硬い地盤と軟らかい地盤での地震の違い

日本はほぼ都市部は堆積地に発達していて、地盤はとても軟らかいはずです。

それに対して、アメリカの地盤はかなりの部分が火成岩でとても固いようです。

もし地震が同じマグニチュード、同じ震源深さであった場合、どんな違いが日本とアメリカではあるのでしょうか。日本とアメリカというよりも地盤が軟らかい場合と硬い場合の違いはどうかということです。

もっとも、日本の場合も、たとえば関東地方はある程度固い岩盤がおわんのようにあり、そのおわんの中に軟らかい堆積層が入っているようですから、そういった地盤と、アメリカのような基本的にすべてが硬い火成岩からなる地盤での地震波の影響の違いを知りたいと思います。

自分としては、日本のように軟らかい地盤では、地震波は基本的に減衰しやすく、固い岩盤にぶつかって反射し、軟らかい地盤の中でよりひどい揺れを集中的に起こしやすい。アメリカのように固い岩盤では、質の異なる地質が隣り合うことが余りないので地震波の反射はあまりなく、しかし、減衰はしにくいので、基の地震の強さが広い範囲へ直接影響を与えることになる。
揺れの続く時間は反射がある日本のほうが長くなりがちであり、アメリカの場合は震源から放射された地震波が通り過ぎればそれで揺れ自体は収まる、と思うのですが、こういった考えでいいのでしょうか。

No.7 ベストアンサー 回答者： masa2211 回答日時： 2012/05/18 00:19

>これはかみ合っていません。

地盤が固いやわらかいと「弱い」は別概念だからです。
？？？。地盤が弱いとは、ごく普通に、地盤支持力が小さいという意味にとりますが、
弱い地盤ほど軟らかい地盤であり、どこがどう別概念なのかわかりません。（固い地盤かつ弱い地盤とは、いったいどんな地盤？）


＞西宮高校の例は、普通の意味のたて揺れも横揺れもなく、相対的に硬い部分にたてられていた
＞校舎一階部分が座屈した例であるのは確かなことだと思います。このことについて、そうではな
＞いということであれば、つまり、普通の意味でのたて揺れとか横揺れで部分的な座屈が起こった
＞と考えられているのでしょうか。
西宮高校の校舎破壊の、別の説明を見つけたので添付します。
http://ci.nii.ac.jp/naid/110003968500
上記から、プレビューを見ればよい。
前回回答に訂正の必要があり、壊れた部分はN値50オーバーの砂礫層の上なので地盤としてモロに固い部類に該当、ですね。
地震のとき軟弱部が沈下・側方流動し、固いほうが取り残された結果、
固いほうの上部構造に無理な力がかかったため壊れた、という説明。
たぶんこれが普通の説明と思われます。（え？縦揺れは必ずしも関係ないんか？）
こちらによれば、軟弱部の杭の大部分は破損しているが固いほうはそうでない
とあるので、那谷さん論文ではここをどう説明するか？
（説明いちおう書いてあるけれど、ものすごく無理筋な説明。）

＞、衝撃波について、「衝撃波は、単に媒体の波速より速い速度で伝わる波」とされていますが、
＞自分は違う捕らえ方をしています。つまり、振幅がなんらかの原因で非常に大きくなった波ということです。
あなた独自の衝撃波の定義なので返答のしようがありません。
仕方ないので、よくみる衝撃波の定義

まず、衝撃波＝粗密波（Ｐ波）と考えた場合。
これは簡単。現状の地震加速度は、波のエネルギーが剛体の物体に伝わったときの
加速度を求めている（近似だけど。）なので、旧耐震設計の地震衝撃力と意味が一致。
なお、まともな文献で、固体に関して衝撃波とあれば、たいていコレのことです。

衝撃波＝振幅がなんらかの原因で非常に大きくなった波と考えた場合。
軟弱地盤で揺れが大きくなるので、わざわざ衝撃波という意味が不明なのですが....
たとえば、波がどう増幅されるかのメカニズムは
http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user …

衝撃波＝音源が音速と同じ速度で移動する結果、音源から出る波が重なったと考えた場合。
それは、「媒体の波速より速い速度で伝わる波」と実質的に同じ意味です。
この意味における衝撃波は、気体の場合は起きやすいのですが、
液体の場合起こりにくく、固体の場合はさらに起きる条件が特殊になります。
たとえば、音源が高周波（注：少なくとも数ｋHz。地震の主成分から大きくずれている。）の場合など。
固体に衝撃波が起きる場合とは、
http://www.engineering-eye.com/rpt/r095_iswi/pdf …
に記述があって「ひずみ速度が増えると降伏応力が増える場合」
（この場合に、ひずみが増えると位相速度が増える現象が発生。）
であって、金属ならとにかく、岩や土の場合はひずみが増えると位相速度がガタ減りするため
衝撃波は起きそうにないし、仮に起きてもすぐに減衰（P波に追いつかれる）します。

