600mm 内寸法誘発原因地盤間隙変化大要因あ, 間隙力昇象多岐わ, 発生原因特定い現状あ中特注目い, 地震海底地盤液状化やン解海底地盤水び昇あ, 液状化やン解地盤間隙力昇伴う有効応力, 緩傾斜海底地発生説明いいい

(1)

海底地

べ

発生

ニ

関

研究

Study on mechanism of occurrence of submarine landslides

木

真郷

1

，岩井裕

2

，川崎貴也

3

，張鋒

4

1 古屋業大学学部社会学 E-mail address [email protected]

概

要

海底地発生，海底破断や地震動伴わい津波引起く，地震時海底地地震津波規模増大能性あ。海底地盤地陸地盤地比較大規模あや，1° 満い緩い角度地発生あ特徴あ。海底地発生ニび規模い地盤力学的観点検討例過去，極少い。本研究，海底地発生要因一間隙水昇着目，海底斜面模擬模型実験行。水中形成斜面人的間隙水え，大，過剰間隙水発生置び透水層有無変化，海底地発生時間隙水大び地規模や形状い観察。ワ：海底地，ン，間隙水，模型実験 1. め海底地盤地陸地盤地比較大規模，緩い角度地発生特徴あ。陸地海底地比較表 1 示。近海底地形関調査，日本列島周辺海域海底地痕跡多数発見い 1)。海底地発生，海底設置通信ン損傷えや，海底地形大規模変化津波引起危険性指摘い 2)。表 1 陸地べと比較陸地海底地移動距離数m～数十m 数百m～数万m 土砂容量数千m3程度数千km3以斜面傾斜 10°以 0.5°以土質状態飽和飽和サョン過去報告中最大海底地発生知い例紀元前6100 沿岸大陸棚端沿発生海底地あ Storegga Slide あ 3)4)5)。沖 800km 渡厚 450m 及ぶ海底地発生伴い陸80km 及ぶ津波発生。， 2011 発生東日本大震災津波海底地原因被害拡大例あ。津波変動原因発生あ，実際観測津波規模解析的再現う試，変動起因津波大規模発生いう結果出い 6)。解析結果，地震動発生波震源離海底起海底地要因発生波合わ巨大化い発表い。，緩傾斜例合衆国ッ海底地挙。海底地 0.01° いうわ傾斜あ関わ，海底地発生。水中安息角度考慮，海底地断抵抗力び重力土塊移動いう論理，流動規模大や緩い角度地現象説明い。海底陸地大い，規模く発生要因多様性あ。例え，陸地土塊体積，大い数十km3 あ対，海底地場合最数百km3，大い数万km3 いう規模。，陸地発生一般的要因，地質風化，降雨斜面地盤飽和度昇び間隙水昇，地震慣性力あい地震動液状化弱面形成挙。対海底地場合，通常海底地盤海水完全飽和状態あ飽和度大変化生い。，降雨う地盤間隙水量急激変化う現象海底い頻繁発生いい 1)。従，海底地

第30回中部地盤工学シンポジウム

(2)

誘発原因地盤間隙変化大要因あ，間隙力昇象多岐わ，発生原因特定い現状あ。中特注目い，地震海底地盤液状化やン解海底地盤水び昇あ。，液状化やン解地盤間隙力昇伴う有効応力，緩傾斜海底地発生説明いい。い國生(2000)7) ，透水層水膜形成海底地角度発生原因一考えい，海底地発生ニび規模い地盤学的観点検討例極少い。本研究海底斜面模擬模型実験海底地発生ニび規模把握組。 2. 実験装置概要び実験条件本実験，海底斜面模擬模型土槽用い。模型土槽設置斜面模型砂堆積，斜面面定水昇降装置水差増減水え，海底地発生時過剰間隙水及び土塊移動観察目的実験行う。本研究，特以 2 目着目。 1) 海底地盤過剰間隙水大入範。 2) 透水層有無。 2.1 実験装置概要 2.1.1 実験土槽本体び斜面模型実験土槽 1 示う製土槽用い。， 2 実験装置全体面示。模型土槽寸法表 2 示う寸幅1500mm，深 600mm，奥行 400mm あ，模型斜面角度 10°，水距離 1000mm 斜面模型設置。斜面模型中央幅 200mm 加ッ樹脂製設置，所定範水散え。表 2 実験装置概要幅寸 1500mm 深寸 600mm 奥行寸 400mm 斜面角度 10° 斜面水距離 1000mm ， 3 示定水昇降装置水槽置，土槽張水水差連的変化。時，昇降装置土槽水供給土槽水昇わいう土槽側面設置い排水コッ定期的排水土槽水一定保。 1 実験土槽排水給水 1500mm 内寸法水位差 6 0 0 mm 内寸法 1000mm 2 実験装置全体平面

