足元 地盤 理解 自然災害
本当 カニ 対策
本当 カニ 対策
都市社会工学 環境都市系 前 健一 都市社会工学 環境都市系 前 健
研究テーマのフ ー
研究テーマのフ ー
実際 起こ う 災害や現象の解明と対策 大き 比重をおいています
土石流
土石流
斜面補強
落石
斜面補強
豪雨・浸透破壊
風 植生 豪雨 浸透破壊 杭
液状化
風・植生 杭
陥没・浸食・吸出
津波 杭の打設 支持力
2
メタンハ ー 津波 杭の打設~支持力
東日本大震災 地震災害
液状化 津波被害
東海 東南海 南海地震
東海 東南海 南海地震
う立 向 う
う立 向 う
都市社会工学 :環境都市系 地盤 張研究室 前 研究室 都市社会工学 :環境都市系 地盤 張研究室 前 研究室
&第/回'
調査 ン : 張 鋒 前 健一・森川 紀弘(D2)・今瀬遉也(D1) 期間 成23 4月8日 4月10日
期間: 成23 4月8日~ 4月10日
&第2回'
調査 ン : 前 森河 羽柴 井出 伊藤 期間: 成23 5月15日~5月17日
ま
ま
津波
• 写真
• 研究始
• 今回
• 開画像 ほ 一部
日本 世界 目
日本 世界 感銘 え
日本 世界 感銘 え
• 仮設 宅建設 空港 新 線 驚異的復
• 仮設 宅建設 空港 新 線 驚異的復
旧
大連立 攢治=
• 大連立 攢治=
• 僚機構 役所 力 再評価
• 金 &復興能力 あ ' わ う
• 2 = 課 課
/, ン 直接被害 把握 電力 足 被害把握
0 攡射能漏 長期的影響評価
0,攡射能漏 長期的影響評価
1,復興 補償 資金調遉 う
2 全国津波 策強 時 的債務 経済成長
2,全国津波 策強 時 的債務 経済成長
調査位置図
大船渡市
陸前高田市 前 報告
気仙沼市
前 報告
気仙沼市 石巻市 松島町 仙台市
張 報告
名取市 岩沼市 岩沼市
調査位置図
八戸 久慈 久慈
宮古
釜石
1. 地震動 時間 長い
破壊 = 沈 =
破壊 = 沈 =
0.繰 返し揺
液状 し 地盤 液状 =
液状 し 地盤 液状 ….=
1.繰 返し津波 来
1回目 耐え 0回目以降 =
1回目 耐え 0回目以降….=
2.衝撃力
やい ゆ く 0倍 遊う=
やい *ゆ く …. 0倍 遊う=
3.地震 策 津波 策 両立
一方や 方や ば= ば= 必要= 必要=
地震動 特徴
加速度~時間速度~時間
100s 200s 300s 400s
防災 学研究所資料&HP'
100s 200s 300s 400s
防災 学研究所資料&HP'
K+NET 新宿&TKY007' 観測 長周期 地震動
100s 200s
耐震 耐津波 両立 :
純 考 構造 被害 差
純 考え 構造 被害 差
• RC構造 & い'
• RC構造 & い'
– 地震外力 耐え う 設計
– 自 大 大 外力 想 い &F=ma' – 津波外力 耐え
– 浮力 影響
• 木造構造 &軽い'
– 地震外力 耐え う &経験的 '設計
自 小 い あ 大 外力 耐え い&='&F ' – 自 小 い あ 大 外力 耐え い&='&F=ma' – 津波外力 耐え い
– 浮力 影響
RC 造 地震外力<津波外力<木造 地震外力
– RC造 地震外力<津波外力<木造 地震外力
• 土構造物 =
– 高速遈路 高規格遈路 大 自
– 大 自
– 大 地震力 耐え – 耐降雨&='
衝撃力 倍 & 人 '
衝撃力 0倍= & ン 人へ='
10
岩沼
岩沼市
液状 山間部遈路 被害状況&比較的軽微'
岩沼市
• 液状 山間部遈路 被害状況&比較的軽微' – 車遈舗装 割 陥没
– 陥没深 ≒15cm
名取
名取市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 液状 ン 製水路 浮
– 後 襲来襲 津波 遠方 運ば
名取
名取市
• 被害状況 拡大様子
石巻 港湾施設
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 液状 舗装 地盤 流失
– 引 波 液状 浮い い 舗装装 破 洘側へ運
石巻 港湾施設
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 液状 舗装 地盤 流失&深い 60cm'
石巻 港湾施設
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 液状 舗装 地盤 流失
– 引 波 液状 浮い い 舗装装 破 洘側へ運
台 若林区
仙台市若林区
• 津波津波 被害状況被害状況
– 高速遈路&盛土' 洘岸側 宅 耕作地 ほ 壊滅
台 若林区
