日本地すべり学会

2017 年 4 月 13 日

関西支部シンポジウム基調講演

大阪建設交流館

南海トラフ巨大地震に備える
京都大学名誉教授

梅田 康弘

産業技術総合研究所

客員研究員

地震への備えは，政府，行政，個人など様々なレベルでの備えがあります
が，ここでお話しする備えは，南海トラフ巨大地震の予知に向けた備えです．
第１章では「そもそも南海トラフ地震とは何か」という素朴な疑問からおさらいします．地震発生のメカニズム，統計的手法による長期予知，想定東海地震と大規模地震対策特別措置法，いわゆる大震法についてなどです．大震法は今また問題になっており見直しが言われていますが，制定の発端となった当時の事情や想定東海地震の予知に関する問題点などをお話しします．
第２章は，巨大地震に備えて様々な観測網が展開されています．その概要を説明すると共に，現時点で得られている成果についてお話します．観測成果は着々と蓄積されつつありますが，地震予知につなぐとなると非常に難しいのが現状です．今起こっていることを把握したり理解することはずいぶん進歩しましたが，時間軸の先を読み取ることは，現状把握とは次元の異なることですから簡単ではありません．
第３章では，その困難さを打開するひとつの手段として，前回の昭和南海地震の前にはどんな異常現象があって巨大地震に至ったのかを調べ，それをどのように次の南海トラフ巨大地震の予知につなげているかを，個人的な研究も含めてお話しします．
地震予知の手法が確立されていない現状では，過去の例を参照しながら現実のデータを注視していくことが重要と思われます．そういう意味では南海
トラフ巨大地震だけにとらわれず，その前に活発化する内陸部の地震にも備えが必要です．

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- 18 -

≪話題提供≫南海トラフ巨大地震による斜面崩壊について
Landslides induced by huge earthquakes along the Nankai
trough
千木良雅弘(京都大学防災研究所)
Masahiro Chigira (Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University)
南海トラフでは繰り返し巨大地震が発生し、大きな被害を発生してきた。斜面崩壊については、必ずしも詳細な発生記録が残されているわけではないが、大規模なものが発生してきた。次の巨大地震が予期される今、斜面崩壊の直接的な被害軽減、さらに、海岸地域への重要なインフラの安全確保のために、斜面崩壊の発生場所予測と評価は急務である。
地震時の斜面崩壊の発生の有無や挙動は、地震動そのものと地域の地形・地質特性に強く依存しており、地域的に大きな違いがある。南海トラフ沿いの西南日本外帯には四万十帯などの付加体が広く分布しており、それは、斜面崩壊を多発した 2004 年新潟県中越沖地震（新第三紀の堆積岩地帯）と 2017 年熊本地震の場合（第四期の火山噴出物
地帯）とは大きく異なる。そのため、南海トラフの巨大地震による斜面崩壊は、後 2 者の場合とは大きく異なると予想される。また、2011 年東北地方太平洋沖地震の強震域と西南日本外帯とでは、地質・地形条件がかなり異なることから、大地震時の斜面崩壊
発生状況も異なると推定される。
本報告では、従来の巨大地震による発生場所が特定されているものについて、地質特性を整理し、それらの共通性を考える。なお、発生記録については、日本地すべり学会(2012)および井上公夫 他 (2013)他を参照した。地質構造については、特に引用のない
ものは私たちの調査結果に基づく。
東海地方では、新第三紀の堆積岩と白亜紀の破断層およびメランジュ、また古第三紀のスレート地域の崩壊が 1707 年宝永、1854 年安政東海・南海地震によって発生したことが知られている。これらの多くは、重力斜面変形を伴う斜面に発生しており、重力斜面変形のタイプとしては、トップリング 6 件、および座屈 2 件であった。さらに、貫入岩に高角な境界で接する堆積岩の崩壊も認められた。また、1923 年関東地震の時には、神奈川県で降下火砕物の流動的な地すべりが多数発生した。静岡県側にも地震時に不安定となる降下火砕物は分布している可能性もある。
紀伊半島では、1889 年十津川災害や 2011 年台風 12 号により、四万十帯で多数の深層崩壊が発生したが、南海トラフの巨大地震による発生記録はほとんど見当たらない。
これらの雨による深層崩壊の多くは、付加時に形成された衝上断層の大規模な破砕帯と- 19 -

