５．液状化危険度の予測
5.1 液状化危険度の予測の流れ
液状化危険度の予測については、以下の方針で実施するものとした。
1) 液状化予測手法として、東日本大震災でも手法の妥当性が評価されている FL 法(道路橋示方書(2002))及び岩崎ら(1980)による PL 法を用いて予測計算を行う。
2) 液状化予測に必要な地盤モデルは、地震動予測のために作成した浅部地盤モデルを用いることとし、液状化計算に必要な物性値は道路橋示方書(2002)等の既往の成果を参考に適宜設定する。
3) 入力地震動については、地震動予測結果(ステップ 1、2)の計測震度を用いる。

ボーリングデータ

浅部地盤モデル(250mメッシュ)

地震動予測結果(計測震度)

各層におけるFL(液状化抵抗率)の計算

全層におけるPL(液状化危険度)の計算

液状化危険度(250mメッシュ)

液状化に伴う沈下量(250mメッシュ)

図‑5.1.1 液状化危険度の予測の流れ1125.2 液状化予測計算用地盤モデルの作成
地震動予測で作成した浅部地盤モデルを基本とし、さらに、液状化予測計算に必要な N 値・地下水位等のパラメータを設定した。
以降に液状化予測計算用地盤モデルの作成方法について述べる。
(1) 液状化判定対象地形区分の定義
液状化の発生は、全ての場所で発生するわけではなく、地形区分との関連があると言われている。「液状化地域ゾーニングマニュアル」(1999 年、国土庁)では、微地形分類図と以下に示す液状化判定基準を利用して、地盤の液状化の可能性を地震動に応じて 4 段階で判定している。
表‑5.2.1 地形区分から見た液状化判定基準(出典：国土庁，液状化地域ゾーニングマニュアル，1999.)113

本調査では、「液状化地域ゾーニングマニュアル」の液状化判定基準を参考に、秋田県で採用した地形区分と比較して、以下に示す地形区分を液状化判定対象地形区分と定義した。
表‑5.2.2 液状化判定対象地形区分
液状化判定対象地形区分

非液状化地形区分

・デルタ型谷底低地※1・山地・扇状地型谷底低地※1・山麓地※2・緩扇状地・丘陵・自然堤防・火山地・後背湿地

・火山麓地

・旧河道・火山性丘陵・三角州・海岸低地

・岩石台地

・砂州・砂礫洲・砂礫質台地・砂丘(旧砂丘、新砂丘)・ローム台地・砂州・砂丘間低地

・扇状地・干拓地・埋立地※1 メッシュ傾斜値が 0.01 以上のものを扇状地型谷底低地、0.01 未満のものをデルタ型谷底低地とした。(損害保険料率算出機構(2008)※)
扇状地型谷底低地は、デルタ型谷底低地と比較して、若干液状化しにくい地盤を考慮した。
※2 メッシュ傾斜値が 0.01 以上のものを急傾斜扇状地、0.01 未満のものを緩傾斜扇状地とした。(損害保険料率算出機構(2008)※)(2) 液状化計算に利用可能なボーリング柱状図の抽出
液状化判定には、ボーリング柱状図を使用する。使用するボーリング柱状図は、液状化判定計算に必要な以下の条件を満たしたものとする。
1) ボーリングの掘進長が 20m 以上のもの
または、ボーリングの掘進長が 20m を満たさない場合でも、N 値 50 以上が 3m 以上連続する層が確認されているもの
2) 掘進長 20m 以内に標準貫入試験を実施しているもの※損害保険料率算出機構：微地形区分データを用いた広域の液状化発生予測手法に関する研究，2008.

114

(3) ボーリング柱状図のメッシュ割り当て250m メッシュごとに液状化予測計算に必要な代表柱状図を選定する。
【ボーリング柱状図がメッシュ内にある場合】・ボーリング柱状図が当該メッシュ内に 1 本しかない場合は、これを代表柱状図とする。
・ボーリング柱状図が当該メッシュ内に複数本存在する場合は、掘進長の深いものを代表柱状図とする。
【ボーリング柱状図がメッシュ内にない場合】
・微地形区分が同じメッシュの中で、最も近いものを代表柱状図とする。
・半径 1km 圏内に同じ微地形区分のボーリング柱状図が存在しない場合は、最も近いものを代表柱状図とする。