なお、那谷さん論文の場合、Ｐ波のことを言っている様な箇所と媒体の波速が速いという意味で言っているような箇所が入り混じっているので、どうなっているのか理解困難ですが、単発の波が研究対象なので、波の到達の時間差で重なって増幅、ということは無いと思うけど。

＞通常の地震波の数十倍とか数百倍、またはそれ以上の大きな振幅を持った地震波を現状の地震計は計測できていないのではと思っています。
振幅が大きい場合、針が振り切れるから（定量的に）計測できない、超長周期の揺れは振幅が大きくても計測できないというのならあります。
ただ、超長周期の揺れの場合、衝撃の対極なので.....

衝撃波が何であるせよ、明白な矛盾点：衝撃波が何であるにせよ、地震計が反応しないまでは仮定を認めるとして、コンクリート柱を壊す類の力なら、コンクリート柱にひずみ計をすえつければ検出できてしまう点。

この回答への補足

お礼が遅くなり申し訳ありません。自宅のパソコンが文字入力できなくなり、ネットカフェからしか書き込みが出来なくなったためです。

今回も、申し訳ないのですが、頂いたご回答に納得がいきません。
％の次に今回の文章を書きます。

>これはかみ合っていません。地盤が固いやわらかいと「弱い」は別概念だからです。
？？？。地盤が弱いとは、ごく普通に、地盤支持力が小さいという意味にとりますが、
弱い地盤ほど軟らかい地盤であり、どこがどう別概念なのかわかりません。（固い地盤かつ弱い地盤とは、いったいどんな地盤？）

％固くて弱い地盤はありえます。というか、普通にあると思います。たとえばガラスは固いですが弱くすぐに割れます。ビニールは簡単に破れたりしませんが柔らかく軟弱です。地盤についても火成岩で出来たニューヨーク近郊の地盤は固く、しかし、もし特定のゆれがあればかなり簡単に割れるはずだと思います。日本の洪積層については、一般に固い地盤と評価しているようですが、決して本当の意味での固い地盤ではないと思います。地震の縦波の減衰率はかなり高く、実態は土砂が混じった地層ですよね。

＊＊＊＊＊＊

＞西宮高校の例は、普通の意味のたて揺れも横揺れもなく、相対的に硬い部分にたてられていた
＞校舎一階部分が座屈した例であるのは確かなことだと思います。このことについて、そうではな
＞いということであれば、つまり、普通の意味でのたて揺れとか横揺れで部分的な座屈が起こった
＞と考えられているのでしょうか。
西宮高校の校舎破壊の、別の説明を見つけたので添付します。
http://ci.nii.ac.jp/naid/110003968500
上記から、プレビューを見ればよい。
前回回答に訂正の必要があり、壊れた部分はN値50オーバーの砂礫層の上なので地盤としてモロに固い部類に該当、ですね。
地震のとき軟弱部が沈下・側方流動し、固いほうが取り残された結果、
固いほうの上部構造に無理な力がかかったため壊れた、という説明。
たぶんこれが普通の説明と思われます。（え？縦揺れは必ずしも関係ないんか？）
こちらによれば、軟弱部の杭の大部分は破損しているが固いほうはそうでない
とあるので、那谷さん論文ではここをどう説明するか？
（説明いちおう書いてあるけれど、ものすごく無理筋な説明。）

％こちらも「軟弱部が沈下・側方流動」という説明は無理があると思います。校舎３階の職員室の机はほとんど列が乱れていませんでした。もし、軟弱部分が横へずれ、固い地盤の上の校舎部分が座屈したのでしたら、基本的に横へ引張られた結果での崩壊でしょうが、それなら、当然、慣性力が校舎全体に働き、その結果、校舎の上部がより強く横へ揺れるはずです。そうなら、座屈した部分は座屈しなかった校舎部分へ倒れこんでいなければいけません。そもそも、職員室の机はそういった横揺れを受けた様子がありません。
軟弱部が沈下・側方流動したのは事実でしょうが、破壊過程の模式図にある順番では、無理があると思います。なぜ、不同沈下と側方流動が別々に起こっているのでしょうか。同時に起こるはずではないですか。更に、杭の鉄筋がくの字に座屈していたとのことですが、それを調べたのは一部の杭だけのようです。そして、固い地盤の杭が座屈していなかったのなら、その破壊エネルギーが校舎へ逃げて校舎一階部を破壊したという事で、理屈は通ると思いますが、どうなのでしょうか。

