PowerPoint プレゼンテーション

(1)

東京電機大学名誉教授安田進

液状化による被害の実態と予防について考える

1. 埼玉県における液状化発生履歴 2．液状化発生のメカニズムと予測 3．液状化による構造物の被害の特徴 4．液状化対策方法

5．東日本大震災で液状化した都市における復旧・復興 6．将来の地震における液状化による被害に関して

1

(2)

2

1. 埼玉県における液状化発生履歴

（若松による）

川越東松山

熊谷加須

久喜

さいたま

春日部

越谷三郷本庄

(1)過去の地震による液状化発生地点の調査例

(3)

3

(2)1923年関東大震災における埼玉県の液状化被害

地質調査所によると、幸手の旧市街を取り巻く宅地や田畑に多数の地割れや噴砂孔を生じ，多量の砂水を噴出。

中川や古利根川沿いにも地割れが発生との証言もあった。

地質調査所によると，古利根川の北岸の畑，宅地，道路と川に並行な地割れ群ができた。その中でも杉戸小学校から杉戸駅にかけて大きな地割れや陥落地帯ができ，

校舎などが傾斜・倒壊した。地割れや陥落地帯の幅は，最大5.4mもあり，多量の水，砂，浮石を噴出し，校庭が傾斜・倒壊した。

(4)

4

地質調査所によると，古利根川沿いの宅地，畑に多数の地割れができ，多量の砂水を噴出したため付近一帯15cm湛水し，砂も12cm堆積した。川久保の生垣が，古利根川の方向に最大1.5m移動するなど，

地盤の永久変位も発生した。

地割れによって引き裂かれて半壊した家屋が少なくなかった。

また，元新宿では，国道4号線を斜めに横切る地割れが 100mの間隔で2本でき，2本の地割れにはさまれた箇所は1m 近く沈下したなどの証言もあった。

(5)

5

(3)2011年東日本大震災で液状化した箇所の概要

国交省関東地整と地盤工学会の共同で地震の4か月後に整理した液状化地点

埼玉県でまとめられた液状化が発生した市町村

（関東地整による）（埼玉県による）

(6)

6

久喜市南栗橋の平野における盛土造成宅地で発生した液状化被害

（地盤工学会による）

(7)

（1か月後に撮影） 7

(8)

8

推定地盤断面図

（地盤工学会による）

(9)

浦安市今川

浦安市入船

401000

浦安市入船東京湾岸の戸建て住宅の被害状況

9

千葉市美浜区磯辺

(10)

浦安

(小川氏の撮影による)

東京湾岸の市街地の平面道路の被害状況

路面の突き上げ

新木場

路面の凸凹

ディズニーランド駐車場

噴水・噴砂

浦安消防署今川支所地盤の沈下にともなう段差

(11)

11

舞浜2

舞浜3

富岡今川

入船

A

A’

B

B’

C C’

D D’

E

E’

配水管漏水箇所

東京湾岸の上下水道、ガス、通信の地中埋設管の被害例（浦安での配水管被害箇所）

浦安市内の配水管漏水箇所

(千葉県による)

(12)

関東大震災での液状化地点東日本大震災での液状化地点

なぜ液状化しなかったのか？

（若松による）

考えられる理由その1：地震動の違い、その２：エイジング効果

(4)関東大震災と東日本大震災での液状化被害の違いの留意事項

（液状化地点図は国交省と地盤工学会による） 12

(13)

河川堤防の被害

1923年関東大震災での被災箇所

2011年東日本大震災での

被災箇所

(14)

（武村による）（気象庁による）

関東大震災東日本大震災

考えられる理由その1：地震動の違い

14

(15)

沖積砂（墨田）

F =0%

C

F =40%

C

F =70%C

埋立砂質土長期圧密した供試体

に対する試験

浚渫土

山砂木村・龍岡ら

（Dr=80%）

0.00010.001 0.010 0.1 1 10 100 1000 10000 0.1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

堆積や埋立からの経過時間（年）

液状化強度比 , R

L

○：F_C≒0%

◎：F_C≒15%

▲：F_C≒40%

□：F_C≒70%

考えられる理由その2：堆積後の経年変化により液状化強度が増加した効果（エイジング効果）

15

(16)

1994 北海道東方沖

1993 北海道南西沖

1968 十勝沖 2003 十勝沖 1982 浦河沖

1978 宮城県沖

1978 伊豆大島近海

1973 根室半島沖

1964 新潟 1983 日本海中部

2008 岩手・宮城内陸

1987 千葉県東方沖 1993 釧路沖

1993 能登半島

1994 三陸はるか沖

2007 能登半島

2007 新潟県中越沖

2004 新潟県中越 2000 鳥取県西部

2005 福岡県西方沖

1995 兵庫県南部

2009 駿河湾沖の

2001 芸予

2003 宮城北部の

2016熊本

2018 北海 道胆振東部

2011 東北地方太平洋沖

(1)液状化が認識されるようになった1964年新潟地震以降に液状化をもたらした地震

２．液状化発生のメカニズムと予測

(17)

