せん断波速度計算機
地中の深部を探る「波動」の速さを解析。地盤の硬さを科学的に裏付けます。
解析結果
せん断波速度（Vs）とは：地盤の「硬さ」の証明
せん断波速度（Shear Wave Velocity, Vs） とは、地震波の一種である「せん断波（S波）」が媒質中を伝わる速さのことです。S波は。、進行方向に対して垂直に地面を揺らしながら進む「横波」であり。、液体中を伝わらないという性質を持っています。
地震学や土木工学において。、Vsは地盤の「剛性」を直接的に表す最も重要な物理量の一つです。一般に。、地盤が硬いほどVsは速くなり。、軟らかいほど遅くなります。日本の建築基準法においても。、建物の耐震設計を行う際の地盤種別判定に、このVs（またはN値からの換算値）が用いられています。
せん断波速度の計算式
Vsは、材料の「せん断弾性率（剛性率）」$G$ と、その材料の「密度」$\rho$ によって決定されます。
- G: せん断弾性率（パスカル [Pa]）。変形しにくさを表します。
- ρ: 密度（キログラム毎立方メートル [kg/m³]）。重さを表します。
- Vs: せん断波速度（メートル毎秒 [m/s]）。
なぜVsを計算するのか：実務での意義
Vsを正確に把握することで、以下のような高度な解析が可能になります。
- 地震動の増幅特性の予測： 地震波が深い岩盤から。、表面の軟らかい土層（表層地盤）に伝わる際。、速度が急激に低下すると揺れが増幅されます。Vsのデータがあれば。、その地点でどれだけ大きく揺れるかを予測できます。
- 地盤の分類（耐震設計）： 建築の実務では。、地表面から30mまでの平均せん断波速度（AVS30）を指標とし。、その土地が「硬質地盤」か「軟弱地盤」かを判定します。
- 地すべり・液状化リスクの評価： 非常に遅いVsを持つ地盤は。、地下水を含んだ軟弱な砂層であることが多く。、液状化の兆候を捉えるために役立ちます。
S波とP波の違い
地震が発生した際、最初に届くのがP波（縦波）で、次に届くのがS波（横波）です。
- P波（Primary Wave）： 進行方向に平行な振動。速度が速く、固体・液体の両方を伝わります。
- S波（Secondary Wave）： 進行方向に垂直な振動。速度はP波の約6割程度で、固体のみを伝わります。地下に液体（マグマや水）がある場合。、S波はそこで消滅したり遮られたりするため。、地球内部の調査に欠かせません。
典型的なせん断波速度の範囲 (m/s)
| 地層・材料の種類 | 速度 (Vs) の目安 | 特徴 |
|---|---|---|
| 極めて軟らかい粘土層 | 100 未満 | 非常に大きく揺れやすい、液状化高リスク |
| 洪積土層（一般的な地盤） | 200 〜 400 | 中程度の剛性を持つ地盤 |
| 風化岩・軟岩 | 500 〜 1000 | 建物支持基盤として良好 |
| 硬質な岩盤（花崗岩など） | 2000 以上 | 地震波が速やかに通過し、増幅が少ない |
| 鋼鉄 | 約 3200 | 極めて高い弾性を持つ人工物 |
N値からの換算式（実務的なアプローチ）
地盤調査の現場では。、直接Vsを測定（弾性波探査）する代わりに。、ボーリング調査で得られる N値 から推計することが多々あります。以下は代表的な換算式の例です（道路橋示方書など）。
砂質土の場合: Vs ≈ 80 × N^0.33
粘性土の場合: Vs ≈ 100 × N^0.33
FAQ：よくある質問
- Q. AVS30（平均せん断波速度30）とは何ですか？
- A. 地表から30m深さまでの各層のVsを、その層厚で加重平均した値です。防災マップの作成や。、特定の場所での地震保険料率の算定などに活用されています。
- Q. 液体中のS波速度は？
- A. せん断弾性率 $G$ が0であるため。、理論上の速度は 0 m/s です。そのためS波は水や外核を通り抜けることはできません。
- Q. 密度が速さに与える影響は？
- A. 式 $Vs = \sqrt{G/\rho}$ からわかる通り。、同じ硬さ（$G$）であれば。、重い（高密度）ほど速度は緩やかになります。しかし。、自然界の岩石では「硬いものほど高密度」という傾向が強いため。、結果的に高密度のものほど速くなることが一般的です。
まとめ
せん断波速度を計算・計測することは。、足元の見えない地中の「強さ」を可視化することに他なりません。地震から命を守るための耐震設計から。、巨大プロジェクトの基礎選定まで。、S波の速さは常に安全のバロメーターとなります。当ツールを用いて。、物理学に裏打ちされた地盤評価を体験してください。