11. 기반층

 불과 몇 십 m 밖에 떨어지지 않은 두 지점에서도 지진 피해 비율이 현저히 다르다. 이러한 두 지점에 실제로 지진계를 설치하고 지진동을 관측하면 지진동의 파형이 같은 지진이라 할 수 없을 정도로 다른 경우가 많다.

이와 같이 지진 파형이 다른 주요 원인은 이들 지점의 지하구조가 다르기 때문이다. 지진동 재해를 일으키게 하는 주요 인자는 S파이므로 공학적으로 S파 속도의 연직분포를 고려하면 좋다.

지진시에는 지반에 따라 고유의 진동 특성이 나타나므로, 그 지반에서 응답계산 등에 상요되는 지진파형에는 상기의 지진 특성을 포함해야 하며, 다른 지반에서 얻어진 강진 기록을 그대로 사용하면 합리적이 못된다.

지진파형 추정방법은 2가지가 있다. 첫 번째는 진원에서 출발하는 방법으로서 지진은 단층생성에 의한 것이라는 관점에서 이들을 적당한 단층모델로 변환하고 임의로 떨어진 지점의 지진동을 이론적으로 계산하는 것이다.

이 방법은 반무한 매질상에 다층구조를 가정하여 더욱 현실적인 경우로 확장하거나 공학적으로 중요한 단주기대역을 포함한 지진파형을 예측하기는 매우 곤란한 것으로 알려져 있다.

장주기 성분은 평균적인 단층생성과정의 파악으로 충분하며, 단주기 성분까지 포함시켜 거론하기 위해서는 상세한 단층생성 이력을 알아야 한다.

파의 전파 도중에 존재하는 많은 불연속면은 단주기 성분의 변형을 더욱 복잡하게 한다. 따라서, 이 방법은 석유탱크 및 길고 큰 교량 등과 같이 특히 장주기의 고유 주기를 가진 구조물을 목적으로 진폭을 에측하는데는 이용할 수 있어도 일반의 공학 목적으로는 현재의 경우 부적합하다고 하지 않을 수 없다.

고로 단주기 성분을 예측하는 방법으로서 예측지점에서 측정한 소 지진의 파형으로부터 대 지진의 파형을 합성하는 반경헙적 방법으로 연구의 중심이 이행되고 있다.

두 번째 방법은 역으로 지표에서 진원쪽으로 접근하는 방법으로서, 다음과 같은 고려방법을 토대로 하고 있다. 대국적으로는 지하 깊은 곳으로 갈수록 S파 속도는 빠르다. 디시 말하면 깊을수록 매질 G의 크기는 커진다.

진진이 발생하는 지하 깊은 곳에서 S파 속도 3km/s로 보아도 된다. 이것은 지진학에서 말하는 지각 최상층의 S파 속도에 해당한다. 한편, 지표에 가까울 경우 S파 속도는 연약지반에서는 100∼200m/s로서 매우 느리다.

따라서, 지진파는 Snell의 법칙(2개의 매질 경계면에 지진파가 입사할 경우, 입사각 및 굴절각을 α,β로 하여 매질 중의 지진파 속도를 각각 V1,V2로 하면 그 사이는 sinα/sinβ = V1/V2의 관계가 있다)에 으하여 바로 하부로부터 오는 것으로 고려해도 된다.

S파 속도가 빠른 (단단한) 매질로부터 느린(연약한) 매질로 지진파가 들어 가면 굴절파의 진폭은 입사파보다 커진다. 이것이 지표부근 지표파의 중복반사작용과 더불어 그 장소에 특유한 진동 특성을 형성한다.

파형의 변화는 S파 속도 구배가 큰 곳에서 현저하기 때문에 , 이를 피하여 검토지역의 지하 적당한 심도에 지역 공통의 기반면을 설정하면 그 면에 입사하는 지진파형은 지역을 통하여 같다고 볼 수 있으며, 깊게 기반면을 설정할수록 파형은 진원에서 방출된 진원파가 지닌 특성에 근접된다고 한다.

이 기반면보다 하부지층을 기반층 또는 간단히 기반이라 한다. 이렇게 하면 지역내 임의 지점의 지진동 특성, 즉, 탁월 주기, 어는 주기에서의 지진파 증폭 비율 등은 기반층보다 상부 지층의 S파 속도 구조를 알면 그 중복반사 계산을 하여 알 수 있다.

또한 지표기록이 주어지면 그 지역내 다른 지점의 파형을 알 수 있으며, 이러한 계산에서 편의상 기반층 내의 S파 속도는 일정하고 이것이 무한대로 계속되는 것으로 본다.

일반적으로 이러한 기반층을 설정하기 위한 조건은 기반면이 공간적으로 어느 넓이를 가지고 그 면의 S파 속도는 거의 같고 기반층에서는 지표층에 비하여 구성ㆍS파 속도의 변화가 적은 것이 좋으며, 여기서 공간적 넓이는 그 장소에 지진 피해를 미치는 지진의 진원거리에 의하여 결정된다.