中越沖地震における宅地地盤の液状化に関する研究
地盤工学研究室

高橋巧

指導教員

豊田浩史

1. はじめに2007 年 7 月 16 日に新潟県上中越沖を震源に中的貫入能力に優れるという利点を有している．今越沖地震が発生した．中越沖地震では，液状化に回は回転を人力で行い，地下水位を試験後ロッドよる宅地及び家屋の被害が多く報告された．特ににより測定した．

柏崎市や刈羽村では液状化被害が顕著であった．

二つ目として，地盤の液状化メカニズムの追及，したがって本研究では，柏崎市の鯖石川周辺や刈土の動的な挙動の予測を目的とし，繰返し一面せ

羽稲場地区での液状化被害に着目し被害調査をん断試験を行い，豊浦砂と比較した．繰返し一面

行い，液状化被害の原因について詳細な研究を行せん断試験は，一次元圧密，平面ひずみ条件下でう．

水平方向に繰り返しせん断応力を与えているこ

2.

研究内容とから，実地盤における応力・変位状態に近く，研究内容は大きく二つあり，一つは旧河道の液試験方法が簡便で試料も少量ですむといった利状化に着目したものであり，橋場町で現地調査・点を有している．試験方法としての適用性の検討

ヒアリング調査を行い，被害の特徴を明らかにすをして，繰返し非排水三軸試験との比較を行った．

る.また，原位置試験としてスウェーデン式サウン

中越沖地震では，砂丘末端部で砂丘と沖積層のディング試験(以下 SWS 試験) を行い，試験結果境界部や旧河道で液状化の被害が顕著であった．

を用いて液状化危険度判定を行う．
SWS 試験は，現在，平地と斜面での液状化の判定基準に差はな

荷重による貫入と回転による貫入を併用した原い．したがって，初期せん断を与えることにより位置試験であり，装置及び操作が容易で迅速に測斜面を想定し，得られる結果の液状化判定につい定ができ簡易なサウンディングのうちでは比較て検討する．

Table.1 ヒアリング調査結果
整理番号12345678910

旧河道上に建築された家屋

地形的分類
家屋の概要 家屋の階数22222223屋根の様式

瓦

瓦，トタン

瓦

瓦

瓦

瓦

セメン
ト瓦

トタン

基礎の形式

布

布

布

布布

布

布

地盤改良，基礎補強の有無

×××××

中越地震での被害

‑×××

下水管

地盤の被害 噴砂の有無

×1112131415

旧河道以外に建築された家屋

×

べた

22トタン トタン布RES−P，湿式柱状
耐圧板

車庫に液状化 不等沈下
駐車場にクラッ(建替え) (建替え)
クラック
ク
◎
◎
△
△

222瓦

瓦

瓦

22トタン トタン

布布，独立

布

布

布

布

×××××

湿式柱状

××××××◎◎△△○××△○◎△

地割れの有無◎○△×○○××××△××××

地盤沈下・側方流動の有無

◎○△

△

○

○

××

○

××

×

○

×

○

家屋の被害 家屋の偏心・地盤へのめり込みの有無

◎○××

○

○

○××××

×

○

○

×

基礎・室内の変状の有無

◎

○××

○

×××××

×

○

×

○

×

屋根・外壁等の被害の有無◎

×××××××××

××

×

×

×

駐車場・塀・家屋附帯設備の被害

◎

×

○

×

○

○

×

○

○

××

○

○

○

○

日常生活

湿度に関する事柄：床下の湿気が多い，大雨の時に湿気が多いの問題点

水に関する事柄：水はけが悪い，豪雨時に道路が浸水しやすいPercentage finer by weight (%)

：調査地点
：危険住宅
：要注意住宅：道路損傷：旧河道：液状化箇所

1008060402001E-30.010.1

110Grain size(mm)Fig.2 粒径加積曲線(橋場)50m

Fig.1 調査地域
0換算 N 値(稲田式)

N値

1020N値

30000122

N = 0.002Wsw + 0.067 N sw (式 1)33445566

ここに，

77Wsw : 1000N 以下で貫入した場合の荷重(N)N sw : 上記の荷重で貫入が停止した後の，回転88粘土・粘性土

N = 0.003Wsw + 0.050 N sw (式 2)により貫入させた時の貫入量 1m 当たりの半回転数(回/m)3.

