社団法人 物理探査学会
第138回(平成30年度春季)学術講演会


10〜100Hz領域における表面波リーケージモードの計算

講演要旨(和文)
表面波の散乱は地下構造推定に用いられている。地表部が舗装路面や締固めを受けていると地表面付近は下部土壌層より地震波速度が大きい。正規モードには周波数の増加に伴い位相速度が大きくなる逆分散が部分的に現れる。逆分散の出現と観測分散曲線との比較は地下構造推定に役立つ。正規モードの計算では、位相速度は最下層のS波速度を越えることはできない。これは、表面波を構成する波の振幅が深度無限大でゼロになることによる。最下層のS波速度より大きい領域での分散曲線はリーケージモードである。リーケージモードは表層を伝わる高速のS波によって生起するが、水平方向への伝播中にエネルギーを下方に逃がす。ここでは 10-100 Hz の帯域での正規モードとリーケージモードの分散曲線を計算した。この周波数領域は地表震源を用いる能動的地震波探査で使われるため重要であるにも関わらず、これまであまり調べられていない。

講演要旨(英文)
When the land surface is paved or the soil is subject to compaction, the seismic velocities in near-surface layers are higher than the underlying layers. In this case, dispersion curves contain invers dispersion parts in normal modes, where phase velocity increases with increasing of frequency. In normal mode calculations, the phase velocity should be smaller than the S-wave velocity of the lowermost layer. This restriction comes from the physical requirement that the amplitude of surface wave must converge to zero at the infinite depth. Velocities of the normal modes do not exceed the velocity larger than the S-wave velocity of the lowermost layer. In the velocity range larger than the S-wave velocity of the lowermost layer, there appear leakage modes which dissipate wave energy during propagation in horizontal direction. Leakage modes appear associated with the fast S wave at the near-surface layers, and dissipate wave energy downwards. We calculated the normal and leakage modes for layered models that have layers of pavement in the frequency range 10-100 Hz. This frequency range has not been well studied, but important for most of active geophysical prospecting in which surface waves are excited by near-surface vibration sources. It is important to compare the inverse dispersion and observed surface-wave dispersion curves for estimating subsurface velocity structures.