上町断層想定地震泅を用いた非線形地震応答解析に …...図-4で示した...

GROUND

1.

現在，大阪地域で発生が想定されている直下型地震

として上町断層帯地震がある。上町断層

す大阪地域を南北に走る断層で，大阪府豊中市から大

阪府岸和田市に至る約

地震調査委員会によると，上町断層帯では断層全体が

一つの区間として活動をした場合，

発生すると推定され，断層近傍の地表面では東側が西

側に対して相対的に

能性が示唆されている。上町断層直上には高層ビルが

建ち並ぶ大阪市の中心部が位置している

クラスの地震が発生した場合には甚大な被害が想定さ

れる

「伝播経路特性」，「サイト特性」の各特性の組み合わ

せにより決まる。中でも特にサイト特性が細かい地域

ごとの揺れやすさを決める最大の要因となり，表層地

盤の硬軟で揺れの大きさが異なる。これは地域の地盤

特性に依存するものと考えられている。しかし巨大地

震は頻発するものではないため，内閣府が公表してい

る強震断層モデルは限られた資料によるもので，

レベルについても議論すべき点が残っている。

PREDICTIONGROUND IN

USING

本研究では

シュ表層地盤モデルを用いて

大阪府から収集し，

このモデルを用いて

より揺れやすさマップを

In this study,

subsurface ground model in Osaka area

performed

properties test, prepare

into subsurface ground model

seismic vulnerability maps

and liquefaction index (

まえがき



大阪地域を南北に走る断層で，大阪府豊中市から大

阪府岸和田市に至る約




側に対して相対的に




れる。地震による









上町断層想定地震波を用いた非線形地震応答解析による

大阪表層地盤の揺れやすさと液状化の予測

REDICTION OF SITE IN OSAKA

USING SCENARIO

本研究では，上町断層地震を対象とし，大阪府

シュ表層地盤モデルを用いて

大阪府から収集し，地層

このモデルを用いて

より揺れやすさマップを

In this study, intend


ed seismic vulnerability and prediction of liquefaction

properties test, prepare

to subsurface ground model

seismic vulnerability maps

liquefaction index (




阪府岸和田市に至る約 42km




側に対して相対的に 3m 程度




。地震による揺れの大きさは











SITE AMPLIFICATIONOSAKA AREA BASED

SCENARIO EARTHQUAKE

上町断層地震を対象とし，大阪府

シュ表層地盤モデルを用いて揺れやすさと液状化

地層毎に繰返し変形特性モデルを

このモデルを用いて非線形一次元地震応答解析（

より揺れやすさマップを，最大せん断応力より液状化指数

intended for Uemachi faults


seismic vulnerability and prediction of liquefaction

properties test, prepared the cyclic deformation properties model at every kind of

to subsurface ground model. And

seismic vulnerability maps from predominant frequency

liquefaction index (PL value) from maximum she




42km の断層帯で


一つの区間として活動をした場合，M7.5


程度隆起し，撓みが生じる可




揺れの大きさは，一般に「震源特性」，











AMPLIFICATIONBASED ON EARTHQUAKE

上町断層地震を対象とし，大阪府

揺れやすさと液状化

に繰返し変形特性モデルを

非線形一次元地震応答解析（

せん断応力より液状化指数

Uemachi faults,

subsurface ground model in Osaka area indicated


the cyclic deformation properties model at every kind of

. And I performed

from predominant frequency

value) from maximum she


として上町断層帯地震がある。上町断層帯は図-1 に示


である。政府の


M7.5程度の地震が


撓みが生じる可


建ち並ぶ大阪市の中心部が位置しているので，M7.5


一般に「震源特性」，







る強震断層モデルは限られた資料によるもので，その




AMPLIFICATION AND NONLINEAR

EARTHQUAKE WAVES

Lab. of

上町断層地震を対象とし，大阪府による想定地震波を

揺れやすさと液状化を予測し

に繰返し変形特性モデルを作成し

非線形一次元地震応答解析（SHAKE

せん断応力より液状化指数

, used conceivable seismic waves

indicated for estimation of



ed nonlinear seismic

from predominant frequency of transfer function that was calculated by

value) from maximum shear stress at every 250m square mesh.


に示


ある。政府の


程度の地震が


撓みが生じる可


M7.5


一般に「震源特性」，







その



LIQUEFACTIONNONLINEAR SEISMIC

WAVES FOR UEMACHI

Lab. of Geotechnical

る想定地震波を

を予測した。まず

作成し，表層地盤モデルに組み込んだ。

SHAKE）を行い，得られた伝達関数の

せん断応力より液状化指数 PL 値を 250m

conceivable seismic waves

for estimation of damage by

seismic vulnerability and prediction of liquefaction. At first, borrow


nonlinear seismic response

of transfer function that was calculated by

ar stress at every 250m square mesh.

