3.5 浅部地盤構造モデル
浅部地盤構造モデルは、国土数値情報の地形・地質データおよび標高データをもとに表層地盤の増幅倍率を求めることとした。
3.5.1 国土数値情報を用いた表層地盤の増幅率評価
(1) 基本的な考え方
地震動評価における表層地盤の増幅率評価については、簡易的に地盤の増幅度を全国同水準に求めることを前提に考える。
評価方法は、国土数値情報に含まれる地形学的情報が全国を網羅しているので、これを用いた経験式から、地表から工学的基盤までの表層地盤の平均S波速度を推定し、さらに、これと表層地盤の増幅度の関係を表す経験式から表層地盤の増幅度を求める。工学的基盤における地震動強さ（最大速度）に表層地盤の増幅度をかけることにより、地表の地震動強さを求められる。
松岡・翠川 (1994) は、地盤情報を含むデータが日本全国1kmメッシュでデータベース化されている国土数値情報を用いる方法を提案している。しかし、松岡・翠川 (1994) では、平均Ｓ波速度を推定するための経験式を作成する際に用いたデータが関東のものであったため、この経験式を全国的に用いるには問題があった。
その後、藤本・翠川(2003) は、全国のＰＳ検層データから地盤の平均Ｓ波速度を求めるように提案した。ここでは、藤本・翠川(2003) の方法を用いて地盤の増幅度の評価を行った。
(2) 増幅率評価に用いる国土数値情報および地質図
地盤を一律に細かく評価した資料として、国土数値情報（国土交通省国土地理院）や100万分の1地質図（独立行政法人産業技術総合研究所地質調査総合センター）などがある。前者については微地形分類、海岸線、主要河川、標高のデータ、後者については表層地質分布から地質年代のデータを使用する事ができる。このうち、地形分類のデータは、全国を約1kmのメッシュに分けて、メッシュごとに評価されている。しかし、これは県を単位とした分析であり、県によって評価の精度が違ったり、表現が異なったりしており、全国的には統一的でない部分もある。また、これらのデータは主に昭和40年代に作成されたためにその後に埋め立てられたり、造成されたりした地域のデータは含まれていない。以上の点を踏まえ、対象地域の地形分類データについて統一的に見直す作業を行った。
表3.5-1に国土数値情報による地形分類および表層地質分類と藤本・翠川(2003) による微地形区分との関係を示す。ここでは表3.5-1の対応関係を基本として、藤本・翠川(2003) の微地形分類を行うこととした。
なお、以下の２点について、新たに考慮することとした。
- 微地形区分の「他の地形（沖積・洪積）」の見直し
国土数値情報を用いた微地形区分の中にある「他の地形（沖積・洪積）」という分類は、その大半が第四紀に噴火した火山の地形であるが、同地域の地質図と比較すると第三紀以前の岩盤が露出している地域が混在している箇所が多く見られた。そこで、「他の地形（沖積・洪積）」に分類される地域の地質図と照らし合わせて、「他の地形（沖積・洪積）」の再分類を行った。
- 微地形区分がなされていないメッシュの再評価
国土数値情報では、湖や海沿いにおいて1kmメッシュの大半が水面部である場合は微地形区分の対象から除外している。このため、メッシュ内に陸がわずかに存在する場合でも、微地形区分がなされていない場合がある。そこで、データが抜けている湖および海沿いのメッシュに対しては微地形ないしは地質を追加する作業を行った。
(3) 表層地盤の増幅の評価
表層地盤の増幅の評価については、前項で示した地震動評価のための微地形区分ごとに平均S波速度を設定し、その平均S波速度から増幅度を算定する方法を採用した。今回採用した藤本・翠川(2003) の方法について、松岡・翠川 (1994) から変更された点は以下の2つである
- 全国における同一地形分類での地盤の平均Ｓ波速度 (AVS) は、東北日本・中央日本・西南日本に分類できる。（図3.5-1参照）
- 新第三紀以前と一つにしていた地形分類は、新第三紀と古第三紀以前の2つに分類できる。
松岡・翠川 (1994) によって示された式(3.5-1)の関係を用いて、今回新たに区分された（東北日本・中央日本・西南日本）の微地形区分ごとの平均Ｓ波速度を算定した。図3.5-2に微地形区分ごとの標高または主要河川からの距離と平均S波速度の関係を示す。
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(3.5-1) |
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；地表から地下30mまでの推定平均S波速度 (m/s) |
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；係数 (表3.5-2) |
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；標高 (m) |
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；主要河川からの距離(km) |
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また、それぞれの微地形区分における標高のデータに係る係数“ ”と主要河川からの最短距離に係わる係数“ ”は、それぞれの実測値データを元に決定した値なので、表3.5-3および表3.5-4に示す有効な範囲を設定した。
松岡・翠川 (1994) は、第三紀ないしそれ以前の丘陵地（ が600m/sec程度）を基準とした表層地盤の速度増幅度について、下式 (3.5-2) を用いて算定することを提案している。
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(3.5-2) |
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； 地表から地下30mまでの推定平均S波速度 (m/s) |
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； 地表から地下30mまでの速度増幅度 |
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なお、標高値や主要河川からの距離によっては平均Ｓ波速度が100m/s未満となる場合が生じるが、ここでは、平均Ｓ波速度が100 m/s未満となった場合には、平均S波速度100 m/sの速度増幅度で評価するものとした。
また、式(3.5-2)は、平均Ｓ波速度が600m/sを基準（増幅度＝1.0）としている。今回の予測地図作成に当たっての基盤の評価は、工学的基盤（Ｓ波速度400m/s相当）で行うことを想定しているため、上記増幅度をＳ波速度400m/sの地盤上に適用する場合には、1.31で割った増幅度を用いることにした。
以上までに述べた方法で、東北北部から北海道南部について、1km メッシュごとに求めた微地形区分と工学的基盤以浅の速度増幅度の分布をそれぞれ図3.5-3と図3.5-4に示す。
3.5.2 ボーリングデータを利用した表層地盤のモデル化
(1) 基本的な考え方
ボーリング柱状図の収集整理を行い、ボーリング柱状図ごとの地質区分および区分ごとの平均Ｎ値を整理し、モデル化を行うことを基本とする。
解析に必要な物性値については、極力データを収集するが、ボーリング１本ごとにはデータがないことから、地質区分ごとに設定する。
(2) ボーリングデータの収集・整理
公的機関が収集整理しているボーリングデータを収集し、位置情報もあわせてデータベース化を行う。ボーリングデータは、国土交通省、自治体、各種団体や学会、防災科学技術研究所等を中心として収集を行う。この時、ボーリングデータ以外に土質試験結果やＰＳ検層結果についても収集を行う。
収集したボーリング資料は、表3.5-5に示すとおりで、図3.5-5に解析対象領域のボーリング位置図を示す。
(3) 地質区分の設定
ボーリング１本ごとにＰＳ検層を実施したり、土質試験を実施していることは少ない。ボーリング柱状図の地質表記やN値をもとに地質区分を行う。
地質区分は、表3.5-6のTerzaghi-Peckによる地盤区分を参考に、表3.5-7および表3.5-8に示す土質区分の設定を行う。沖積と洪積の区分がある、なしというのは、ボーリング柱状図に沖積と洪積の区別がされている場合には区別のあるものを、ない場合には区別のないものを用いるということである。ここでは、ボーリング柱状図の沖積および洪積の区分がないために、表3.5-8によって地質区分を行う。
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