深さ (m)

1

礫･砂･砂質土991010（旧河道上）Fig.3102030（旧河道上以外）

SWS 試験結果を用いた柱状図

旧河道の液状化調査地区を Fig.1 に示す．Fig.1 を見ると液状影響がでている．また，日常的に湿気が多い，水化による被害が旧河道とそれ以外の地域で異なはけが悪いなどの水に関する問題を抱えているっている．旧河道沿いでは応急危険度判定によることがヒアリング調査により明らかになった．次

要注意宅地が多く，地図の南西側で危険宅地が多に液状化危険度判定として SWS 試験の結果を利く見られる．ヒアリング調査の結果 Table.1 に示用し，道路橋示方書による液状化判定を行った．

す．ヒアリング調査結果は，被害が顕著であった

また，SWS 試験では換算 N 値を算出することが1 番の宅地を基準に相対的に評価したものであり，でき，上記の式を利用した．噴砂発生箇所では噴被害が旧河道周辺に集中していることがわかる．

砂を試料としてサンプリングした．粒度試験の結また，旧河道上でも中越地震で被災し，地盤改良

果を Fig.2 に示す．Fig.2 より,橋場地区では細粒を施した宅地では被害が軽微であり，地盤改良の分を 20％程度含み，細粒分混じり砂に分類される．

（鯖石川側）A0B47m05 10 15 20 0.5 1.0 1.5 2.0C91m

5 10 15 20 0.5 1.0 1.5 2.000

5 10 15 20 0.5 1.0 1.5 2.0

1101520 0.5 1.0 1.5 2.0

122223355深さ(m)434深さ(m)深さ(m)

3深さ(m)

511445566667777888899991010（JR越後線側）
D41m

換算Ｎ値

10換算Ｎ値

FLFL

10換算Ｎ値

換算Ｎ値

FLFL

Fig.4 液状化判定0120001000（NIED,K-NET）

深さ (m)

Acceleration (gal)2The Chuetsu-oki Earthquake
Kashiwazaki city, N-S component

1500
5000-500-1000-1500

34567051015Time (sec)Fig.5 入力波形

2025308

旧河道上

9旧河道以外10400500

最大加速度

600(gal)Fig.6 一次元応答解析
Fig.3 に SWS 試験の結果より求めた柱状図をが地下水位で決定されおり，地下水位以下はほぼ旧河道とそれ以外のものとで示した．両者ともに液状化するという判定を得た．また被害が顕著で地下水位が高く，砂層を多く含むなど液状化に起あった旧河道上の D 点では，非液状化層が薄く，因する性質が見られた．また旧河道では硬い層が液状化層が他と比べて厚いため，地震の影響が表2m 付近にあり，それ以外の地区では，概ね 5〜面に伝わりやすかったと予想される．そのため，6m 付近に N 値が高くなる層が見られた．液状化

橋場地区の震動特性を把握する目的で一次元震判定について Fig.4 に示す．液状化判定断面は動応答解析を行った．入力地震動は柏崎市で得ら

Fig.1 の緑の線上の SWS 試験の測定点を利用しれた Fig.5 のデータを用いた．これは長周期で軟た．橋場地区では勾配がほぼなかったため道路か弱な地盤特性を示している．一次元震動応答解析

らの高低差のみを考慮した．道路橋示方書によるによる検討を Fig.6 に示す．旧河道とそれ以外の液状化安全率 FL は 1.0 未満で液状化の発生を示地区について比較したものであり，地表面で旧河唆するものである．橋場町の判定結果では液状化道のほうが加速度が大きくなる傾向が見られ，旧判定の際，表層の下に砂層があるため非液状化層河道上は地震波を増幅しやすい地盤であった．

Triaxial

Shear Stress ,τ(kPa)

Deviator stress ,q (kPa)

4020020100-10-20-20-40-30-60020406080

1000120

Effective mean principal stress ,p`(kPa)

406080100120

Vertical Stress ,σ(kPa)

140160Toyoura e0.781 w5%

Triaxail

60
4030

Shear Stress ,τ(kPa)

Deviator stress ,q (kPa)

20(a) 応力経路(a) 応力経路

20020
100-10-20-20-40-60-4-20

Shear strain ,εs(%)24(b) せん断応力‑せん断ひずみ関係
Fig.7 繰返し非排水三軸試験での試験結果

4.

Toyoura e0.781 w5%3060-30-1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

Shear displacement ,δ(mm)(b) せん断応力‑せん断変位関係
Fig.8 繰返し一面せん断試験での試験結果

斜面での液状化

刈羽稲葉地区では荒浜砂丘の末端部で砂丘の試体に圧縮側と引張側が存在するため，破壊線が斜面崩壊に伴う流動による被害が顕著であった．

圧縮側と引張側で異なっていることがわかる．一

そこで地震時の砂丘斜面を想定し，平地と斜面に

方 Fig.8(a)では，水平方向に繰返しせん断応力をついての液状化抵抗性を検討した．まず，検討内与えているため，プラス側とマイナス側でほぼ一容として今回，一次元圧密・平面ひずみ条件下で致している．また，繰返しが進むと応力経路の向繰返し載荷ができ，実地盤との適合性が高いこと