17

(2)液状化発生のメカニズム

^{液状化が発生する条件}_{①地下水位以下の、}

➁緩く堆積した、

➂砂層に、

④震度5弱程度以上の地震が襲った場合

地下水位が深いと液状化する層が薄くなったり、

深い層が液状化しても地表まで過剰間隙水圧が伝播してこなくて構造物が被害を受け難い。

液状化による被害が発生し易い条件

①地下水位が浅く、

➁緩く堆積した、

➂砂地盤に、

④震度5弱程度以上の地震が襲った場合

σ_v0’は土粒子間力で支え、

間隙水圧は静水圧

土粒子の噛み合わせが徐々にはずれ、 σ_v0’は土粒子間力と間隙水圧で分担

土粒子はバラバラになり σ_v0’は間隙水圧だけで支えて過剰になる

→地表に砂とともに噴出

→圧縮により地盤が沈下

(18)

(3)クライストチャーチでは2010～2011年の間に3～4回も再液状化した

(Canterbury Univ. )

約 20cm沈下

2010年の地震の4日後

約 50cm沈下

2011年の地震の1週間後 2013年12月

集団移転

18

一度液状化した箇所は同程度以上の地震動で再液状化し易い

(19)

不攪乱試料採取

19

(4) 地震応答解析や室内液状化試験に基づく詳細な判定方法

採取した試料の液状化試験

(20)

(21)

(22)

22

(23)

液状化強度繰返し三軸試験から液状化強度を求める方法

23

(24)

N値を用いる理由

液状化し易い土の条件

・砂質土：標準貫入試験用サンプラーで採取した土の粒度試験より

・緩く堆積：N値より

・地下水位が浅い：ボーリングより

24

(5)一般の地盤調査、試験結果をもとにした簡易な予測方法

(25)

76cm

標準貫入試験とは

63.5kgのハンマをノッキングヘッドに 76cmの落下高で落下させて、サンプラを地盤内にたたき込む。

そして30cmたたき込むまでに要した回数をN値とする。

砂質土での目安

N<10：緩くて液状化し易い

N>30～50：良く締まって支持層になる

25

(26)

26

(27)

細粒分含有率F_C(%)

深度

表土

粘土砂

R N 値

土質

L F_L

砂礫

0 50 0 100 0 0.5 0 0.5 0 1 2

液状化

液状化検討不要

F_L：繰返しせん断抵抗率(液状化に対する安全率) =R/L R：繰返しせん断強さ比(液状化強度比)

L：地震によって発生する繰返しせん断応力比

N 値と細粒分含有率をもとにした液状化簡易判定方法

27

(28)

(基礎地盤コンサルタンツ㈱のホームページより）

現在の建築基礎構造設計指針

28

(29)

一般の木造2階建ての住宅が該当する4号建築物では、認定を受けた型式に適合する建築材料を用いる建築物と建築士の設計した建築物については、建築確認申請の審査を簡略化して構わないとなっており、一般に液状化を考慮されずに建てられてきている。

各設計基準類で液状化考慮されるようになった年（地盤工学会）

29

(30)

(6)液状化指数P

_L

により構造物の被害の程度を評価する方法の意味と留意点

P_L値を用いた構造物の被害の判断：

P_L<5：液状化による被害は受けない

と判断

P_L>15：液状化による甚大な被害を受

けると判断留意点：

①家屋の沈下・傾斜角を直接推定できるものではない。

②浅い層だけが液状化してP_Lが小さかったのに戸建て住宅が被災した例が東日本大震災で続出

0 1.0 2.0 0 10

液状化に対する安全率

（抵抗率）, F 深さ方向の重み係数　w(z)

0

-5

-10

-15

-20 深さ　Z(m)

Ｌ

（表層の非液状化層厚）

30

(31)

31

直接基礎構造物の沈下・傾斜杭礎構造物の水平方向変位・変形

岸壁・護岸の孕み出し地中構造物の浮上り

(渡辺による） (渡辺による）

1964年新潟地震 1964年新潟地震

1983年日本海中部地震 2003年十勝沖地震

３．液状化による構造物の被害の特徴

(1)液状化による一般的な被害

(32)

構造物被害形態

直接基礎構造物

杭基礎構造物

地中構造物

沈下・傾斜

液状化

沈下・傾斜

液状化

杭の曲げ

液状化X X 上部構の過大な変形

液状化浮上り

液状化

抜け

液状化破損

液状化

直接基礎の構造物：地表に建てられた建物やタンクなど種々の構造物は自重により沈下する。

杭基礎の構造物：杭先端地盤が液状化すると沈下する。また、先端は液状化しなくても表層が液状化すると水平方向の地盤反力が減少し、水平方向に大きく変形し、杭が破損したり、上部の橋桁が落橋する。