関係していることが明らかになりつつあり、地震時に発生する大規模な崩壊とは地質条件を異にしているようである。紀伊半島南部には球状風化した花崗斑岩が広く分布しており、それがむき出しになった個所では、地震動により崩落する可能性が大きい(Hirata
and Chigira, 2015 )。また、紀伊山地には広く谷中谷が発達しており、2009 年中国汶川地震(Chigira et al., 2010)や 2015 年ネパールゴルカ地震の時の経験からすると、谷中谷の斜面に規模は大きくないにしても多数の崩壊が発生する可能性がある。
四国山地では、四万十帯や秩父帯の付加体、さらに三波川変成帯に大規模な崩壊が発生したことが知られている。地質構造については、明らかになったものは少ないが、1707 年宝永地震によって発生したカナギ崩れは、トップリングタイプの重力斜面変形
をした斜面に発生した(千木良, 1999)。ただし、これは、1707 年宝永地震で発生しただ
けでなく、それに引き続いた降雨で拡大したと考えられている。
上記のように、南海トラフの巨大地震によっては、地層がトップリングまたは座屈した地層が崩壊した事例が多い。ほかの地震時の経験では、過去に地すべりがあり、それが対岸に衝突して停止したのち浸食を受けて下部切断されて不安定になり、それが地震時に再度すべるという事例が多い。また、あらかじめ重力変形し、また、下部切断された流れ盤斜面の崩壊も多い(Chigira, 2014)。このような履歴のある斜面は西南日本の外帯には少ないかもしれないが、要注意であることは変わらない。また、今まで意識されて来なかったと思われるが、西南日本の外帯には谷中谷が紀伊山地以外にも広く分布していると考えられ、そこを主要道路が通過している場合も多い。谷中谷は地震時に崩壊を多発する可能性があることから、このことは広域的な安全確保の面からも重要である。
引用文献
Chigira, M., 2014. Geological and geomorphological features of deep-seated catastrophic
landslides in tectonically active regions of Asia and implications for hazard mapping.
Episodes 37, 284-294.
Chigira, M., Wu, X., Inokuchi, T., Wang, G., 2010. Landslides induced by the 2008 Wenchuan
earthquake, Sichuan, China. Geomorphology 118, 225-238.
Hirata, Y., Chigira, M., 2015 Geological and geomorphological features of landslides induced
by 2011 Typhoon Talas in a granite porphyry area, 10th Asian Regional Conference of
IAEG, Kyoto, p. 8p.
井上公夫, 土志田正二, 島田徹, 森島成昭, 藤原信成, 斎藤仁, 2013. 東北地方 太平洋沖震災害調査委員会報告書（平成 25 年 9 月 30 日）1 班過去の地震レビュー, （公社）砂防学会東北
地方太平洋沖震災害調査委員会報告書（平成 25 年 9 月 30 日）. 砂防学会, p. 3－29.
千木良雅弘, 1999. 加奈木崩れ,中村浩之, 土屋智, 井上公夫, 石川芳治 (編), 地震砂防. 古今書院, pp. 38-40.
日本地すべり学会, 2012. 地震地すべり―地震地すべりプロジェクト特別委員会の総括編―.

- 20 -

≪話題提供≫地震時斜面変動の危険度評価に関する考察
国土交通省四国地方整備局四国山地砂防事務所

林孝標

１．はじめに地震時における斜面変動の危険度評価については、平成 26 年 2 月に（公社）地すべり学会
にて、「地震時斜面変動発生危険地域調査要領案」（以下、要領案）が策定された。四国地方
においては、南海トラフ巨大地震の発生が危惧されており、地震動や津波による直接被害だ
けでなく、山間地における地すべりやがけ崩れなどの斜面災害の発生も懸念される。
今回は、多様な地形・地質を呈している四国地方で要領案を適用した場合にどのような細部の検討が必要になるか試行的に解析を行ったので報告する。
２．要領案の概要
要領案は、地震に伴う地すべりや崩壊等が地質的要因の違いにより発生しやすい現象に特徴がある事に着目し、階層構造分析法（以下、AHP 法）を用いて地震による斜面変動の発生
危険地域を広域的に評価する手法である。
具体的には、(a)新第三系以降地域での地すべり・崩壊、(b)火山灰被覆丘陵地域での斜面変動、(c)古第三系以前の地質での崩壊性地すべりの３つの地域・現象を対象として、どのような指標で解析・評価を行えば良いかを示している

図-1 要領案で対象とする現象と地質（図-1、表-1）。
また、AHP 得点を評価するためには、これら

表-1 要領案で対象とする現象と指標の例の指標毎にウェイト、配点、閾値を設定して算出する。
なお、(c)の評価手法については、四国地方における過去の地震による斜面変動に関する資料・データが少ないことから、宝永南海地震（1707 年）での安倍川上流域大谷崩れを事例として構築している。
３．四国における要領案の適用
３－１試行エリアの選定
要領案の広域危険度評価を適用するにあたり、四国地域内で試行エリアを選定した。
選定に当たっては、地すべり地形や地質、過去の地震で発生した斜面変動のデータの有無、
重要交通網等の保全対象の分布状況等に着目し、(ⅰ)吉野川中流域、(ⅱ)善徳地すべり周辺、- 21 -

(ⅲ)仁淀川上流域、(ⅳ)仁淀川下流域、(ⅴ)土佐湾岸を選定したとした。
なお、これらの地域はすべて要領案における(c)古第三系以前の地質帯に属する。
３－２AHP 法を用いた評価方法の概要
統計的手法を用いるためには、過去の斜面変動に関する資料・データを教師データとして配点の閾値を設定する必要があるが、四国地域では過去の斜面変動の資料・データが少なく、試行エリアにおいても十分な
データはない。そのため、要領案に基づき、図-2 の B の手法を適用することとした。
また、古第三系以前の地質地区では AHP 法の指標として、

表-2 指標の解析方法

重力山体変形地形を評価する「断面凸度」と崩壊性地すべり

図-2

AHP による危険度評価の流れが生じうる起伏を有する斜面
表-2 指標の分析方法と配点を評価する「起伏量」を用いるが、それぞれの解析方法及び標準的な配点、ウェイト、閾値を表-2、3 に示す。
要領案に基づく AHP 得点の算
出手順は、①標高 DEM（10m メッシュ）の作成、②地形指標値（断面凸度、起伏量）の計算、③GISを用いた統合データの作成、④
AHP 得点計算、⑤出力結果を用いた図化とした。
AHP 得点の計算方法を詳述す
ると次のとおりである。
④-1