きが反転し，応力回復がおこるサイクリックモビから繰返し一面せん断試験を行うこととしたた

リティーを繰返し一面せん断試験でも確認する

め，液状化試験として一般的な繰返し非排水三軸ことが出来た．両者を比較すると形状に多少の差試験との比較を行った．試験条件として飽和させ異が見られるがサイクリックモビリティーに達た豊浦砂を用いた．Fig.7 に繰返し非排水三軸試するまでの繰返し振幅がほぼ一致した．Fig.7(b)験の試験結果，Fig.8 に繰返し一面せん断試験ででは引張方向にひずみが卓越しているのに対し，の試験結果を示す．Fig.7 と Fig.8 を比較すると，Fig.8(b)では両方向に変位が増加しているため，Fig.7(a)において，繰返し非排水三軸試験では供実地盤との適合性が高いといえる．

Percentage finer by weight (%)

Table.2 物理特性(刈羽)
100

刈羽
豊浦砂

80

豊浦砂

刈羽

土粒子密度 ρ s

2.650

2.720

最大間隙比 emax

0.9901.001

最小間隙比 emin0.5970.610

均等係数 U c

1.552.14

曲率係数 U c′1.0500.856

細粒分含有率 Fc

0.03.460402001E-30.010.1

110Grain size(mm)Fig.9 粒径加積曲線(刈羽)kariwa τ15302020

Shear Stress ,τ(kPa)Shear Stress ,τ(kPa)Toyoura τ1530

10100-100-10-20-20-30-30
020406080

100

Vertical Stress ,σ(kPa)

06080100

kariwa τ15Toyoura τ1530302020

Shear Stress ,τ(kPa)Shear Stress ,τ(kPa)40

Vertical Stress ,σ(kPa)(c) 応力経路(a) 応力経路

100100-10-10-20-20-30-2.0

20-1.5-1.0-0.5

0.00.51.01.5

Shear displacement ,δ(mm)2.0(b) せん断応力‑せん断変位関係
Fig.10-30-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5

Shear displacement ,δ(mm)2.0(d) せん断応力‑せん断変位関係
刈羽試料と豊浦砂の結果の比較

Fig.9 に刈羽サンプリング試料と豊浦砂の粒径

Fig.10 に豊浦砂の試験結果と比較したものを加積曲線を，Table.2 に物理特性を示す．刈羽試示した．サイクリックモビリティーに達する繰返料は，細粒分を 3.4％含むものの，ほぼ中砂と細し回数がほぼ一致し，変位の増加傾向も豊浦砂に砂から構成されている．物理特性を見ても，最大似ていることがわかる．豊浦砂は液状化しやすい

間隙比，最小間隙比など豊浦砂に似た物理特性を砂に分類されるため，同様に刈羽サンプリング試有している．

料も液状化しやすい砂である．

Kariwa τ15 τi0Kariwa τ15 τi1020100-10-2002040608010030

Shear Stress ,τ(kPa)Shear Stress ,τ(kPa)

3020100Kariwa τ15 τi0Kariwa τ15 τi10-10-20-0.75 -0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50

Vertical Stress ,σ(kPa)Shear displacement ,δ(mm)(a) 応力経路
Fig.11(b) せん断応力‑せん断変位関係
初期せん断の有無による比較

平地と斜面の液状化抵抗性の評価として，初期せ料を現地での間隙比(e=0.83)を用いて比較したものであり，初期せん断を与えないものでは両側にひずみが増加しているのに対し，初期せん断を与えると初期の振幅で変位が大きく増加し，その後初期せん断方向のみに卓越しているのがうかがえる．したがって変位 1mm に達した時を液状化

τd / σ'vについて比較した(Fig.11)．刈羽サンプリング試

繰返し応力振幅比ん断を与えたものと初期せん断を与えないもの

0.250.200.150.100.05

初期せん断なし
10kPa
20kPa

0.000.1

1100over10100

繰返し回数 (回)強度曲線の繰返し回数とした．Fig.12 に液状化強Fig.11度曲線を示す．繰返し応力振幅が大きいと斜面の液状化強度曲線ほうが危険である．一方で繰返し応力振幅が小さくなると平地と斜面で安全性が反転する点があ・ 刈羽で採取した試料は物理特性・液状化強度り，繰返し応力振幅が小さい場合では平地の方がともに豊浦砂に似ており，液状化しやすい地危険である．

盤といえる．

5.

おわりに以下に本研究により得られた知見をまとめる．
・ 旧河道に限らず液状化による地盤変状は発生していた．
・ 地下水位が高く，地下水位以下はほぼ液状化するといった判定である．
・ 旧河道で 2m より浅い位置で N 値が 10 を超えるのに対し，他の地点では 5〜6m 付近に硬い層が見られた
・ 旧河道上では，その他の場所に比べ加速度が大きくなる傾向がある．

・ 繰返し応力振幅が大きいと斜面のほうが液状化の危険性が高くなる．
・ 繰返し応力振幅が小さいと平地の方が液状化の危険性が高くなる．
中越沖地震被害から得られた知見として・ 旧河道上は地震波が増幅されやすい地盤であった・ 地震波が大きいときには斜面のほうが危険であり，これは今回の地震被害とも一致する．