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

＞、衝撃波について、「衝撃波は、単に媒体の波速より速い速度で伝わる波」とされていますが、
＞自分は違う捕らえ方をしています。つまり、振幅がなんらかの原因で非常に大きくなった波ということです。
あなた独自の衝撃波の定義なので返答のしようがありません。
仕方ないので、よくみる衝撃波の定義

まず、衝撃波＝粗密波（Ｐ波）と考えた場合。
これは簡単。現状の地震加速度は、波のエネルギーが剛体の物体に伝わったときの
加速度を求めている（近似だけど。）なので、旧耐震設計の地震衝撃力と意味が一致。
なお、まともな文献で、固体に関して衝撃波とあれば、たいていコレのことです。

衝撃波＝振幅がなんらかの原因で非常に大きくなった波と考えた場合。
軟弱地盤で揺れが大きくなるので、わざわざ衝撃波という意味が不明なのですが....
たとえば、波がどう増幅されるかのメカニズムは
http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user …

衝撃波＝音源が音速と同じ速度で移動する結果、音源から出る波が重なったと考えた場合。
それは、「媒体の波速より速い速度で伝わる波」と実質的に同じ意味です。
この意味における衝撃波は、気体の場合は起きやすいのですが、
液体の場合起こりにくく、固体の場合はさらに起きる条件が特殊になります。
たとえば、音源が高周波（注：少なくとも数ｋHz。地震の主成分から大きくずれている。）の場合など。
固体に衝撃波が起きる場合とは、
http://www.engineering-eye.com/rpt/r095_iswi/pdf …
に記述があって「ひずみ速度が増えると降伏応力が増える場合」
（この場合に、ひずみが増えると位相速度が増える現象が発生。）
であって、金属ならとにかく、岩や土の場合はひずみが増えると位相速度がガタ減りするため
衝撃波は起きそうにないし、仮に起きてもすぐに減衰（P波に追いつかれる）します。

なお、那谷さん論文の場合、Ｐ波のことを言っている様な箇所と媒体の波速が速いという意味で言っているような箇所が入り混じっているので、どうなっているのか理解困難ですが、単発の波が研究対象なので、波の到達の時間差で重なって増幅、ということは無いと思うけど。

％こちらも疑問です。そもそも、「媒体の波速より速い速度で伝わる波」の意味がよく理解できません。「媒体の波速」とはどういう意味でしょうか。たとえば大気中を伝わる音の速度は温度によって変化します。つまり、温度が一定なら音の速度は決まってしまいます。それよりも速く進む音がありえるのでしょうか。岩盤などは縦波も横波の伝わりますが、この場合、波の様々な性格によって速度は変わると思います。ここでも媒体の波速が何を示していて、それを超えた速度とは何かがよくわかりません。なお、波のエネルギーは振幅に比例すると思いますが、衝撃波は振幅が通常の波よりも大きいために大きな衝撃を与える、または、衝撃を与える事に注目して波を評価するときにその波を衝撃波と呼ぶので、衝撃波の特徴として重要な要素は振幅だと考えるのかと理解をしていたのですが、違うのでしょうか。
更に、横波が違う物体に侵入した時に縦波に変化する現象があると思いますが違うのでしょうか。

***＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

＞通常の地震波の数十倍とか数百倍、またはそれ以上の大きな振幅を持った地震波を現状の地震計は計測できていないのではと思っています。
振幅が大きい場合、針が振り切れるから（定量的に）計測できない、超長周期の揺れは振幅が大きくても計測できないというのならあります。
ただ、超長周期の揺れの場合、衝撃の対極なので.....

