국부 지반 조건은 지진 동특성을 크게 변화시키며, 특히 깊은 연약지반의 증폭 효과는 구조물 파손을 가중시키고 대도시 대재해를 초래할 수 있는 핵심 요소이다. 본 논문은 지반 지진 효과의 전형적인 거시 현상과 교훈, 100년간의 인식 및 과학적 도전을 체계적으로 설명한다. 첫째, 샌프란시스코 만지구(1906년 Mw 7.8 및 1989년 Mw 6.9 지진), 멕시코시티 분지(1985년 Mw 8.1 및 2017년 Mw 7.1 지진), 위허 분지(2008년 원촨 Ms 8.0 지진) 및 도쿄 만지구(예: 1923년 Mw 7.9 및 2011년 Mw 9.1 지진) 등 전형적인 깊은 연약퇴적구역의 거시 지진 피해 현상과 강진 기록을 바탕으로 깊은 연약지반 지진 효과의 비선형 증폭 공통 특성을 밝힌다. 여기에는 장주기 지진동의 현저한 증폭, 강진 지속 시간의 명확한 연장, 지반‑구조 이중 공진, 분지 경계 효과 등이 포함된다. 둘째, 1차원 주파수 영역 등가 선형법에서 시간 영역 비선형법(총응력 및 유효응력법), 복잡한 2D/3D 비선형 파동 수치 시뮬레이션법에 이르기까지 지반 응답 해석법과 소프트웨어의 진화 과정을 체계적으로 설명하고 각 방법의 이론적 기초, 수직정거장 기록을 바탕으로 한 검증 및 적용성을 평가한다. 마지막으로 해하 평야, 장강 삼각주 등 극심한 깊은 연약지반 지역 도시군이 직면한 잠재적 극한 지진 위험에 대해 세 가지 기초적 난제(극심한 심부 연약지반 강비선형 거동을 효과적으로 나타내는 구성 모델, 광역 규모의 깊은 연약 복잡 지반 공간 변이성과 관련 파라미터 불확실성을 합리적으로 나타내는 수치 모델 구축 방법, 고효율·고정밀 2D/3D 비선형 파동 모사법)를 제시한다. 이 난제 해결은 지반 효과에 대한 과학적 인식을 심화하고 도시 지진 탄성 이론을 발전시키며 미래 대형 지진 재해 위험을 효과적으로 방지하는 데 중요한 과학적·공학적 의의를 가진다.

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