ただし、八郎潟(大潟村)については、ボーリングデータが少ないため、以下のような処理を行った(図‑5.2.1 参照)。
1) 八郎潟(大潟村)全体は、干拓地に属し、泥層が深く、非常に軟弱な地盤であるため、全域で下図に示す「AKITA0530」を代表柱状図とした。
、東側は「AKITA0485」を代表柱状
2) 八郎潟(大潟村)の干拓堤防は、西側は「AKITA0534」
図とした。

AKITA0530

AKITA0534

AKITA0485

図‑5.2.1 八郎潟(大潟村)における代表柱状図の選定

115

(4) 地盤物性値の設定
液状化解析に必要な単位重量、平均粒度、細粒分含有率については、道路橋示方書(2002)の概略値を参考に設定することとした。
表‑5.2.3 土質分類と単位重量、平均粒径、細粒分含有率の概略値
地下水面下の地下水面上の平均粒径

細粒分含有率

単位重量(kN/m3)

単位重量(kN/m3)

(mm)

(%)

表土

17.0

15.00.020

80

シルト

17.5

15.50.025

75

砂質シルト

18.0

16.00.04065

シルト質細砂18.0

16.00.070

50

微細砂

18.5

16.50.100

40

細砂

19.5

17.50.150

30

中砂

20.0

18.0

0.350

10

粗砂

20.0

18.0

0.600

0

砂礫

21.0

19.0

2.000

0

土質分類

(出典：道路橋示方書・同解説 耐震設計編, 平成 14 年 3 月)

(5) 地下水位の設定
液状化計算に使用する地下水位は、ボーリング柱状図に記載されている地下水位を用いた。
ボーリング柱状図内に地下水位が記載されていない場合は、微地形区分ごとに算出した地下水位の平均値を使用することとした。

表‑5.2.4 地形区分別の地下水位の平均値
平均地下水地形分類

(GLm)

谷底低地

2.842

扇状地2.503

自然堤防

2.436

後背湿地

2.431

旧河道

2.094

三角州・海岸低地

1.459

砂丘

2.993

干拓地

0.878

埋立地

1.451

1165.3 液状化危険度の予測手法
液状化危険度の指標には、「道路橋示方書」に代表される FL 法及びこれを深度方向に積分した
PL 法を用いた。FL 法及び PL 法について以下に概要を記す。
液状化可能性の評価については、中央防災会議(2012)と同様に「道路橋示方書・同解説(2002)」に準じた。すなわち、表層部での地震動計算結果から地中のせん断応力を求め、液状化対象層ごとに液状化に対する抵抗率(FL 値)を算出し、地層全体の液状化指数(PL 値)を評価するものである。
FL 値及び PL 値の算出手法を以降に記す。
(1)

FL 法(日本道路協会・道路橋示方書に準じる)

FL 法とは、検討対象とする地盤から液状化対象層を抽出し、液状化対象層それぞれについて、液状化に対する抵抗力と地震力の強さとを比較し、液状化に対する抵抗率(FL 値)を求めるものである。
【液状化に対する抵抗率 FL 値】

RFL(5.1)

L

ここに、R：地盤の動的せん断強度比
L：地震時のせん断応力比【地盤の動的せん断強度比 R】

RCW R L

RL(5.2)0.082 N a 1.7
0.082 N a 1.7 1.6 10 6

N a 14

4.5

Na14Na14(5.3)

ここで、砂質土の場合
Na＝C1･N1＋C2
N1＝170･N/(σ’v＋70)
C1＝1(0%≦Fc＜10％)＝(FC＋40)/50(10%≦Fc＜60％)＝Fc/20−1(60%≦Fc)

C2＝0＝(Fc−10)/18(0%≦Fc＜10％)(10%≦Fc)

117(5.4)

礫質土の場合
Na＝{1−0.36･log10(D50/2)}･N1(5.5)

ここに、CW：地震動特性による補正係数
RL：繰返し三軸強度比
N：標準貫入試験から得られる N 値
N1：有効上載圧 100kN/m2 相当に換算した N 値
Na：粒度の影響を考慮した補正 N 値
σ’v：有効上載圧(kN/m2)
C1, C2：細粒分含有率による N 値の補正係数
FC：細粒分含有率(%)(粒径 75μm 以下の土粒子の通過質量百分率)
D50：平均粒径(mm)
また、CW は、(タイプⅠ(海溝型)の地震動の場合)
CW＝1.0(5.6)(タイプⅡ(内陸型)の地震動の場合)
CW ＝1.0(RL≦0.1)＝3.3RL＋0.67(0.1＜RL≦0.4)＝2.0(RL＞0.4)(5.7)