衝撃波が何であるせよ、明白な矛盾点：衝撃波が何であるにせよ、地震計が反応しないまでは仮定を認めるとして、コンクリート柱を壊す類の力なら、コンクリート柱にひずみ計をすえつければ検出できてしまう点。

％ひずみ計がどんなものなのか、よくわかりません。非常に短時間の衝撃波がひずみ計によって捕らえられるのならいいのですが、そもそも、コンクリート柱にひずみ計をすえつけてあったのですか。

％今回もかなり失礼な事を書いたかもしれません。しかし、純粋に考えて納得がいかないのです。またお答えをいただければ幸いです。

補足日時：2012/05/22 11:10

No.6 回答者： masa2211 回答日時： 2012/05/08 00:48

＞質問をしている立場で申し訳なく思いますが、「直下型地震による建造物の衝撃的破壊の特徴について」は読んでいただけているのでしょうか？

本題とずれるのでこの回答後半に書きます。

＞＞地震衝撃波論文は現実と合っていない
＞ということは事実としてありえないと思います。実例がいくつも紹介されていて、
＞それらは非常に単純に、かつ、明快に地震衝撃波の存在を示しています。
何か、最初と質問が違っていないですか？
当初は、原発にも衝撃波を伴った地震があるとかいっていなかった？
それを対象としていたので、西宮高校のデータは参考にしていません。このことは、例の1997年論文のP79に明記されています。
※ページは、論文集全体にふられたページを書いています。
＞地割れ線は池を埋め立てる以前の旧阜部と旧池との水際線であったと考えられる。相対的に旧阜部のほうが堅固。
相対的に堅固、と明記されてますよ。
西宮市の地質図でも、西宮高全域が沖積層。
http://www.nishi.or.jp/homepage/boutai/08map/02k …
（西宮高の東隣に洪積層がありますが、そこは高台となっています。国土地理院の地形図で地形確認済。）
であるので、
たとえ地盤が砂であっても軟弱地盤の可能性が大。ゆえに、堅固といっても1種地盤ということはないだろう、と想像がつきます。
（くどいけど、相対的に堅固、ですよね？で、論文に、何でこんな重要なこと書いてないの？そこ論じているのに...ボーリングデータあれば誰も何も言わないのにな。）

で、原発問題。原発を作る場合は岩盤の上が原則だから、西宮に作るとしても、第３紀かそれ以前の地層のどこかになります。
震度7の領域を外れているし、全壊半壊率も低い地域。（まあ、家も少ない場所だが。）
こちらが頭の中にあるので、校舎の左右といったごく狭い範囲のことでなく、少なくとも西宮市全域くらいを考えているつもり。そうでないと、質問の「揺れの続く時間は地盤により変わるか？」など、回答できません。
さらに面倒なことに、那谷さん論文は、これに何も触れていない（那谷さん論文には、岩盤上かつ断層から距離がある場合にも適用できるかどうか書いていない。普通に考えて、適用できない（＝直下型のみ）、と読むしかないと思うけど。）


別質問。なぜ那谷さん論文が無視されているか。

あまりいろいろ書くと、本人からクレームが来るかもしれないので、最も肝心なことの2か所だけ。あ、地質データ載せないで論じている、というのもあるから3箇所なのかな。

肝心の 衝撃波伝播層インピーダンス比。
これって、初期（常時）におけるコンクリート柱の応力比（＝破壊までの安全率比）と等価としか思えないが。
つまり、
＞衝撃波伝播層インピーダンス比が最大の階が壊れる。
これは、柱の常時荷重と破壊荷重の比が小さい場所が壊れる、と等価。
厳密には等価じゃない。常時荷重と破壊荷重の比　に対し、一方的に不利な点が目立つ。
鉄筋コンクリート柱に帯鉄筋を入れれば入れるほど耐力が増しますが、これは計算に入れられない。
鉄筋コンクリート柱の鉄筋を、SD295からSD345にすれば、やはり耐力は増しますが、これも反映できない。
1つの建物で２種類の鉄筋を使うことは無いだろうし、帯鉄筋は同じ程度にいれるだろうから、まあ1つの建物内では使えるということで、結果的に等価とみなしますが、違う建物の比較はできない。そんなのアリなの？？？

で、素直に、柱の常時荷重と破壊荷重の比でダメな理由は？記述なし。
コンクリ柱と鉄骨柱をどうやって比べる？　弾性係数比を使い、鉄骨の場合断面積15倍のコンクリ柱と同等として計算、でいいのか？（坐屈しないとして。）
それ以前に、梁の場合どうする？（梁でも、鉛直ゆれで壊れる可能性があるが衝撃波伝播層インピーダンスでは無理なのは明らか。）
柱の常時荷重と破壊荷重の比を使う方法（終局強度法）では、これらは問題ないから、当然、衝撃波伝播層インピーダンスのようなわけわからんものより正体わかっているほうを使うのだけど....