バッファ移動分析に
より、中心メッシュから半径 R 内の「断面凸度」、「起伏量」のデータを検索し平均- 22 -

値を求める。中心メッシュはスキップ距離 L 毎に移動させる。
（200m メッシュデータになる）④-2

200m メッシュの「断面凸度」、「起伏量」の値を用いて要領案のウェイト、配点、
閾値に基づき AHP 得点を算出する。

④-3「断面凸度」、「起伏量」のそれぞれの AHP 得点を合計する。

なお、AHP 得点の算出にあたり使用したデータ、ソフトウェアの主な諸元を表-3 に示す。

表-3

AHP 得点算出で使用した主なデータ等の諸元

項目

諸元

標高 DEM データ

国土地理院「基盤地図情報サイト」

DEM データ座標系変換ソフトウェア

基盤地図情報ビューア ver.4.00/国土交通省、
国土地理院

GIS ソフトウェア

ArcGIS ver.10.2.2/ESRI

指標値計算プログラム（断面凸度、起伏量）
AHP 得点計算プログラム

GIS_support_2013.exe

４．適用結果と運用性能向上に向けた検討
４－１要領案に基づく試行検討
前項で記載した手法で試行検討した結果のうち善徳周辺地区について、地形図、起伏量（バッファ移動分析後）、断面凸度（バッファ移動分析後）、AHP 得点を図-3 に示す。

図-3 解析結果（左上：基本図、右上：起伏量、左下：断面凸度、右下：AHP 得点）- 23 -

起伏量が低い検討対象エリアでは、要領案の閾値で危険度を表現するとコントラストが不明瞭な結果が得られた。そのため、検討対象エリアにおける起伏量の頻度分布をもとに閾値の設定を検討し、当該区域内の相対的な危険度の明瞭化を試みた（図-4､5）。当該区域内における相対的な危険度を表すには、このような手法も有効であると考える。

図-4 起伏量の閾値の変更（仁淀川下流地区）

図-5 起伏量の閾値の変更後の AHP 得点の変化（仁淀川下流地区）

４－２力学的モデル解析と AHP 法の比較
AHP 法に基づく指標の算出結果を検証するため、検証するモデル地区をさらに選定し、力学的モデルを構築し、想定される地震動による FEM 解析を行った。
モデル地区としては、各種地質関係データが豊富な「善徳周辺地区」と過去の地震時に大規模な斜面崩壊が生じた「仁淀川下流域」とした。なお、この２地区の比較により、起伏量の閾値についても比較検討が可能と推察される。
力学的モデルの主な諸元については、表-4 に示す。

- 24 -

表-4 力学的モデルの主な諸元

項目

諸元

DEM データ

基盤地図情報10m メッシュ（標高）

メッシュサイズ

50m

地震動

中央防災会議「東南海・南海地震等に関する専門調査会」南海ケース

解析モデル底面

EL20m

層厚

第1層

GL-5

第2層

GL-15m

第3層

GL-30m

第4層

GL-75sm 以上

地盤物性値

四国地整内のトンネル調査資料、日本道路公団、地盤工学会等の文献を参考に一般値等から設定（下表）FEM 解析の結果の内、最大水平加速度について２地区の結果を図-6 に示す。概ね次のような事が判明した。
① 最大水平加速度は尾根部、遷急線、凸地形で周辺よりも大きくなる傾向にある② 崩落跡地形では、最大水平加速度の増幅は見られず、周辺の地すべり地形では増幅が見られる。

図-6 FEM 解析による最大せん断応力の結果（上：善徳周辺地区、下：仁淀川下流地区）- 25 -

また、FEM 解析結果と AHP 指標を比較したところ次のような結果が得られた。
① FEM 解析の最大水平加速度と AHP 指標の断面凸度（バッファ移動分析前）は概ね正の相関がある（図-7）。ただし、バッファ移動分析後の相関は不明瞭となった。
② FEM 解析の最大せん断応力と起伏量（バッファ移動分析後）は概ね正の相関がある（図-8）。

図-7 最大水平加速度と断面凸度（バッファ移

図-8 最大せん断応力と起伏量（バッファ移動

動解析前）との関係

解析後）との関係

なお、FEM 解析の最大せん断応力と AHP 得点とを比較してみると、善徳周辺地区では相関性が見られるが、仁淀川下流域では不明瞭であり、モデル地区間で異なる結果が得られた。
４－３地すべり地形分布図を使った閾値の設定の試行
地すべり地形の中で、滑落崖と移動体との水平距離（LA）が大きい場合、大規模な変動の痕跡である可能性が高い。また、移動体の頂部と末端部を結んだ勾配（φb）が急な場合、クリープ的な変形箇所である可能性が高く、他よりかなり緩い場合は周囲よりも大きく動いた可能性が高い（図-9）。
そのため、LA、φb について、４－２のモデル地域の内、さらに細分した「代表範囲」を設定し、その中の地すべり地形について起伏量との関係を調べた。結果を図-10 に示す。

図-9 着目した地すべり地形の部位

善徳周辺地区では、その分布から試行的にφb＜18°34°＜φb の地すべり地形、150m＜
LA の地すべり地形、LA＜150m で起伏量 450m 以上の地すべり地形を「標準的ではない地
すべり地形」として抽出した。抽出された地すべり地形の数は、代表範囲内の地すべり地形- 26 -

377 箇所中 64 箇所であり、このうち 30 箇所は AHP 得点が最低点に相当する。この箇所数は全体の約 1 割以下となっており、当該モデル地区での AHP 得点の閾値は妥当であったと考えられる。

