関数を計算し、地震観測記録から計算されるスペクトル増幅率（地表地震記録の速度応答スペクトル／距離減衰式における速度応答スペクトル、および、スペクトルインバージョンによるサイト増幅特性）を用いてS波速度構造の精度の検証を行った。
３．結果とまとめ
各地震観測点のPS検層と微動アレイによるS波速度構造を整理し比較した。そのことより、今回整理を実施した範囲では以下の事が考えられる。
Ⅰ．関東地方を中心とした低地では、微地形区分（PS検層）と微動アレイによるAVSの比較では大きな差がないが、山間部の盆地や台地・山地系微地形区分ではAVSに大きな差（ばらつき）が認められる。倍半分以上の差が認められる地点も数多く存在する。
Ⅱ．PS検層は、微動アレイの結果に比べて全てのAVSで全体的に大きめになる傾向が確認出来る。AVS10の微動アレイ観測とPS検層の比較より、山地・台地系のVsについて全体的にPS検層の方が大きく、AVS20やAVS30が同じ傾向となっている。微動アレイの解析では、位相速度とH/Vの周期特性を合致させるインバージョン解析を行っているため、スペクトル増幅率の周期・増幅特性の合致率が比較的良いが、PS検層結果によるスペクトル増幅率は周期特性の合致率が微動アレイ観測結果よりも悪い。特に、深さ10m以浅（AVS10）での合致率が悪いように見える。このことより、PS検層の10m以浅のS波速度の精度に問題がある可能性があると考えられる。
関東・東海・熊本等の浅部・深部統合地盤構造モデルは、微動アレイ観測のS波速度構造のデータに基づいて構築されている。その他の地域でも同じ手法でモデル化が進められている。今後は、全国の地震観測点で微動アレイ観測を実施し、S波速度構造（AVS30等）と地盤増幅率の関係を整理し、増幅率等の再検討を行う予定である。
（参考文献）
藤本一雄・翠川三郎 (2006)：近接観測点ペアの強震観測記録に基づく地盤増幅度と地盤の平均S波 速度の関係，日本地震工学会論文集，6，1，11-22．
地震調査研究推進本部地震調査委員会 (2017)：「地下構造モデル作成の考え方」https://www.jishin.go.jp/main/chousa/17apr_chikakozo/model_concept.pdf
防災科学技術研究所 (2021)：研究資料－関東地方の浅部・深部統合地盤構造モデルの構築， https://www.j-shis.bosai.go.jp/map/JSHIS2/data/DOC/Report/report_SDstruct2021.pdf