図

大阪市立大学大学院



LIQUEFACTION OFSEISMIC RESPONSE

UEMACHI地盤工学分野

Geotechnical Engineering

る想定地震波を用い，大阪地域

まず，繰返し変形特性試験データを

，表層地盤モデルに組み込んだ。

）を行い，得られた伝達関数の

250mメッシュ毎に

conceivable seismic waves and 250m square mesh

damage by Osaka prefecture,

. At first, borrowed data of cyclic deformation

the cyclic deformation properties model at every kind of formation, to incorporate it

response analysis

of transfer function that was calculated by


図-1 上町断層帯の位置

大阪市立大学大学院

修士論文概要集



OF SUBSURFACERESPONSE ANALYSIS

UEMACHI FAULTS 地盤工学分野中村

ngineering Masataka NAKAMURA

用い，大阪地域の 250m

，繰返し変形特性試験データを

，表層地盤モデルに組み込んだ。

）を行い，得られた伝達関数の卓越周波数

メッシュ毎に求めた

and 250m square mesh

Osaka prefecture,

data of cyclic deformation

formation, to incorporate it

(SHAKE), calculated

of transfer function that was calculated by “


上町断層帯の位置

大阪市立大学大学院都市系専攻

修士論文概要集 2018年 2

SUBSURFACE ANALYSIS

中村優孝

NAKAMURA

250mメッ

，繰返し変形特性試験データを

，表層地盤モデルに組み込んだ。次に，

卓越周波数

求めた。

and 250m square mesh

Osaka prefecture, and

data of cyclic deformation

formation, to incorporate it

, calculated

“SHAKE”

都市系専攻 2月

NAKAMURA

この背景の下，本研究室では，関西圏地盤情報デー

タベース

て，

度，層厚，密度）をモデル化し

地盤モデルを構築した

いて，道路橋示方書式

て標準貫入試験の

いて一次元地震応答解析

越周波数より揺れやすさマップを作成し，

測による

は常時微動との比較を対象として行ったため，地盤

繰返し変形特性

一定の値を用い

そこで，

で地震シナリオとして

（大阪地域の北中部を震源とする地震）

として用い，

～γ

で土の非線形性を取り入れた地震応答解析を行

の結果から得られる伝達関数の卓越周波数より揺れや

すさマップを作成し，既存の線形解析による揺れやす

さマップと比較

られる最大せん断応力より地震時せん断抵抗比

出し，道路橋示方書

て，大規模地震時の液状化予測も行う。

2.

2.1

土の繰返し変形特性

h がせん断ひずみ

～γ

性定数

に規定されている

る。

調査において行われた繰返し変形特性

阪府より収集した。

いる試験の実施位置を示す。このうち，今回

報告書にあった試験データを赤丸で，既に

されている試験データを黒丸で示す。

2.2

(1)

揺れやすさマップ作成範囲を考慮し，西大阪地域と

東大阪地域の

デル化対象とした

（紙面の都合で図は省略）

粘土

バラツキの中に東


タベース（DB）

，沖積層，上部洪積層の


地盤モデルを構築した

いて，道路橋示方書式

て標準貫入試験の

いて一次元地震応答解析


測による検証を行った。

常時微動との比較を対象として行ったため，地盤

繰返し変形特性

一定の値を用い

そこで，本研究では

地震シナリオとして


として用い，各地層

γ関係）を 250m

土の非線形性を取り入れた地震応答解析を行



さマップと比較


出し，道路橋示方書


繰返し変形特性のモデル化

2.1 繰返し変形特性データの収集

土の繰返し変形特性

がせん断ひずみ

γ，h～γ として表し

性定数 G0で正規化した

に規定されている

る。本研究では


阪府より収集した。




2.2 土の繰返し変形特性のモデル化

(1) 粘性土層における


東大阪地域の 2

デル化対象とした

（紙面の都合で図は省略）

粘土 Ma12層両粘土層ともに

バラツキの中に東


）と地盤モデル作成支援システムを用い

沖積層，上部洪積層の


地盤モデルを構築した。2

いて，道路橋示方書式 2)と新関西地盤

て標準貫入試験のN値から換算したせん断速度

いて一次元地震応答解析(SHAKE)