【地震のせん断応力比 L】

Lrd K Srd

1.0 0.015 xv/(5.8)v(5.9)

ここに、rd：地震時のせん断応力比の深さ方向の低減係数
KS：液状化に対する設計震度
x：地表面からの深さ(m)σv：地表面からの深さ x における全上載圧(kN/m2)
σ’v：地表面からの深さ x における有効上載圧(kN/m2)

KSAmax 9.8(5.10)

Amax：地表最大加速度(m/s2)
9.8：重力加速度(m/s2)

118

地表加速度は、地表の震度より、童・山崎(1996)※による計測震度と最大加速度との以下の関係式を用いる。

I

0.59 1.89 log 10 Amax

(5.11)

ここに、I：計測震度※童華南・山崎文雄：地震動強さと新しい気象庁震度との対応関係，生産研究，48,11,pp.547‑55,1996.

119

(2) PL 法
各深度で算出した FL 値に対して、深さ方向に重みをつけて足し合わせ、地点での液状化危険度表す PL 値を算出する。
【地層全体の液状化指数 PL 値(岩崎ら(1980)※の手法)】

PL2001 FL 10 0.5 x dx(5.12)

ここに、PL：液状化指数
FL：液状化に対する抵抗率
x：地表面からの深さ(m)【PL 値による液状化の判定】
岩崎ら(1980)より、算出した PL 値から以下に示す液状化判定を実施する。
表‑5.3.1 PL 値による液状化判定
PL 値
PL=00＜PL≦55＜PL≦1515＜PL

液状化の判定液状化危険度は極めて低い。液状化に関する詳細な調査は不要。
液状化危険度は低い。特に重要な構造物に対して、より詳細な調査が必要。
液状化危険度が高い。重要な構造物に対してはより詳細な調査が必要。液状化対策が一般に必要。
液状化危険度が極めて高い。液状化に関する詳細な調査と液状化対策は不可避。

※ 岩崎 敏男 ，龍 岡文 夫， 常田 賢一 ，安 田進 ：地 震時 地盤 液状 化の 程度 の予 測に つい て， 土と 基礎，
Vol.28,No.4,23‑29,1980.

1205.4 液状化に伴う地盤沈下量の予測手法
2011 年に発生した東日本大震災では、広い範囲で液状化が発生し、液状化に伴う地盤沈下により多くの家屋が被害を受けた。よって、本調査では、液状化に伴う地盤沈下量を算出する。
液状化に伴う地盤沈下量は、「建築基礎構造設計指針」(2001 年、日本建築学会)に示されている補正 N 値と繰返しせん断ひずみ γcy の関係を用いて、補正 N 値と応力比のプロット点に対応する繰返しせん断ひずみを、隣接する γcy 曲線の対数補間により求めることとした。
【補正 N 値(Na)の算出方法】

NaNl

NfNlCNN

CN98(5.13)
Z

ここに、Na：補正 N 値
Nl：換算 N 値
ΔNf：細粒分含有率に応じた補正 N 値の増分(下図参照)
CN：換算 N 値係数
σ’z：検討深さにおける有効土被り圧(kN/m2)
N：実測 N 値

図‑5.4.1 細粒分含有率(Fc)と補正 N 値増分(ΔNf) の関係

121

【沈下量の算出方法】
繰返しせん断ひずみ γcy を下記グラフから読み取る際、繰返しせん断ひずみ 8％の曲線より左側にプロットされる場合には γcy＝8％とし、0.5％より右側にプロットされる場合には、γcy＝0.5％とする。
繰返しせん断ひずみ γcy を体積ひずみ εV として読み替える。そして、沈下量 S を次のようにして推定した。
nS

Hi(5.14)Vii 0

ここに、S：沈下量
Hi：FL＜1.0 となる土層 i の層厚εVi：FL＜1.0 となる土層 i の体積ひずみ
n：FL＜1.0 となる土層数※本検討では、図中の縦軸「応力比 τd/σ’z」に「地震のせん断応力比 L」を適用する。

図‑5.4.2 補正 N 値と繰返しせん断ひずみの関係(出典：建築基礎構造設計指針，2001 年 10 月，日本建築学会)