図-10 起伏量と地すべり地形（φb、LA）の

図-11 代表範囲における標準ではない地す

分布図（善徳周辺地区）

べりの分布と AHP 得点（善徳周辺地区）

同様に、起伏量の比較的少ない仁淀川下流域で分析した。
なお、仁淀川下流域は起伏量の最大値が 650m 以下であるため、要領案の閾値（基本閾値）で評価すると AHP 得点の最大値が 75 点以上になることはない。そのため、起伏量の頻度分
布から 40%、30%、30%に分割されるよう閾値を調整した（按分閾値）。その結果を図-12 に示す。

図-12 起伏量と地すべり地形（φb、LA）の

図-13 代表範囲における標準ではない地す

分布図（仁淀川下流地区）

べりの分布と AHP 得点（仁淀川下流地区）- 27 -

代表範囲を同様に設定し、範囲内の地すべり地形の LA、φb を分析し、頻度分布の集合度合いから、φb＜18°33°＜φb の地すべり地形、150m＜LA の地すべり地形標準的ではな
い地すべり地形」として抽出した。抽出された地すべり地形の数は 172 箇所であり、按分閾
値による AHP 得点が最低点に相当するのは 5 箇所となった。
基本閾値の得点分布と重ね併せると標準的ではない地すべり地形との整合は確認できないことからも按分閾値を用いることが妥当であると考えられる。

４－４航空レーザープロファイラーの地形データの活用
古第三系以前の地質帯における崩壊性地すべりの前兆現象を示す代表的な微地形として、
溝状凹地や二重山稜からなる山体重力変形地形が上げられる。
そのため、レーザープロファイラー（以下、LP）による高精度地形データを用いて、「航空レーザ測量データを用いた地すべり地形判読用地図の作成と判読に関する手引き（案）（土木研究所）」を参考に、主に遷急線、遷緩線、ガリー、凹地等の微地形を判読した。
「室戸東部エリア」の「池山崩れ」の周辺を判読したところ、池山崩れの周辺の尾根沿いに緩斜面が広がっていることが判読できた。
また、四国内の AHP 得点について、地質毎に分類して集計すると、起伏量の分布を 40%、
30%、30%に区分した結果、概ね 300~400m と 400~500m の間に区分線が入ることが判明した。そこで、現時点では、AHP 得点を与える際の起伏量の閾値として、300m と 400m とすることとした。
この閾値で室戸東部エリアの AHP 得点を算出した結果と地形判読結果を図-14 に示す。
池山崩れの周辺で AHP 得点が高く評価されていることがわかり、LP 判読による表面地形
からの危険箇所抽出と相関のとれた結果となった。

図-14 地すべり地形判読結果と AHP 得点（室戸東部エリア、池山崩れ周辺）- 28 -

４－５広域 FEM 解析の感度分析
同様に「室戸東部エリア」の池山崩れを内包する地域において、地盤の物性値に幅を持たせるとともに、深度分布をいくつか変動させて広域 FEM 解析を行い、感度分析を行った。
物性値の変動ケースは表-5 のとおりせん断強度、地盤剛性に着目して８ケースの解析を行った。
表-5 感度分析のケースと変動物性値一覧

最も特徴的な結果となったケース７及び基本物性値による解析結果を図-15 に示す。

図-15

FEM 感度分析の結果（上：ケース 1、下ケース 2、左：最大水平応力、中央：
最大せん断力、右：残留水平変位、室戸東部エリア、池山崩れ周辺、）これらの解析結果から、地すべり地内のせん断強度、地盤剛性を低減させることで、最大水平加速度は地すべり地内で増加し、最大せん断応力は地すべり地内の凹地形部及び地すべ
り地と山地との境界部分の沢筋や末端部で増加した。また、残留変位は地すべり地内で増加- 29 -

傾向になるが、特に凸地形部で顕著な傾向を示した。
LP による地すべり地形判読、AHP 得点（閾値修正後）、広域 FEM による解析結果（ケー
ス７、残留変位は深度 3m を表示）を比較する（図-16）。
AHP 得点が高くなっている箇所を頭部とする地すべり地の残留水平変位が大きくなっていることがわかる。

５．考察
これまで、AHP 法を用いた地震時における斜面変動の広域的な適用に当たって、教師デー
タの少ない地域における閾値の検討を先ずは行った。その結果、起伏量が比較的大きい箇所
では、AHP 得点の差が出やすいが、起伏量が小さい箇所では明瞭な違いが出ないことから、
閾値を修正することで明瞭にすることができた。ただし、閾値の修正をした箇所と離れた箇所との相対的な比較はできなくなり、広域的な比較評価においては課題が残っている。
一方で、地すべり地形を LP データ等から判読することで、表面的な地形の危険性を評価する一助になることは明確であり、また、力学的モデルに適切な物性値を適用することで、内部構造的な観点からの弱部も評価できることが明らかになった。
さらに、これらの手法を用いた解析結果を相互に比較検討することで、一定程度の範囲について AHP 法を用いた危険度評価の妥当性も示唆できたと考える。
６．まとめ
前述のとおり、AHP 法は単独で用いることも広域的な危険度評価にある程度の有効性はあるが、地すべり地形判読や広域 FEM 解析もそれぞれに有効性と適用に当たっての課題があるため、相互に補完して危険度を判断することが重要である。
検討対象をミクロな観点にした場合には、現地踏査やボーリング等の各種データの入手は- 30 -

有効であると考えるが、マクロな観点で危険度評価をする場合においての解決すべき課題はまだ多いため、引き続き、当該手法の適用について検討してまいりたい。
【参考文献】- 31 -

