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論説・提言

第 3回

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このコーナーでは「日本が目指すべき姿と社会のあり方、そこで必要とされるインフラの実現に向けた方策、そしてその際に果たすべき建設コンサルタントの役割とは」をテーマに、各専門分野の視点からの提言を掲載しています。

一般常識「軟弱地盤ほど地震被害は大きくなる」は本当か

置密度が近年飛躍的に上がったこともあって、記録される地震最大加速度は年と共に右上がりの傾向で、1gを遥かに超えた記録が多数得られている。それにも拘らず、その周辺での実際の地震被害は意外なほど少ないケースが見られる。例えば1994 年ノースリッジ地震（アメリカ、ロサンゼル

写真 1ス市）で1.8gを記録したターザーナ（Tarzana）、昔から軟弱地盤は地震に弱く、地盤の良い所と悪い語り手

 戸三宮付近の非埋立地盤では高架 写真 2
神道路橋脚の破線で囲んだ部分に揺れの被害が見られた

2004 年中越地震で1.7gを記録した十日町、2011

 盤の不同沈下が生じた埋 立地
地盤では類似の高架道 路橋脚に揺れの被害が全く見られなかった所で被害に大きな違いが現れると言われてきた。特にそ年東北地方太平洋沖地震で 2.7gを記録した築館などで関わらず実効的な地盤ひずみは軟弱地盤 Bの方が 2倍の大きな根拠になっているように思われる1923年の関東ある。

。つまりエネルギーは小さく以上発生することになる 2）

この議論において、地震被害は構造物に生じるひず

地震では、軟弱地盤地域の墨田区から東側のいわゆる下町で、山の手台地に比べて木造家屋の被害が大きく、中央大学名誉教授・工学博士
技術士（建設部門）それが大火災に繋がった。この地震以来、我が国では軟弱地盤は地震に弱く被害が集中するとの考えが、一般の人たちだけでなく専門家にも広く受け入れられてきた。
1995 年の兵庫県南部地震では老朽木造家屋の倒壊などで 6,000人以上の方の生命が失われたが、その被害は「震災の帯」とよばれた細長い範囲に集中していたことは記憶に新しい。多数の近代的ビルの破損、地下鉄駅の破損や阪神高速の高架道路の倒壊などもこの中に

國生 剛治（ KOKUSHO Takaji ）一般社団法人建設コンサルタンツ協会
元理事

1944年、千葉県生まれ。1967年、東京大学工学部土木工学科卒業。1969年、同大学大学院工学系研究科修士課程修了。1975 年、米国 Duke 大学工学系
研 究 科 修 士 課 程 修了。1969 〜1996 年、財 団 法 人電 力中 央 研 究 所 勤 務。
1987〜1990 年、東京大学工学部非常勤講師。1994 〜1995 年、茨城大学工学部非常勤講師。1996 年より中央大学理工学部教授。土木学会や地盤工学会より論文賞、技術賞等を受賞。最近は「エネルギーによる地盤液状化、斜面の地震時流動距離評価法、地震波動の増幅とエネルギー」の研究を続ける。
著書に『液状化現象』
・『地震地盤動力学の基礎』鹿島出版会。

含まれている。ところがこの震災の帯は地震に弱いとさみの大きさで決定されることは誰しもが認める出発点とても地盤ひずみが大きくなって地盤被害は生じやすくなり、被害実態と矛盾しないことになる。

なる。構造物に発生するせん断ひずみg は、上部構造物

元来、地震被害には上部構造物本体の地震慣性力にを極端に単純化して水平地盤のような横長のせん断振よるものと基礎地盤に起因するものがあるが、そのような動系を考え、地震主要動の主体であるSH 波（水平方向区別をされないで議論されることが多い。一括りに地震被に振動するせん断波）の鉛直伝播により震動すること害とされたものの中にライフラインや建物基礎の被害などを想定した場合、構造物を進行する波の速度 u̇と等価地盤に起因したものが多く含まれていることが考えられる。

なS 波伝播速度Vs によりg = u̇/Vsで表される。つまり加それ以外にも不同沈下や側方流動など地盤変形が上部速度よりは速度 u̇ がひずみg の大きさ、つまり破壊に直構造の被害を引き起こした場合も考えられる。地震被害結していることになる。また地震波動の速度 u̇の2 乗との解釈に当たっては、地盤による被害か上部構造自体の波動インピーダンス注 2）の掛け算で計算されるエネルギ

地震慣性力による被害かを峻別することが重要である。

れてきたような軟弱地盤ではなく、六甲山麓から旧海岸ている。実際、新潟地震・日本海中部地震や東日本大震

ー流速や、それを地震継続時間について積分した累積

一方、関東地震の下町の家屋被害については、地表線までなだらかな勾配でつづく扇状地性の比較的良好災などにおいても、液状化したエリアでは揺れによる建エネルギーも地震被害に直結しているといえる。つまりへの波動エネルギーは小さくても地盤の非線形化によな地盤であった。六甲山に近づくと被害はなくなる一方物の被害はほとんど見られなかったことが指摘できる。