拡大

3 定水位昇降装置左：定水位水槽右：全体 4 斜面設置模式あ。全部 5枚設置，法尻方向番号～振い。対応い付属コッ開閉，水え置変化。，黒四角，赤丸，青角 1～3 示斜面設置水計設置置あ，色ン形状後述間隙水計時刻歴ン対応い水

(3)

計直，中央，直目安設置い。

1

2

3

1000ｍｍ 200 ｍｍ 4 水圧をえコッと水圧計配置 2.1.2 水中配置とそ目的 5 示う水槽 3 水中土槽外設置。水中法尻法肩水中，，。水中斜面法尻基礎地盤境目，水中斜面中央側壁，水中斜面法肩部壁境目観察い。，使斜面全体動土槽外撮影土槽全体観察い。水中斜面角度10° ビデ 1500mm 600 mm 5 撮影位置 2.2 実験条件え間隙水大入範変え時地盤変動，透水層有無地発生及影響着目，表 3 示実験実験行。Case-w1 Case-w3 水計入，水中，地やン地盤変動観察。 Case-w4 Case-w6 水計新く設置あ。本実験地盤料豊浦砂用い，水中落法斜面形成。斜面層厚40mm 目標い。時，少量豊浦砂水中落法時基礎地盤流込う想定必要土量 3%多く土使用。，Case-w1～Case-w3 い相対密度60% 目標い，透水層び間隙水計設置 Case-w4～Case-w6 い相対密度40% 目標変更，地盤形成い。初期え水，地盤厚び間隙比限界水勾配水差36mm 算出，値基準 42 mm 水差え。 100mm刻 1300mm 計14パン調査行。，水差い水え時間全 3 間統一， 3 経過後地盤水あ消散時間 1 程度設い。 Case-w1～Case-w3 透水層設置い豊浦砂堆積あ，Case-w4～Case-w6 透水層地盤設置あ。透水層厚 1.0mm，幅398mm，長 920mm ニ用い。透水層地盤設置，斜面底面 29.5mm 置設置，相対密度保，全層厚 40mm うニ 9.5mm 砂地盤作製。様子 6 示。表 3 実験ー Case 透水層水計設置水え置相対密度(%) Case-w1 60 Case-w2 60 Case-w3 60 Case-w4 ああ 40 Case-w5 ああ 40 Case-w6 ああ 40 6 透水層えた位置模式 3. 実験結果び考察 3.1 透水層いー実験結果透水層いCase-w1~Case-w3 い，水え形変形生，方砂堆積。現象，高い水液状化砂斜面沿流考え。Case-w1 Case-w3 斜面全体発生。以表 4 示う，液状化砂流動水え範形状変化見。， 7 Case-w3 い水差42mm 1300mm 変化，水え時斜面法尻部地盤挙動示。 7

(4)

示う斜面法尻部砂堆積確認。砂流動距離測定置 8 示う，流動開始置流動砂堆積終了置間縦び横方向最長距離あ。表 4 Case-w 1 Case-w 3 地盤挙動まとめ Case 流動開始水差最終流動距離縦方向最終流動距離横方向 Case-w1 600mm 178.3mm 192.1mm Case-w2 400mm 268.8mm 189.2mm Case-w3 500mm 207.0mm 207.0mm

砂

堆積

た範

砂

流

出た範

7液状化発生伴う砂流動距離比較：斜面流動開始前斜面様子：斜面流動様子 8 法尻部流動距離測定位置 9 Case-w1 Case-w3 時水中撮影画像算出地盤変状い縦横方向流動距離観点比較。 9 ，最終的流動距離限，全体的水え範広い Case-w2 やCase-w3 う Case-w1 大規模流動い。土砂流動い水発生。，Case-w2 Case-w3 比，水え範い Case-w2 う流動開始早くや縦方向流動距離大くい。透水層い場合，水え範地盤え影響最大限地点存能性あ考え。一定水差縦方向横方向流動距離増大緩やい。現象，砂斜面法尻方堆積土移動い考え． 0 500 1000 1500 0 50 100 150 200 250 300

