軟弱地盤ほど地震の揺れは大きい（２）
地盤と地震波の共振
地震波は様々な周期の波の複合体ですが、このような波がある地盤に入った場合、波の各周期成分は地盤の周期に合わせて共振し、増幅されます。なかでも、その地盤の卓越周期またはそれに近い周期と等しい周期成分は、特に大きく増幅されます。これを地盤と地震波の共振といいます。
したがって、硬い地層を通った地震波では短周期成分が強く増幅され、軟らかい地層を通った地震波では長周期成分が強く増幅されます。そのため、地表面に達する地震波の周期特性は、硬い地盤では短周期成分が強く、軟らかい地盤では長周期成分が強いという傾向を持っています。
ムチ振り現象
地盤による地震波の増幅というのは、このような共振現象に加えて、もうひとつ増幅のされ方が硬い地盤に比べて軟らかい地盤のほうが大きいという特性があります。これは一般に「ムチ振り現象」として次のように理解されています。
ここで地表面から地中に向かう2本の地層の柱を想定してみます。柱の根元は硬い工学的基盤でできていますが、工学的基盤から地表までは、固い地層でできている柱Ａと、軟らかい地層でできた柱Ｂがあるとします。
この2本の柱の根元を支点として同じように揺すった場合、柱のムチ振り現象によって、地表面の加速度は柱Ｂのほうが大きくなります。このように２つの増幅作用により、軟らかい地盤で起こる地震波は硬い地盤の地震波に比べて卓越周期が長く、その加速度も大きくなります。
このように、地震波の大きさや卓越周期は、その敷地下の地盤の硬さによって大きく左右されます。そこで免震住宅の建設にあたっては、地盤の調査が必要不可欠になります。