2箇所目。P.80の「定量的な検定」
・静的換算式を用いた結果、鉛直300ガル、衝撃割増係数1.8で10階建の中間層が破壊
それって、鉛直540ガルで衝撃割増ナシ（＝割増係数1.0）と意味同じでは？
※この手の計算方法が論文に書いてないので、なるべく合理的に推定しているつもりですが、
　私の推定があっているとは限らない。でも、書いていないものは仕方ない。
件の10階建建物が、 鉛直300ガルの測定記録があって壊れたわけではないのでしょ？
阪神淡路の震度7領域なら、鉛直540ガルよりもっと揺れてる気がします。（鉛直だけではないわけですし...）
となれば、衝撃自体が意味なくて、普通に鉛直加速度を使うだけでいいわけですよね？

これら、従来手法ではどういう問題があるか書いていないというのが論文として致命傷。まあ、鉛直震度無視だけは指摘していますが、それだけでは、周期的な鉛直揺れでなく衝撃波使用の説明（那谷さん論文のカナメ部分）にはなっていません。

念のため。私の主要論旨。
直下型地震において、鉛直揺れの考慮は必要としても、衝撃波伝播層インピーダンス比は不要だし衝撃波も不要。それで説明できる。
ゆえに、那谷さん論文は不要概念を持ち込んでいるだけ。ゆえに無視される。
あと、私が書いたものは、とうの昔に誰かが質疑したと思いますが、那谷さん、どう回答しました？？？

この回答への補足

大変詳細な回答をしていただき、申し訳ないのですが、反論があります。

１．自分の質問はどちらかというと非常に素朴で単純なものです。具体的には、「地震が同じマグニチュード、同じ震源深さであった場合、どんな違いが日本とアメリカではあるのでしょうか。日本とアメリカというよりも地盤が軟らかい場合と硬い場合の違いはどうかということです。」というものでした。いただいたお答えは「地盤が弱いほうが揺れは大きい」でした。これはかみ合っていません。地盤が固いやわらかいと「弱い」は別概念だからです。なお、アメリカの国土は洪積層でもましてや沖積層（ごく薄くそうった層があるでしょうが）でもないのはありませんか？

２．「軟らかい堆積層は、モロに、ショックアブソーバー、ですよね？つまり、衝撃波が原因なら、岩盤上の構造物が壊れて、軟弱地盤上の構造物は生き残るはず。阪神淡路のとき、そういう傾向がありました？」というお答えをいただきましたので、それに対する軟弱地盤上と比較上より固い地盤上に建築された西宮高校校舎で軟弱地盤上の部分が座屈しなかった例を挙げさせていただきました。これに対する、ご回答は全体が沖積層であり、「相対的に堅固」だから検討に値しないという意味のように読めてしまいます。しかし、現実に日本の地震被害では50年前とか100前に池とか沼であった場所を埋め立て、その結果、その部分の地震被害が大きいという現象でした。こちらは液状化とか横揺れが大きいという原因で被害と地盤の関係は今回の質問とは逆ですが、全体が沖積層であるというような捕らえ方では問題解決になりません。ともかく、西宮高校の例は、普通の意味のたて揺れも横揺れもなく、相対的に硬い部分にたてられていた校舎一階部分が座屈した例であるのは確かなことだと思います。このことについて、そうではないということであれば、つまり、普通の意味でのたて揺れとか横揺れで部分的な座屈が起こったと考えられているのでしょうか。ここが知りたいのです。


３．地震衝撃波というものは存在しえると思います。理論的に存在を否定は出来ないと考えています。地震衝撃波について、その存在を否定する理論、または学説、または何らかの実例があるのでしょうか。更に、衝撃波について、「衝撃波は、単に媒体の波速より速い速度で伝わる波」とされていますが、自分は違う捕らえ方をしています。つまり、振幅がなんらかの原因で非常に大きくなった波ということです。原因としては飛行機が音速を超えるときなどです。音源が音速と同じ速度で移動する結果、音源から出る波が重なり、結果的に振幅が極端に大きくなって、大きなエネルギーを持つ。そして、自分は、このように、通常の地震波の数十倍とか数百倍、またはそれ以上の大きな振幅を持った地震波を現状の地震計は計測できていないのではと思っています。少なくとも、その以上に大きな振幅とインピーダンスは関係がないと思いますが、どうなのでしょうか。

以上、失礼な書き方をしてしまいましたが、地震衝撃波について、やはり、日本の学界がごまかしているとしか思えないのです。とても重要なことなので、再度ご回答をいただけたら幸いです。

