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強震動の継続時間
験 震 時 報 第4 4 巻 1 3 ( 1 9 7 9 1 3 " " : " 1 7頁) 田 士口 強震動の継続時間* 護 * * * 弘**勝又 550.34 , Ont h eDurationo fStrongShakingo fD ' e s t r u c t i v eEarthquakes H ; ' Y o s h i d a ' ( S e i s m o l o g i c a l. Di ・ v i s i o n,J .M.A.) ー M. Katsumata 、 ( M e t e o r o l o g i c a lResearchI n s t i t u t e,J .M.A . ) も Durationo f strong、shakingi nd e s t r u c t i v e earthquakesi s .i n v e s t i g a t e dusingtheseismograms ,M a g n i f i c a t i ο n ' :1 , d i s p l a c e m e n t ) . o fJ M A : t y p e Strong Moti~m Seismograph (Period:6sec I >uratioIl of strong shaking( ! "s e c )i sdefined a sT2-T1,whereT1i st h e, in i t i a ltimea t, strong shakingand T2 i st h ef i n a lt i m e . The,re l a t i o n among " ! and such f a c t o r s as magnitude, e p i c e n t r a ld i s t a n c e. a n d ground c o n d i t i o ni s examined. Mainr e s u l t sobtainedarea sf o l l o w s : 1 . . Change i n、d u r a t i o n sdue t ot h ee p i c e n t r a ld i s t a n c e si s、verys m a l l. when t h ed i s t a n c ei s l e s s than 100km. 、 2 . Ther e l a t i o nbet~eenduration ( ! " ) a n d .magriitude(M)i sgivenby t h ef o l l o w i n ge q u a t i o n : logloτ= ー ( 2 .0 2: t0 .3 3 )+(0. . 4 5: t0 .0 7 )'M 3 ‘ ・ Durationsof a c c e l e r a t i o n over 5 0 g a l agree with t h e value o b t a f n e d f~om t h e above e q u a t i o n . 4 . I nf 1uence o f ground c o n d i t i o non t h e duration i sn o tc 1e a r . *1. ~ 2 . はじめに 主要動の始まり (Ti)の走時は Fig.Tのよう巳なる. 強烈な地震動の継続する時間がおおよそどの位かとい うことは,地震時の緊急対応,避難行動等を考える際の ・大きな関心事吃ある.また,その継続時間は,地震動に よる各種の構造物等の破壊現象を究明する上で重要な要 主要動の性質 この図で実線は震源の深 4Qkmさに対する S波の走時で l iSEC 50 素の一つである. 強烈な地震動の継続する時間(以下主要動の継続時間 という〉に関して,既にいくつかの研究がなされている. 1942,1 9 5 6 ),Housner たとえば, Gutenberg-Richter ( ' .( 1 9 6 5 ),小林 ( 1 9 7 1 ),• Ohashi e ta l( 19 7 7 ) .Lかし,こ れらは加速度型強震計で得られた記録を用い,地震動の 比較的短周期成 分を対象としたものであり,長周期の地 f 震動を対象としたものはまだない.ここでは,気象庁型 強震計(倍率 1倍,周期: 6秒〉で得られた変位記録 について,主要動の継続時間とマグニチュード,震央距 離,地盤条件などとの関係について調査した. o 100 a . KM F i g .1 . Travel t i m eo ft h ei n i t i a l time o fs t r ongshaking(T o l i dl i n e~ndicates t r a v e l 1). S ;f o rS wave ( fo rf o c a ldepth40km). timE 司 * R e c 巴i v e dMay30, 1976 **気象庁地震課 ***気象研究所地震火山研究部 - 13- 1 4 験 震 時 報 第 44巻 第 1 ---2号 あるが, T1 は比較的良くこの曲線にのっている.