地中構造物：地中に埋まっているマンホールや防火水槽、下水道管など軽い構造物は浮き上がる。“ドロ水”の単位体積重量は水より重く、 17 ～

19kN/m³もあるため、コンクリート製

の構造物でも中に空洞があれば浮き上がる。

32

(33)

33

(34)

岸壁や護岸および背後地盤：背後の地盤が液状化すると岸壁や護岸に加わる土圧が増える。また基礎下の地盤が液状化すると支持力がなくなる。これらにより岸壁や護岸が海や川に向かって孕みだす。

土構造物：河川堤防やアースダム、

鉱さい集積場といった土構造物では地盤の強度やせん断剛性が減少するため、滑ったり沈下する。

岸壁や護岸および背後地盤：岸壁や護岸の孕み出しにより液状化した地盤が水平方向に流動し、直接基礎の構造物の基礎は引き裂かれ、

杭基礎の変形、埋設管の引っ張られて被害が生じる。

緩やかな傾斜地盤：岸壁・護岸背後地盤の流動と同様に各種構造物の被害を甚大にする。

構造物被害形態

岸壁・

護岸構造物

土構造物

地盤全体の流動

沈下

液状化

すべり

液状化液状

ケーソンの前傾・沈下

置換砂海底粘土層液状化

矢板の孕み出し

矢板

海底粘土層液状化

岸壁・護岸背後地盤

海底粘土層液状化

緩やかな傾斜地盤

34

(35)

液状化

地盤の圧縮沈下家屋のめり込み沈下地震後地表面

傾斜

P

地盤の圧縮沈下液状化地震後地表面

P

地震後地表面

傾斜

液状化

家屋のめり込み沈下 P

地震後地表面

傾斜

液状化

家屋のめり込み沈下

地震後地表面 P

液状化および流動

家屋のめり込み沈下地震後地表面

傾斜

液状化

地盤の圧縮・流動による沈下

P

傾斜地震後地表面

平地の造成宅地の液状化による被災パターン

めり込み沈下・傾斜

＋地盤全体の沈下

地盤全体の沈下のみ

めり込み沈下・傾斜＋

地盤の不同沈下

地盤の不同沈下・傾斜

地盤の沈下＋基礎の引張り

(2)液状化による戸建て住宅の被害の特徴

(36)

分類全壊大規模半壊半壊一部損壊

判定基準

傾斜角

> 50/1000 16.7/1000 ～

50/1000 10/1000 ～

16.7/1000 <10/1000

沈下量床上1mまで床まで基礎の天端 25cmまで

(3) 東日本大震災の約 2 か月後に内閣府から出された新被害判定基準

傾いた家の中で生活するとめまいや吐き気などの障害が生じる。

36

めり込み沈下量と傾斜角が重要

(37)

37

建物のめり込み沈下およ

び過剰間隙水圧の時刻歴

(1) 建物から離れた地盤での過剰間隙水圧比

(2) 建物直下の地盤での過剰間隙水圧比

0 20 40 60 80

0 1 2

Time (sec.) Excess pore water pressre ratio 土槽の際付近から噴水が発生

P-15 P-21

加振終了 Case 2

0 20 40 60 80

0 1 2

Time (sec.) Excess pore water pressre ratio

P-20 P-14

加振終了Case 2

過剰間隙水圧比過剰間隙水圧比

建物の際から噴水が発生時間（秒）

時間（秒）

(3) 建物のめり込み沈下量

0 20 40 60 80

-4 0 4 8 12 16

Time (sec.) Penetration settlement (cm)

34秒時点での建物のめり込み沈下

加振終了

Case 2 Case1

建物のめり込み沈下量(cm)

時間（秒）

P-21

密な砂矢板

対策 2.5m

2.5m

Case 1 Case 2

10.0m

1.5m 2.5m 1.75m 1.75m

最終めり込み沈下量=14.1 cm

緩い砂 P-20 P-15 P-14

最終めり込み沈下量= - 4.1 cm

(4)めり込み沈下が生じる

メカニズムに関する大型振

動台実験

(38)

38

建物のめり込み沈下と地表面の沈下の時間経過

(2) 34秒後でのめり込み沈下状況

(3) 70秒後に建物際から噴水発生

建物際から噴水発生

(1) 26秒後に土槽の際付近から噴水発生

盛上り

めり込み沈下土槽の際付近から

噴水発生

めり込み沈下、盛上り、噴水の写真

0 30 60

0

8

加振開始からの時間 (秒)

沈下量(cm)

16 4

12

10800 (3時間)