補足日時：2012/05/08 21:48

No.5 回答者： masa2211 回答日時： 2012/05/05 19:34

＞米国内陸地震でM5.4の地震であるのに、

＞The earthquake was felt in 23 states and affected a zone of 1,500,000 km2.
＞と記述があります。
＞これはどう考えるのでしょうか。
＞felt の意味がはっきりしませんが、多分、体感されたということのはずです。
マグニチュードは、一応は日本と米国は一緒です（計算方法が違うので、多少のずれはある。）
でも、震度階級が異なります。米国は改正メルカリ震度を用いているので震度12まで。
気象庁の震度との大まかな対応は
気象庁　　メルカリ
震度0　　震度1
震度1　　震度2
震度2　　震度3-4

で、 改正メルカリ震度では、震度1のことをNot Feltと表すから、 Feltは震度2以上。（気象庁の震度1以上。気象庁の震度1は、地震計なら記録されるが人間には体感できない大きさ。）
なお、リンク先HPでは、メルカリ震度1-3が同じ色で塗られていて、
23州に色ががかるようにするにはメルカリ震度1-3全部を使うしなないとしか見えないのですが。
そうなると、メルカリ震度1まで（気象庁の震度0まで）面積にカウントしていることになります。
日本でM5.4の地震があって、震度0までの範囲をとっていいなら、 1,500,000 km2（直径1300ｋｍ）程度はいくと思うが。
「メルカリ震度1のことをNot Feltと表す」と記述があるHPの例：
http://quaker.fc2web.com/files/intensity.html


＞「直下型地震による建造物の衝撃的破壊の特徴について」
＞http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user …
＞などに実例を挙げて詳しく述べられていますが、衝撃波が存在し、しかもそのことが
＞日本の関係学界でほぼ無視されている様子です。
そりゃまあ、書いた人が書いた人だから.......
上記HPの論文は1997年で、2002年時点で書いた人は大学の助手。この時点でまだ助教授にもなっていないし、博士号も持っていない。その後までは知らない。（HP検索してもわからない。）

で、耐震設計の入り口は、関東大震災の直後にはじまり、このときの結論が
震度法：地震時の最大加速度に相当する力（を、係数で割り引いもの）を外力として作用させで無事ならいいんでないの？
既に、衝撃波の影響は取り込まれているわけで、今更何なの、という論文。
次に、それだけではマズイ現象（共振）が発覚して、
揺れの周期と建物の周期が特定関係になると揺れが増幅される現象が発覚。いわゆる修正震度法。
（要するに、衝撃波より周期波のほうがマズイという認識。）
次は、コンピュータの発達で、地震波を入力し建物の挙動解析ができるようになったというのがあります。
その後、阪神淡路以降で縦揺れの取り込み。（このとき、地下鉄の柱などは鉄板を巻いて補強した。）
以上より、衝撃波言われても、まあ無視。（最大加速度として、とうの昔からカウントされてる。）

＞衝撃波はその性格上縦波であるはずで、super shear がなぜ衝撃波となるのかよくわかりません。
本当にsuper shear が衝撃波なのかなあ？そうだとして、衝撃波は、単に媒体の波速より速い速度で伝わる波のことなので、
横波より縦波のほうが速いから字句どおりと思うが。
（そう解釈するより、super は、単に「大きい」と解釈したい気がしますが.....）

＞もっとも、日本の場合も、たとえば関東地方はある程度固い岩盤がおわんのようにあり、
＞そのおわんの中に軟らかい堆積層が入っているようですから、そういった地盤と、
＞アメリカのような基本的にすべてが硬い火成岩からなる地盤での地震波の影響の違いを知りたいと思います。
こう書かれてしまうとねえ。「おわんの中に軟らかい堆積層」の部分に反応。
３紀層かそれ以前が硬い層で、４紀層がやわらかい層。岩盤の中の硬軟までは考えない（それ以上に堆積層の影響が大きすぎ）としか解釈しようがありません。
地震の震源は浅くて数キロ、深ければ200キロ。一方、軟らかい堆積層は、関東ではせいぜい100ｍかそこら。
だから、固い岩盤の上に、薄皮の軟弱層があるわけで、関東をおわんという場合、おわんの直径は100キロくらいあるわで、そうなればおわんは無視で、該当箇所の軟らかい堆積層だけ考えればよい、そういうこと。（波が反射して増幅するには、おわんがでかすぎる。反射してくるころには、もう揺れは終わっている。）
原発？　それ、必ず岩盤上なので、軟らかい堆積層が入っていることはありえません。
ゆえに、原発のことを質問していたなぞ、まるで想定してなかったのですが......