- 32 -

話題提供

現場地震観測に基づく
斜面における地震動の特徴の理解
土井 一生 （京都大学防災研究所）
本発表における研究内容は
１）盛土：釜井俊孝先生（京大防災研）
２）重力変形斜面：釜井俊孝先生・千木良雅弘先生・王功輝先生（京大防災研）・小川内良人氏・川島正照氏（国土防災）・佐藤朗氏（ジオテクサービス）・今森直紀氏（紀伊山地砂防）
３）海岸地すべり：松浦純生先生・大澤光氏（京大防災研）・柴崎達也氏・土佐信一氏・喜田豊氏（国土防災）との共同研究、または、ご協力を得ておこなっています。
また、これらの研究は、文部科学省の建議「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画」の課題「強震動によって発生する地すべり現象の発生ポテンシャル評価と事前予測手法の高度化（代表：千木良雅弘教授）」の一環により進められています。
国土地理院による地図データ、気象庁による気象庁一元化震源データおよび、気象観測データを使用しました。
ここに記して感謝いたします。

地震時の斜面災害を取り巻く現況
近年、強震動により多数の斜面が崩壊
甚大な被害が生じている

釜井（2016）南海トラフ巨大地震の発生
内陸地震活動の活発化

http://rokaru.jp/wpcontent/uploads/2016/05/4f1336e85690e0bcae667e6c7463cfc6.jpg- 33 -

国土交通省ホームページ

地震時の斜面の挙動• 斜面における地震観測事例の少なさ
強震観測網（K-NET）の地震観測点分布

どんなふうに揺れる？
地下水にどういう影響がある？
地すべり・崩壊はどのような地震動でどのようにして起こる？

http://www-seis1.kugi.kyotou.ac.jp/da/wave/k-net.jpg

安定解析の入力としての地震動• もっともシンプルな入力は瞬間値

斜面傾斜（または水平）方向の最大加速度（PGA）• 上下動は？
• 揺れ方は？
− 周期、周波数（素早い、ゆったり）− 継続時間- 34 -

文科省：建議課題等による京大防災研の地震観測・調査概略© Google

重力変形斜面
すべり残りブロック（赤谷）
深層崩壊が未発生の斜面（栃尾）砂泥互層地すべり
地震観測点
多層移動量計・伸縮計
総合気象観測装置設置

受け盤斜面
尾根部＋末端部２点（川下）

白馬

盛土斜面
地震観測点
孔内傾斜計・間隙水圧計

１. 盛土における地震動• 東京都目⿊区における観測（釜井、2011）
盛土内： 地震計
間隙水圧計
地震計
地山：
地震計： 200 Hz サンプリング
高感度速度計 KVS300 (固有周波数： 2 Hz)
間隙水圧計：

100 Hz サンプリング（盛土底面付近；深さ 4.8 m）
2013年10月より連続集録- 35 -

2013.11.29（震源距離 69 km、深さ 42 km）
NS
EW

立源寺
（地山）

UD
NS

S波振幅の増幅（特に、上下動成分）
EW
衾町公園
（盛土）

UD
Pore pressure

間隙水圧の上昇観測された地震動・間隙水圧記録
NS

EW

間隙水圧

UD

地震１
地震２

Pore pressure (kPa)

地震３

地震５
地震６

Acc. (gal)

地震４

地震７

S波振幅の
増幅（上下動成分）
いくつかの地震において、
間隙水圧の
上昇

地震８
地震９
地震１０
40

0
Time (s)040Time (s)040Time (s)- 36 -

040
Time (s)スペクトル比(盛土/地山)
NS

EW

UD

P波部分
全地震の平均

S波部分
Freq (Hz)コーダ波部分

5 Hz と 20-24 Hz に明瞭なピークがみられる
1

10Freq (Hz)1

10

Freq (Hz)1

10

Freq (Hz)

盛土における地下構造（Vs＝150 m/s）

地質の鉛直プロファイル• G.L. 2 m： 地下水位
• G.L. 5 m： 盛土-堆積層の境界
Ground• G.L. 7 m: 堆積層-ロームの境界
water table• G.L. 10 m: ローム-土丹の境界
大きな地震波速度のコントラスト
が存在する場合、（地下水内と外、堆積層と基盤）S波からP波への変換が強く生じ、大きな上下動がS波とともに観測される。

- 37 -

間隙水圧上昇量とPGA・PGV
0.09

0.09

PGAとの関係

Pore pressure step (kPa)

0.08

PGVとの関係

0.08

0.07

0.07

0.06

0.06

0.05

0.05

0.04

0.04

0.03

0.03

0.02

0.02

0.01

0.01

0

0
0

50

100

150

200

0

PGA (gal)

1

2

3

4

PGV (cm/s)

PGA, PGVと正の相関を持つ
事例数は少ないが、PGVのほうがより高相関？

２. 重力変形斜面における地震動• 赤谷• 栃尾

落ち残りブロック内に地震計１点
新しく開発した加速度計・傾斜計一体型
プローブをボーリング孔内に２点
地表に地震計１点

地震計： 高感度速度計 KVS300 (固有周波数： 2 Hz)
加速度計・傾斜計： 低温度依存MEMS
200 Hz サンプリング2014年12月（赤谷）、2016年3月（栃尾）より連続集録- 38 -

5

赤谷斜面の揺れ方

地震波の水平動／鉛直動が最大値を取る方向

深層崩壊によって解放されている
方向に揺れやすい

開発した加速度計・傾斜計
一体型プローブ

48mm- 39 -

観測点と用いた地震

東南海地震震源域内かつ同じメカニズムの地震記録された地震動
PGAは

地表＞重力変形領域内＞基盤- 40 -

周波数分解すると・・・
1-6 Hz

6-8 Hz
地表

重力
変形
領域

25 m

65 m
重力変形領域の不安定化に寄与

３. 海岸地すべりにおける地震動• 北海道厚岸町における観測（松浦ほか、2016）
気象観測、地中・地上伸縮計、間隙水圧計• 地震計５点
地すべり地内３点、地外２点
地震計： 200 Hz サンプリング
高感度速度計 KVS300 (固有周波数： 2 Hz)
2014年9月より随時連続集録- 41 -

