関東地方には約300点の加速度計から構成される高密度なMeSO-netが展開されており，2008年から連続波形記録が蓄積されている．これら高密度観測記録を用いることで，より高分解能の三次元減衰構造を求めることができることが期待される．ただし，各地震計は地中約20mの深さに設置されており，観測波形記録には地表からの反射波の影響が含まれると考えられるため，これらの影響を考慮してゆく必要がある．そこで，まず波形記録のスペクトルに現れる特徴を調べた．その結果，地中設置のためスペクトルに谷が形成されていることが確認できた．次に，MeSO-netとK-NET及びKiK-net記録を用いた三次元Q値とサイト増幅特性の同時インバージョンを行い，地中設置による地盤増幅特性への影響について解析を実施した．ここで，地盤増幅は卓越周期からグループ化し，それぞれのグループで同じ増幅をもつと仮定する手法であり，K-NET及びKiK-netの地表観測地点は8グループに分け，MeSO-netの地中記録は，それとは別の2グループに分けた．その結果，減衰構造は先行研究と整合した結果が得られた．地中設置の場合でも，その増幅率を適切に考慮することにより減衰構造を求めることができることを確認した．また，平均的にみて地中記録の増幅特性は地表の岩盤サイトに類似しており，地表の地盤の差異による影響に比べて小さいことがわかった．

地表断層変位は近傍の構造物に大きな影響を与える可能性があるため，原子力発電所のような重要構造物の安全性確保には，一定の信頼性のある断層変位評価が求められている．断層・地盤には多くの不確実性が存在するため，断層変位評価には種々の不確実性の考慮が必須である．本論文では，ラテン超方格法を用いて，岩盤及び断層面の物性値の不確実性を考慮した全230回の3次元断層変位解析を実施し，物性値の不確実性が断層変位評価の応答値に与える影響を整理した．また，サンプル数を変えた多数回計算によりサンプル数に対する確率応答の収束性を確認した．その結果，地表に断層変位が出現する時の主断層底部の限界入力ずれ変位は，物性値の不確実性の影響を大きく受けることが分かった．また，物性値が対数正規分布に従う場合，限界入力ずれ変位の確率分布は対数正規分布でよく近似できることが分かった．この時，物性値の変動係数が0.3以下の条件では，限界入力ずれ変位の期待値と標準偏差は10回程度の計算でも全230回の計算結果との誤差を数cm以下で計算可能であった．

2014年に不同沈下被害が発生した箇所と1923年関東地震の際に木造家屋の全壊率が80%以上であった河内集落を含む横浜市都筑区池辺町地域において高密度の常時微動測定を行い，軟弱地盤の厚さの分布と地盤震動増幅率を推定し被害との関連性を調べた．ボーリング調査地点近傍で得られた微動H/Vスペクトル比のピーク周期（Tp）とN値50深さ（D）を比較し，TpからDを推定する式を求めた．この式を用いてこの地域のDの分布を推定すると，低地部のほとんどはD=10-15 mであるが，台地際低地北端部のDは15 mを超え，局部的にはDが20 mを超す領域が存在し，2014年の不同沈下発生地点は表層地盤の厚さが大きく変化する領域に位置していることがわかった．また，微動H/Vスペクトル比のピーク値（Ap）から強震スペクトル比（As）を推定し，その面的分布と集落毎の中央値を求めた．1923年関東地震の際の木造家屋全壊率がそれぞれ80%以上，30-50%の河内・川向集落はAsの中央値が5以上，全壊率が10%未満の藪根集落はAsの中央値が3以下であり軟弱地盤の地盤震動増幅が被害を大きくした可能性を示している．しかしながら，河内集落の木造家屋全壊率が特に大きかった理由については地盤震動増幅だけから説明することはできなかった．

近年の地震では火山灰質土からなる斜面・土構造物に多くの災害が生じており，地盤が不飽和状態でありながら液状化のような現象が生じることが災害の要因の1つとなっている．しかしながら，火山灰質土を対象とした不飽和状態での繰返し載荷挙動はいまだ十分には解明されていない．本研究では，2種類の火山灰質土を用いて初期状態の異なる供試体の不飽和繰返し三軸試験を実施し，繰返し載荷挙動の評価を行うとともに，数値解析による再現解析を通じて，不飽和状態で火山灰質土が液状化に至る要因について検討を行った．その結果，火山灰質土の種類や不飽和状態（サクション・飽和土の大きさ）によって繰返し載荷挙動が大きくことなることが確認されるとともに，土骨格・間隙水・間隙空気を考慮した三相解析によって実験挙動を再現できることを確認した．さらに，数値解析によるパラメトリックスタディーから，火山灰質土が繰返し載荷時に採る水分特性曲線によって繰返し載荷挙動が変化することが確認された．

大阪平野内では工学的基盤から地表に至る地盤増幅率は大きく，特に浅部地盤が厚い西大阪地域や，鋭敏性が高い粘土層が多く分布する東大阪地域においてそれが顕著に現れる．本稿では東大阪地域の互層を含む浅部地盤モデル高精度するとともに，浅部・深部地盤の両者を考慮した三次元地下構造モデルを構築し，小地震記録を用いてシミュレーション解析を実施し，その妥当性を検証した．次に，一体解析による浅部地盤や逆転層の有無の影響を評価した．最後に，一体解析と分離解析による違いを検討し，西大阪及び東大阪地域における地震動の増幅特性を明らかにした．