仙台市若林区
津波 被害状況
• 津波 被害状況
– 高速遈路&盛土' 洘岸側 宅 耕作地 ほ 壊滅 – 森 助 あ &但し 並木 効果薄い'
台 若林区
仙台市若林区
津波 被害状況
• 津波 被害状況 – 橋脚部付近 状況
– 橋脚 阻害効果 津波 運ば 挟 物 流出 抑制
台 若林区
仙台市若林区
津波 被害状況
• 津波 被害状況
– 高速遈路&盛土' 洘岸側 宅 耕作地 全壊
– 盛土路盤路 津波津波 被害被害 軽減軽減 挟挟 物物 流出流 抑制抑制 && 側側
洙水し ほ い'
台 若林区
仙台市若林区
津波 被害状況
• 津波 被害状況 – 津波高 ≒260cm
– 排水側溝 転落防止策 破損
台 若林区
仙台市若林区
津波 被害状況&高速遈路&盛土' 陸側 損害 比較的軽微'
• 津波 被害状況&高速遈路&盛土' 陸側 損害 比較的軽微' – ッ 積用壁埋没
– 排水側溝破損
– 洙水 し い
石巻 街地
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況 – 橋梁全壊
– 真 中 桁 床 部 津波 持 行
石巻 街地
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況 – 橋梁全壊
– 桁 床 部脱落&100 ほ 遠い 運ば '
石巻 街地
泥 付い い
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況 – 津波 高 電柱 部 遉し
石巻 街地
石巻市
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況 – 橋梁全壊
– 橋 付部&盛土地盤' 完全 洗掘
気 沼 大谷海岸 近
津波洙水想 区域 45 Start
先
鉄遈線路 崩壊:
洘方向 回転
Estimated Tsunami Inundation Area
洘方 回転
遈路 破損
鉄遈線路 破損
土地 洙水
家屋 崩壊
気 沼 新浜町周辺
津波 被害状況
• 津波 被害状況
– 建物全壊
陸前高 市
被災前後 陸前高 市周辺 様子
陸前高田 気 町
津波来襲方向
陸前高
津波 被害状況
• 津波 被害状況
– 橋梁全壊 橋脚部損傷 – 橋脚部損傷 – 桁 床 部脱落
大船渡 国道 号線沿い
津波洙水想 区域
Estimated Tsunami Inundation Area
45 End
陸国遈事務所HP
津波洙水想 地域 境界 表示し 標識
陸国遈事務所HP
• 津波洙水想 地域 境界 表示し 標識
大船渡 大船渡町 ラ ン 大船渡線
港湾 山
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 鉄遈全壊
線路曲 流出
– 線路曲 流出
大船渡 大船渡町 商工会議所駐車場 近
港方面 港方面
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 引 波 鋼製柱基礎破損 引抜 び周辺地盤 洙食
大船渡 大船渡町欠ノ 向
洘方面
液状 津波 被害状況
洘方面
• 液状 津波 被害状況
– 門扉全壊&洘老 状態'
全固 損傷
– 全固 損傷
大船渡 大船渡町欠ノ 向
押し波 強い構造 引 波側 抵抗
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 門扉全壊&洘老 状態'
全固 損傷
– 全固 損傷
大船渡 大船渡町欠ノ 向
陸方面
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 押し波 引 波作用 柱 巻 く &洘老 状態'
大船渡 大船渡町欠ノ 向
港方面 港方面
液状 津波 被害状況
• 液状 津波 被害状況
– 護岸港側 引 波 洙食
津波被害
東北地方太平洋沖地震・津波 釜石港 湾 防波堤縦断津波力を受ける防波堤の挙動に加え
被災前
津波力によって捨石マウンド・地盤 変形し,
構造物の安定性を低下させる可能性
被災後
被災後
土木学会東日本大震災特 委員会総合調査団 調査速報
港湾空港技術研究所 富 孝史氏 報告資料
津波被害
東北地方太平洋沖地震・津波 八戸港 北防波堤Offingg
Shore
消波 ッ
Offing
土木学会東日本大震災特 委員会総合調査団 調査速報 港湾空港技術研究所 富 孝史氏 報告資料
国土交通省東 地方整備局
ソン防波堤 戸港湾 空港整備事務所
Shore
ドラム型遠心力載荷装置を用いた津波実験
MAEDA Lab.円弧破壊 並進・転倒 噴石・墳砂
円弧破壊
津波の侵入方向
沖側
岸側 沖側
岸側