ついで。
軟らかい堆積層は、モロに、ショックアブソーバー、ですよね？
つまり、衝撃波が原因なら、岩盤上の構造物が壊れて、軟弱地盤上の構造物は生き残るはず。
阪神淡路のとき、そういう傾向がありました？　逆。軟弱地盤上の構造物は壊れていますが、
岩盤上の構造物の壊れの程度は小さいというのが如実に反映された地震なのですが....

以上より、いろいろな意味で、
地震の衝撃波？何それ？　縦波ならまだわかるけど。
だから、地震衝撃波論文は現実と合っていないので、無視されても仕方ないと思うが。

この回答への補足

masa2211様、ご回答ありがとうございます。

直下型地震による建造物の衝撃的破壊の特徴について
の
７．１西宮市立西宮高校
のところで紹介されているのですが、4階建ての校舎が普通の地盤と池を埋め立てた地盤にまたがって建築されていて、兵庫県南部地震の縦波の影響で、普通の地盤の上にある校舎1階部分だけが座屈しているのです。つまり、固い地盤が地震波の特定のものをよく伝えることはこの例で実証されているのだと思います。

以下、これについて書いた別の記事からの引用です。

縦波は硬いものをよく伝わり軟弱な地盤ではすぐに減衰してしまう。このことがよくわかる事例がある。兵庫県西宮市立西宮高校の事例だ。「直下型地震による建造物の衝撃的破壊の特徴について」( http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user … )の13ページ「７．崩壊階をもつ特異な崩壊メカニズム」の「7.1西宮市立西宮高校の場合」に述べられているのだが、池を埋め立てた軟弱な地盤と元からあった比較的頑丈な地盤にまたがって校舎が建てられ、校舎の軟弱な地盤部分は座屈をしなかったが、固い地盤の上に建つ部分は１階部分が座屈したというものだ。この資料では写真が明瞭ではないが、カラーで明瞭に撮影されたものが http://www.lib.kobe-u.ac.jp/directory/eqb/photo/ … 　にある。校舎の向かって左側の１階部分が３教室分だけ座屈したため左から三番目の教室部分が鉛直方向にすべて斜めに校舎上部まで破壊されているのが分かる。繰り返すが破壊されているのは硬い地盤に建っている部分だ。そのことをより明瞭に示す写真がある。 http://www.lib.kobe-u.ac.jp/directory/eqb/photo/ … で、向かって右側が座屈している。手前に広がるグランドが地割れしてい、その先に校舎の座屈した部分としない部分の境界がある。

　更にこの座屈が縦揺れというよりは縦波の衝撃波により起こったということを示す写真もある。 http://www.lib.kobe-u.ac.jp/directory/eqb/photo/ … とか http://www.lib.kobe-u.ac.jp/directory/eqb/photo/ …　がそうで、校舎３階の職員室の座屈した部分としていない部分の境界を撮影したものだ。これを見ると机上にある書類がさほど散乱していないし、天井の崩落もない。更に机がもともとの列になったままであるのが分かる。

以上引用終わり。

つまり、

＞地震衝撃波論文は現実と合っていない

ということは事実としてありえないと思います。実例がいくつも紹介されていて、それらは非常に単純に、かつ、明快に地震衝撃波の存在を示しています。

質問をしている立場で申し訳なく思いますが、「直下型地震による建造物の衝撃的破壊の特徴について」は読んでいただけているのでしょうか？

補足日時：2012/05/05 22:02

No.4 回答者： masa2211 回答日時： 2012/05/04 09:31

結論から書くと、地盤が弱いほうが揺れは大きいと考えてよいです。

以下、用語の大まかな定義。詳しくは、「設計震度　1種地盤」で検索してください。

4紀地盤（沖積地盤）　　いわゆる軟弱基盤のこと。地盤処理しないと大きな構造物は建築できない。
3紀地盤（洪積地盤）　　ごく普通の地盤。
基盤　　　　　　　　 　固い地盤。岩盤のほか、しっかり締め固まった砂利,砂,粘土を含む。

1種地盤　　４紀地盤厚×2＋3紀地盤厚が10ｍ以下の地盤のこと。
3種地盤　　 ４紀地盤厚が25ｍ以上の地盤のこと。
2種地盤　　４紀地盤厚、3紀地盤厚が、上記の中間の地盤のこと。
　※東京の場合、山の手は1種のことが多く、下町は3種のことが多い。