A B D

A: 緩い砂で液状化が発生 B: めり込み沈下が加速

C: 土槽の際付近から噴水発生 D: 加振終了

E: 建物際から噴水発生

C E

(39)

39

(5)振動台実験や地震時の動画などから考察される液状化による建物のめり込み沈下や傾斜発生のメカニズム

（1）噴水や噴砂が発生してできた穴に落ち込んで建物がめり込み沈下するのではなく、液状化によって軟化（せん断剛性が急減）した地盤に建物の荷重によりめり込んで沈下する。その際建物下の地盤を横方向に押しのけるため、建物周囲の地表面が少し盛り上がる。

（2）液状化層からの間隙水の絞りだしおよびそれに伴う体積圧縮はゆっくりと生じるため、地表面の沈下もゆっくり生じる。

液状化し易い層地表面

P

地震

液状化発生地表面

P

沈下

液状化および締まった層

地盤の沈下量建物のめり込み沈下量

地表面傾斜角

P

総沈下量傾斜

P

(40)

40

浦安、地震発生12日後

2棟の傾斜例

近接している住宅同士が傾斜に与える

影響の事例

_(a)1_棟独立 _（ｂ）₂_棟が近接 _(c)4_棟が近接

傾く方向

(6)建物の傾斜が生じる主要なメカニズム

(41)

41

4 棟の傾斜例

（浦安）

(42)

400mm600mm 100mm@2200mm 地表面沈下測定ターゲット

加速度計間隙水圧計

2000mm

1000mm

200mm 200mm 家屋の模型

地下水位地盤

p

模型を用いた振動台実験

内向きの傾斜外向きの傾斜

（1) 2棟が近接している場合（2) 2棟が少し離れている場合

液状化液状化

2 棟間で傾斜が生じるメカニズム（私案）

0 100 200 300

-2 -1 0 1

2棟の家屋間距離 (mm)

2棟の相対傾斜角(deg.)

内向きに傾斜外向きに傾斜

(43)

-100 10

(m)

-50 -25 0 25 50

(m)

家屋 B層

F層

As層家屋

家屋間隔：

1m, 2m, 3m, 5m, 7m, 10m 地下水位：

GL-0.5m～-2.5m（0.5m毎に変化）

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

-10

0

10

20

30

40

50

平均めり込み沈下量　SpAve（cm）

建物間の距離　（m）

　地下水位 GL-0.5m GL-1.0m GL-1.5m GL-2.0m GL-2.5m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

建物間の距離　（m）最大傾斜角　θmax（°）

　地下水位 GL-0.5m GL-1.0m GL-1.5m GL-2.0m GL-2.5m

内向き傾斜外向き傾斜

2 棟間距離と 2 棟間傾斜角の関係に与える地下水位の影響に関する残留変形解析

“ ALID ”での解析例

(44)

千葉市と習志野市（住宅が密集している地区）のデータのみ

神栖市と潮来市（住宅があまり密集していない地区）

のデータのみ

めり込み沈下量からでも傾斜角をある程度推定できそうである。

(7) 東日本大震災で被災した住宅で調べた平均めり込み沈下量と傾斜角の関係

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

傾斜(1/1000)

平均めり込み沈下量(mm) 全壊・大規模半壊・半

壊線形(全壊・大規模半

壊・半壊) 線形(6/1000)

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

傾斜(1/1000)

平均めり込み沈下量(mm) 全壊・大規模半壊・半

壊

線形(全壊・大規模半

壊・半壊) 線形(6/1000)

平均めり込み沈下量(mm)

傾斜角(1/1000)傾斜角(1/1000)

(45)

改良原理工法

密度の増大サンドコンパクションパイル工法（動的締固め、静的締固め）、振動棒工法

（通常型、吸水型）、重錘落下方法、バイブロフローテーション工法、圧入締固め工法(コンパクショングラウチング工法等)、バイブロタンパー工法、

転圧工法、発破工法、群杭工法、生石灰工法、プレローディング工法固結深層混合処理工法、薬液注入工法、事前混合処理工法，高圧噴射撹拌工法粒度の改良置換工法

飽和度低下（地下水位低下）

ディープウェル工法、排水溝工法

間隙水圧抑制・消散

グラベルドレーン工法、人工材料系ドレーン工法、周辺巻立てドレーン、

排水機能付き鋼材せん断変形抑

制

地中連続壁

➀液状化を防止する工法

➁構造的な工法（液状化は許すが被害は受けない）

４．液状化対策方法

(1)東日本大震災までに開発されてきていた対策方法

45

(46)

①地盤を締め固める工法静的締固め砂杭工法

・大型の機械を使用。

・我が国で最も多く用いられている。

(大林による)

46

(2) 代表的な工法例

静的圧入締固め工法

・特殊な小型機械を使用。

・狭い場所でも使える。

(CPG工法研究会による)

(47)

(大林による)

