ガス導管の地盤拘束力に関して
1．高圧ガス導管耐震設計指針での地盤拘束力2．1983年の日本海中部地震後に液状化に関して行った実験
3．1995年阪神・淡路大震災後に流動を対象に設定された高圧ガス導管液状化耐震設計指針
4．1999年集集地震の断層によるガス導管の被害と関連した小型模型実験
5．2017年新潟県中越沖地震によるガス導管の長柱座屈被害と小型土槽実験
1

東京電機大学名誉教授 安田 進

１．高圧ガス導管耐震設計指針（2013年改訂版）（高圧ガス導管耐震設計指針）2

3（高圧ガス導管耐震設計指針）（高圧ガス導管耐震設計指針）

4

（高圧ガス導管耐震設計指針）
5（高圧ガス導管耐震設計指針）

6

２．1983年に日本海中部地震後に液状化に関して行った実験
1983年日本海中部地震の際に能代の緩やかな傾斜地盤で5mに及ぶ流動が発生し、中圧ガス導管が被害を受けた。

浜田政則・安田進・磯山龍二・恵本克利：
液状化による地盤の永久変位と地震被害に関する研究, 土木学会論文集，第376号，Ⅲ-6，pp.221-229, 1986.

大型土槽での実験
ボイリングにより液状化を発生

7

小型土槽での実験
加振とボイリングにより液状化を発生

8

安田進・斉藤公正・鈴木信久：埋設管に対する液状化地盤の拘束力, 第19回地震工学
研究発表会講演概要, pp.189-192, 1987.

管軸方向載荷試験結果
載荷速度：1～2mm/秒
振幅：±16㎜
繰返し回数：3回

9管軸直角方向載荷試験結果
載荷速度：1～2mm/秒、20㎜まで単調載荷5㎜の変位を基準にとり、その時点までの最大荷重を投影面積と基準変位で除して地盤反力係数kを算出

10飽和状態の限界せん断力を基準にとると飽和状態の地盤反力係数を基準にとると

11

３．1995年阪神・淡路大震災後に流動を対象に設定された高圧ガス導管液状化耐震設計指針
各地の岸壁・護岸背後地盤で流動が発生

流動に対する設計の仕方の開発①杭基礎：流動力や深さ方向の変位分布を与えて設計する方法②地上配管・埋設管：変位位分布で設計する方法

Ishihara, K., Yasuda, S. and Nagase, H.：Soilcharacteristics and ground damage, Special Issueof Soils and Foundations, pp109-118,1996.
12高圧ガス導管液状化耐震設計指針

13(高圧ガス導管液状化耐震設計指針)

14(高圧ガス導管液状化耐震設計指針)

管軸方向の側方流動実験(高圧ガス導管液状化耐震設計指針)

15

管軸直角水平方向の側方流動実験(高圧ガス導管液状化耐震設計指針)

16傾斜地盤モデルの側方流動実験(高圧ガス導管液状化耐震設計指針)
17４．1999年集集地震の断層によるガス導管の被害と関連した小型模型実験

石岡

九九峯
烏渓橋
員林

九分二山

震央

断層

18

草峯

ガス導管被害発生箇所と被害写真

Yasuda, S., Kishino, H., Yoshizaki, K, Sizuki,N. and Isoyama, R.: Countermeasures ofburied steel pipes against surface fault raptures,
13th WCEE, Paper No.916, 2004.
19

小型模型実験
618mm
52 0. 0㎜
520mm
618 .0㎜

40400mm
0.0 ㎜

荷重計
ウィンチ LoadWinchcell

レール
Rail
Load cell
600mm

hcni
W

1300mm500mm

30degree
201900mmmm
004

思いついた対策方法
Buried pipe

Buried pipe

Shear rupture plane

Direction of fault

Excavate with slope

Replaced soil

Buried pipe
Temporaryretaining wall
Replaced soil mixed
with EPS

EPS(Expaned Poly-Styrol)

