関東森林研究論 文69-2(2018)2016 年熊本地震による地すべり及び崩壊に関する一考察
A Study on landslide and collapse due to the 2016 Kumamoto Earthquake
本田尚正＊1
Naomasa HONDA＊1＊１ 東京農業大学地域環境科学部
Faculty of Regional Environment Science, Tokyo University of Agriculture
要旨：地震起因の地すべり・崩壊の発生メカニズムは降雨起因の場合と大きく異なり，地震動による繰返し荷重の作用とそれによる過剰間隙水圧の発生により，すべり面付近のせん断強度が低下して安定性が失われ，崩壊等の発生に至る。ここでは 2016 年熊本地震による地すべりと崩壊について，降雨時及び地震時の地下水位上昇に着目して斜面安定解析を行った。その結果，地震動によるせん断強度の低下を適切に見積もることにより，これまで雨では崩れなかった山腹斜面であっても土砂移動の発生を説明できることがわかった。さらに地震の規模によっては土砂移動が発生しなかった可能性もあることから，2016 年熊本地震は未曾有の規模であったといえる。
キーワード：地震起因の斜面災害，地下水位上昇，せん断強度の低下，斜面安定解析
Abstract: The occurrence mechanism for landslides and collapses due to earthquakes is greatly different from rainy cases.
Earthquakes cause a repeated load and generate excess pore water pressure, and since they reduce shear strength near the sliding
surface, the mountain slope loses stability and collapses. We discuss the landslide and the collapse caused by the 2016 Kumamoto
Earthquake in Japan based on a stability analysis. We set both the rainfall and earthquake calculation conditions for a semi-infiniteslope and conducted slope stability analyses that focused on the groundwater level rising. According to the analytical results, if wecould appropriately estimate reduction of the shear strength caused by the earthquake, we could explain a mass movement occurrence
on a mountain slope that doesn't collapse due to rainfall. In addition, depending on the earthquake’s scale, the mass movement might
not occur. Our result suggests that the 2016 Kumamoto Earthquake was an unprecedented huge scale.
Key-word: slope disaster due to earthquake, groundwater level rising, lowering shear strength, slope stability analysis
Ⅰ はじめに

Ⅱ 熊本地震の概要

2016 年 4 月の熊本地震では，人命・家屋・公共施設に

熊本県では 2016 年 4 月 14 日 21 時 26 分頃に，熊本地甚大な被害が生じ，地すべり・崩壊等の斜面災害も多発

方(32° 44.5′Ｎ ，130° 48.5′Ｅ )を震央(震源の深さ約した。九州地方は雨が多く，台風常襲地域でもあること11km)とするＭ＝6.5 の地震が発生し，益城町宮園で震度から，土砂災害に対する住民の警戒意識は全国的にもき7 を記録したほか，震央周辺の多くの地点で震度 6 弱をわめて高かったといえる。その一方，今回のような最大記録した(6)。余震への警戒が続けられる中，4 月 16 日 1

震度 7 の大規模地震の経験は近年ほとんどなく，これま時 25 分頃に再び熊本地方(32° 45.2′Ｎ，130° 45.7′Ｅ )で雨では崩れることのなかった斜面が地震によって瞬時を震央(震源の深さ約 12km)とするＭ＝7.3 の地震が発生に被災したことは，住民にとって大きな衝撃であった。

し，益城町宮園と西原村小森で震度 7 を記録したほか，地震起因の斜面災害は，降雨起因の場合と大きく異な

熊本県内の広い範囲と大分県別府市，由布市で震度 6 弱り，地震動による繰返し荷重の作用とそれによる過剰間以上が観測された。
気象庁は 14 日に発生した地震を平成

隙水圧の発生により，すべり面付近のせん断強度が低下

28 年(2016 年)熊本地震と名付けたが，その後，14 日のして安定性が失われ，崩壊等に至ることが指摘されてい地震を前震，16 日の地震を本震とした。

る(4，7)。ここでは熊本地震による地すべりと崩壊につこの地震により各地で家屋倒壊，路面陥没，列車脱線いて，地震時及び降雨時の地下水位上昇に着目して斜面などの被害が相次いだ。土砂災害も地震断層に近い地域

安定解析を行い，斜面災害の発生要因を考察する。に集中して発生し，6 月 7 日までに熊本県下で計 190 件(土石流 57 件，地すべり 10 件，がけ崩れ 133 件)を数え－1 －(受理日 2018 年 4 月 17 日)