検証を行った。但し，この時


繰返し変形特性に関しては

一定の値を用いた線形解析であった。

本研究では平成 19

地震シナリオとして想定された


各地層の繰返し変形特性

250mメッシュ




さマップと比較する。また，


出し，道路橋示方書による



繰返し変形特性データの収集

土の繰返し変形特性は，せん断剛性率

がせん断ひずみ γによって変化する関係

として表し（G

で正規化した G/G

に規定されている繰返し変形

本研究では，はじめに


阪府より収集した。図-2 に繰返し




土の繰返し変形特性のモデル化

粘性土層における地域性の検討


2 地域内に存在するデー

デル化対象とした。地域性について検討を行った

（紙面の都合で図は省略），

両粘土層ともに

バラツキの中に東大阪地域のデータが収まって


と地盤モデル作成支援システムを用い

沖積層，上部洪積層の地層構成（土質，上下面深

度，層厚，密度）をモデル化し，250m

2 年前には，このモデルを用

と新関西地盤(2007)

値から換算したせん断速度

(SHAKE)を行い，得られた卓


但し，この時の地震応答解析


は考慮せず，地層

線形解析であった。

19年の大阪府地震被害想定

想定された上町断層帯地震


繰返し変形特性（

メッシュ表層地盤モデル




。また，この地震応答解析から得


による動的せん断強度比



繰返し変形特性データの収集

せん断剛性率

によって変化する関係

は微小ひずみ時

G0で表す），地盤工学会基準

繰返し変形試験に基づいて求められ

はじめに過去に行われたボーリング

調査において行われた繰返し変形特性試験データ

に繰返し変形試験が行われて




土の繰返し変形特性のモデル化

地域性の検討


地域内に存在するデータ

地域性について検討を行った

，沖積粘土 Ma13

両粘土層ともに，西大阪地域のデータの

大阪地域のデータが収まって



地層構成（土質，上下面深

250m メッシュ表層

年前には，このモデルを用

(2007)式 3)によっ

値から換算したせん断速度Vsを用

を行い，得られた卓

越周波数より揺れやすさマップを作成し，常時微動観

の地震応答解析


地層に関わらず

大阪府地震被害想定

上町断層帯地震

（大阪地域の北中部を震源とする地震）を入力地震動

（G/G0～γ及び

層地盤モデルに組み込ん

土の非線形性を取り入れた地震応答解析を行う。



この地震応答解析から得

られる最大せん断応力より地震時せん断抵抗比 L を算

動的せん断強度比 R と併せ


せん断剛性率 G と減衰定数

によって変化する関係として G

は微小ひずみ時のせん断弾

地盤工学会基準

試験に基づいて求められ

過去に行われたボーリング

試験データを大

変形試験が行われて

いる試験の実施位置を示す。このうち，今回借用した

報告書にあった試験データを赤丸で，既に DB に登録


タをそれぞれモ

地域性について検討を行った結果

Ma13層及び洪積

，西大阪地域のデータの

大阪地域のデータが収まっており



地層構成（土質，上下面深

表層

年前には，このモデルを用

によっ

を用

を行い，得られた卓

常時微動観

の地震応答解析

常時微動との比較を対象として行ったため，地盤の

に関わらず

大阪府地震被害想定

上町断層帯地震 A

を入力地震動

及び h

に組み込ん

う。そ



この地震応答解析から得

を算

と併せ

と減衰定数

G/G0

せん断弾

地盤工学会基準

試験に基づいて求められ

過去に行われたボーリング

を大

変形試験が行われて

借用した

に登録


をそれぞれモ

結果

洪積

，西大阪地域のデータの

おり，

東大阪地域のデータのみを見

とから，両者の地域性

た。

変形特性を与えることと

(2)