以上の定義において、地表面での揺れが基盤からぞれだけ増幅されるかというと、
１種：２種：3種＝1：1.25：1.5。
これは耐震設計基準の値なので、あまり細かく区分しても意味無いので３区分だし、
１種～3種を決める計算式は、地盤の強度（Ｎ値）を元にもう少し厳密計算する式もあります。
ゆえに、だいたいこんなもの、と考えてください。

この回答への補足

すいません。間違えて補足をNo.3の回答のほうへ書いてしまいました。

自分の質問の仕方があいまいだったと思います。

No.3の補足に書いたことのほかに、次のようなこともあるのです。

地震衝撃波が存在する様子です。

http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user …
「直下型地震による建造物の衝撃的破壊の特徴について」

などに実例を挙げて詳しく述べられていますが、衝撃波が存在し、しかもそのことが日本の関係学界でほぼ無視されている様子です。

アメリカではsuper shear wave という表現で衝撃波の存在がほぼ認められている様子です。ただ、super shear wave とは　超せん断波という意味で、横波です。衝撃波はその性格上縦波であるはずで、super shear がなぜ衝撃波となるのかよくわかりません。

ともかく原発にこの衝撃波は致命傷を与えるはずで、とても危険なものであるのは確実です。そしてアメリカでも、日本でも原発に大きな影響を与える衝撃波を伴った地震が起こる確率はかなり高いはずなのです。このことが大変に心配です。

補足日時：2012/05/05 01:45

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2012/05/03 09:52

1985年のメキシコ地震で震源から遠かったのにもかかわらず

メキシコシティが大きな被害を受けたのは、地震波の増幅現象が
起きたためと言われています。メキシコシティは硬い地盤の
テスココ湖を埋め立てて作った都市のために、地震波の
閉じ込め現象が起きたと推測されています。

スケールは相当違いますが、関東ローム層の上にある首都圏も
同じような現象が起きるだろうと報道されていますね。
＃NHKで何回かやっていたような。サイエンスZEROかな？？

この回答への補足

皆様、ありがとうございます。

http://en.wikipedia.org/wiki/1968_Illinois_earth …

にはマグニチュード5.4の地震であるのに、

The earthquake was felt in 23 states and affected a zone of 580,000 square miles (1,500,000 km2).

と記述があります。

これはどう考えるのでしょうか。

ちなみに日本の面積は377,930km2です。日本の面積の4倍以上の地域で地震が感じられたというのです。

felt の意味がはっきりしませんが、多分、体感されたということのはずです。

補足日時：2012/05/04 17:32

No.2 回答者： moto_koukousei 回答日時： 2012/05/02 09:26

単に物理的なことならば、火成岩か堆積岩かということでなくて、波の伝播特性だけです。

密度が異なる明確な境界があれば、波は反射します。　密度が層状に変化すれば、波はカーブします。　多くの場合、あちらこちらで反射して残響が続くような状態がおきます。（後続波として観測されます）
捩じれ剛性、剪断性、粘性抵抗などのこともあるでしょうが、硬ければ固有振動数が小さくなるなどのこともあるから、共振の影響も考えるなら、長周期の地震動・振幅の大きな地震動・加速度の大きな地震動は地盤が硬いところではおきにくいのではないでしょうか。
楯状地の深部は結晶質基盤岩で均質だと仮定しても(事実は知りません)、楯状地の外側を違う基盤が複雑に取り巻いていれば、かなり複雑な反響をすることも考えられます(事実は知りません)。
もともと、地下地盤の構造や地殻変動に関わる力の係り方が大きく異なる数カ所の現実の地域について、同様の地震断層が発生した場合の地震動の違いを推定することに、あまり意味がないような気もします。

http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00578/1999/2 …
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E9%9C%87% …
http://www.kz.tsukuba.ac.jp/~sakai/dsn.htm
http://www.demos.jp/hisada/01_02.html
http://www.bousai.go.jp/jishin/chubou/nankai/16/ …

No.1 回答者： Kon1701 回答日時： 2012/05/01 18:56

揺れ方ですが、震動の周期や振幅は地震によりばらばらです。

そして、固い地盤と軟らかい地盤、どちらが被害が大きくなるかは周期の影響がありますから、違いが出るのは間違ないですが、要素が多く、複雑です。減衰ですが、地表は柔らかくても深いところは硬いのでそれほどの違いはないように思えます。

さて、固い地盤と軟らかい地盤で反射を繰り返したり、部分的に集約することもあります。最近、長周期地震動と呼ばれるものです。２０１１年３月の地震でも、東京で長時間揺れが観測されています。詳細は学会や専門の雑誌等で発表されているようです。