この F i g . 2参照〉などから, ことや主要動の出現状況 ( 象から主要動の始まり,あるいは終りを客観的に指摘す' こ ることが困難な場合もある.ミのようなもの〈約 2,3割 こでとりあっかう主要動は,大部分のものが S波系統の 程度)は今回の調査から除外した. Tab.lに今回の調査 実体波から始まっているとみることができる. で使用した資料のマグニチュード別,震央距離別の度抜 主要動の終了時について明確な定義を与えることは難 分布を示す(記録の 1成分を 1ケと算出). しいが, Fig.2の実例にみら札るように,優勢な振動の この表からわかるように,マグニチュードの大きい地 終了時 .(T 2) を比較的容易にかつ客観的に指摘できるこ 震を近距離で観測した資料の数は,まだ非常に少ない. とが多い.つまり,主要動は比較的急速に減衰し(特 こものは,大部分が M 6 , 5 7 .0 この調査の対象となっ f に,ここで、主として対象とする近距離地震の場合には), り地震に関する資料である.最も重要である大地震の近 終末振動部との区別が可能であ'ることが多い. しかし, • 距離に関する昔日分については,資料の蓄積をまって更に 地震記象は,発震機構,伝ぱモt の反射屈折,観測点付近 ' 調査を進めたい. の地盤条件等により著るしく変化する.従って,地震記 OSHIMA c I r o z a k i a2 'lmin 一 一 ー ー ー ー 一 ' L FU m n﹄ m r a i l h a3 n m 01., t i W I I J SEND A I 1 iT 2 M i s h i m a pu s m p-EL ・ , . 前 1 2 」出ム [ 1cm b3 b2 Tsu g. 1 」f r i ( l h 主謹単些些 ~ [ lcm F i g .2 . Typical exampleso f seismograms. T1 and TJ indic~te thei n i t i a ltimeo fstrong 叫 dnga nd f i n a l time,r e s p e c t i v e l y . sh a1 Oshima ( i l:10km, M:7.0 Near IzuOshima,J a n .1 9 7 8 ) a2 I r o z a k i( i l:25km , か う a3 Mishima (il:48km, 、 か 〉 b1 Sendai(il:112km, M :7.50妊 MiyaigiPre, . f June 1978) b2 Ishinomaki ( i l:83km か 〉 b3 Fukushima ( ' i l . :155km か 〉 [ lcm i l:6km,M:6.9O f fI z uP e n .. ,May c I r o z a k i( d1'Miyazaki ( i l: .112km, M :7, 5O f fMiyazaki Pre , . f Apr .1 9 6 8 ) i l: 1 0 4 k m l l d2 . Uwazima( e Miyazaki ( i l:60km,M :6.7‘O f f Miyazaki Pre, . f J u l y1 9 7 0 ) UwaziI na ( i l:1 8kmM :6.6 Near Uwazima, Aug. 1 9 6 8 ) i l :6 7km ‘, M :6 . 1Near Atsumi Pen., g Tsu ( J a n .1 9 7 1 ) - 14- 1 5 強震動の継続時間一一吉田・勝又 h 3 . 主要動の継続時間とマグニチュード, 震 央 距 ~ 離,地盤条件との関係 0 ・主要 i l J Jの継続時間と震央距離との関係 主要動の始まりの時期一 (Tj) と終りの時期 (T 2) との ' 差 (T 2-T 1) を主要動の継続時間 (T,秒〉とし , rと 央距離 ( L 1 , km) はFig.3-aに示すようになる k Ohashi e t al .( 1977,(5)式参照)は両者の間にゆる い関係 , ( L 1が倍になると 3倍となる〉を認めて T は約1. いるが, Fig.3-aをみるとかなりのパラツキを示すが, d により大きな系統的変化を示さないことが分か Tは m c F'atL で SEC 5 0 1 d -灯、・ 1 x Tsuruga ( L 1:32km,M:6 .9 Echizen-misaki, Mar. 1 9 6 3 ) Tokyo ( L 1: 4 : 4km,M* MidldeofChibaPre, . f . . 三 1 5 0 豆2 00 ~ 8 R ・ 守 憂 ・ ・ .,・ ・ x > < X)( x • x s . ' し 吾y ・ー 。 1 x - o 。 0 a dd x . 一5 5 井 Urakawa( L 1:20km,M:6 . 9Near Urakawa, 三1 0 0 . .. 、. 。 ・ . ・ ・ ・ , 。 .. ・ s・. . ず 友 司 豆 50 : x .句!ー揮〆 旬 1 0 Urakawa ( L 1:38km,M:6 . 7Near Urakawa, * x • 。 4 も M壬 邑5 6.5<M冨 m X 7.0<M孟 7 . 