次に，

を次の

(ⅰ

(ⅱ

(ⅲ

以上の

モデル化を行った結果を

図

ルが各収集データのバラツキの中の中心線

ている。

ルが，大ひずみ領域では

く合っている

ータに対するフィッティングが良好であるモデルは

H-D

G/G

たが，

であることが問題点として挙げられる。そこで，低ひ

ずみ域での

成し，収集した試験データとの関係性を

これに

H-D

解析では

デル）を採用


とから，両者の地域性

。したがって，大阪地域

変形特性を与えることと

(2) 繰返し変形特性モデルの検討

次に，繰返し

を次の 3 モデル

ⅰ) Hardin-Drnevich

ⅱ) Ramberg-

ⅲ) 二重双曲線モデル（以下，

以上の 3 モデルについて，収集したデータを用いて

モデル化を行った結果を

図-3 の G/G0-


ている。h～γの関係では，低ひずみ領域では

ルが，大ひずみ領域では

く合っている。


D モデルであった。しかし，この

G/G0-γ関係は試験データに比較的近い関係を示してい

たが，h-γ関係は低ひずみ域において減衰定数


ずみ域での最小


これにより，試験データにおける

D モデルの整合性が改善した。したがって，

解析では図-4 に示した繰返し変形特性モデル（

デル）を採用した

図-2 繰返し変形特性試験


とから，両者の地域性を考慮する必要はないと判断

したがって，大阪地域両粘土

変形特性を与えることとした

繰返し変形特性モデルの検討


モデルの中から検討

Drnevichモデル（以下，

-Osgoodモデル（以下，

二重双曲線モデル（以下，

モデルについて，収集したデータを用いて

モデル化を行った結果を図-

-γ 関係を見ると，全ての層で


の関係では，低ひずみ領域では

ルが，大ひずみ領域では H-D

。3 モデルの検討結果より，


モデルであった。しかし，この

関係は試験データに比較的近い関係を示してい

関係は低ひずみ域において減衰定数


最小減衰定数を


り，試験データにおける

モデルの整合性が改善した。したがって，

に示した繰返し変形特性モデル（

した。

繰返し変形特性試験

東大阪地域のデータのみを見てもバラツキは小さいこ

を考慮する必要はないと判断

両粘土層毎に

した。

繰返し変形特性モデルの検討

モデル化で採用するモデル

から検討した。

モデル（以下，H

モデル（以下，

二重双曲線モデル（以下，DHP


-3 に示す。

を見ると，全ての層で


の関係では，低ひずみ領域では

-D モデルが収集データによ

モデルの検討結果より，


モデルであった。しかし，この H


関係は低ひずみ域において減衰定数


減衰定数を設定する H


り，試験データにおける γ=0.05%

モデルの整合性が改善した。したがって，

に示した繰返し変形特性モデル（

繰返し変形特性試験の実施

バラツキは小さいこ

を考慮する必要はないと判断

毎に 1 つの繰返し

採用するモデル

H-D モデル）

R-O モデル）

DHPモデル）


を見ると，全ての層で H-D モデ

ルが各収集データのバラツキの中の中心線近くを通っ

の関係では，低ひずみ領域では R-Oモデ

モデルが収集データによ

モデルの検討結果より，最も試験デ


H-D モデルは，


関係は低ひずみ域において減衰定数 h が過小


H-D モデルを作

成し，収集した試験データとの関係性を図-4 に示す。

=0.05%以下の h

モデルの整合性が改善した。したがって，以降の

に示した繰返し変形特性モデル（H-D

の実施位置

バラツキは小さいこ

を考慮する必要はないと判断し

繰返し

採用するモデル

モデル）

モデル）


モデ

を通っ

モデ

モデルが収集データによ

最も試験デ


モデルは，


が過小


モデルを作

に示す。

h と

以降の

D モ

図-3 3 つの繰返し変形特性モデル検討結果

3. 一次元地震応答解析

3.1 うめきた地盤モデルでの解析

図-4 で示した H-D モデルを用いて，2016年に実施

した「うめきた 2 期地区」の地盤調査結果より解析に

用いる地盤モデルを作成し，一次元地震応答解析を行

った。解析としては，繰返し変形特性を全層一定とし

た線形解析と Dg2 層を工学的基盤とし，それ以浅に

H-D モデルを用いた非線形解析 2 ケースである。地震

波には大阪府による上町断層想定地震波のうち，うめ

きたのもの（図-5）を用いた。

図-6 に解析結果を示す。ここでは紙面の都合上，(1)

図-4 最小減衰定数を設定した H-D モデル

最大ひずみ γmax，(2)せん断波速度 Vs，(3)伝達関数に

ついて示す。図(1)の γmaxを見ると，線形解析では 0.5%

以内に収まっているが，非線形解析では Ma13層中央

部（GL-13m付近）で最大 2%程度のひずみが生じてい

る。図(2)の Vsは，深度 40m以浅を見ると，非線形解

析の結果は線形解析の約 1/2となっている。図(3)の地

震波入力位置から地表面での伝達関数の卓越周波数は，

線形解析では 1.52Hzに対し，非線形性解析では 0.71Hz

となり，大きく低周波数側にシフトしていることがわ

かる。これは，地盤の非線形応答によって地震動が低

周波数化（長周期化）することによると考えられる。

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(1)As層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(1)As層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(2)Ma13層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(2)Ma13層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(3)Dg1層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(3)Dg1層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(4)Ma12層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(4)Ma12層

収集データ(G/G0-γ)収集データ(h-γ)H-Dモデル(G/G0-γ)H-Dモデル(h-γ)R-Oモデル(G/G0-γ)R-Oモデル(h-γ)DHPモデル(G/G0-γ)DHPモデル(h-γ)




0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(1)As層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(1)As層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10G

/G0 h(%

)

γ (%)

(2)Ma13層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10G

/G0 h(%

)

γ (%)

(2)Ma13層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(3)Dg1層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(3)Dg1層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(4)Ma12層