The procedure of evaluating fault parameters, so called Recipe, for predicting strong ground motions by the HERP [Headquarters for Earthquake Research Promotion, 2005], Japan, is often applied to assessment of design input earthquake motions for nuclear power plants in Japan. Due to this situation, the International Atomic Energy Agency [2015] adopted this Recipe in Safety Report Series No. 85. However, this Recipe was validated only for Japanese earthquakes. Hence, we examined the validation of the Recipe by comparing the estimated strong ground motions based on the Recipe with those by the GMPE (Ground Motion Prediction Equation) obtained by Akkar et al. [2014] from the Europe and Middle East crustal earthquakes. We concluded that the short-period level in the Recipe should be reduced to 50% for the second-stage earthquakes and that the stress drop equation of a circular crack should be altered. We also concluded that the short-period level should be reduced to 55% for the first-stage earthquakes under the condition that the stress drop equation of a circular crack should be maintained.

1985年9月19日のメキシコ・Michoacan地震 M_W 8.0や2015年9月16日のチリ・Illapel地震M_W 8.3は，陸域直下のプレート境界で発生した地震であり，震源域直上で多くの強震観測記録が得られている．本検討では，同領域周辺で得られた本震及び余震の観測記録を収集し，スペクトルインバージョン解析を行い，同地域のQ値，震源特性，サイト増幅特性を評価した．また，評価した震源特性から地震モーメントと短周期レベルの関係や，応力降下量と震源深さの関係を検討した．その結果，応力降下量と震源深さの関係を整理したところ，ばらつきが大きいものの深さ依存性が見られた．また，地震モーメントと短周期レベルの関係は，1985年メキシコ地震の本震と最大余震では，既往の経験式の平均レベルよりも小さく，2015年チリ地震の本震では平均レベルであった．

地震動特性の評価・分析を目的に，筆者らが提案した地震動の特徴抽出・次元縮約手法を用いて，地震動の時間・周波数分析への適用を行った．正規化加速度累積パワー曲線(Husid plot)に基づく99次元特徴ベクトルの算出法を非定常パワースペクトルに適用した周期別特徴ベクトルと，混合正規分布モデルを適用した次元縮約手法(2～8次元)を提案した．提案した手法を2004年9月5日に東海道沖で発生した地震の波形記録に適用し，種々の地震動特性を維持したまま次元縮約が可能であることを確認した．さらに，地震動特性の分析事例として表面波の分散性に着目し，地盤データより算出した分散曲線と周期別特徴ベクトル，混合正規分布モデルを比較した．

微動観測により成層地盤モデルを推定する際，参考となる地盤調査結果がなく逆解析の初期値設定が難しい場合は，微動測定結果のみから少数のパラメータを評価するのが現実的である．特に極小アレーで得られるような短波長域に限定的な分散曲線に対しては，数10m程度までの表層部分の情報を簡便に評価する手法が有効と考えられる．筆者らはH/Vスペクトルおよび分散曲線に1/4波長則と波長と層厚の比の概念を適用して2層構造を構成する手法を提案し，多数のPS検層結果に対する理論的検討により適切な波長層厚比の設定法とモデル化手法の有効性を示した．本報告では，観測記録への本手法の適用性と観測特有の留意点を示した．

2016年熊本地震では，震源断層が地表まで到達する地表地震断層が広範囲で確認され，その近傍では大振幅のパルス性地震動が観測されている．このような地表断層近傍における理論地震動計算を行う際には，断層面を多くの要素断層に分割しGreen関数の計算を行い，解の収束を確認する必要がある．本研究では，薄層法を用いたGreen関数の算出において断層最短距離に対しておおよそ半分程度の寸法の要素断層に分割することで解が収束することを確認した．最後に，2016年熊本地震本震時を対象に作成されたほぼ地表断層となる震源モデルを用いて，断層面の分割が粗い場合と密な場合において，断層極近傍の地震動評価への影響を調べた．

地震起因の海底地すべりにより生じる津波の高さは，崩壊土量の規模や崩壊速度の影響を受けることが知られている．従って，津波の高さを精度良く予測するためには，海底斜面の地震時安定性の評価精度を検証することが重要である．本研究では，2種類の構成モデルを用いた有限差分法による解析を実施し，既往の海底地盤を模擬した遠心載荷実験と比較し，すべり面形成過程に及ぼす水圧の影響，構成モデルの適用性評価を行った．また，法肩にクラックを設けた実験と解析を比較し，法肩クラックの影響を評価した．その結果，解析では水深増大に伴う破壊傾斜角の変化は生じず，法肩クラックの有無による全体の破壊傾向にも差は生じないことが明らかになった．

