本研究では，立川断層帯における強震動予測のために，立川断層帯周辺のK-NET，KiK-netおよびSK-netによる観測点において観測された中小地震の地震記録に対してレシーバー関数法を用いた解析を実施し，各地点の1次元深部地盤構造を推定することにより，立川断層帯周辺において「長周期地震動予測地図」等による既往の3次元モデルより詳細な3次元深部地盤構造モデルを構築した。構築した3次元深部地盤構造モデルでは，立川断層の中央部から南部にかけた地域では，地震基盤は南西から北東に向かい急激に深くなっており，基盤深度は周辺の坑井データと調和的であった。また，立川断層の中央部においては1.7 kmの地震基盤の落差を有していることを明らかにした。さらに，2011年東北地方太平洋沖地震の際に断層帯周辺地域において観測された本震の水平・上下スペクトル比の卓越周期分布を，本研究で構築した3次元地盤構造モデルを用いたレイリー波の基本モードによる理論楕円率による卓越周期分布によって説明でき，構築した3次元深部地盤構造モデルの妥当性を示した。