地震計E

地震計C

v
地震計B v

地震計D

地震計A

10 m

記録された地震動のS波部分
（東⻄動）
地震計A
地震計B
地震計C
地震計D
0.32 cm/s

地震計E
１秒- 42 -

2015/10/16 23:58 の地震

フィルターをかけると・・・
8-20 Hz

0.5-2.0 Hz

0.16 cm/s

0.02 cm/s
地震計A
地震計B
地震計C
地震計D
地震計E

１秒

１秒
ピークがそろっている

ピーク・波形がバラバラ

地すべりブロックでの地震動の特徴0.5-2.0 Hz（低周波・⻑波⻑）

8-20 Hz（高周波・短波⻑）全体を動かす運動- 43 -

局所的な破壊を作る？運動

まとめと今後• 現場斜面において地震動を実測することによって、斜面内部での地震動の特徴が明らかになりつつある。
• とりわけ、地震動の振る舞いを周波数ごとに分離して考慮することが重要と考えられる。
• 強震時の水圧応答も含めた斜面の非線形プロセ
スを明らかにするためにも、観測事例を増やす必要がある。
• 斜面における地震動を含めた他項目観測にご理解いただけると幸いである。

- 44 -

地震地すべりシミュレーションの基礎及び応用面からの取り組みと課題
Technical transfer for countermeasures against landslides in the Abay gorge in Ethiopia
榎田充哉*（国土防災技術株式会社）
Mitsuya ENOKIDA(Japan Conservation Engineers & Co., Ltd)
キーワード：動的土質試験，地震動観測，地震応答解析，対策工設計
Keywords：Dynamic soil test, Observations of earthquakes, Earthquake response analysis, and Design ofcountermeasures
1. はじめに有限要素法（FEM）などの解析的手法を用いた地震
地すべりの解析は発生場所の予測や発生機構の解明、斜面の危険度評価、地震時の斜面対策工の効果推定な
どでの用途が期待されている。解析手法も FEM や個別要素法（DEM）、不連続変形法（DDA）、ニューマ
ーク法などいろいろと開発されており、それらの解析
コードはほとんどが市販又は公開されている。コンピ
ュータの高性能化と低価格化もあり、各種解析コード
を気楽に使う環境が整ってきた。
地震による地すべりは発生しないという定説を覆した 2004 年の中越地震では多くの地震地すべりが発生したが、地震直後から地震地すべりの各種シミュレー
ションがいろいろな機関や研究者によって盛んに実施されるようになった。その後の 2008 年に発生した岩手・宮城内陸地震の後の数年間までが地震地すべりのシミュレーションの最盛期であったと考えている。津
波被害が甚大であった 2011 年の東北地方太平洋沖地
震でもいくつかの地震地すべりは発生したが、シミュレーションによる検証等はあまり実施されていないと感じている。2016 年に発生した熊本地震による斜面
災害についてもシミュレーションによる検証等はまだあまり実施されていない。
当社でも 2004 年から 2012 年頃までは頻繁に地震
地すべりのシミュレーションを実施したが、最近の数
年間は新しい地震地すべりのシミュレーションを実施
していない。
一方、すべり面粘土の動的特性に関する基礎的な研究は 2009 年頃から本格的に取り組んでおり、現在も継続している。また、地すべり地での地震動の伝搬の実態を把握するための現地計測については 2007 年から 2011 年まで 5 年間実施したが、その後、現場提供
者側の予算継続が難しくなり中止している。
地震地すべりのシミュレーションをより実用的にするためにはこれらの基礎的な研究は不可欠だと考えている。ここでは基礎分野と応用分野でのこれまでの取り組みと課題について話題提供する。

2. 基礎的な取り組みと課題
2.1 すべり面粘土の動的特性の把握
地盤の地震応答解析をする場合、地震時の地盤の動的変形特性を調べるために振動三軸試験がよく用いられる。しかし、振動三軸試験では再滑動型地すべりのすべり面粘土の動的特性を調べることは難しい。
当社では既存のすべり面の不攪乱の粘土試料を用いた繰り返し一面せん断試験（すべり面せん断試験）に力を入れてきた。図－１は 2001 年頃に開発したすべ
り面せん断試験機である。すべり面粘土の不撹乱試料の繰り返しせん断試験が実施できるということで画期的であったが、動的なせん断試験ができなかった。

図－１ すべり面せん断試験機（繰り返し一面せん断）
図－２は 2009 年頃に開発した動的一面せん断試
験機である、動的なせん断荷重の制御機能を付加した
すべり面せん断試験機である。これにより不攪乱のす
べり面粘土の動的なせん断特性を調べることができるようになったが、排水条件の制御ができないという欠点があった。

図－２ 開発した動的一面せん断試験機- 45 -

図－３は動的一面せん断試験機の排水条件を制御するため、振動三軸試験機の圧力室内にすべり面せん
断試験のせん断箱の機構を組み込んだ動的な非排水一面せん断試験機である（図－３）。写真－１は開発した
一面せん断機構部分の写真である。