Case-w1 Flow Length Case-w1 Flow Width Case-w2 Flow Length Case-w2 Flow width Case-w3 Flow Length Case-w3 Flow Width

Slide Length/Width (mm) Water level(mm) 9 法尻部流動距離測定位置 3.2 透水層あー実験結果 3.2.1 水中整理次，透水層あ Case-w4~Case-w6 結果い述。透水層いCase-w1~Case-w3 ，水え部い局所的砂流動発生対，透水層有，斜面全体透水層，法尻部横幅全体わ砂堆積。透水層沿斜面現象，え水透水層溜，透水層砂層間あ摩擦極端原因あ考え。 10 Case-w5 い水差200mm 時，水入 10 後～30 後発生斜面前方様子 PIV 解析示あ。粒子法尻部向移動い様子わう水え範限定的あ，斜面全体確認いいえ。 10 PIV解析べ様子

(5)

初期状態

水

差

100mm 1

後

水

差

100mm 2

後

水

差

100mm 3

後

初期状態

水

差

100mm 1

後

水

差

100mm 2

後

水

差

100mm 3

後

11 Case-w5 地盤挙動，Case-w5 水差100mm え時地一連様子水中び水中撮影時系列並 11 示。時， 11 8枚写真段水差100mm 水え水中撮影，初期状態水え 3 後 1 地盤挙動撮影あ。段 4枚写真水中時刻撮影画像あ。斜面法尻堆積砂範い，堆積物先端部実線，堆積物後方部点線示。 11 ，水差100mm い水え始 1 後斜面前方始，伴斜面法尻部砂堆積始。後，進行い。水差100mm え 3 後 37.5mm 。，水差200mm ，水差100mm 時比較斜面移動距離増加い。特，水え 2 後い，一気進行い。，え水差 100mm 200mm 増加透水層広い範摩擦考え。先述 PIV 解析結果く水中画像，斜面全体い。次，Case-w4～Case-w6 いえ水差積距離関係 12 示。距離関，水中撮影画像算出い。 12 う，水え範広い Case-w5 Case-w4 比，発生時水差くい，最終的距離大くい確認。，透水層設置い場合，水え範広，透水層水昇範広，早い出，大規模考え。，Case-w6 ～コッ開，水え範最大い関わ Case-w5 コッ～開比距離く。 Case-w6 い，発生直前水差600mm 透水層法尻部目ン発生，透水層水消散，距離 Case-w6 比値考え。，Case-w4～Case-w6 いい，水差増加対距離増加割合緩や点存，，伴い斜面法尻部土砂堆積，妨理由考え。 0 250 500 750 1000 1250 1500 0 50 100 150 200 250 300

Case-w4

Case-w5

Case-w6

Slide Length (mm) Water level(mm) 12 透水層あーべ距離比較 3.2.2 水圧計整理水計設置い Case-w4 Case-w6 ，過剰間隙水変化，ンン示 13 15 示。横軸時間 0 720 い，実際各水差い 180 経過後，水え停約1 間水消散時間設い，水消散要時間省い時間整理い。， 13 15 ，Case-w4 Case-w6 ン発生置右斜面模擬斜線示。時，斜面変状発生前後

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(6)

0

60

120

180

240

300

360

420

480

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660

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0.1

0.2

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xc

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s pore

w

at

er pre

ss

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[kP

a]

Time [s]

P.W.P-1

P.W.P-2

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500mm

400mm

300mm

200mm

Boiling

1st Slide

1 2 3 法尻方面ボイン発生位置 13 Case-w4 水圧変化

0

60

120

180

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300

360

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200mm

300mm

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Boiling

1st Slide

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Time [s]

500mm

600mm

700mm

800mm

Boiling

1st Slide

(7)

