建設コンサルタンツ協会ホーム266号目次

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Project brief 2

プロジェクト紹介

明治の文化遺産烏原ダムの耐震性を診る
写真 4

黒田 修一

嵩上げ増築後の烏原ダム

写真 5

余水吐き

KURODA Shuuichi
株式会社エイト日本技術開発
中国支社
防災保全部
グループマネージャーに基づき、ダムの自重に地域ごとにのような非常に強い地震動に対する経験的に定められた設計震度を乗ダムの安全性について合理的に照じて算定される慣性力等を水平地査を行う必要があることから、2005

震力として考慮する震度法により行（平成17）年3月に指針（案）が策定■ はじめにれる最大級の地震動）に対する安（建造物）で明治時代に建設された

我が国は地震国で、近年におい全性の照査方法として、2005（平成烏原ダム（立ヶ畑堰堤）本体の耐震われています。この震度法で設計さされました。この指針（案）では、対ても大規模地震が連続的に発生し17）年3月に『大規模地震に対する性能を診断した結果について紹介

技術は、日本最初の重力式ダムであれたダムは兵庫県南部地震後の評象とするダムに対してその安全性にており、2011（平成 23）年3月11日にダム耐震性能照査指針（案）・同解するものです。

る布引ダムとこれに続く烏原ダムの価において、同地震時に震源近傍ついて照査し、所要の耐震性能が起きた三陸沖を震源とした東北地説（国土交通省河川局）（ 以下、指』

方太平洋沖地震（東日本大震災）

1）
針（案））
が策定されました。

は記憶に新しいところです。

現在、新設ダムでは、レベル 2 地

■

写真 3

建設当初の烏原ダム 2）

竣工によって確立され、その後全国のダムで観測された地震動記録を確保されているかを確認することが烏原ダムの概要 2）に大規模なダムが続々と造られていもとに、十分な耐震性を有している求められています。

烏原ダムは1905（明治 38）年にます。

ことが確認されていました。しかし、ダムに求められる耐震性能とは、1995（平成 7）1月17日の兵庫県震動に対する耐震性能照査が必須

竣工した神戸市の水道水源として烏原ダムは、写真 3に示すように近年の地震動計測体制の整備やダ次の3つです。

南部地震を契機として、重要な土木となっており、管理ダムにおいても建設された日本で4 番目に古い重粗石とモルタルで堤体が築かれ、表ムサイト岩盤における地震観測デー

・ ダム地点において、レベル 2 地震構造物に対して、耐震性能の向上に耐震性能照査を行う例が増えてき力式コンクリートダムです。土木学面に石を張った構造で、美しく弧をタの蓄積が進むにつれ、従来の想動に対して耐震性能が確保され関する要求が高まり、ダムについてています。今後も、我が国では大規会の「日本の近代土木遺産

現存描く堰堤がこのダムの大きな特徴定（設計震度）を大幅に超える地ることもレベル 2 地震動（ダム地点におい模地震の発生が高い確率で予測さする重要な土木構造物 2800 選」にです。堰堤は、写真 4に示すように震動が観測されていること、重要なて現在から将来にわたって考えられており、神戸市の登録有形文化財選定されています。建設当初は堤高貯水容量を増やすため、1913（大正

土木構造物に対する土木学会の提33m、堤長 122m、堤敷幅 27m の粗2）年 8月から1915（大正4）年3月に言を背景に、各ダム地点においてレ石モルタル積造の重力式ダムで、写2.72m の嵩上工事が行われ、現在

ベル 2 地震動を具体的に設定し、そ真1に示すように平面形状は半径の姿になっています。

180mのゆるやかな弧を描いていま

また写真 5に示すように堰堤中す。設計や施工は写真 2に示すよう央部に 4 連アーチの余水吐きを設に、日本のコンクリートダムを初めてけ、取水塔建屋は、写真 6に示すよ建設した吉村長策と佐野藤次郎のうに神殿のような丸い柱が配置さ名前が刻まれています。近代のダム

れ、中央の白い扉には金色の「水」

・ 地震が発生しても、水を貯めた状態を維持できること
・ 損傷が発生しても、修理が可能であること

マーク、さらに入口の扁額には第13代兵庫県知事服部一三の筆による「養而不窮（井戸は人々を養っても枯れることはない）」の漢字レリーフと、古典的な西洋建築を思わせる姿となっています。

■ ダムの耐震性能照査

現在、我が国におけるダムの耐震

写真 1042

天端形状（曲線形）

Civil Engineering Consultant

VOL.266 January 2015

写真 2

烏原ダムの設計・施工者

設計は『河川管理施設等構造令』

写真 6

取水塔建屋

Civil Engineering Consultant

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ダムの耐震性能照査は、図1の概ダム周辺の活断層及び海溝型の動の推定を行いました。震源特性

