雪氷チーム

Snow and Ice Research Team地震による雪崩発生リスク評価技術に関する研究
A Study on Technologies for Assessment of Earthquake-Induced Avalanche Likelihood
積雪期に大規模な地震が発生した場合、雪崩などの複合災害に伴う道路閉鎖などによって、災害状況の把握や復旧作業、警戒避難に遅れが生じることが危惧されます。
しかし、地震による雪崩の発生機構について不明な点が多く、積雪期に地震が発生した場合の防災計画や雪崩対策の判断を行う上で、地震時の雪崩発生リスクを評価する技術が必要となっています。
このため寒地土木研究所では、地震による雪崩発生リスク評価技術に関する研究に取り組んでいます。
In the event of a large-scale earthquake during the snowcover period, it is feared that assessment of the situation,
recovery work, and precautionary evacuation would be delayed by road closures because of complex factors in thesedisasters, including avalanches triggered by the earthquake. Technologies for assessing the likelihood of avalanche
occurrence at the time of earthquake are necessary for decision-making in disaster prevention planning and for thedevelopment of avalanche countermeasures; however, the occurrence mechanisms of earthquake-induced avalanches
have not been fully clarified.
To respond to the needs of society, the Civil Engineering Research Institute for Cold Region has been pursuingresearch on assessing the likelihood of earthquake-induced avalanches.

▲地震による雪崩の発生事例

Site of an earthquake-induced avalanche

振動実験に基づく斜面積雪の地震応答

Seismic responses of snowpack on a slope in a vibration experiment
地震動に対する斜面積雪の応答を把握するために、振動実験を行いました。試料を水平方向かつ周波数1〜10Hzに変化させながら加振しました。
その結果、斜面積
雪の応答倍率は、周期が短いほど、また積雪底面からの高さが大きいほど大きくなること、ざらめ雪の方がしまり雪よりも大きく、湿雪の方が乾雪より大きいことがわかりました。

拡大 Expansion

振動実験開始までの作業

ウェイトをピンを用いて試料上部に固定
Fix the weight on the specimen with fixtures.

Operations before the vibration experiment

前面を雪で充填70cm

Fill the front space with snow.

雪塊の切り出し60cm

A snow block is cut out.

透明アクリル板（厚さ 5mm）1.雪塊の切り出し
A snow block is cut out. 運搬

Transparent acrylic plate(Thickness: 5 mm)

The block is transported.

３．
試料の設置
The specimen is placed.

加速度計

40cm

Accelerometer30cm

加速度（負）

15cm

合板

1.0
0.8

1

105

0.2G
0.4G
0.7G
1.0G
2.0G

0.3
0.2
0.1
0.0

1

Accelerometer elevation

15cm

加速度計高さ(m)

30cm

1.2

Accelerometer elevation

加速度計高さ(m)

DMF

応答倍率

A vibration experiment was conducted to understand the seismic（厚さ 12mm）
万力※振動台は庫内
Plywood
A shaking table is in warehouse.
Vise
response of the snowpack on a slope. The experiment was(Thickness: 12 mm)
試料の設置
The specimen is placed.
conducted by accelerating the specimen in the horizontal
2.運 搬
direction and varying the frequency in the range of 1 to 10 Hz.
The block is transported.
振動台
加速度（正）
Shaking table
Acceleration (positive)
The experiment clarified the following: the shorter was thefrequency and the higher was thelocation in the snowpack from the
0.6
0.6
1.6
bottom, the greater was the DMF; the
しまり雪（乾雪）
加速度計高さDry rounded grains
0.5
0.5
Accelerometer elevation
DMF was greater for melt forms than
1.460cmfor rounded grains; and the DMF was
0.4
0.440cm
greater for wet snow than for dry snow.

