【名誉塾長からのメッセージ】

第7回「答えは“地盤だ!!”」名誉塾長 荏本孝久
前回の原稿にも書いたように、私の地震との関係は、1974 年伊豆半島沖地震と 1978 年宮城県沖地震の被害調査から深まっていきました。この時期から 1970 年代、80 年代、90 年代と大きな被害を伴う地震災害が多発したことにもよります。表１に 1990 年代までの地震災害を示しますが、私はこれらの地震災害について現地の被害調査を行ってきました。また、プレートテクトニクス理論という地球規模の地震や火山など地殻変動の基本的な理論が進んだことも大きかったと思います。なぜ日本に地震が多く発生するのか？ なぜ日本の陸域に活断層が多く分布しているのか？ なぜ日本に活火山が多く分布し噴火災害多いのか？ なぜ山地が多く水害が多く発生するのか？これらの現象が日本だけではなく、世界を見渡して統一的に説明されていることに驚かされました。これは大きく見れば、とらえようのない大規模な自然現象なのですが、私達のように人工的な構造物の設計・構築や少し進んで耐震設計などを勉強している技術者や工学者にとっては、構造物の力学モデルを考えて、それに加わる荷重（力）や変形（変位）の仕組みを考えるのと同じ力学的現象として捉えられることを可能にしてくれ、身近な現象として地震のメカニズムの理解を深めることに繋がりました。
同時に、この仕組みを将来の地震災害の予測に繋げられないかということを考え始めました。
そのため、当時始められていた地震観測記録（正確には、強震観測記録）の収集と分析が必要で、当時普及し始めたコンピューター技術によるシミュレーションのための解析プログラムの作成と検討を行いました。大変に長い時間を要しましたが、第５回の原稿にも書きましたように、地震の発生メカニズムを考慮した合理的な地震動の推定に関する研究となりました。科学的は予測しシミュレートされた地震動が、実際に観測された地震動、すなわち実現象と合致するかどうかの検証です。そのために地震の発生メカニズムを断層震源モデルという力学モデルを利用して、コンピューターを用いて計算する訳ですが、この断層震源モデルにも急速に改良されたモデルが提案され、その度に新しくプログラムを改良することになりました。
しかしながら、結局この方法では、既に起こった地震で観測された強震動を分析・検討するしか手立ては無く、将来発生する地震が全く同じ震源のメカニズムで起きる保証は全く無くて、予測は条件を限定しなければ不可能と言う結論に至ってしまいました。考えてみれば当然の事で、地震は自然現象なので予測は不可能だったのです。地球規模の大きな視点での地震の起こり方は理解されるようになりましたが、ある特定の地域を対象とする地震災害の予測の観点では、地震のメカニズムは不明確と言うことになり、つまり地震の揺れを合理的に予測するためにはより多くの情報が必要で、解決不可能な大きな問題になりました。
一方で、地震災害をたくさん調査して行くことにより、幾つかの現象は理解できるようになりました。特に地盤の影響は被害に大きく影響しているということ。すなわち、地盤の揺れ方に大きく影響しているということでした。古くから経験的に地盤の悪いところは、大きく揺れ、被害が多く発生すると言う事実でした。
先に述べた地震のメカニズムとしては、大きな地震（M８クラス）を起こすプレート境界型地震と内陸活断層により引き起こされる直下型地震（M７クラス）で、それぞれの特徴により地盤の揺れ方が異なり、被害の様子も異なります。同じ規模（M）の地震でも揺れ方が違います。先に述べた 1974 年伊豆半島沖地震は活断層型地震で 1978 年宮城県沖地震はプレート境界型地震です。活断層型地震は活断層のズレに大きく影響され局所的に被害が発生しますが、プレート境界型地震は広い地域で被害が発生し、特に地盤の悪い地域で大きな被害が発生します。しかし活断層型地震でも断層から少し離れた地域では、やはり地盤の悪い場所ほど被害は大きくなります。いずれにしても地盤が悪い場所では地震の揺れは大きくなります。専門的に、このことは軟1