べり面粘土の動的特性を調べて行きたいと考えている。
2.2 地すべり地の地中の地震動観測
気象庁の地震観測網は市町村など、観測点の住所表示が可能な地点に設置されており、防災科学技術研
究所の k-net や KIK-net は緯度・経度で設置位置が表現されているが人の生活圏やその近傍に設置されている。地すべりが多発する中山間部での地震観測点は少ない。
中山間地にある地すべり地内での地震動の伝搬の実態と間隙水圧の地震時挙動を把握するため、2007
年に徳島県の蔭名地すべり地に動的観測機器を配置し、
約 5 年間の計測を行った。

図－3 振動三軸試験機を改良した非排水一面せん断試験機

図－５ 蔭名地区の動的観測機器の配置平面図（土佐ほか,2009）

BV20-3
BV20-2
BV20-1

最
期間
観測

風化層

No.2集水井
C2

位
高水

C1

崩積土層
基

岩

C3

写真－１ 開発した圧力室部分

すべり面
加速度計（地中）
間隙水圧計（動的）：加速度計と連動
間隙水圧計（静的）：１分間隔

図－６ 蔭名地区の動的観測機器の配置断面図（土佐ほか,2009）

図－4 定圧非排水動的せん断試験結果の例（初期せん断応力 65kPa、周波数 0.1Hz）（長谷川ほか,2016）
図-4 にこの動的非排水一面せん断試験機を使用した定圧非排水での試験結果の事例を示す。今後は適切な試験方法を模索しながら、いろいろな地質地帯のす

図－５は蔭名地区の観測機器の配置平面図である。
図－６が主測線上の断面で地中の地震計および間隙水圧計の設置位置を示している。地表の他に各ボーリン
グ孔の中間震度に加速時計を設置し、各孔のすべり面
付近には加速時計と連動した動的間隙水圧計を設置した。動的間隙水圧計は周りに砂を充填し、その周りと上部をベントナイトで充填した埋設型間隙水圧計である。これらの動的観測機器は、地表の加速時計の観測
値をトリガーとして、加速度が閾値を超えた場合にその前後のデータを記録するシステムとなっている。
BV20-3 には比較のため 1 分間隔で観測する通常の埋設型間隙水圧計も併設していた。図－７にそれらの観- 46 -

測結果の一例を示す。これらは平面図的には同一地点のデータであるが、地表と地中で加速度の時系列変化が異なり、間隙水圧も地震動に応じて変動している。

a)地表加速度（C2）タを蓄積する必要がある。
3. 応用的な取り組みと課題
3.1 大滑動した地震地すべりの再現
大滑動した地すべりの再現計算は 2004 年中越地震
での地震地すべりを FEM で再現した若井ほか（2007）や秦ほか（2007）などの研究があるが、我が社でも2008 年の岩手・宮城内陸地震で発生した荒砥沢地すべりなどで再現計算を実施した。荒砥沢地すべりは約300m 滑動していることから FEM による再現計算は難しく、差分法と不連続変形法（DDA）を用いて再現計算を行った。図－８は大野ほか（2010）として DDAによる再現解析結果を発表したものである。

b)地中加速度（BV20-2）

図－８ 不連続変形法（DDA）による荒砥沢地すべりの再現解析結果（大野ほか,2010）c)間隙水圧（BV20-2）

図－７ 蔭名地区での地震動の観測事例（土佐ほか,2009）2.3 基礎的な取り組みの課題
地すべり地を含む山間地での三次元的な地震動の観測網が不足している。また、すべり面あるいはその周辺地盤での間隙水圧の地震応答特性も不明である。
若井ら（2008）や長谷川（2010）など、地震地すべりの発生リスクを広域の地震応答解析により評価する試みがいくつか行われているが、これらの地震応答解析の教師点となる地震観測点が中山間地に少ないことからモデルや解析手法の検証が十分に出来ていない。
地震地すべりの発生メカニズムを把握するためにはこ
れらの動的観測網の整備が重要となってくる。
また、再滑動型地すべりが地震時に再活動する現象
や地震によって一時停止する現象の解明についてはす
べり面粘土の動的変形特性を知ることが重要であるが、それらのデータが不足している。今後は、いろいろな地質条件のすべり面粘土の動的変形特性を調べてデー

3.2 広域を対象とした三次元地震応答解析
広域の地震応答解析を用いて，斜面の安定度のリス
ク評価をした事例は浅野ら（2006）や若井ら（2008）などがある。当社でも広域の地震応答解析をこれまでにいくつか実施している。図-10 は岩手・宮城内陸地
震で多数の崩壊が発生した耕英地区に対して，広域地震応答解析を実施した事例である（丹羽ほか,2010）。
領域の広さは 2.42km×1.94km（4km2 以上）で，
図-11 に示すように、地震地すべり（崩壊）の発生場
所が地震応答解析によるせん断変形量の大きい箇所やせん断破壊安全率の小さい箇所と一致していることを確認した。

- 47 -

図－10 広域地震応答解析のモデルの例（丹羽ほか,2010）a)履歴最大せん断ひずみと崩壊の分布kH =∫∫ ρ ( x, y)α dxdyg ⋅ ∫∫ ρ ( x, y ) ⋅dxdy
H

C

ある瞬間の
加速度の空間平均をとる。

C

kH ：等価水平震度

C ：すべり土塊領域ρ ( x, y) ：土塊密度αH ：FEMで求まった各要素の水平方向加速度
渡辺・馬場法による水平震度の算定
g ：重力加速度

水平震度を考慮した簡易Janbu法による安定解析式
F = f0b)履歴最小せん断破壊安全率と崩壊の分布1c ' b + (W − ub ) tan φ '⋅ Σ+ RH 
Σk H W + ΣW tan α  cos 2 α (1 + tan α ⋅ tan φ ' F )