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

5

10

15

20

25

30

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

G/G

0 h(%)

γ (%)

(4)Ma12層

収集データ(G/G0-γ)

収集データ(h-γ)

H-Dモデル(G/G0-γ)

H-Dモデル(h-γ)




H-Dモデル(h-γ)




H-Dモデル(h-γ)




H-Dモデル(h-γ)

図

3.2

今回は上町断層帯地震を想定した揺れやすさマップ

を作成するために，

定した

非線形

より，より地震時の地盤挙動に近い揺れやすさを評価

する揺れやすさマップの作成を試み

波は震源地

直下の地震動の大きさや伝播経路が異なることを表現

するために

シュ毎

える地震

以下で

基盤面，地表面），卓越周波数による揺れやすさマップ，

液状化危険度

上町台地，東大阪地域の

地点（

傾向を示す。

(1)

図

析結果

の都合上，

加速度

α [g

al]

深度

(m)

図-5 うめきたにおける想定地震波（

図-6

3.2 250m メッシュ毎の地震応答解析


を作成するために，

定した繰返し変形特性（

非線形一次元地震応答解析



は震源地である上町断層


するために，距離減衰や

シュ毎に異なっている。したがって，各メッシュに与

える地震波形は各々で違

以下では，解析結果として最大加速度分布（


液状化危険度 P

上町台地，東大阪地域の

地点（図-7）についての考察と各地域での解析結果の

傾向を示す。

(1) 工学的基盤と地表面の加速度分布

図-8に代表 3

析結果による地表面加速度

の都合上，EW

-500

0

500

0 5

加速度

α [g

al]

0 0.5 1

0

20

40

60

80

100

γmax

深度

(m)

(1)最大ひずみ

うめきたにおける想定地震波（

うめきたの地震応答解析結果

メッシュ毎の地震応答解析


を作成するために，前述した

変形特性（H-D

一次元地震応答解析



である上町断層


距離減衰や加速度

に異なっている。したがって，各メッシュに与

波形は各々で違うものを用いている。

解析結果として最大加速度分布（


PL 値の分布を

上町台地，東大阪地域の 3

）についての考察と各地域での解析結果の

工学的基盤と地表面の加速度分布

3地点における工学的

地表面加速度

波のみを示す。地点

10 15

1.5 2 2.5 3

非線形解析

線形解析

γmax

(%)

最大ひずみγmax

うめきたにおける想定地震波（


メッシュ毎の地震応答解析


前述した地震波を与え，

D モデル）を各

一次元地震応答解析（SHAKE）


する揺れやすさマップの作成を試みる。この

である上町断層から離れるほどそのエリア


加速度波形の形が


うものを用いている。

解析結果として最大加速度分布（


を示すが，まず西大阪地域，

3 地域から選んだ代表的な


工学的基盤と地表面の加速度分布

地点における工学的基盤面加速度と解

地表面加速度波形を示す。ここでは紙面

波のみを示す。地点(1)の此花では基盤

20 25

[sec]

0 100 200

0

20

40

60

80

100

非線形解析

線形解析

深度

(m)

(2)

うめきたにおける想定地震波（EW 波，α=0.5



を与え，2.2 で設

モデル）を各地層に与え，

）を行う。これに


。この想定地震

から離れるほどそのエリア


波形の形が 500mメッ


うものを用いている。

解析結果として最大加速度分布（工学的


が，まず西大阪地域，

地域から選んだ代表的な


基盤面加速度と解

を示す。ここでは紙面

の此花では基盤

30 35

αmax

= 500 [gal]

200 300 400 500

非線形解析

線形解析

Vs(m/s)

(2)せん断波速度V

α=0.5）


で設

層に与え，

。これに


地震

から離れるほどそのエリア


メッ


工学的


が，まず西大阪地域，

地域から選んだ代表的な 3


基盤面加速度と解

を示す。ここでは紙面

の此花では基盤

面での

し，地点

どに減衰している。

西大阪地域の

表層に軟弱層が存在することから減衰する結果が得ら

れたと考えられる。上町台地直上の地点

層下端に

ていることから増幅する結果が得られたと考えられる。

250m

速度

は想定地震

0.5，

500gal

定）

-9，

大阪地域西縁では入力最大加速度に比べ地表面加速度

は減衰し

は増幅している

大阪地域西縁では大きく，上町台地や生駒山地の麓で

は小さいことより，地震波の伝達過程での減衰機構が

異なる点が理由として考えられる。

40

= 500 [gal]