弱地盤の地盤増幅作用として理解されるようになっています。地震災害を引き起こす大きな原因は何か？図１に示すように“答えは地盤だ!!”と言う結論に辿り着きました。
以上のようなことを総合的に考えますと、地震災害は地盤が問題だということになります。日
本は山地・丘陵地が多くを占め（国土の約７割）、低地は沿岸地域に分布（国土の約 3 割）していますが、山地が急峻で河川の勾配が大きく、大量の土砂が山地から低地、そして海に流出するという特徴があり、従って沿岸地域の低地は軟弱な堆積層が厚く分布して軟弱地盤地域を形成しています。地震時には大きく揺れる場所が多く分布して、被害を増大させます。このように考えるようになってから、地域の地震防災研究として、私の研究はどんどん地盤の調査・研究に傾くようになりました。
地盤が良い（硬質地盤）か、悪い地盤（軟質地盤）かは、どのように判定されるかについては、余り定まった定義がある訳ではなく、対象となる構造物（建築構造物、土木構造物など）によっても異なる場合があります。広域の地盤を対象とした場合、一般的には地形・地質図や微地形区分図、土地条件図などアナログ的に地図表示された情報で経験的に判断されますが、現在はGIS などのソフトウェア―を利用してデジタル地図が作成され、インターネット上などでオープンソースとして公開されて、段々と一般的になっています。もっと直接的には、建設工事に伴う地盤調査で収集されるボーリングデータなどが利用できるのですが、このボーリングデータは土地所有者の個人的財産として管理されているので、一般には公開されていません。例えば、○○
市△△町××丁目と言った特定の場所のボーリングデータを調べたくても、なかなか困難です。
一方、公的な所有地や公的な施設の建設工事に伴うボーリングデータは原則公開されています。
現在では、大都市を中心としてデジタル情報として行政機関が収集しインターネット上で公開されるようになっている所もあります。東京都や横浜・川崎市のような大都市ではデータベース化して公開されています。
しかしながら、もう少し専門的に言うと、地盤の良否は、地盤を構成する土質（土層を構成する土の種類、含水状態）やその層厚が関連しています。より地震被害と関連付けて理解するためには、これらの地盤の構成を知る必要がありますが、地盤はその場所その場所の状態だけではなくて、平面的にも立体的にも連続した構造を持っていますので。なかなか判定は難しい面を持っています。
このような状況の中で地盤の良否に関わる情報（均質な方法で広い地域の地盤構造を理解するための情報）を理解するために、常時微動と呼ばれる地盤に生じている微振動を計測して、その周期特性から地盤の良否を判定する方法が古くから利用されてきました。古くからと言っても1950 年頃で、日本の地震工学の先駆者である金井清先生が、この常時微動を計測し、その解析結果から地盤の良否を判定する方法を提案され、建築基準法の中に位置づけられました。これは地盤区分という方法で、第１種地盤（良好な地盤）から第 3 種地盤（軟弱地盤）で 3 区分されています。それぞれ地盤が有している特徴や卓越周期（固有周期）の範囲が決められ、どのような地盤になるかと言う理解に役立っています。地盤縮分は、建物を建設する際に建設地の地盤を区分するもので、それによって設計用の地震動の大きさ（強さ）を変化させています。
私は、この常時微動の観測を利用して、ある地域を等間隔（例えば、対象とする地域の広さにより、数ｍから数 100ｍの間隔）に高密度に観測し、その結果から得られる地盤の卓越周期（固有周期）の変化で地盤の良否を判定するような研究を行っていました。つまり、このような方法を用いて、不規則で不確定なボーリングデータに惑わされずに地域の地盤の良否を判定し、地震被害を受けやすい地域を特定化し判断する材料とした訳です。その結果は、自分で言うのも憚れますが、苦労の甲斐あって（実は研究室のゼミ生の多大な協力が大きい）大変に良い結果を得ることができました。この方法を使って、横浜市、川崎市、平塚市、小田原市など神奈川県内全域の低地に適用してきました。また、日本全国の低地を構成する都市（主に、地震で被害が発生した地域）においても常時微動の観測と分析も行ってきました。
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地震災害は日本の国内のみということではなく、プレートテクトニクス理論で説明されるプレートの境界が見られる地域で、特に陸と海の境界で良く変動帯と定義される地域では、世界の各地で地震災害は発生しています。なので、この常時微動を利用する方法が世界で通用するのか検証してみたくなり、世界の各地（主に地盤の揺れが原因で地震被害が発生した地域）で常時微動の観測を行って分析を行いました。その結果、共通して地震災害が起き易い地域は、地盤の卓越周期（固有周期）が相対的に長い地域に該当するという確証を得ることができました。それ以降、世界各地の地震多発国での防災対策として研究者を中心に常時微動観測が行われるようになり、サイスミック・マイクロゾーニング研究として定着するようになりました。現在は、コロナ禍で停滞しておりますが、国際的な共同研究も行われるような状況になっています。
表１

国内の被害調査を実施した地震（1990 年代まで）

No.

発生年月日

地震名

マグニチュード（気象庁マグニチュード：Mj）

1

1974 年 5 月 9 日 伊豆半島沖地震 - Mj6.9

2

1978 年 1 月 14 日 伊豆大島近海の地震 - Mj7.0

3

1978 年 6 月 12 日 宮城県沖地震 - Mj7.4

4

1982 年 3 月 21 日 浦河沖地震 - Mj7.1

5

1982 年 5 月 26 日 日本海中部地震 - Mj7.7

6

1984 年 9 月 14 日 長野県西部地震 - Mj6.8

7

1987 年 12 月 17 日 千葉県東方沖地震 - Mj6.7

8

1989 年 6 月 30 日～7 月 24 日 伊豆半島東方沖で群発地震 - 7 月 9 日に最大 Mj5.59

1993 年 1 月 15 日 釧路沖地震 - Mj7.510

1993 年 7 月 12 日 北海道南西沖地震 - Mj7.811

1994 年 10 月 4 日 北海道東方沖地震 - Mj8.2

121994 年 12 月 28 日 三陸はるか沖地震 - Mj7.6

131995 年 1 月 17 日 兵庫県南部地震（阪神・淡路大震災、阪神大震災） - Mj7.33