②セメントを混ぜて固める工法深層混合処理工法

・大型の機械を使用。

・多く用いられている。

47

浅層混合処理

・簡易な機械で施工できる。

パワーブレンダー

バックホー

(48)

48

(49)

低圧浸透

割裂無固化部

注入計画範囲

地盤変状

薬液

地盤変状

浸透固化処理工法

・特殊な小型装置を使用。

・狭い場所でも使える。

(大林による)

液状化対策用

沈下修正用注入工法

これは液状化対策にならない。

49

(50)

グラベルドレーン工法

間隙水圧を一定値にとどめるため、ドレーン直径、間隔を計算して決める必要がある。

③過剰な間隙水圧の発生を抑制する工法

(大林による) 50

(51)

(3)東日本大震災前に「日本建築学会：小規模建築物基礎設計の手引き（1988）に示されていた対策方法）

注：東日本大震災ではべた基礎の建物で液状化により沈下したものがあったので、

べた基礎は液状化対策として十分ではない場合もある。

51

(52)

52

(4)戸建て住宅に対する対策の考え方

（ 1 ）対策対象範囲の種類

①個々の住宅で対策を施す。

②市街地全体で対策を施す。

（ 2 ）対策の基本方針の種類

①全層の液状化の発生を防ぐ。

②下層が液状化しても、表層を改良するか地下水位を下げて非液状化層厚を増してめり込み沈下量を軽減する。

③液状化の発生は許して杭基礎などの構造的な対策を施す。

（ 3 ）留意すべき戸建て住宅での制約条件

①敷地が狭いので大型の機械が用いられない。

②住宅地なので低振動・低騒音の工法しか使えない。

③費用を多くかけられない。

(53)

地盤工学会浅層盤状改良による宅地の液状化対策研究委員会：浅層盤状改良による宅地の液状化対策の合理的な設計方法の研究報告書，2012.

53

3ｍ程度以上の厚さが必要

詳細な有効応力解析 GEOASIAによる解析結果

(5)浅層盤状改良の厚さとめり込み地下量の関係に関する解析例

改良

(54)

戸建て住宅に適用できる具体的な工法

・静的締固め工法

・圧入締固め工法

・締固め用の既製杭

留意事項：盤状に改良する必要がある。

対策のメカニズム：改良部分の剛性により家のめり込み沈下を軽減する。

(6)新築の個々の戸建て住宅に対する対策

（以下は地盤工学会関東支部造成宅地の耐震対策に関する研究委員会報告書「液状化から戸建て住宅を守るための手引き」,2012.より抜粋）

・セメント混合処理（表層改良）

液状化 0m

-1m

-8m

非液状化層または支持層

①地盤の盤状締固め

締固め

液状化 0m

-1m

-8m

②地盤の盤状固化

固化

(55)

・鋼管杭

・木杭

留意事項：地盤は沈下するので杭の抜けあがりに注意

対策のメカニズム：支持層の支持力で支持する。

・セメント混合処理

留意事項：支持層まで到達しないと対策効果はない。

液状化 0m

-1m

-8m

支持層

③既製杭支持

液状化 0m

-1m

-8m

支持層

④地盤の柱状改良

(56)

・グラベルドレーン

・人工材料ドレーン

留意事項：過剰間隙水圧比が0.4程度以下におさまるように、打設深さ・打設ピッチを適切に設計する必要がある。

対策のメカニズム：液状化層からの過剰間隙水圧をドレーンで消散して液状化発生を防ぐ。

対策のメカニズム：矢板などの壁を周囲の基礎に結合して締め切ることによって，壁内部が液状化してもその部分が外に流動しないようにして，

めり込み沈下を軽減する。

・矢板締切り

・ソイルセメント壁

留意事項：壁の深さの設計方法

液状化 0m

-1m

-8m

非液状化または支持層

⑤過剰間隙水圧消散

排水層

液状化 0m

-1m

-8m

⑥壁状締切り

(57)

・盛土

留意事項：盛土は良く締め固めて支持層になるようにする必要がある。

対策のメカニズム：基礎下の不飽和の非液状化層を厚くすることにより，

下部が液状化しても剛性が保てるようにして沈下の軽減をはかる。

対策のメカニズム：表層を層状に改良した効果と先端の応力分散効果、

砕石によりめり込み沈下を軽減する。

・こま型基礎

留意事項：阪神・淡路大震災や新潟県中越沖地震、熊本地震では沈下しなかったが，東日本大震災では少し沈下したため，

効果をさらに検討中。

液状化 0m

-1m

-8m

⑦かさ上げ盛土

かさ上げ

液状化 0m

-1m

-8m

非液状化，支持層

⑧こま型基礎

砕石

(58)