1225.5 液状化予測用地盤モデルの妥当性検証(日本海中部地震)(1) 検証方法
1) 液状化予測計算用地盤モデルの妥当性を確認するために、日本海中部地震(1983 年)を対象として、液状化現象の再現計算を実施した。
昭和 58 年 5 月 26 日に発生したマグニチュード 7.7 の地震である。
2) 日本海中部地震は、この地震により、青森県から秋田県にかけて、広い範囲で液状化現象が発生した。
「1983 年日本海中部地震
3) 今回、検証に使用した日本海中部地震の液状化発生地点は、震害調査報告書」(1986 年、土木学会)を用いた。
4) 地震動の予測は、4.2 に記した司・翠川(1999)※の断層最短距離による距離減衰式を用いた。

(2) 検証結果
日本海中部地震において、実際に液状化した地点と計算に基づく PL 値の評価結果の比較を行った結果、実際には液状化していないにも関わらず、「液状化の危険度が極めて高い(PL＞15)」、あるいは「液状化の危険度が高い(5＜PL≦15)」という評価になっている地点も一部見られた。
この理由として、ボーリングデータが不十分な箇所では実際と異なる地盤モデルになっていること、液状化判定手法が PL 値を大きく算出しやすい性質を有していることの 2 点が考えられる。
ただし、全体的に見ると、液状化しやすいと推定される地点は液状化危険度が高い評価になっており、本調査で作成したモデルが、地震被害想定のモデルとして十分な精度を有していると判断した。

※司宏俊，翠川三郎：断層タイプ及び地盤条件を考慮した最大加速度・最大速度の距離減衰式，日本建築学会
構造系論文集，第 523 号,63‑70,1999.

1235.6 液状化危険度の予測結果
液状化危険度の予測結果については、PL 値に基づく液状化危険度分布図及び液状化による沈下量を作図した。全 27 の想定地震に対する液状化危険度の予測結果を図‑5.6.1〜5.6.27 に示す。

124

図‑5.6.1 液状化危険度の予測結果(能代断層帯(M＝7.1))

図‑5.6.2 液状化危険度の予測結果(花輪東断層帯(M＝7.0))125図‑5.6.3 液状化危険度の予測結果(男鹿地震(M＝7.0))

図‑5.6.4 液状化危険度の予測結果(天長地震(M＝7.2))

126

図‑5.6.5 液状化危険度の予測結果(秋田仙北地震震源北方(M＝7.2))

図‑5.6.6 液状化危険度の予測結果(北由利断層(M＝7.3))

127

図‑5.6.7 液状化危険度の予測結果(秋田仙北地震(M＝7.3))

図‑5.6.8 液状化危険度の予測結果(横手盆地東縁断層帯北部(M＝7.2))

128

図‑5.6.9 液状化危険度の予測結果(横手盆地東縁断層帯南部(M＝7.3))

図‑5.6.10 液状化危険度の予測結果(真昼山地東縁断層帯北部(M＝7.0))129

図‑5.6.11 液状化危険度の予測結果(真昼山地東縁断層帯南部(M＝6.9))

図‑5.6.12 液状化危険度の予測結果(象潟地震(M＝7.3))

130

図‑5.6.13 液状化危険度の予測結果(横手盆地 真昼山地連動(M＝8.1))

図‑5.6.14 液状化危険度の予測結果(秋田仙北地震震源北方 秋田仙北地震連動(M＝7.7))131

図‑5.6.15 液状化危険度の予測結果(天長地震 北由利断層連動(M＝7.8))

図‑5.6.16 液状化危険度の予測結果(津軽山地西縁断層帯南部(M＝7.1))

132

図‑5.6.17 液状化危険度の予測結果(折爪断層(M＝7.6))

図‑5.6.18 液状化危険度の予測結果(雫石盆地西縁断層帯(M＝6.9))133

図‑5.6.19 液状化危険度の予測結果(北上低地西縁断層帯(M＝7.8))

図‑5.6.20 液状化危険度の予測結果(庄内平野東縁断層帯(M＝7.5))134

図‑5.6.21 液状化危険度の予測結果(新庄盆地断層帯(M＝7.1))

図‑5.6.22 液状化危険度の予測結果(海域 A(M＝7.9))135

図‑5.6.23 液状化危険度の予測結果(海域 B(M＝7.9))

図‑5.6.24 液状化危険度の予測結果(海域 C(M＝7.5))136

図‑5.6.25 液状化危険度の予測結果(海域 A＋B(M＝8.5))

図‑5.6.26 液状化危険度の予測結果(海域 B＋C(M＝8.3))

137

図‑5.6.27 液状化危険度の予測結果(海域 A＋B＋C(M＝8.7))

138