⼟⽊学会インフラマネジメント技術国際展開研究助成

２０２１年度中間報告

液状化に起因する長距離地盤流動により被災したインフラ施設の復旧と対策
東京⼤学⽣産技術研究所 清⽥ 隆
愛媛⼤学： 岡村未対・⼩野耕平
九州⼤学： ハザリカ へマンタ
⼋千代エンジニヤリング： 古市久⼠

２０１８年スラウェシ島地震 長距離地盤流動の概要
 Mw 7.5（Depth 10km）、左横ずれ断層
 地すべりは東西の山脈に挟まれた幅約10kmの沖積低地（扇状地）で発生

Seismograph

地すべり面積と被害家屋数

N

Balaroa 僅か1~4%程度の地表面勾配にも関わらず数百ｍ以上の地盤流動

PetoboJono Oge

Mountain

Mountain
灌漑用水路

Alluvial plain
Epicenter

Sibalaya
10 km

Balaroa 0.39km2 (930 houses)
Petobo 1.63km2 (1255 houses)
Jono Oge 1.75km2 (238 houses)
Sibalaya 0.5km2 (unknown)map

研究の背景・目的
After earthquake

地震前の斜面勾配: 2~3% (1~2 deg), 流
動斜面上部に灌漑用水路があり、大きな被害を受けた。
Before earthquake

Irrigation
channel

研究の目的
After earthquake

長距離地盤流動の要因として、被圧地下水の存在が考えられるが、具体的な発生機構は未解明○発生メカニズムの解明
液状化・被圧の影響？
灌漑用水路の影響？
○対策の方針UAV測量を用いた流動前後の地形変化
 灌漑用水路は流動開始後に決壊⇒ 決壊した水が地すべりを引き起こしたのではない

Water level inwell #1

90
Right after Eq.
Before Eq.

River bed

#1

#2

1200

1000

800

600

100

Irrigation
channel#3400

Distance from irrigation channel (m)June 2019

#4

#580

#670

200

0Elevation (m) Sibalaya地区の地すべりは、頭部で約10mの沈下、中～下流部で3~5m程度の隆起
 トレンチ調査によりすべり面の位置が推定された
 水膜現象を示唆する不透水層が確認されたが、水膜だけで説明するのは困難であることも分かったボーリング調査・現地ヒアリング 灌漑用水路の建設は1980年代。建設後から下流域では地下水位が上昇した。
地震後の地盤挙動（流動域内にいた人の答え）
B1

Loc.

Outline of interview result

B6

Ground lifted up to 4‐5 m before
horizontal movement. Groundrotated in counter‐clockwise whileflown.

B7

House was lifted up to 20m androtated before collapsed.

Loc.

Outline of interview result

P4

Ground lifted up 1‐2 minafter earthquake, and theground roared.

B4B2B6B7B5Balaroa
B3P3P1Petobo
P4P2J3J5J1Jono Oge

J2J4JICA国内支援委員会レポート 2021

長距離地盤流動の想定メカニズム
隆起
Surface layer
0～5m

Flow layer

Impermeable layer

Impermeable layer
液状化による想定される流動箇所での地盤挙動

地震から一か月後の様子
表層地盤は依然として泥水に近い.

室内土質試験
液状化した後の非排水強度変形特性（流動を説明できない）
Localstrain at shear band()120Shear stress,  (kPa)

100806040
Torsional Shear

20Material: Flow sand (FC=10%)
B value: 0.95p': 50 kPa, static: 4 kPa, cyclic: 10 kPa

0-20-100102030405060708090100

Shear strain, (%)

Tim e(s)

液状化後に顕著なひずみ硬化が発生⇒ 地盤流動は発生しない

地下水流入を考慮した強度変形特性（流動を説明できる）
60

Static Liquefaction

12050-6(Material: Toyoura Sand)
Dr=38.3; q/p'=0.8-580
70
60

20teySta

30

Phe
assan
Tr

rm
fo

nio
ate
LinStead40

Line,

50

Vertical strain, v (%)