図－12 渡辺・馬場法による水平震度の算定
抑止力 R
最大抑止力 Rlimk
R = バネ ⋅ δ
D

非弾性領域

kバネ
D

弾性領域

δ lim（地震）

水平変位量 δ（＝杭頭変位）

図－11 広域地震応答解析結果の例（丹羽ほか,2010）

図－13 水平変位量と抑止力の関係
移動体の変位と抑止力との関係を図－１３のように定義して変位量に応じた抑止力の変化を求め、それをニューマーク法の時刻暦解析に逐次適用する。図-14 に岩手・宮城内陸地震の地震地すべりに適用した事例を示す。
0.50

0.4

0.45

0.2

0.40

0.0

0.35
0.30

-0.2

0.25

-0.4

0.20

-0.6

A-4未対策A-4集水井8基
A-4集水井12基
kh

0.15
0.10
0.05
0.00

水平震度ｋｈ

水平移動量δ（ｍ）

3.3 対策工の効果推定
盛土工や切土工の効果は地形条件の違いとして解析することができることから地震地すべりのシミュレーションに組み込むことは容易である。地下水排除工による水圧や地下水位の変化をシミュレーションで推定することについては解決しなければならない課題が多数がるが、水圧や水位が低下した結果を地震地すべ
りのシミュレーションに組み込むことは容易である。
一方、杭工やアンカー工などの抑止工は地すべりの変位量や移動体の変形量に応じて抑止力、つまり対策工から移動体に伝わる力が変化することから、抑止力の変化を取り入れたシミュレーションが必要となる。
FEM 等のシミュレーションを使って平常時の抑止工の効果を評価するこころみが実施されているが（日本
地すべり学会,2006 など）、まだ実用的になっていない。地震地すべりを対象にした場合、地震によるすべり面での相対変位が発生するか否かの問題もあり、更に難しい状況である。
当社ではより実用的な方法として、ニューマーク
法の発展形である渡辺・馬場法を改良し、移動層の変位に伴う抑止力の増加を考慮して地震時の斜面対策工の効果を評価する方法を開発した。渡辺・馬場法はFEM の地震応答解析を用いて移動体に発生する水平加速度の時間変化を求め、移動体全体の平均値としての等価水平震度の時刻暦毎に求める方法である（図
-12）
。

-0.8
-1.0
-1.2

0

10

20
時間[秒]

30

40

図－14 改良した渡辺・馬場法による解析例（丹羽ほか,2011）
3.3 応用的な取り組みの課題
応用的な取り組みにはいろいろな課題があるがここではその中の４点を上げる。
１点目は斜面対策工の各部位の地震時の挙動に関するモニタリングが圧倒的に不足していることである。
これまでは地震発生後の被災状況を見て破損・損傷機構を推測しているだけであり、その地点にどのような地震加速度が作用し、どの部位にどのような加重が作用しかたの実態がほとんど把握していない。

- 48 -

２点目は地震地すべりのさまざまな現象、例えば微小な変形が発生するだけのすべりから、大滑動に至る
すべり、滑動から流動に変化するすべりなど、いろい
ろな現象を適切に表現するモデルを作成できる解析手法が確立していないことである。例えば、大滑動する
地震地すべりを再現するためには、FEM、DEM、DDAのどの方法も予めすべり面を設定する必要がある。
３点目は順解析の課題である。地震地すべりについて、これまで発生後の再現計算（逆解析）は数多く実施されているが事前の予測、例えば、対策工対象斜面
で地震地すべりが発生するか否かの評価や発生すると予測される場合の抑止工効果の評価など、順解析に関するシミュレーションはほとんど実施されていない。
４点目は抑止工と地盤のモデル化の課題である。図-15 に示すように、例えば抑止杭工の解析をする場合、鋼管内に発生する応力も算出するためには鋼管そのものをソリッド要素などでモデル化する必要がある。また、周辺地盤と杭との力の受け渡しの他、両者の境界面で発生する“すべり”も考慮する必要がある。日本
地すべり学会（2006）でもそのモデル化の事例が紹介されているが、まだ、実用的なレベルには達していない。
• 地層と杭（パイル）間の力の受け渡し• 地層と杭（パイル）間ですべりが生ずるa) パイルを梁要素（1D）で表現
パイル
地層

二重節点の生成とインターフェイス要素が必要b) パイルをソリッド要素（3D）で表現
パイル
地層

節点

節点

梁要素

ソリッド要素または 節点ジョイント

インターフェイス要素 → 節点バネ
長所：取り扱いが容易
短所：線形のみ。切断されない。

インターフェイス要素 → 面ジョイント
長所：非線形も扱い可能。
短所：設定が煩雑。
パイル断面力は別途算定が必要

図－15 抑止杭工の FEM でのモデル化の方法

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クを評価するための有限要素法に基づく広域被害予測システム、日本地すべり学会誌、Vo.45, No.3,
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ン、日本地すべり学会誌、Vol.44, No.3, pp.1-11.
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名地区における地震時の地下水排除工の効果検討,
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大野亮一・山科真一・山崎孝成・小山倫史・江坂文寿・
笠井史宏（2010）：地震時大規模地すべりの発生機
構－荒砥沢地すべりを例として－、日本地すべり学
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奏吉弥・杉山仁實・新屋浩明・倉岡千郎・佐藤誠一・
白石保律（2007）：過剰間隙水圧の影響を考慮した
地すべりの地震応答解析―旧山古志村東竹沢地す
べりをモデルとして―，日本地すべり学会誌，
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