若狭湾に面し大飯原子力発電所に隣接した小浜市は，市街地ならびに主要交通機関が断層に隣接した軟弱地盤上に位置しており，地震時には甚大な被害が懸念される．本論文では，小浜平野において実施した常時微動観測に基づいて，小浜平野の地下構造の推定とその妥当性の検証を行った．地盤構造推定に際しては，アレイ観測にSPAC法を適用して算出したRayleigh波位相速度ならびに3成分観測によるH/Vスペクトルをターゲットとして，層厚およびS波速度の初期値からの修正率を，遺伝的アルゴリズムを用いて最適化した．さらに観測点ごとの最適地盤モデルの空間補間により，小浜平野の地下構造を構築し，既存のボーリング情報や弾性波探査と比較し，その妥当性を検証した．

2011年東北地方太平洋沖地震は，多くの強震観測記録が得られた初めてのM9クラスの地震であり，得られた観測記録を活用して，建物の耐震設計に反映させる必要がある．本論文では，2011年東北地方太平洋沖地震で得られた仙台市域の強震観測記録を用いて，地盤特性の違いによる必要耐力の差について定量的に検討した結果を示した．また，1.0(s)の卓越周期を有する強震観測記録を対象に構造物に求められる必要塑性率と必要耐震性能について定量的に検討した結果を示した．これらの検討結果は，地盤特性を考慮した耐震設計や耐震診断・補強，構造物の非線形性により共振を避ける設計や共振に耐える設計のための基礎資料になると考えられる．

アーチダムの耐震性能照査では地震時の引張応力の評価が重要である．強震時の評価を行う際には動的変形特性の非線形性の考慮が必要になるが，動的変形特性の非線形性が地震時応力の評価に及ぼす影響を定量的に検討した事例は少ない．そこで，動的せん断剛性に着目し，その値の変化が堤体に発生する地震時応力にどのような影響を及ぼすかについて三次元動的解析により検討した．その結果，動的せん断剛性の低下に伴い地震時の引張応力は堤体とアバットメントの多くの位置で低下した．しかし，堤体天端と左右岸アバットメントの一部では地震時の引張応力の増大が見られたので，耐震性能照査に際しては，地震時応力が増大することがある点に留意することが必要である．

鉄道盛土には，降雨に対する浸透や侵食防止を目的として，のり面工が施工される．この内，のり面を被覆するものは盛土内を不飽和状態に保ち盛土全体の耐震性向上に寄与すること，また，のり面工と地山補強材を接合することにより，合理的な耐震補強が可能となることが期待される．しかしながら，これらの効果については十分には解明されていない．そこで，のり面工および地山補強材を有する盛土模型を構築し，降雨散水を行いながら振動台実験を実施した．その結果，張ブロックによるのり面の被覆によって盛土内の相対的に広い範囲が不飽和状態を維持すること，のり面工と地山補強材を接合することで加振時に発揮される張力が増加し，耐震性向上効果が得られることが確認された．

本研究は，複数の加速度軌跡の2方向応答スペクトル適合波を入力とし，2方向に独立に挙動する免震層と2方向の非線形応答が連成する免震層の2種類の免震層の免震建物を対象に，2方向地震時挙動の分析を行った．まず，応答スペクトルに適合した2波のランダム位相の模擬波を原波とし，振幅調整による2方向応答スぺクトル適合波の作成法の適用性について検討した．続いて，2方向地震動の方向性を評価する方法として，最大応答方向－固有周期の関係で整理した主軸方向スペクトルや2方向応答スペクトルの全方位表示を考案し，複数の加速度軌跡の2方向応答スペクトル適合波の方向性を評価した．更に，2種類の免震建物を対象に，2方向地震時挙動を評価した結果，独立モデルは2方向入力による影響を受けにくく，非線形応答が連成するモデルでは，2方向入力による影響を受けやすいことが明らかとなった．このことから，シリンダー型のダンパーなどを方向別に配置することは，2方向入力に対する耐震設計上の配慮として，有効な方法であることを示した．

下水道施設の設計では，土木・建築の複合構造物の土木構造部は2次元フレームでモデル化し，震度法を用いて耐震性能を評価している．しかし，土木構造部は地盤と接しているため，今後，このような地下構造の耐震性能評価の合理化を図るためには，地震時の地盤変位が構造物に与える影響を検討していく必要がある．地盤と構造物の地震時挙動を精度良く再現する手法の一つに，動的相互作用を考慮した非線形有限要素解析による評価がある．本研究では，動的相互作用を考慮した非線形有限要素解析による評価と，従来の震度法による評価の違いを明らかにし，下水道施設複合構造物の合理的な耐震性能評価手法を提案した．

電力用配電設備は多数が広域に点在し，巨大地震発生時には広範囲で同時多発的に被害が生じる可能性がある．配電網の早期復旧を事前検討する上では，公衆安全性に係る損傷に加え，地震後の継続使用性や修復性に係る損傷についても予測することが望ましい．本論文では，配電柱上設備を対象として加振実験に基づく性能照査型耐震性能評価法を構築した．本評価法では，震度別に耐震性能が評価できる点，現実に近い損傷が評価できる点，地震後の継続使用性や修復性に関する性能を評価できる点に特徴がある．