①建物直下の層状締固め

・圧入締固め工法

(7)既存の個々の住宅に対する対策

液状化 0m

-1m

-8m 非液状化または支持層締固め

②建物直下の浸透固化

液状化 0m

-1m

-8m 非液状化，支持層固化

・薬液浸透固化処理工法

また、沈下修正の割裂注入の場合には部分的に改良されるだけなので対策にならなく、浸透固化が良い

(59)

③柱状改良

・高圧噴射撹拌工法

留意事項：支持層まで到達しないと対策効果はない。

液状化 0m

-1m

-8m

支持層

④地下水位低下

液状化 0m

-1m

-8m 非液状化，支持層矢板井戸

・井戸による汲みあげ

留意事項：周囲への影響を防止するため矢板が必要な場合がある。また、下層に軟弱な粘土層がある場合には地盤沈下を検討する必要がある。

(60)

⑤壁状締切り

・矢板締切り

・ソイルセメント壁

・高圧噴射撹拌

留意事項：壁の深さの設計方法

液状化 0m

-1m

-8m 非液状化，支持層

(61)

①既設住宅への圧入式締固め工法

道路

(河野ら）

液状化し易い層

液状化し難い層

モルタルを圧入することにより周囲の地盤を締め固める

(8)東日本大震災後に検討、開発された個々の宅地の対策方法例

三信建設工業㈱

(62)

②新築の戸建て住宅用に小型化した砕石締固め・排水工法

㈱不動テトラ

液状化し易い層

液状化し難い層

直径40cmから 50cmに拡径して周囲地盤を締め固め、地震時には砕石からの排水効果をもたす

新設の住宅に適用した事例

62

(63)

63

(64)

③新築・既設の戸建て住宅への矢板締切工法

住友林業㈱

液状化

非液状化

軽微な沈下液状化しても外

に出ない

新設の住宅に適用した事例既設の建物に適用した事例

64

(65)

東日本大震災の半年後に創設された市街地液状化対策事業

地下水位低下工法

格子状地中壁工法

国土交通省都市局都市安全課「市街地液状化対策推進ガイダンス」

http://www.mlit.go.jp/toshi/t oshi_tobou_fr_000005.html

（国土交通省による）

５．東日本大震災で液状化した都市における復旧・復興

(66)

液状化地点利根川

: 市街地液状化対策事業および造成宅地滑動崩落緊急対策事業で液状化対策の適用が検討されてきた都市

:

地下水位低下による対策が行われてた都市

事業を適用するにあたって実証実験などで検討されてきた事項

1. 地下水位の低下量の設定方法 2. 地下水位の低下方法

3. 水位低下のための排水管や浅井戸の設置間隔

4. 地下水位低下に伴う地盤の沈下量の推定方法

5. 稼働中の排水量と維持管理方法

低下前地下水位

低下後地下水位排水パイプ

A A

’

66

（液状化地点図は国交省と地盤工学会による）

(67)

国土交通省で平成 26 年 3 月に出された市街地液状化対策推進ガイダンス

（国土交通省都市局都市安全課による）

1）地下水位の低下量の設定方法

(68)

深度

（GL－m）

東日本大震災で被災した浦安の2地区の宅地における地下水位の調査例

浦安市入船4丁目の地下水位分布

地下水位 (GL m) 大規模

半壊半壊

一部損壊無被害

③建物の沈下量や傾斜角を直接推定できる必要がある。

地下水位と住宅被害の関係

(69)

7 基礎下の非液状化層が薄い

ので支持力不足ですぐ沈下するか、液状化層から絞り出された間隙水が上昇し支持力不足になって沈下する。

液状化層から絞り出された間隙水の上昇と、地割れからの噴水が基礎下に達することにより、支持力不足になって沈下するか、しないか分かれる。

液状化層から絞り出された間隙水の上昇と地割れからの噴水とも基礎下付近まで達せず、支持力は残ったままで沈下しない。噴水も地表に達しない。

地下水位がGL-1mの場合地下水位がGL-2mの場合地下水位がGL-3mの場合

直接液状化地震前地下水位

1.0 2.0 3.0

1.0 2.0

体積圧縮で上昇する地下水位

(単位：m) (単位：m) (単位：m)

69

地下水位を3m程度の深さまで下げておくとめり込み沈下し難

いメカニズムの概念図

(70)

礫

砂

排水パイプ (φ200 - 300mm)

シート t

排水管シート

礫

排水管

浅井戸用ポンプ

ストレーナ管

➀ 開削工法で排水管設置

➁ 推進工法で排水管設置

➂浅井戸の設置

現場での実証実験方法および実施工での水位低下方法

2）地下水位の低下方法

(71)