答スペクトルと、ダム上下流方向のを行い、その測定データから図 4に可能性はあるものの、その亀裂は念図に示すように、レベル 2 地震動

地震等について文献調査を行い、は、文部科学省の機関である地震加速度時刻歴を示します。

示すダムの卓越振動数（14.6Hz）を堤体上流から下流までを貫通するもに対しダム本体等にある程度の損ダムに最も大きな影響を及ぼす可調査研究推進本部による六甲・淡ダム堤体の応答値は、損傷過程求めました。次に、粗石モルタルののではないことが確認されました。

傷を生じることも想定したうえで、動能性のある地震を選定し、その地路島断層帯の長期評価 3）に基づき、を考慮できる非線形動的応答解析

試験結果から推定した弾性係数を

また図 7に示す堤敷全体平均のせ的応答解析によりダム本体の応答震によってダム地点に発生すると想断層帯の一部が兵庫県南部地震にて実施しました。解析に用いる堤用いた計算モデルで固有振動数をん断摩擦に対する安全率は、全て値を評価し、要求される耐震性能を定されるレベル 2 地震動を設定しまで活動していることを踏まえ、烏原体の物性値は『烏原ダム調査研究解析し、この結果と卓越振動数をの時刻歴において安全率1.0 以上した。烏原ダムでは図 2に示すようダムの近傍を通る六甲山地南縁−会報告書』4）における粗石モルタル照合することで、堤体全体の適切なを確保していることが確認されましに、ダム近傍を通る六甲・淡路島断淡路島東岸区間が単独に活動するの試験結果を参考に設定し、粗石動弾性係数を設定し、地震時の堤た。これらの結果からレベル 2 地震層帯の地震動を最大級の想定地震ケースで地震動予測を行いました。

モルタルの動弾性係数（堤体の硬体挙動シミュレーションの信頼性を時において、堤体の一部に引張応指針（案）に基づき、大規模地震とし、半経験的手法である統計的個々の震源パラメータは、強震動予さ）が堤体の動的特性に大きく影響高めています。

力に起因する引張亀裂が発生するに対する烏原ダム本体の耐震性能グリーン関数法を用いて、この想定測レシピに従って設定しています。

する（値が大きいと硬い→小刻みな

烏原ダムのレベル 2 地震動に対可能性はありますが、堤体を分断すを検討しました。

地震による烏原ダム地点での地震

図 3に設定した地震動の加速度応

揺れ方→振動数大）ことから、以下する耐震性能照査の結果、図 6 にるおそれはないと評価され、貯水機の点に配慮しました。検討ではダム示 すように堤 敷 上 流 端 付近（ 約能は維持できると判断されました。

天端と下流側下端で常時微動測定4m）において、引張亀裂が発生する確認する手順で実施されています。

■ 烏原ダムの耐震性能照査■ おわりに竣工後 100 年以上を経過した古い重力式コンクリートダム本体について、現況堤体の状態を最新技術で評価し、耐震性能を確認した結果、その地域で最大級の地震が発生しても、ダムに貯まった水が流れ出すような損傷は発生しないことが分かりました。
図1

レベル 2 地震動に対するダムの耐震照査の概念図＜参考文献＞
1）
・「大規模地震に対するダム耐震性能照査指針（案）
同解説」国土交通省河川局，2005.3「神戸市水道七十年史」神戸市水道局，
2）1973.
3）	地震調査研究推進本部地震調査委員会：六甲・淡路島断層帯の長期評価について，http://www.jishin.
go.jp/main/chousa/05jan_rokko/index.htm，
2005．
4）神戸市水道局計画課：烏原ダム調査研究会 報告書，
1982．

3）
図 2 地震調査研究推進本部「六甲・淡路島断層帯の長期評価」

3地点とも14.6Hzが卓越
50

1000

応答加速度 (cm/s2)

500

100
50
: 上下流方向: ダム軸方向: 鉛直方向
: 照査用下限加速度応答スペクトル100.050.1

0.5044

Civil Engineering Consultant

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40
100903080

20

1007060
50
40
30
20005

1015020周波数 (Hz)

周期 (s)
烏原ダムにおける最大級のレベル 2 地震動の設定

ダム堤体・基礎地盤のモデル化（二次元有限要素解析モデル）

101

図3

図5

せん断摩擦安全率(h=0.05)5000

フーリエスペクトル比 (天端/底部)

天端①/底部① (ボーリングT-3)
天端②/底部② (ボーリングT-5)
天端③/底部③ (ボーリングT-6)

図4

ダム底部に対する天端のフーリエスペクトル比（上下流方向）

図6

地震後のひび割れひずみ分布図（引張亀裂分布図）

図7

20406080100
時間（s）

120140160

堤敷全体平均のせん断摩擦安全率の時刻歴分布

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