大規模有限要素法による３次元地形の地震応答解析
小千谷総合病院本館と水仙の家周辺の地形の影響
３次元地形効果を検討するために、100m程離れた小千谷総合病院本館と水仙の家で同時余震観測を行った。小千谷総合病院本館は丘の上にあり、水仙の家は丘の下にある。新潟県中越地方に発生した5つの地震の観測記録が得られた。本館/水仙の家のフーリエスペクトル比は周波数領域で0.5倍〜2倍の変動を示した。2点の地震動の違いをシミュレーションするために、大規模有限要素法による地震波動伝播解析を行った。微動アレー観測から得られた表層地盤構造と、航空写真から生成した標高データをもとに、900m四方の3次元地盤モデルを作成した。有限要素法によって計算された本館/水仙の家のフーリエスペクトル比は観測記録に見られた比とよく一致した。さらに、シミュレーション結果は、3次元地形と地表付近の軟弱層によって生じる、地震波増幅率の複雑な空間分布を明らかにした。
キーワード： 領域縮小法，平成16年(2004年)新潟県中越地震，余震観測，微動アレー観測
＊１ 技術センター建築技術研究所防災研究室
Seismic Response Analysis of 3-dimensional Topography Using the Large-scale Finite Elements Method
Topography Effects around Ojiya General Hospital and Suisen-no-ie
To evaluate three-dimensional topography effects, we observed strong ground motions in the basements of two adjacent buildings about 100 meters apart. One building is at the edge of a hill and the other is at the foot of the hill. We observed 5 earthquakes with short epicentral distances. The Fourier spectral ratios of the records from the two station records vary in frequency between 0.5 and 2. To simulate the difference in the ground motions at the two stations, we simulated seismic waves using the large-scale finite elements method. A three-dimensional soil model of the 900m x 900m area was constructed based on the layer structure obtained by microtremor array observation and elevation data from aerial photographs. The ratio of the two stations calculated by the FEM simulation shows good agreement with the observation records. Moreover, the simulation results illustrate complex amplification patterns on the ground surface caused by the three-dimensional topography and soft soil layer near the surface.
Keywords: Domain Reduction Method, 2004 Niigata-ken Chuetsu earthquake, aftershock observation, microtremor array observation
*1 Disaster Prevention Research Section, Building Engineering Research Institute, Technology Center