8.8 Caisson-type Breakwater
offing h
Measurement of wave pressure
Unit : m Circular slip surface analysis
数値解析による押し波・引 波の影響評価
MAEDA Lab.1:2 I.W.L +20.0
152
Rubble mound Seabed
offing shore
PWP1PWP2 PWP3 PWP4PWP5PWP6PWP7 PWP8 PWP9 PWP10PWP11PWP12PWP13PWP14PWP15PWP16PWP17PWP18
R=15.0 R=15.0
Circular slip surface analysis
100 Moment 15 ) 20 Moment 15 )
押し波時 検証: 全率 引 波時 検証: 全率
10 Impermeability layer Impermeability
layer
PWP10PWP11PWP12PWP13PWP14PWP15PWP16PWP17PWP18 PWP19PWP20PWP21PWP22PWP23PWP24PWP25PWP26PWP27
Measurement of pore water pressure
40 60 80 100
-5 0 5 10 15
oment that acts eakwater, M (MN)
Moment Wave-level difference
vel difference, Δh (m)
8 12 16 20
-5 0 5 10 15
oment that acts eakwater, M (MN)
Moment Wave-level difference
vel difference, Δh (m)
(a)
0.5 1.0
ent round
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 20
-15
Mo on bre -10 Wave-lev
地盤内の動水勾配
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 4
-15
Mo on bre -10 Wave-lev
0.5 1
ent round
(a’)
地盤内の動水勾配
-1 0(b) -0.5 0.0 0.5
Hydrauric gradi in the ground, igr
PWP5-PWP6 PWP7-PWP8 PWP6-PWP7 PWP8-PWP9
-1 -0.5 0 0.5
Hydrauric gradie in the ground, igr
PWP1-PWP2 PWP3-PWP4 PWP2-PWP3 PWP4-PWP5 (b’)
1.0 1.5 2.0
earing capacity, Fs 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-1.0
支持力に対する安全率
1.0 1.5 2.0
earing capacity, Fs 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-1
支持力に対する安全率
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0.0 0.5
Safety rate of be
Duration time, t (s)
About excess pore water pressure Non-consideration Consideration (c)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0.0 0.5
Safety rate of be
Duration time, t (s)
About excess pore water pressure Non-consideration Consideration (c’)
釜石港
基礎 洗掘
• 基礎 洗掘
• 浮体 浮
釜石港
護岸 背後 & 側 ' 傾斜 移動 背後地盤 陥没
• 護岸 背後へ& 側へ' 傾斜 移動 背後地盤 陥没
+ 吸い出し
-44-
液状化 被害 こ 神戸 釧路
流動
ン 浮
沈
釜石港
護岸 背後 & 側 ' 傾斜 移動 背後地盤 陥没
• 護岸 背後へ& 側へ' 傾斜 移動 背後地盤 陥没
+ 吸い出し
久慈港
• ソン 移動 移動
久慈港
• ソン 移動 移動
久慈港
ッ 引 痕跡
ッ 破損
ッ 引 痕跡
移動 破損
• ッ 移動 破損
ッ 破損
ソン 衝突跡
ッ 破損
ソン ッ 衝突跡
八戸 川地区
舗装 剥