5 7.5<M主 的 2< > < a KM 100 4 F i g .3 a 'R e l a t i o nbetweend u r a t i o n ( T )ande p i c e n t r a ld i s t a n c e( L 1 ) . て ; S E C 50 6.5<M~7 I ' 2 卜 1 0 i 3 I 5 I 9 d .. 1 0 0 200KM F i g .3 : b . R e l a t i o n between duration ( T ) and e p i c e n t r a ld i s t a n c e( L 1 ) showingthedata f o r 6.5<M豆7.0o n l y . ・ │ 4 I ¥ 2 I 4 ¥ 、 、 ・ 1 3 ・ ・ 8 I 2 1 , , B 1 0 I " ーail--- z , --一 1 0 I 1.I 一 ・ 一 ・ ・ ' ・ 一 ・ ・ ・ 劃 ‘ ・ ・ ・ ・ ・ 一 ・ ・ 一 ・・﹃ ・ ・ 一 , ‘ . •• •• 5 7.0 I •• • •.•• • •. •• 2 る. Fig.3-aのうちから,資料数の最も多いマグニチュ . 1 ードが 6.5から 7 .0までの地震のみを選び出し同様な医i 6 I 7 '1 を作ると F i g . 3 ' : " bのようになる.この図によれば, Tが 8 1 1 . 9 ・ dにほとんど無関係であり,近距離ではほぼ一定である 5 ことがわかる. . Number o f data used i nt h i s study, Tab. 1 c l a s s i f i e d by magnitude(M) and e p i c e n t L 1 :km), r a ld i s t a n c e( 2) 主要動の継続時間とマグユチュードとの関係 v c F i g . 3-bから d豆 100kmの範囲では Tは L 1 関係し ないと仮定して , T とマグニチュード (M). との関係に *M 67 7(G叩 b ついてみると Fig.4のようにたる. 大きなパラツキは -'15- ,験震時報第 4 4、 巻 第 1. . . : 2号 1 6 でSECc 50[ でSEC 5 , 0 ' ) ( x x , 渓 .。 s 1 0 1 発 10b 5 同 ; 。 。 。 。' x i :、 ! 1. ' ••k。 ‘)(. , . GC 再 占 く 。 ご 可)( Duration ( の versus magnitude (M). Open c i r c l e :e p i c e n t r a ld i s t a n c el e s s 'than 100km,s η l i dc i r c l e :e p i c e n t r a ld i s t a n c e about 200km. Number on curvei n d i c a t e s t ot h ef o l l o w i n g 'e q u a t i o n s,r e s p e c t i v e l y . l o g l oT 一( 2 .0 2土 0.33)+( 0 .4 5: t0 .07)M ( 日' e s e n tstudy) 2 2 'l O glO tα= -0.0088+0.5M ー1.8 ー( / J 、 林 , 1 9 7 1 ) T =1 1M -52 (Housner,1 9 6 5 ) l e g l o T= 114M-0:7 (Gutenberg-Richter 1 9 4 2 ) 0 2 i 4M X10 Tα2.08X 10-2X 1 0 . . 3 9 4 (11~100 km)( Ohashi e ta , . l 1 9 7 7 ) ,F i g .4 . X2 03. 4 1 L 、 2 3 4 , 5 F i g .5 . R e l a t i o n between duration ( r ) and ground condition(GC). 1 . Rock 2 . Diluvium' 3 . Al 1uvium(exc . . e p t4) 4 .S o f talluvium F i g . 5からわかるように, τ と地盤の性質との間には あまり明りような関係は見出せない. た だ し Mが 6. . . . . . 6. 5 位の地震で震源が浅い場合,地盤条件が 3, 4 の観測点で あるが,一応 τと M との関係を l o g l or=a+bMの形で T がやや大きくなる場合があるよう早みえ る. あらわすと ~ l O glOT = 一 ( 2 . 0 2: t0.33)+(0.45士0.07)M ( 1 1三 100km) ( 1 ) となる. 変位記録から得られた今回の結果と,加速度記録から 得られている結果とを比較してみる.加速度記録から得 Fig.4に 1で示す直線は, (1)式により求められたも られた結果はそれぞれ次りようになっている. のである.また, 1が一前記の範囲より著る.