21

ただし、地盤の拘束力に関しては検討しなかった。
５．2017年新潟県中越沖地震によるガス導管の長柱座屈被害と小型土槽実験
2007年新潟県中越沖地震におけるガス導管の被害数
・高圧ガス導管(Φ114mm)：2箇所
・中圧ガス導管(Φ50mm～300mm)：27箇所
・低圧ガス導管(本支管)：166箇所
・低圧ガス導管(供給管・内管)：3086箇所

22(新潟県中越沖地震における都市ガス事業・施設に関する検討会報告書，経済産業省より)

中圧ガス導管の長柱座屈状況

1616’

柏崎とその周辺における地形
23と中圧・高圧ガス導管被害箇所

経済産業省「新潟県中越沖地震における都市ガス事業・施設に関する検討会」による被害要因の分析結果(1) 高・中圧ガス導管の全体の被害に影響を与えた要因①震源の特性と深部地盤構造の特性②盆状の沖積層基盤面、かつ、厚く堆積した軟弱な沖積層の影響③局所的な地形条件の影響(2) 小口径管の長柱座屈被害が発生したことに対するさらなる要因①ガス導管周囲の柔らかい地盤②「小口径で長い直線状の配管」のガス導管(3) 局所的な大きな揺れや液状化による複雑な地盤変状と部分的な溶接部品質の不良による被害に対し①沖積層基盤面の急変部②液状化による地盤変状
24③溶接部品質不良のさらなる要因が挙げられた。

柏崎平野の断面に対する地震応答解析
水平最大加速度の分布

100.

200.

300.

400.

500.

(Gal)
600.

100

0.

5120

16-16' 断面0.6(%)

地盤
最大水平
ひず
み

ガス導管の一般的な埋設深度であるGL-1.5mにおける地盤の水平方向ひずみの分布
max: 0.696

0.4
0.2
00

1000

2000

3000
距離 (m)

4000

堆積層

①5000
基盤層

②③25

安田進・柳田誠・清水謙司・渡辺尚志：新潟県中越沖地震におけるガス導管被害と柏崎平野の地盤特性との関係，第45回地盤工学研究発表会，pp.1319-1320, 2010.

液状化による拘束力の変化を検討する小型振動台実験
目的：地盤拘束力に関してはこれまで静的に引っ張りや引き抜きの実験が行われ、拘束力の値が求められてきた。ところが地震の最中には地震動や液状化の発生などによって、拘束力が変化することが考えられる。
そこで、振動台によって加振しながら管を引き上げる実験を行い、拘束力に与える地震動の影響を調べる。
(a)装置および計測器配置図(b)管引き上げの模式図

定滑車
荷重計(定格容量：10kN)

80110

ワイヤー

ウインチ
電動モータ
（可変速）

：間隙水圧計
：変位計
：加速度計

チェーン

18

せん断土槽

11.5

10管（SGP50：φ61mm)
1207058.5

全ねじ

2020

100

80194226

埋設管(SGP50相当)☆地盤の締固め度：85%と95%☆埋設管の引き上げは、加振を20 波（10秒間）加えた後、一定速度(13.9mm/s)で引き上げた。

27

安田進・田中智宏・大保直人・松本真吾・小澤直輝・ 島岡翔：液状化が埋設管の管軸直角方向の地盤拘束力に与える影響に関する振動台実験, 第46回地盤工学研究発表会講演集，pp.1579-1580，2011.

連続写真

変位計

引き上げ変位(mm)

700
600
500
400300200
10000102030405060時間（sec.）
荷重計

6引き上げ荷重(kN)

静的引き上げ時

引き上げ変位，荷重，間隙水圧の時刻歴(実験No.3 ， 静 的 引 き上げ)

5432
10-102030405060時間（sec.）
水圧計70 ： GL-1cm

過剰間隙水圧(kPa)

50-5-10-15-200102030405060時間（sec.）
水圧計50 ： GL-20cm

過剰間隙水圧(kPa)

0.1
0.05
0-0.05-0.1-0.15
0102030405060時間（sec.）
水圧計30 ： GL-40cm

過剰間隙水圧(kPa)

20-2-4-6-8-100102030405060時間（sec.）
水圧計10 ： GL-60cm

0.5

過剰間隙水圧(kPa)

15cm
引上げ

1028

0-0.5-1-1.5-2-2.5-30102030

時間（sec.）4050602930