本震・余震の影響を考慮した地震動評価・液状化評価

本震と余震の両方を考慮した地震動群を予測する手法を構築し、構造物や地盤の液状化評価に利用できます。

巨大地震に対する鉄道施設の安全性を評価する際には、本震時の地震動を精度よく推定するとともに、本震発生後に想定される余震を考慮することが重要になります。そこで、本震・余震の影響を考慮した地震動評価手法を開発しました。

はじめに、本震・余震で想定される地震動を高精度に予測するための手法を開発しました。

この手法では、長周期成分をボクセル有限要素法で、短周期成分を修正統計的グリーン関数法で計算することで、両者の利点を活かした広周期帯域の地震動を推定することができます(図1)。本手法を兵庫県南部地震に適用し、地震動を良好に再現できることを確認しました(図2)。続いて、本震発生後の時間経過とともにどの程度の余震が発生するかを推定するモデルを構築し、本震・余震の時系列地震動群が予測できるようにしました。

上記の手法により評価された本震・余震の時系列地震動群が、地盤の液状化に与える影響を評価しました。東北地方太平洋沖地震では、本震後に発生した余震により再液状化が生じることで、液状化被害がさらに拡大した事例も報告されています。

そこで、この事例を再現するための数値解析(有効応力解析)を行いました。

従来の手法では、図3の黒線(本震のみ)や青線(余震のみ)に示すように、本震と余震で独立の評価を行うため、余震による再液状化は表現できませんでした。本手法を用いることで、小さな加速度の余震であっても、本震時に一度液状化を経験して水圧がある程度残留している地盤では、余震時に再液状化の可能性が高まることが明らかになりました(図3の本震+余震)。

図1 開発した手法による地震動予測
図2 兵庫県南部地震の地震動評価結果
図3 本震・余震地震動による過剰間隙水圧比の時刻変化

参考文献

  1. 上田恭平、井澤淳、室野剛隆、井合進:余震の発生が地盤の液状化挙動に及ぼす影響に関する解析的検討、第33回地震工学研究発表会、2013.10
  2. 室野剛隆、上田恭平、坂井公俊:巨大地震における本震後の余震の評価と耐震設計への影響、地盤工学会誌、Vol.62、No.1、pp.20-23、2014.1
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