600

Vs

図-6

面での入力加速度に対して地表面で

，地点(2)では


西大阪地域の



層下端にDg2層よりも


250m メッシュ毎の

速度の分布をそれぞれ

想定地震波の振幅

，0.25の 3 ケース

500gal（中規模地震），

定）で加速度振幅

，図-10 を見ると


は減衰している。一方，上町台地や東大阪地域東縁で

は増幅している




0.1

1

10

0.1

増幅率

(1)此花


図-7 代表的な

加速度に対して地表面で

では 2 倍ほどに増幅


西大阪地域の地点(1)及び東大阪地域の地点



層よりも古い年代の


メッシュ毎の工学的基盤面と地表面の

それぞれ図-9，

の振幅に対する

ケース（それぞれ

（中規模地震），250gal

振幅に幅を持たせた

を見ると，3 ケースともに


ている。一方，上町台地や東大阪地域東縁で

は増幅している。これはモデル層厚が西大阪地域や東




周波数

(3) 伝達関数（地表/入力）

(2)上本町


代表的な 3 地点

加速度に対して地表面では

倍ほどに増幅し，地点

及び東大阪地域の地点



古い年代の硬質洪積


工学的基盤面と地表面の

，図-10 に示す。ここで

に対する倍率で，本研究では

（それぞれ 1000gal（大規模地震

250gal（小規模地震）程度を想

幅を持たせた解析結果を示す。

ケースともに西大阪地域及び東



これはモデル層厚が西大阪地域や東




1

非線形解析線形解析

周波数(Hz)

伝達関数（地表/入力）

上本町


6 割ほどに減衰

，地点(3)では半分ほ

及び東大阪地域の地点(3)では，


れたと考えられる。上町台地直上の地点(2)では，沖積

硬質洪積層が存在し


工学的基盤面と地表面の最大加

に示す。ここで

本研究では α=1.0

（大規模地震）

（小規模地震）程度を想

解析結果を示す。

大阪地域及び東






10

非線形解析線形解析

伝達関数（地表/入力）

(3)荒本

割ほどに減衰

では半分ほ

では，


では，沖積

層が存在し


最大加

に示す。ここで α

α=1.0，

），

（小規模地震）程度を想

解析結果を示す。図

大阪地域及び東






荒本

(2)

図

地震応答解析によ

地点における卓越周波数を見ると，地点

0.62Hz

る。これと先ほどの加速度分布の関係を見ると，基盤

面に対する地表面の加速度が減衰している地点

では

地点

が表れている。

250m

α=1

く西大阪地域，東大阪地域で低周波数化（長周期化）

している。一方，

解析に近い分布となっ

4.

地震応答解析

化指数（

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

加速

度α

[gal

]

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

加速

度α

[gal

]

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

加速

度α

[gal

]

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

加速

度α

[gal

]

図-8 代表

(2) 卓越周波数分布

図-11 に代表

地震応答解析によ


0.62Hz，地点(2)



では 1Hzより小さい低周波数側となり，増幅している

地点(2)では 1Hz


250mメッシュ毎の卓越周波数分布を

α=1 の大きい加速度を入力した場合は，上町台地を除


している。一方，

解析に近い分布となっ

液状化危険度の予測

地震応答解析

化指数（PL 値）を算出し，液状化危険度評価を行

0 5 10

(1) 此花

0 5 10

(2) 上本町

0 5 10

(2) 上本町

0 5 10

(3) 荒本

代表 3 地点における加速度時刻歴波形

卓越周波数分布

に代表 3 地点の SHAKE

地震応答解析によって算出された伝達関数


(2)では 3.64Hz



より小さい低周波数側となり，増幅している

1Hz より大きな高周波数側に卓越周波数


メッシュ毎の卓越周波数分布を

の大きい加速度を入力した場合は，上町台地を除


している。一方，α=0.25の小さな加速度入力では線形

解析に近い分布となった。

液状化危険度の予測

地震応答解析結果を基に

値）を算出し，液状化危険度評価を行

15 20[sec]

基盤面最大加速度：地表面最大加速度：

15 20[sec]


15 20[sec]


15 20[sec]


地点における加速度時刻歴波形

SHAKE による

算出された伝達関数


3.64Hz，地点(3)では




より大きな高周波数側に卓越周波数

メッシュ毎の卓越周波数分布を



の小さな加速度入力では線形

た。

を基に，250m メッシュ

値）を算出し，液状化危険度評価を行

25 30

基盤面最大加速度： 1025 [gal]地表面最大加速度： 630 [gal]

基盤面加速度

地表面加速度

25 30


25 30


基盤面加速度

地表面加速度

25 30


基盤面加速度

地表面加速度

地点における加速度時刻歴波形

による非線形一次元

算出された伝達関数を示す。各

地点における卓越周波数を見ると，地点(1)の此花では

では 0.89Hzであ


面に対する地表面の加速度が減衰している地点(1)，



メッシュ毎の卓越周波数分布を図-12 に示す。




メッシュ毎に液状

値）を算出し，液状化危険度評価を行った

35 40

1025 [gal]630 [gal]