①当初は宅地内へも排水管を設置することを想定

②実証実験結果によると、40m程度離れた道路だけに設置する配置で宅地内の地下水位も下がった。→宅地内への設置は不要になった。

0 10 20 30

-5 -4 -3 -2 -1

0

^W2 ^W3 ^W4

地表面

低下前の地下水位

水位低下開始20日後

120日後

40日後 80日後

排水管

深さ

(m) マンホール No.1 マンホール No.2

-1 0

-2 -3

-4

W2 W3 W4

39m

71

3）水位低下のための排水管や浅井戸の設置間隔

(72)

4）地下水位低下に伴う地盤の沈下量の推定方法

①従来の方法：大きな沈下量

②実証実験や詳細な地盤によって得られた知見：沈下量は少ない

＜理由1＞間隙水圧の低下分布が仮定と異なる

＜理由2＞表層が過圧密になっていることが多い

砂礫層圧密沈下検討対象層

圧力分布

圧力分布有効上載圧増加分地下水汲

みあげ

圧力分布有効上載圧増加分地下水汲

みあげ

地下水位低下による間隙水圧と有効上載圧の変化の推定違い都市名

実験結果

期間地表面沈下量 (cm) 神栖市 60 日後 0.1 ～ 0.5 我孫子市最終約 5 久喜市 30 年後 7.8

地下水位低下前低下後の推定値低下後の実測値

(73)

73

久喜市における対策地区

（久喜市による）

(74)

礫

砂

排水パイプ (φ200 - 300mm)

シート

今後全国の市街

地に予防として展開されることが期待されている。

74

神栖市と千葉市における排水管設置状況

神栖市千葉市

(75)

75

6．将来の地震における液状化による被害に関して

（埼玉県による）

(1)推定されている液状化ハザードマップの留意点

1）自治体によって想定地震、液状化推定方法が異なる

(76)

76

幸手市の液状化ハザードマップ

（幸手市による）

(77)

さいたま市で想定している直下地震による液状化の予測図

（さいたま市防災カルテより）

2）どの構造物の液状化被害か対象を明確にする必要がある

戸建て住宅の被害を対象一般的な

P_L値のみ

(78)

3）局所的な埋め戻し土や盛土の液状化被害は液状化ハザードマップでは表されていない

(1)埋設管（2）マンホール (3)防火水槽やオイルタンク

（4）軟弱粘土地盤上の盛土造成地の家屋（5）電柱

(79)

79

4）丘陵地の盛土造成地でも地盤の条件によっては液状化被害が発生するが、液状化ハザードマップでは表されていない

2011年東日本大震災により東海村の盛土造成宅地で液状化した例

(80)

80

5）液状化が緊急・避難行動に与える影響は十分には予測はされていない

（小川氏撮影）

（下水道地震対策技術検討委員会による）

2004 年新潟県中越地震

香取

浦安新木場

(81)

東日本大震災では高架橋，ビルなどの杭基礎にほとんど被害は生じなかった。

阪神・淡路大震災ではタンク，

橋脚，ビル等の杭基礎が甚大な被害を受けた。

阪神・淡路大震災では液状化により甚大な被害が生じたが東日本大震災ではほとんど被災しなかった構造物

杭基礎構造物

81

(2)地震動の性質により液状化の被害が異なることがあることに留意が必要

浦安市

段差やライフラインの被害は発生して生活困難

(82)