• 舗装 剥
八戸 川地区
舗装 剥 局所的陥没 舗装 空洞
• 舗装 剥 局所的陥没 舗装 空洞
八戸 川地区
越流 背後 洗掘
• 越流 背後 洗掘
• 堤体 剛 ン 部 洙食
八戸港
防波堤 破壊
• 防波堤 破壊
• 護岸 角部 陥没
八戸港
護岸 陸側 移動 背後 陥没
• 護岸 陸側へ 移動 背後 陥没
土 盛土 : 明 暗
土 盛 土
54
土 盛土 被害 違い
地盤工学会 東 地方 洋沖地震 災害調査報告会&2011.4.11'
関潤一&東京大学' 若井明彦&群馬大学'
-56-
地震 カ 破壊 中越地震
う まわ
う まわ
し 地 地
ン 壁 排水孔 大
水 垂 あ あ あ 最
水 垂 あ あ あ 最
近流 い い
千葉県浦安
浦安市
液状 様子&新潟地震' 粒 粒 粒 粒 集 集 集 集 &水 &水 ゆ ゆ ゆ ゆ い場合' い場合' = =
ゆ い堆積状態
ゆ い堆積状態 堆積状態へ堆積状態へ
粒子
振動
(a)粒子 自 動く
粒子 自 動く
抵抗力;摩擦力
抵抗力;摩擦力 振動
く
く
抵抗力;摩擦力
抵抗力;摩擦力
60
く
く
粒 集 ゆ =
粒 集 ゆ =
少しく い ゆ ほ 少しく い ゆ ほ
粒 集 ゆ
粒 集 ゆ
&水 い場合'
&水 い場合'
堆積状態
堆積状態 少しく い少しく い ゆゆ ほほ 変 し
変 し
(b)
,,,,
,,,,
61
並 粒 集
並 粒 集
&水 あ 場合'
&水 あ 場合'
体積 小 く う 体積 小 く う
く く ゆ い状態
ゆ い状態 状態状態
体積 大 く う 体積 大 く う
,,,,
,,,,
62 状態
状態 ゆ い状態ゆ い状態
液状化 いう状態
液状化 いう状態
液状化 いう状態
液状化 いう状態
63
砂 中 水 動く
砂 中 水 動く
• &石 '
一 間 10mm 間 10mm
• 砂
一 間 0.01mm
粘土
粘土
一 間 0.000001mm
64
粒 集 ゆ
粒 集 ゆ
&水 あ 場合'
&水 あ 場合'
粒子 粒子
沈 沈 噴出
噴出
振動
振動 (a)(a) 粒子粒子 水 浮い 状態水 浮い 状態 (d)(d) 噴出し あ噴出し あ 振動振動 (e)(e) 振動
振動 (a)(a) 粒子粒子 水 浮い 状態水 浮い 状態 沈沈
間隙水 間隙水 (d)
(d) (e)(e)
間隙水 間隙水
水 間隙水 水 水
間隙水 水 昇 昇 (b)
(b) (c)(c)
粒子 士 押し合 65 粒子 士 押し合
い い
い い
粒子 士 押し合う 粒子 士 押し合う 力 消滅
力 消滅
千葉県浦安 浦安 民 方 連絡
私 び 地震
自宅 液状 被害
…..ニュ 津波や原発 多く….そ 以外 被災状況 あ 伝
あ 伝え しい….
水遈 電 線 通 い電気 来 い し 時間帯停電 あ
時間帯停電 あ ,,,,,
最初 大 揺 最中
地鳴
聞 え揺
後
地面 面 割 割
見 し ,,,見 そ直後
そ 地割 間や 芝生 途中い勢い 泥水
流 出し い し3 15 く い 大 揺 時 既 泥 浮い い 3:15 く い 大 揺 時 既 泥 浮い い
う 状態 建物 地震
揺 揺
い
見 しい
見 し泥水 あ い 地震直後 1時間 程
度
思い水 逆勾配 使え 泥水
0日後
出 い ….千葉県浦安 浦安 民 方 連絡 千葉県浦安 周期的 隆起 沈
液状 被害状況
• 液状 被害状況
– 液状 歩遈 起
– 起 ≧600mm
– ン 起
千葉県浦安 マン 水
ン 砂 流 込
水 復旧し い い
• 液状 被害状況
&地震予知総合研究会 提供'
– 歩遈& ッ 舗装' 舗装 起 沈
– ン 浮 遊う =
マン 浮 カニ
ン浮力≒0×体積
ン 浮 カ
別 地震
浮力 体積 浮地震 浮力;1×体積
地震 ン
破断
力 破断
液状 力
70
千葉県浦安
液状 被害状況
&地盤工学会報告会 東京電機大学 進教授 資料 '
• 液状 被害状況 – 電柱 傾斜
住宅 被害 古い
地震
地震
宅 傾斜
木造家屋 無鉄筋 ン 基
72
木造家屋: 無鉄筋 ン 基
礎 破壊
千葉県浦安 構造物 周辺 段差
• 液状 被害状況
• 液状 被害状況 – 歩 車遈 起 沈 損傷
地盤 流 出 大 動 :
側方流動
側方流動
流動 地盤 亀裂発生 地盤 亀裂
発生
発生
非液状 液状
非液状 液状 非液状
74
千葉県浦安 大 亀裂
液状 被害状況
• 液状 被害状況 – 地盤 起 沈 変
東海地震を想定 名古屋 け
液状化危険度 概略予測
液状化危険度 概略予測
高い
液状 能性
い
屋港
愛知県東洘地震被害予測調査 , 成7 3月防災会議地震部会資料76
一度、液状化 度、液状化 地盤 地盤
再び液状化 ?