基盤面加速度

地表面加速度

35 40

979 [gal]1902 [gal]

35 40

979 [gal]1902 [gal]

基盤面加速度

地表面加速度

35 40

766 [gal]392 [gal]

基盤面加速度

地表面加速度

一次元

を示す。各

の此花では

であ


，(3)



に示す。




に液状

った。

図-9

図-10

P

① 250m

ん断応力

圧 σ

20m

② 道路橋示方書（

値による）

(1)α=1.0

(1)α=1.0

9 EW 波での

10 EW 波での

図-11 地震応答解析から求めた伝達関数

PL 値の算出は以下の手順で行った。

250mメッシュ毎の地震応答解析より求

ん断応力 τdの深度分布を表層地盤モデルの有効土被り

σ’ zで除して地震時せん断応力比

20m）を求める。

道路橋示方書（

値による）にて

0.1

1

10

0.1

増幅率

波での工学的基盤面

での SHAKE による

地震応答解析から求めた伝達関数

値の算出は以下の手順で行った。

メッシュ毎の地震応答解析より求

の深度分布を表層地盤モデルの有効土被り

で除して地震時せん断応力比

を求める。

道路橋示方書（H29年版）

にて 250mメッシュ毎に動的せん断強度比

(1)此花

(2)上本町

(3)荒本

周波数

(2)α=0.5

(2)α=0.5

工学的基盤面の入力最大

SHAKE による地表面


値の算出は以下の手順で行った。

メッシュ毎の地震応答解析より求


で除して地震時せん断応力比 L の

年版）2)による方法（

メッシュ毎に動的せん断強度比

1

周波数[Hz]

最大加速度

地表面最大加速度


メッシュ毎の地震応答解析より求めた最大せ


の深度分布（

による方法（N 値，


10

(3)α=0.25

(3)α=0.25

加速度

最大せ


（0~

値，Fc


図

R の深度分布

③

④

ここに，

⑤

図

値の平面分布を示す。

を超える非常に激しい液状化の発生が

は都島区や東大阪地域東縁，住之江区

区は，

域で

いると考えられる。

の α

(4)は

が，

る地域は

られる。また，

一律

1 段階ほど

以上より，

の液状化危険度

図-12 EW 波での地震応答解析による卓越周波数

の深度分布を求める。

R/L より液状化

FL を次式より

��

�ここに，PL ：液状化指数，

W(x) = 10

PL 値の大きさを

てマッピングを行う。

図-13 に上記の手順で求めた

値の平面分布を示す。



は，N 値の低い上部沖積砂層が厚く堆積して

域で，液状化が起こりやすい地盤構成が

いると考えられる。

α=0.25と小さくすると

は一律 600gal

が，図(1)～(3)を比較すると，液状化の発生が

る地域は図(4)では

られる。また，

一律 600galを与えた場合に比べ，非線形解析の場合で

段階ほど PL 値が小さくな

以上より，大阪地域における非線形地震応答解析時

の液状化危険度

(1)α=1.0

(3)α=0

波での地震応答解析による卓越周波数

を求める。

液状化安全率 F

より積分して液状化指数

� �1 ��

：液状化指数，

) = 10－0.5 x，

値の大きさを液状化危険度判定区分

てマッピングを行う。

に上記の手順で求めた

値の平面分布を示す。図(1)



値の低い上部沖積砂層が厚く堆積して

，液状化が起こりやすい地盤構成が

いると考えられる。当然ながら，図

と小さくすると

600gal の加速度を与えた場合の

を比較すると，液状化の発生が

では広域で，

られる。また，西大阪地域及び東大阪地域では表層に

を与えた場合に比べ，非線形解析の場合で

値が小さくな

大阪地域における非線形地震応答解析時

の液状化危険度 PL 値分布について示すことができた。

α=1.0

0.25


FL の深度分布

液状化指数 P

� ��

：液状化指数，W(x)：深さ方向重み関数

，x ：地表面からの深さ

液状化危険度判定区分

に上記の手順で求めた 250mメッシュ毎の

(1)の α=1.0 では

を超える非常に激しい液状化の発生が予想

は都島区や東大阪地域東縁，住之江区とな

値の低い上部沖積砂層が厚く堆積して

，液状化が起こりやすい地盤構成が

当然ながら，図(2)

と小さくすると PL 値は低くなる。

の加速度を与えた場合の

を比較すると，液状化の発生が

広域で，図(1)～(3)では

西大阪地域及び東大阪地域では表層に


値が小さくなっている。


値分布について示すことができた。

(4)

