防災科学技術総合研究報告第12号

1966年3月
624，042．7：624，131：627．22（521．41）

新潟地震による港湾構造物の被害と土質の関係
林聡・久保浩一・中瀬明男
運輸省港湾技術研究所

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新潟港周辺の地盤は一般に砂地盤であるとされていた

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が，地震後に水際線付近で集中的に行なわれたポーリソ；／．二11：；ll工11，1：、．

グ調査によれぼ，海底表層の砂にはかなりのシルト分のい、！o1li）

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い一ork■los＼的なものと思われる．シルト分の混入は海中部に多く，陛上部ではきわめて少ない．新潟港の砂の粒度分析の結、
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港の砂に最も多い．北，東，南各ユ1；噸および水産物揚場へ。｛一＼＼・，＼；刎地区では，細砂と中砂が層を異にして存在する、り、ト

図一1地震前の平均的N値分布ii）地震前後のN値

Average

地震前の砂のN値は地区によって異なる．図一1に示distribution

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すようにT．P−7m〜一15mの問ではN値は深度に対しほぽ直線的に増大し，この増加の割合はN値の大きい

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地震によるN値の変化の傾向は3種類に区別できる．

地区ほど大きい．1〕の下岸壁，県営埠頭，水産物揚場地

すなわち，地表近くでN値が増加し，ある深度以下では区はN値が全般的に大きい．臨港，山の下護岸，信濃川逆に減少するもの（臨港，山の下地区），地表近くで減少

左岸地区のN値は値自体が小さく，かっT．P．一8〜一してある深度以下で増加しているもの（県営埠頭，水産10m以浅でほぽ一定となっている．

物揚場，万代島地区）および全般的に減少するもの（信一59一一新湾、3地農防災総合研究報告（その2）防災科学技術総合研究報告

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図一2平均的N値の地震による変化（破線は地震後のN値）
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一1∴≒T新潟地震による港湾構造物の被害と土質の関係一林・久保・中瀬濃川左岸）の3種類である．第1と第2の種類は，砂の「サI刈◆⊥

振動締固め効果とセソ断に伴うダイレイタソシーによる密度の減少とで説明することができ，第3のものは全面：︷的な崩壊によるものと思われる．地震前後のN値を図一8●m2に示す．
iii）

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内部唐擦角

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新潟港内8ヵ所より採取した砂にっいて圧密排水三軸

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圧縮試験を行なった．その結果は図一3に示すように，

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砂の初期問隙とセン断抵抗角φδの関係

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東埠頭の砂の内部摩擦角が最も大きく，臨港D埠頭の砂の内部摩擦角が最も小さい．地震時に砂の粒子が動きやすくなるものと考えて，エネルギー補正を行なった内部摩擦角の値は，東埠頭で38。，臨港D埠頭で33。程度で

い＿＿＿010ある・ただし臨港D埠頭の砂は重油をかぶった形跡があるが，粒子表面に塗布された重油の影響にっいては不明である．

i▼）土質と震喜

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40su・uctu『c図一4・2構造物下端におけるN値と被害程度の関係
Relationshipat

港湾構造物の震害の程度を，沈下量やセソ断変形量のthe

betweendamagebottomofandN−valuestructure．

大小で判断すると，震害と土の工学的特性との問にいく

2．土質1二ついての問題点

らかの相関性が認められる．すなわち震害はN値が小さi）

く内部摩擦角の小さい地区などに著しい．また構造物の新潟地震による被害は地盤震害であったと一般にいわ砂質土と粘性土の動的性質方を主体とすると根入部分の下端の深さが大きいものほれている．このようにいわれるのは，新潟地震において，ど震害は少なく，また根入れ部下端のN値の大きいもの

地盤白体のすべり，沈下，変形などが顕著であり，これほど震害が少ない・構造物の震害の程度と構造物下端のに広範囲な噴砂現象をともなったことが原因である．と

標高，および下端におげるN値の関係を図一4に示す．

くに建築物などの被害の多くが，地震の加速度に起因す

一61新潟地震防災総合研究報告fその2〕防災科学技術総柵五究報告第12号1966

る構造的損傷でなく，基礎地盤の崩壌によって起ったも作成の技術に高度の熟練を要するが，さらに使用する試のであった点が地盤震害の印象を深くLたものである．

験機の種類によっても，内部摩擦角の値は異なってくる

このような地盤震害を解明するためには，砂の流動化現のが普通である．1．iii）章に示した砂の内部摩擦角は，象などを含む土の動的な力学特性を知ることが非常に大三軸圧縮試験によるものであるが，普通の一面セソ断試切になってくる．