90Dr=31.2~31.7%

100Dr=30.9%; q/p'=0.15
Dr=30.7%; q/p'=0.15
Dr=33.5%; q/p'=0.15
Dr=35.5%; q/p'=0.1
Dr=37.9%; q/p'=0.05
Dr=38.3%; q/p'=0.8

100-10403020

非常に緩い勾配でも、外部からの水の供給により、せん断ひずみが増加-4-3-210-100(Material: Toyoura Sand)-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Mean effective stress, p' (kPa)

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Elapsed time (sec)

流動を引き起こした水の起源諸説① 液状化層からの排水② 被圧地下水③ 断層等からの噴出水
事実確認斜面勾配１～４％で流動距離は数百ｍ以上（４か所）
地震後、十秒～数十秒後に流動開始
地震直後に数ｍもの住宅や地盤の隆起・上下動
地下からの大量の水の噴出（地盤は泥水状で波打ちながら流下）
温水の噴出水膜や表層地盤への水の流入による流動コンセプトとの整合
津波ともリンクする海底地すべりとの関連

Volumetric strain, vol (%)

Deviatoric stress, q (kPa)110流動を引き起こした⽔の起源：液状化層■ 遠⼼模型実験（愛媛⼤学）
・地盤層厚6.8m（17cm×40G）の珪砂8号＋⾮塑性シルト（FC35%、RL=0.12）・傾斜⾓2度（4度相当のせん断応⼒）・40cSt粘性流体で飽和• 液状化させるのに⼗分な加速度で載荷（FL≒0.2）

間隙⽔圧挙動• t=10‐11sで全層液状化(ru≒1.0)（表層の⽔圧計は沈下しその後もru増加）• 40分（深部）〜10時間（表層）液状化が継続，深部から順に消散• 表層では、深部液状化層からの流⼊により、⼀時的な⽔圧上昇が確認された。

地表⾯で加振後から地盤変位5cm増加→ 流動というレベルではない

流動を引き起こした⽔の起源：帯⽔礫質⼟層
Jono Oge
帯⽔礫質⼟層が流動域内で極端に薄くなる。礫質⼟層は透⽔性の低いシルト質砂〜砂質シルト層に覆われ、全体に⾼い被圧が形成され易い構造。
この地層構造は全ての流動箇所で共通する

流動⼟砂
砂質シルト

シルト質砂

基盤層（砂・固結シルト）

礫質⼟Jono Oge 南側の無被害地
被害のない個所の断⾯では、上流から下流まで厚く礫質⼟層が分布する。斜⾯地盤に被圧が形成され難い。

砂質シルト

礫質⼟

まとめと今後の予定⻑距離地盤流動の実態把握（現場調査、UAV測量等）
ボーリング・トレンチ・ヒアリング調査→ ハザードマップ
流動層厚を推定および地盤流動時の様⼦に関する情報。（地盤の隆起・地すべり上部での噴⽔、灌漑⽤⽔路の決壊タイミング等）
流動メカニズムは概ね理解できた（現場調査、室内試験）
表層地盤の液状化だけでは、その⻑距離流動を説明できない。地下⽔の流⼊を考慮すると、⾮常に緩傾斜地盤でも流動する。
問題は⽔の起源（遠⼼模型実験、地層断⾯再検討）
帯⽔礫質⼟層が流動箇所で極端に薄くなっている。被圧の形成による液状化の可能性と、地震後の地表への地下⽔流出を⽰唆
今後の予定・再検討した地層断⾯を⽤いた浸透流解析
・地震前の地下⽔環境を考慮した液状化解析
・対策⼯の⽅針検討
灌漑⽤⽔路の構造
液状化対策の範囲と深度
常時地下⽔の制御・モニタリング
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インドネシア液状化研究所？との連携