Gradient

水平振動方向Direction of vibration

ざらめ雪（乾雪）
Dry melt forms

0.2G
0.4G
0.7G
1.0G
2.0G

0.3
0.2
0.1
0.0

32

勾配 30°

123

振動数（Hz）

応答倍率

応答倍率

Frequency

DMF

DMF

▲応答倍率と振動数の関係（例）

Acceleration(Negative)▲斜面積雪の高さと応答倍率との関係 (10Hz)

DMF vs. frequency (example)

Relationship between the height of snowpack on the slope and the DMF (10Hz)

地震による雪崩発生評価技術の提案

Suggested Technologies for Assessment of Earthquake-Induced Avalanche Likelihood
振動実験の結果を用いて、積雪の安定度に基づく地震による雪崩発生危険度を推定する手法を提案しました。
＜自然状態＞（SIE’<1.5で雪崩発生危険度が高くなる）(The avalanche occurrence likelihood is high when SIE’<1.5.)

CL + σ n L(cosψ − a' sin ψ ) tan φ + Σ t D
SI E ' =σ n L(sin ψ + a' cosψ )・弱層における積雪粒子の凝集力C・斜面積雪の長さL・単位面積あたりの弱層より上部の積雪荷重σn・斜面勾配ψ

Lσnψ

sψ
’coaaψ

・斜面積雪上部に作用した雪粒子の結合による張力Σt(引張破壊強度)

Tensile force from binding between snow particles,
which acts in the upper part of the snowpack on theslope: Σt (tensile fracture strength)

安全・快適

Hsσncosψ

雪面 Snow surface
弱層 Weak layer

a’Slope gradient: ψInternal friction coefficient of the weak layer: tan φ

σn-a’sinψa :水平震度a’: 弱層高さの水平震度a : Horizontal seismic coefficienta’: Horizontal seismic coefficient at
the height of the weak layer surface▲水平震度a：重力加速度g(gal)に対する地震動の水平加速度(gal)の比
The horizontal seismic coefficient a:
The ratio of horizontal acceleration of seismic
motion (gal) to gravitational acceleration (gal)北の道Safe, pleasant driving on Northern Roads

An example assuming a surface avalanche of dry rounded grains

弱層 Weak layer

5External force during
an earthquake

Unit area snow load on the weak layer: σn・弱層の内部摩擦係数tanφΣs+＜地震時外力＞

Length of snowpack on the slope: L・弱層高さの水平震度a’（振動実験の結果）

ψsin

D

Cohesive force between snow particles in the weaklayer: C

Horizontal seismic coefficient at the height of theweak layer surface (result of the vibration
experiment): a’Σt

■しまり雪（乾雪）での表層雪崩発生を想定した例

Snow depthStability of the snowpack on the slope considering seismic motion SIE’

雪面 Snow surface

Under the normal condition

積雪深Hs (m)

■地震動を考慮した斜面積雪の安定度SIE ’

Based on the vibration experiment results, we proposed a method for estimating thelikelihood of earthquake-induced avalanches by using the stability of snow cover.

L=10m

4

危険度大High likelihood3

長野県北部地震の再現値
Value reproducing the Earthquake inNorthern Nagano Prefecture

2
1

SIE'=1.0
SIE'=1.5
SIE'=2.0

危険度小Low likelihood00<条件>
・斜面長L：10m
・地震周波数：10Hz・斜面勾配Ψ：40°
・弱層より上部の積雪の厚さD：0.6m・弱層：こしもざらめ雪

0.5

11.5

2

水平震度a

The horizontal seismic coefficient a▲積雪深Hsと地震動の水平震度aによる試算結果
The result of a trial calculation by using
the snow depth Hs and the horizontal
seismic coefficient a

国立研究開発法人土木研究所 寒地土木研究所

National Research and Development Agency Public Works Research Institute Civil Engineering Research Institute for Cold Region

Conditions- Slope length L: 10 m
- Earthquake frequency: 10 Hz- Slope gradient ψ: 40°- Thickness of the snow layer
above the weak layer D: 0.6 m- Weak layer: faceted crystals