これまでに行なわれた研究によれぼ，地震のように比験機を用いて試験を行なえぱ，砂の問ゲキ比の減少とともに，測定される内部摩擦角は急激に増大し，50。〜6『較的短時問内に加えられる荷重または強側変形に対してとなることも珍らしくない．そのため，一般に砂のセソは，粘性土の方が砂質土よりも安定であるとされている．

断試験には，三軸圧縮試験機を使用することが望ましい

すたわち，砂質土においては，地震時に土粒子の配列のとされている．

変化が，粘性土におけるよりも起りやすく，Lたがって次に，測定された内部摩擦角を安定計算に用いるさい地震をうけた場合の支持力の減少や土圧の増加の程度はに，ダイレイタソシーの影響を如何に見込むかにっいて相対的に砂質土の方が大きいと考えられる・

新潟港周辺の地盤は砂地盤である．砂地盤は常時のみを考えれぱ，地盤改良などをすることなく安全に構造物を建設しうることが多い．新潟の震害は地盤が軟弱だったためとする説がよく聞かれるが，土質工学的にいえぼ，上述のような砂地盤の動的特性が顕著にあらわれたものと理解すべきであろう．

ii）砂の流動化
さて砂質土の動的性質0）特徴は，粒子の配列変化が容易に生じうるということである．したがって振動を加えられれぼ容易に締まり，さらには流動化現象を生ずる．

問題がある、ダイレイタソシーとはセソ断の進行にともなって生ずる土の体積変化のことで，砂の場合にはセソ断にともなって，体秩が増加するのが普通である．何らかの拘束があってこの体積変化が妨げられれぱ，その拘束力は土のセン断抵抗の増加として理われてくる．実際問題において，この拘束の度合，すなわち体積変化を妨げることになるセン断抵抗の増し分を如何に見込むかは，未だ解決されていない．ただし，地震の場合は，前にも述べたように粒子の移動が容易に行なわれうるので，ダイレイタソシーのための増し分を見込む必要はないと思われる．

新潟港の各地区の砂の三軸圧縮試験結果によれば，臨新潟地震の際の流動化は過渡的現象としての流動化であったと考えられる．過渡的な流動化は飽和砂の場合には港のものを除き，いずれも35。以上の値となっている．

問ゲキ水圧の一時的増加という現象が特徴であり，した一一方構造物の復1口設計計算においては，現位置の標準貫がって砂の透水性が流動化の難易に大いに関係する．透入試験結果より推定した内部摩擦角が用いられたが，こ水性の低い細砂の方が低い加速度で流動化するのであれらの値は三軸圧縮試験結果によるものより小さくなっる．過渡的な流動化に対して定常的な流動化というのもている．このことは新潟港の構造物にかぎらず湾湾構造存在する．すなわち加速度の非常に大きな振動を加える物の設計において一般にいえることで，これは設I汁におと，砂層中にすべり面が発4Lして流動化の硯象を生ずるげる不確定要素を補うための手段の一っと考えてよかろものと思われる．この流動化は振動の続くかぎり定常的う．前に述べたダイレイタソシーの影響をも含めて，設に続くものであって，乾燥砂の流動化もこれと同様な機計にどのような砂の内部摩擦角を用いるべきかの研究を構によるものと考えてよい．このような流動化を生ずる進める必要が痛感される・ための振動の加速度は，上に述ぺた過渡的な流動化の場i▼）N値合に比してはるかに大きく，実際の耐震設計においては砂の力学的特性を測定する手段としての櫟準貫入試験考える必要はないと思われる．

は，原位置試験という利点はあるが，反面測定値のぱら

上に述べた過渡的な流動化は細砂が飽和した状態にあつきの大きいこと，設計に採用すべき強度常数の推定法

り，かつ地下水而上の土かぶりが小さい場合に最も起りが確定されていないなどの難点がある．これらの点を改やすい．新潟では，地盤沈下のためいわゆるゼロメート良するための研究が必要であるが，また標準貫入試験にル地帯が広く存在し，流動化に適した条件をっくりだしかわる砂質土の原位置試験方法を開発することも望まれていたといえよう．

る．

iii）砂の内部摩擦角

参

砂の内部摩擦角にっいては，まずその測定白身に一問題

Soil、点がある．一般に砂のセソ断試験においては，供試体の62一and考文Foundation；

献

DAMAGETO

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STRUCTURES
bySatoshi

BYTHE

NIIGATA

Hayashi，Koichi

Kubo

EARTHQUAKE
andAkio，Nakase．

運輸省港湾局，港湾技術研究所，第一港湾建設局：

一63

H新潟地震港湾被害報告
・

第一部 39年g月，第二部

40年3月．