4 水差斜面変状発生前後 4 水差水対象選定い。，ン発生水差表 5 示。表 5 Case-w 4 Case-w 6 地盤挙動まとめ Case ン発生水差発生水差 Case-w4 400mm 300mm Case-w5 300mm 100mm Case-w6 600mm 700mm ，Case-w4 水差100mm～300mm 時水昇，水計＞＞高い値示，水差400mm 時＞＞高い値示い。水差400mm 時発生斜面壁面ン水計付近過剰間隙水消散水計値考え。水差400mm以降ン発生，規模拡大い，以降，水頭差大く，検出水大く増加。，Case-w4 水え置法尻付近コッあ，斜面方間隙水計特い値示い。次，Case-w5 注目。Case-w4 見比，水計，，程度値示，水透水層広い範わ伝いわ。，Case-w4 比水え範広，透水層広い範水広考え。，コッ離水計反応，透水層存水え箇所局所的あ，水透水層全体広考え。，水差100mm～300mm 時水計緩や昇，程度値示，水差 400mm 時水計，水減少い。水差300mm 時発生斜面中腹壁面付近広い範発生ン水計，付近過剰間隙水消散考え。時，水計高い値示い。，水計近傍ン発生いい，周辺水消散く，水差昇水増加考え。，ゆく堆積砂断発生負ン発生，地盤過剰間隙水発生考え，実験少い，詳ニ関今後検討あ。，Case-w4 様ン発生後水大増加確認。最後，Case-w6 注目。，水差600mm いコッ開時 100 経過時斜面法尻部ン発生，透水層過剰間隙水消散，水計付近水急激減少， 2 水計程度水値。次，水差800mm い，斜面法肩部斜面側面両側ン発生，水計，水減少。，ン発生後水大増加確認。，水差700mm 時水全体的高い値示い，前高い水計測い，水差昇間隙水昇原因考え，水差 600mm 発生ン水消散水増減関係合致，詳い今後検討必要あ。以，水え範変化，透水層水挙動変化見。中，透水層存水え箇所局所的あ，水透水層全体観測。実際海底地盤い，透水層存，局所的力海底地発生危険性示唆いい考え。，ン発生，発生付近地盤透水層水減少。一度ン発生，以降，水頭差大く，検出水大く増加。，一度水消散う再度水くく能性示唆。 4. 結論本研究，海底地発生ニび規模把握目的模型実験行。特間隙水え大，範び透水層有無着目。得主知見以示。 (1) 透水層い地盤水え，水え範形変形生。変形水え範増やや高い水え大く。 (2) 透水層あ地盤水え，水え範局所的あ，斜面全体透水層共透水層沿。 (3) 透水層あ地盤水え，コッ開置 1 所あ広範過剰間隙水昇観測。，ン発生，水消散，過剰間隙水以降大く昇い。 (4) 今回実験，過剰間隙水着目，既往研究報告い透水層水膜い観察いい。水膜形成含詳海底地発生ニ関今後検討あ。参考文献

1) Yamada, Y., Matsuoka, T., 2008. Accretionary prism formation and submarine landslide, in: 第37回岩盤力学関ン

(8)

2) Nisbet, E.G., Piper, D.J.W., 1998. Giant submarine landslides. Nature 392, 329.

3) Bryn, P., Berg, K., Forsberg, C.F., Solheim, A., Kvalstad, T.J., 2005. Explaining the Storegga slide. Mar. Pet. Geol. 22, 11–19. 4) Dawson, A.G., Long, D., Smith, D.E., 1988. The Storegga slides:

evidence from eastern Scotland for a possible tsunami. Mar. Geol. 82, 271–276.

5) Kvalstad, T.J., Andresen, L., Forsberg, C.F., Berg, K., Bryn, P., Wangen, M., 2005. The Storegga slide: evaluation of triggering sources and slide mechanics. Mar. Pet. Geol. 22, 245–256. 6) Tappin, D.R., Grilli, S.T., Harris, J.C., Geller, R.J., Masterlark, T.,

Kirby, J.T., Shi, F., Ma, G., Thingbaijam, K.K.S., Mai, P.M., 2014. Did a submarine landslide contribute to the 2011 Tohoku tsunami? Mar. Geol. 357, 344–361.

7) 國生剛治, 2000. 砂層成層構造液状化時水膜生成地盤安定性影響. 応用地質 41, 77–86.