加速度よりは、構造物ひずみとの結びつきが強い速度

り卓越振動数が低くなり、建物の共振現象により特にで、旧海岸線から軟弱粘土上に埋立造成した人工地盤

液状化のような地盤の破壊現象によって地震の揺れがや波動エネルギーによって地震被害が支配されると言老朽木造家屋が被災し易かった可能性が考えられる。に入るとやはり上部構造物の揺れによる被害はほとんど地表では小さくなる可能性については、土の動力学を扱える。このうち、エネルギーで考える場合、マッシブで強い地震動を受けた場合に、軟弱地盤になるほど上部目立たなくなり、液状化による被害が主になる。この一う研究者の間では1970年代ころより模型実験やコンピュ減衰が大きい擁壁・ケーソン岸壁や盛土・斜面などにお構造物自体の震動被害が大きくなる一般的傾向が存在

帯には老朽木造建物はなかったが、鉄骨や鉄筋コンクリータによる計算によって指摘されてきたが、多くの地震学

いては、例えば液状化現象のように多数回の累積ひずするかについて、最近の地震被害のケーススタディーでートによる近代的ビルについても地震の揺れそのものにや地震工学の専門家は実際にそのようなことが起きるとみが破壊につながるため、繰り返し載荷による累積エネはむしろ逆の傾向を指摘する研究も散見される。

よる破損は皆無であり、震災の帯と好対照を示した。高は考えていなかったようである。
しかし神戸の地震がこのルギーで破壊を評価することができる。

架道路については震災の帯でピルツ橋脚（橋桁と橋脚状況を変えた。神戸ポートアイランドの鉛直アレー観測記

ところで、実際に地盤中を伝わる波動エネルギーをは大きくなる」について、地盤の被害あるいはそれに起が一体構造で形状がドイツ語のキノコ（ピルツ）に似る）

録注1）によれば、地中84mの深さで 0.5g以上の加速度が多数の強地震について鉛直アレー観測記録を使って計因した上部構造物被害に関しては地震波動エネルギー区間の連続的な倒壊が注目を集め上部構造の問題点地表で0.3g以下に低減した。表面十数 mを覆う埋立まさ

算すると、液状化発生の有無に関わらず表層・基盤間のの検討からもその根拠が裏付けられる。一方、軟弱地がクローズアップされたが、実際には写真1に例示するよ

土の激しい液状化やその直下の軟弱粘土の非線形化にインピーダンス比が小さくなるほど地表への波動エネ盤で共振しやすい老朽木造家屋の問題は防災上依然より、地表の揺れが大幅に下がったのである。

ルギーが小さくなる明瞭な傾向が見られる1）。つまり基として重大であるものの、近年増加している耐震設計さうに、それ以外の構造形式のRC 橋脚もかなりの被害を以上、古くからの一般常識「軟弱地盤ほど地震被害蒙った。その一方で、旧海底軟弱地盤を埋め立てた地域

それではこのような現象が実際に起こり得ることが認

盤に同じ地震エネルギーを与えた場合、地表のVs の小れた構造物が設計条件を超える地震にあった場合、良では地盤の液状化や流動による橋脚基礎の破損や橋識された現時点で、「軟弱地盤の方が地震被害は大きくなさな軟弱地盤の方が硬質地盤よりエネルギーが小さく好な地盤ほど揺れによる直接的被害が少ないとは限ら桁の落下が発生したものの、写真 2の例のように、地上る」と言われてきた常識の意味を改めて考えてみよう。地なることを意味している。これは、軟弱地盤ほど地震被ないと言えそうである。の橋脚には損傷がほとんど見られなかった。

震に対する構造物設計は歴史的に静的震度法に始まり、害が大きくなるとのこれまで広く受け入れられてきた一震災の帯に激しい震動被害が集中した第一の原因と加速度による力の釣合いの考え方がとられてきた。実際、般常識とは整合していないように見える。

しては、地震断層のほぼ直上に位置していた可能性が考

我々が地震被害を語る場合、まず加速度の大きさで考え

例えばA, Bの2 地点で、Bの方がAに比べ表層のVsえられる。しかしそこから1km 程度しか離れていない埋る習慣がついている。しかし地震による構造物の被害は、が1/2の軟弱地盤を考えた場合、表層地盤中の波動エ

立地盤の上部構造物に揺れの直接的被害が見られなか必ずしも加速度だけでは決まらないことが近年の地震記

ネルギーは多くの地中観測記録の分析結果に基づけった原因は、そこで起きた激しい液状化と密接に関係し録や地震被害から明らかになってきている。地震計の設

ば、Bでは Aに比べ 0.6 倍程度と小さくなる2）
。それにも

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Civil Engineering Consultant

VOL.268 July 2015

注 1）鉛直アレー観測記録：同一地点で地表とボーリング孔中に設置した複数の地震計での同時地震観測記録
注 2）波動インピーダンス：地震波が伝播する地盤の密度とS 波速度 Vsの乗算値＜参考文献＞：強地震鉛直アレー記録に基づいた地盤中の波動エネル
1）國生剛治、鈴木 拓（2011）ギーフロー、日本地震工学会論文集 第 11 巻第 1 号、14-312）國生剛治、鈴木 拓（2012）：強地震鉛直アレー記録に基づいた地盤中の波動エネル
ギーフロー（補遺）、日本地震工学会論文集 第 12 巻第 7 号、62-68

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