しくはずれて '小林(19 7 1 )l o g l ot α= -0.008~α+0'.5 M , l8 2( 3 ) いるが(約 2 50km),, 1 9 6 8年の十勝沖地震 (M7.'9) φ ( t α : α ガル以上の加速度が継続する時間〉 α =70について Fig.4の 2,α =50について Fig.4 資料 (5ヶ , "F i g .4の黒丸〉を追加し,同様な係数を求 の2 ' めると l O g 1 0r=一 一( 2 . 1 0土 0.34)+(0.4 6: t0 .0 6 )M 4 . 加速度記録による結果との比較 Housner( 19 6 5 ) r=1 1M -52 ( F i g .4のめ ( 2ト ( 4 ) ' , とな〆り(1)式とほぼ同じ結果が得られる. (2)式によれ (主要動の継続時間の最太値〉 ば , M = 6で約 5秒, M = 7で 1 3f 丸 、 M = 8で 3 8秒 G u t e n b e r g : R i c h t e r( 194 , 2 ) l o g l or= 1 / 4M -0.7 (Fig.4の 4 ) , ( 5 ) 2X 1 0 2 7 4. M .( 19 7 7 ) Td = 2.08X 1 0 0 . Ohashi e tal となる . T のパラツキを考慮に入れても M = 8で τは .60 秒を超えることはないと推定される. , x10 . 3 9 4 ( F i g .4の 5 ) 3 ) 地盤の影響 ( 6 ) (Td:最;犬加速度の 1 / 2以 上 の 加 速 度 の 継 続 す る 時 地盤の性質と Tとの関係に,ついてみると, Fig.5に示 間) すようになる.地盤の分類としては一般に広く行なわれ (Tdについては 1 1=100kmとした). ているように岩盤から軟弱地盤へと地盤条件を 4段階に これらにより得られた直線を F i g . ' 4に示した. 72)参照). 分類した(気象官署に関する分類は気象庁(19 p o 強震動の継続時間一一吉 E E I.勝又 ,今回得られた(1)式による T は,小林が求めた αが50 1 7 となり,この関係式はマグニチュード 8程度,震央距離 " " ' 7 0ガゾレの場合の継続時ー聞を示ず線の間にはいってお 200km程度まで拡張できるものと思われる.この結果 り,両者は比較的よくあっている.また, Fig.4で τの と加速度記録から得られている結果とを比較すると, 50 上限をとった場合,主要動の継続時間の上.限について求 ガル以上の加速度の継続時間と比較的よい近似を示す. められた Housner'の結果とほぼ一致する. Gutenberg- 3 ) 主要動の継続時間(のに及ぼす地盤の影響は,あ Richter ( 1942) が求めた, ( ( 1954) の 結 果 は 更 に 小 さ まり明りょうでない. 、 な値を示す〕および Ohashietal.が求めた Tdについ 参考文献 てみると,両者とも今回得られたよりも全体として小さ な値となっている. ~, 5 . 結論 L ぺ気象庁型強震計(倍率 1,周期 6秒 〉 の 記 録 に つ ト て,M 6以上の地震の主要動の継続時間を調査した結果 は次のようである. 1 ) 震央距離が 1 0 0km までの範囲では,、主要動の継 続時間は震央距離にあまり関係しない. 2} マグニチュード 6 . 0 " " ' 7 . 5,震央距離約 100kmの 範囲でづj え め た主要動の継続時間(,)とマグニチュード j Gutenb巴r g,B .and q .F.Richter (1954); Earthquake Magc n i t u d e,Int 巴 n~ity , EnergyandA c c e l e r a t i o n, Bul. l' S e i s m . S o c . AM., 4 4,163~ 1 91 . 小林芳正(19 7 1 ),地盤災害の諸現象とその機構,鉄道技術研究 報告, No.744,1~47. 気象庁 ( 1 9 7 2 ),気象庁地震観測l 官署の地盤調査,験震時報, ' 3 7, 1 1 3; . . ,1 1 5 . Housner, G . W. ( 19 6 5 ) I n t e n s i t y 'o f Earthquake Ground Shakingn e a rt h eC a u s a t i v eF a u l t . ;P r o c .o ft h e Third World Conferenceon EarthquakeEngineering. Vo. lI . に p: m,94-111 . Ohashi,M.,T . Iwasaki,and S . Wakabayashi ( 1 9 7 7 ) :S t a t・ J (M) との関係は ・ logloτ= 一 ( 2 .02土 0 :33)+(0.4 5 : ! : 0 .07)l v I - 17- i s t i c a lA n a l y s i so f StrongmotionA c c e l e r a t i o n,Records, 9t h 'J o i n t Meeting,U .S . -Japan P a n e l on Wind ana Seismic E妊e c t s,U .J . N. R .