(2)


の深度分布を求める。

PL 値を求める。

�4.1：深さ方向重み関数

：地表面からの深さ(m)

液状化危険度判定区分 4)に従っ

メッシュ毎の

では，PL 値が

予想される地域

となった。都島

値の低い上部沖積砂層が厚く堆積している地

，液状化が起こりやすい地盤構成が PL 値に表れて

(2)の α=0.5，図

値は低くなる。一方，

の加速度を与えた場合の結果である

を比較すると，液状化の発生が予想され

では局所的に見



。



(4)線形解析

(2)α=0.5


を求める。

を求める。

1� ：深さ方向重み関数

(m)

に従っ

メッシュ毎の PL

値が 35

される地域

った。都島

いる地

値に表れて

，図(3)

一方，図

結果である

され

局所的に見





図-

5. 結論

以下に，本研究で得られ

・繰返し変形特性モデルを用いて行ったうめきた地盤

モデルでの地震応答解析結果より，線形解析に比べ

非線形

波側へシフト（

・一次元地震応答解析によって求めた

毎の伝達関数の卓越周波数は

ほど

述した卓越周波数の低周波化傾向と整合する。

・地震応答解析結果

指数

いて

ことから，液状化

6. 今後の展望

本研究では直下型地震である上町断層帯地震を対象

とした検討を行った。今後，

ラフ地震について

両タイプの地震に対する

の違いを求めたい

参考文献

1) 小坂慎一

モデルの構築と地下水位低下による地盤沈下量の推定

2) 日本道路協会：道路橋示方書・同解説

3) 関西圏地盤研究会：新関西地盤

4) 大阪府土木構造物耐震対策検討委員会報告書

-13 地震応答解析による液状化危険度

結論

以下に，本研究で得られ



非線形解析での伝達関数における卓越周波数は低周

波側へシフト（



ほど低く，小さいほど


・地震応答解析結果

指数 PL 値を算出した結果，

いて，西大阪地域のほぼ全域で

ことから，液状化

今後の展望



ラフ地震について

両タイプの地震に対する

の違いを求めたい

参考文献

小坂慎一(2017):


日本道路協会：道路橋示方書・同解説

関西圏地盤研究会：新関西地盤

大阪府土木構造物耐震対策検討委員会報告書

(3)α=0.25

(1)α=1.0

地震応答解析による液状化危険度

以下に，本研究で得られた結論を示す。



解析での伝達関数における卓越周波数は低周

波側へシフト（長周期化）する傾向が確認できた。



小さいほど高い


・地震応答解析結果を基に

値を算出した結果，

西大阪地域のほぼ全域で

ことから，液状化危険度が高いことが



ラフ地震についても非線形地震応答

両タイプの地震に対する揺れやすさ

の違いを求めたいと考えている。

(2017):大阪・神戸地域の


日本道路協会：道路橋示方書・同解説

関西圏地盤研究会：新関西地盤


.25

=1.0

地震応答解析による液状化危険度

た結論を示す。




長周期化）する傾向が確認できた。


毎の伝達関数の卓越周波数は，入力地震波が大きい

高い分布を示した。これは前


を基に 250mメッシュ毎に液状化

値を算出した結果，想定地震波（

西大阪地域のほぼ全域で PL 値が

危険度が高いことが


とした検討を行った。今後，海溝型地震である南海ト

地震応答解析を行うことで，

揺れやすさ及び液状化危険度

と考えている。

大阪・神戸地域の 250mメッシュ表層地盤


日本道路協会：道路橋示方書・同解説 V

関西圏地盤研究会：新関西地盤-大阪平野から大阪湾


(4)直下型一律

地震応答解析による液状化危険度 PL 値分布

た結論を示す。





・一次元地震応答解析によって求めた 250mメッシュ

，入力地震波が大きい

分布を示した。これは前


メッシュ毎に液状化

想定地震波（α=1）にお

値が 20 を超え

危険度が高いことがわかった。


海溝型地震である南海ト

解析を行うことで，

及び液状化危険度

メッシュ表層地盤


V 耐震設計編

大阪平野から大阪湾-

大阪府土木構造物耐震対策検討委員会報告書(平成 9 年

直下型一律 600gal

(2)α=0.5

値分布





メッシュ

，入力地震波が大きい

分布を示した。これは前

メッシュ毎に液状化

にお

を超える

わかった。


海溝型地震である南海ト

解析を行うことで，

及び液状化危険度

メッシュ表層地盤


-

年)

600gal

上町断層想定地震泅を用いた非線形地震応答解析に …...図-4で示した...

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