東日本大震災では一部の護岸で被害があった程度である。

阪神・淡路大震災では数多くの岸壁・護岸が甚大な被害を受けた。

岸壁・護岸

船橋市栄町

ご清聴有難うございました

⁸²

PowerPoint プレゼンテーション

東京電機大学 名誉教授 安田 進

液状化による被害の実態と 予防について考える

1. 埼玉県における液状化発生履歴

川越 東松山

熊谷 加須

久喜

さいたま

春日部

越谷 三郷 本庄

(1)過去の地震による液状化発生地点の調査例

(2)1923年関東大震災における埼玉県の液状化被害

(3)2011年東日本大震災で液状化した箇所の概要

久喜市南栗橋の平野における盛土造成宅地で発生した 液状化被害

推定地盤断面図

浦安市今川

浦安市入船

浦安市入船 東京湾岸の戸建て住宅の被害状況

千葉市美浜区磯辺

東京湾岸の市街地の平面道路の被害状況

東京湾岸の上下水道、ガス、通信の地中埋 設管の被害例（浦安での配水管被害箇所）

関東大震災での液状化地点 東日本大震災での液状化地点

なぜ液状化 しなかった のか？

(4)関東大震災と東日本大震災での液状化被害の違いの留意事項

河川堤防の被害

1923年関東大震災での被災 箇所

2011年東日本大震災での

被災箇所

（武村による） （気象庁による）

関東大震災 東日本大震災

考えられる理由 その1：地震動の違い

堆積や埋立からの経過時間（年）

液状化強度比 , R

考えられる理由その2：堆積後の経年変化により液状化 強度が増加した効果（エイジング効果）

(1)液状化が認識されるよう になった1964年新潟地震以降 に液状化をもたらした地震

２．液状化発生のメカニズムと予測

(2)液状化発生のメカニズム

(3)クライストチャーチでは2010～2011年の間に3～4回も再 液状化した

(4) 地震応答解析や室内液状化試験に基づく詳細な判定方法

液状化強度繰返し三軸試験から液状化強度を求める方法

N値を用いる理由

液状化し易い土の条件

・砂質土：標準貫入試験用サンプラーで採取した 土の粒度試験より

・緩く堆積：N値より

・地下水位が浅い：ボーリングより

(5)一般の地盤調査、試験結果をもとにした簡易な予測方法

標準貫入試験とは

砂質土での目安

N 値と細粒分含有率をもとにした液状化簡易判定方法

現在の建築基礎構造設計指針

各設計基準類で液状化考慮されるようになった年（地盤工学会）

(6)液状化指数P

により構造物の被害の程度を評価する方 法の意味と留意点

３．液状化による構造物の被害の特徴

(1)液状化による一般的な被害

平地の造成宅地の液状化による被災パターン

(2)液状化による戸建て住宅の被害の特徴

(3) 東日本大震災の約 2 か月後に内閣府から出された新被害判定基準

傾いた家の中で生活するとめまいや吐き気な どの障害が生じる。

めり込み沈下量と傾斜角が重要

建物のめり込み沈下およ

び過剰間隙水圧の時刻歴

(4)めり込み沈下が生じる

メカニズムに関する大型振

動台実験

建物のめり込み 沈下と地表面の 沈下の時間経過

(5)振動台実験や地震時の動画などから考察される液状化に よる建物のめり込み沈下や傾斜発生のメカニズム

近接している 住宅同士が 傾斜に与える

影響の事例

(6)建物の傾斜が生じる主要なメカニズム

4 棟の傾斜例

模型を用いた振動台実験

2 棟間で傾斜が生じるメカニズム（私案）

2 棟間距離と 2 棟間傾 斜角の関係に与える地 下水位の影響に関する 残留変形解析

“ ALID ”での解析例

めり込み沈 下量からで も傾斜角を ある程度推 定できそうで ある。

(7) 東日本大 震災で被災し た住宅で調べ た平均めり込 み沈下量と傾 斜角の関係

➀液状化を防止する工法

➁構造的な工法（液状化は許すが被害は受けない）

４．液状化対策方法

東京電機大学名誉教授安田進

液状化による被害の実態と予防について考える

川越東松山

熊谷加須

越谷三郷本庄

久喜市南栗橋の平野における盛土造成宅地で発生した液状化被害

浦安市入船東京湾岸の戸建て住宅の被害状況

東京湾岸の上下水道、ガス、通信の地中埋設管の被害例（浦安での配水管被害箇所）

関東大震災での液状化地点東日本大震災での液状化地点

なぜ液状化しなかったのか？

1923年関東大震災での被災箇所

（武村による）（気象庁による）

関東大震災東日本大震災

考えられる理由その1：地震動の違い

考えられる理由その2：堆積後の経年変化により液状化強度が増加した効果（エイジング効果）

(1)液状化が認識されるようになった1964年新潟地震以降に液状化をもたらした地震

(3)クライストチャーチでは2010～2011年の間に3～4回も再液状化した

・砂質土：標準貫入試験用サンプラーで採取した土の粒度試験より

により構造物の被害の程度を評価する方法の意味と留意点

傾いた家の中で生活するとめまいや吐き気などの障害が生じる。

建物のめり込み沈下と地表面の沈下の時間経過

(5)振動台実験や地震時の動画などから考察される液状化による建物のめり込み沈下や傾斜発生のメカニズム

近接している住宅同士が傾斜に与える

2 棟間距離と 2 棟間傾斜角の関係に与える地下水位の影響に関する残留変形解析

めり込み沈下量からでも傾斜角をある程度推定できそうである。

(7) 東日本大震災で被災した住宅で調べた平均めり込み沈下量と傾斜角の関係

①地盤を締め固める工法静的締固め砂杭工法

・我が国で最も多く用いられている。

・特殊な小型機械を使用。

②セメントを混ぜて固める工法深層混合処理工法

・簡易な機械で施工できる。

沈下修正用注入工法

(3)東日本大震災前に「日本建築学会：小規模建築物基礎設計の手引き（1988）に示されていた対策方法）

②下層が液状化しても、表層を改良するか地下水位を下げて非液状化層厚を増してめり込み沈下量を軽減する。

新設の住宅に適用した事例既設の建物に適用した事例

東日本大震災の半年後に創設された市街地液状化対策事業

国土交通省で平成 26 年 3 月に出された市街地液状化対策推進ガイダンス

東日本大震災で被災した浦安の2地区の宅地における地下水位の調査例