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『液状化現象』- 震動で土が液体に

 

最近、大きな地震が起きる度にテレビや新聞のニュースで「液状化」と言う言葉を目にしたり耳にしたりしていることと思います。地震の揺れよって砂地盤が一時的に液体のようになってしまう液状化現象は、1964年の新潟地震で大きな被害をもたらして注目を浴びましたが、兵庫県南部地震や鳥取県西部地震など、規模の大きな地震では必ずといっていいほどどこかで起きている現象です。

地盤が液状化するとどのようなことが起きるのでしょうか

液状化によるアパートの倒壊
(1964年新潟地震/新潟市川岸町)
出典:「液状化マップと対策工法」(ぎょうせい)
  • 地盤が建物を支える能力が低下することで、液状化した地盤に直接支えられている建物が沈下したり傾いたりします。
  • 地中に埋まっている軽いもの(例えばガソリンスタンドのタンクや上下水道のマンホールなど)は浮き上がり、重い物は沈んでしまいます。そのため、地中埋設の水道管、ガス管などが破壊されることがあります。
  • 道路がひび割れたり、沈下したりします。
  • 側方流動と言って地面が水平方向に数メートル以上移動し、護岸や、橋脚が破壊されたりします。
液状化による落橋(渡邊馨一郎氏撮影)
(1964年新潟地震/昭和大橋)
出典:防災システム研究所HP
液状化による巨大噴砂孔
(1983年日本海中部地震/青森県車力村)
出典:「液状化マップと対策工法」(ぎょうせい)

液状化はどうして起きるのでしょうか

水を多く含んだゆるい砂は、常時は砂の粒がお互いにくっついていて、その間に水がある状態で安定しています。(の状態)そこに、地震によって振動が砂地盤に伝わると砂の間の水の圧力が高まり、砂の粒は、水に浮いたような状態に成ります。(の状態)このような状態が液状化現象で、あたかも土が液体のようになってしまいます。場合によっては、水と砂が噴出してくる「墳砂」と言う現象が起きる場合もあります。地震の揺れがおさまると砂粒が下に沈み液状化前よりも密実な状態になります。その結果、地盤は沈下し水が表面にたまります。(の状態)


液状化のメカニズム
a液状化前のゆる詰めの砂. b液状化した瞬間全粒子が浮遊状態にある. c下部は液状化が終了し、上部では液状化が続いている. d全層にわたって液状化が終了して、砂は密に詰まっている.
出典:砂地盤の液状化(第二版) 吉見吉昭 著

液状化しやすい場所はどのような場所でしょうか

  • 比較的最近(今から1万年以内)堆積した砂地盤や埋め立て地盤など。
  • 密度が小さい砂地盤。水中で堆積した地盤は一般に占め固められていないので、密度が小さいと言われています。
  • 地下水位が浅い場所。海の近くや河川の近くなど。

具体的に、各地の液状化し易い場所は、液状化マップとして各自治体のホームページなどで公表されていますの参考としてください。

液状化に対してどのような対策が必要でしょうか

  • 地盤そのものを液状化しないようにする。
    地盤全体を締固めて液状化しにくくする。(サンドコンパクション工法・混合処理工法など)
    排水効果を高めて液状化しにくくする(グラベルドレーンなど)
  • 建物を液状化しない地盤で支える。
    液状化のおそれの無い地層まで杭を貫入させてその杭で建物を支える
    (ただし、液状化した層があると、地震の時の建物から働く横力によって杭が折れやすくなるため、横力に対しても強い杭とする必要があります。また、丈夫な杭で建物を支えることで、建物は安全に守られますが、敷地内の埋設配管などの埋設物は被害を免れることはできません。)
  • べた基礎で支える。
    木造2階建て程度の軽量の建物の場合、地盤改良を行うことや、長さの長い杭で建物を支えることは、高い費用が必要になるため、建物全体を丈夫な鉄筋コンクリートのスラブで支えるべた基礎を採用することで、液状化の被害を軽減することも対策の一つとして考えられます。

液状化の被害から身を守るためには、液状化の起こりやすい場所を把握しておくこと、液状化のし易い場所に建物を建てる時には、液状化対策を行うことなどが必要です。

(技術委員会・地盤系部会)

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