盆地 液状 発生 数
盆地 液状 発生回数
&416~1990 '&出典: 日本 地盤液状
歴 , 若松和 江 東洘大学出 会'
77
名古屋 け 液状化危険度
-78-濃尾地震(1891, M=8.1), 東 洘地震(1944, M=8.0), 河地震(1945, M=7.1) い 液状 し 地域 含 い &地盤工学会, 最新 屋地盤 '
地震動 特徴
加速度~時間速度~時間
100s 200s 300s 400s
防災 学研究所資料&HP'
100s 200s 300s 400s
防災 学研究所資料&HP'
K+NET 新宿&TKY007' 観測 長周期 地震動
100s 200s
液状化後 地盤: 非定常 ク
ゆ く ゆ
数&Hz'
ゆ く ゆ
0.1 1.0
周波数
2011.3.11 14:46 2011.3.11 15:13
タ タ ゆ
10
タ タ ゆ
数&Hz'周波数
2011.4.12 08:08 2011.3.11 15:26
• 株式会社中電 提供 &稲毛' &地表地震動 タ K-NET'
• 液状 後 地盤 回復 地盤 液状
千葉県浦安 周期的 隆起 沈
策 構造物 無被害
液状 被害状況
• 液状 被害状況
– 歩 車遈 周期的 起 沈 損傷 → 波打 い
千葉県浦安
液状 擁壁 被害状況
• 液状 擁壁 被害状況 – 擁壁 変
– 擁壁 変 &傾斜' – 変 ≒150mm
千葉県浦安
液状 被害状況
• 液状 被害状況 – 擁壁 変 &開 ' – 変 ≒80~90mm
千葉県浦安
縮力
縮力=
地震遈 被害状況
• 地震遈 被害状況 – 擁壁 剥
– 剥 範 ≒△300mm×300mm
千葉県浦安 海岸部 護岸
液状 策 護岸 無被害&洙透固 処理?'
• 液状 策 護岸 無被害&洙透固 処理?'
• 一方 長い構造 落防止策 縮 引張 損傷
千葉県浦安
液状 被害状況
• 液状 被害状況
– 転落防止策 縮 引張 損傷 – 方 200mm
液状化対策
液状化対策
っ 効率的 っ
っ 効率的 っ
東京 ィ ニ ラン ?
液状 ゆ い 地盤 改良
[ 液状 発生しや い条件 ] し 砂
1-A) 土粒子 壊 い 締 固
固結 ゆ い地盤
地 水 存
固結 置 換え
1-B) 土粒子 水 浮 い ン
ン
液状 策 液状化対策 考え方
液状 ゆ 構造物 設計 工
[ 被害形態 ] 沈 傾斜
2-A) 構造物 頑 杭 増強 2-B) 作用 力 軽減
88 地 水 存
) 地中壁
地盤改良 液状化対策 原理
振動
落 衝撃 振動
棒 貫入
締 固
89
地盤改良 液状化対策 原理
改良前 改良後
改良前 改良後
地 水
改良前 改良後
置 換え
置 換え
90
地盤改良 液状化対策 原理
地盤改良 液状化対策 原理
91
地盤改良 液状化対策 原理
地盤改良 液状化対策 原理
水 逃 し 液状 抑制
92地盤改良 液状化対策 原理
地盤改良 液状化対策 原理
薬液 注入 薬液 注入
薬液 固 様子
土 固結 ⇒ 粘着力
93構造物を工夫 液状化対策 原理
杭 構造物 強
94
杭 構造物 強
構造物を工夫 液状化対策 原理
壁 地震力 軽減
流動 抑制
95
流動 抑制
-96-
液状化対策
全 完全
無理!
無理!
被害
被害
&液状 し 場合
被害 倍'
液状 策費
被害 2 ~3倍'
少 く 2 倍
少 く 2 倍
液状化対策: マンション、宅地….
• 新築 場合
SCP 静的SCP 深 混合処理&格子状改良' ベ ン 洙透固 SCP 静的SCP 深 混合処理&格子状改良' ベ ン 洙透固
….
持 主 地盤改良 金 屋 1割
価 SCP 策 10,000 ~20,000 ⇒ 坪 価 ン ョン 静的SCP)杭,,,,,
一戸建 無 策 ⇒ 傾い ャッ 直
既存 建物
戸建 ,,,,無 策 ⇒ 傾い ャッ 直
自 土地 土地 ⇒ 知 断
• 既存 建物
– ン チン &CPG'工法 洙透固 工法 – 新築 場合 5~10倍=