地 表面
θ

L =1た。人的被害は 14 日の前震と 16 日の本震によって発生し，この 2 日間で計 50 名の人命が失われた。そのうちの地下 水 位面10 名が土砂災害(一次災害)によるものである。さらに熊本県下では 6 月下旬の梅雨前線による豪雨によっても土W
h1

砂災害(二次災害)が発生し，計 5 名が亡くなった。
hⅢ 検討方法及び計算条件

すべ り面
θ

h2

１．地震動によるせん断強度低下に関する先行研究u大原・山本(4)は，阿蘇の黒ボク土に対して動的三軸試験機を用いて繰返し荷重を負荷させる実験を行った。そ図－１．半無限長斜面の安定解析
Fig.1 Stability analysis of semi-infinity slopeの結果，黒ボク土の粘着力はほぼ失われること，動的せん断抵抗角(内部摩擦角)は静的せん断抵抗角のほぼ 1/2
すなわち 11～15°であることを明らかにした。

Fs 佐々・福岡・汪(7)は，粒子破砕とそれに伴う体積減少しやすい性質をもつ土質材料が非排水載荷・非排水せん
断を受けると，間隙水圧の上昇による見かけの摩擦角の低下(すべり面液状化)により，緩勾配であっても高速かつ長距離の地すべりが発生することを指摘した。
２．検討対象斜面の概要 ここでは，熊本地震で発生した次の 2 つの斜面災害を検討対象とする。

C 'W cos  khW sin   u  tan  'W sin   kh cos (1)W   h cos(2)u   wh2 L(3)

ここに Fs は安全率，C ’は土の粘着力，W は土塊重量，khCase １：高野台地区(京都大学火山研究センター周は水平震度，θは傾斜角，u は間隙水圧，φ’は土の内部摩擦角，γは土の単位体積重量，h は崩壊深，h1 は地下水位辺)の地すべり(6)・斜面の位置：中央火口丘群南西側の緩斜面

より上部の土層厚，h2 は地下水位からすべり面までの土層

・地すべりの規模：最急勾配 10°，最大侵食幅 150ｍ，厚(＝すべり面から測った地下水位の高さ)，γw は水の単3位体積重量(γw ＝9.8kN/m3)，L は単位斜面長である。

最大侵食深 10ｍ，侵食量約 15.3 万ｍ

なお，式(1)において kh＝0.00 とすると，次式を得る。

・土層構成：上位から草本，表層黒ボク土層，ローム・黒ボクの互層，草千里ヶ丘軽石層，埋没黒ボク土層

Fs で構成されていた。
・すべり面：埋没黒ボク土層の上面と考えられる。

C 'W cos  u  tan  'W sin (4)

式(4)によれば，降雨時(kh＝0.00)に Wcosθ＝u となる
h2 のとき(土塊重量の斜面直角方向の成分と間隙水圧の大Case ２：火の鳥温泉地区「ログ山荘火の鳥」北西側の斜面崩壊(6)・斜面の位置：中央火口丘群西側の急斜面

きさが等しくなるような地下水位のとき)，Fs の決定はφ’・崩壊の規模：源頭部の勾配 35°，崩壊長 100ｍ，の大きさに関係なく，C ’に支配されることがわかる。

最大崩壊幅 50ｍ，最大崩壊深 5ｍ

４．計算条件 ここでは降雨時及び地震時におけるφ’・源頭部の状況：非常に高含水で脆弱な物性を示す強変及び C’ と Fs の関係を調べる。計算条件は，詳細値が不質した火砕物が存在し，それらが崩壊の素因になっ明なγ，C’を含めて次のとおり設定する。

たと推測される。

Case １：・θ＝10°，h＝10ｍ，h2＝h(降雨時)，h2＝０(地震時)

・地形の特徴：やや凹地形のため，周辺に比べて土中の・γは，太田(5)の成果を参考に，黒ボク土の標準値で水分が高い状態にあったと考えられ，本震の強振動あるγ＝11.76kN/m3(1.20tf/m3)とする。

によって地中にあった特定の土層に過剰間隙水圧が発生し，せん断強度の低下を招いたと推察される。

・C’ は，大原・山本(4)の成果を参考に，C’＝ 14.7kN/m2(0.15kgf/cm2)を上限値とする。

３．斜面安定解析 図－１のような半無限帳斜面及び直線すべり面を仮定し，Fellenius 法により地震時及び降雨Case ２：時における斜面安定解析を行う。

・θ＝35°，h＝5ｍ，h2＝h(降雨時)，h2＝0(地震時)－2 －関東森林研究・γは福冨ら(1)の成果を参考に，阿蘇火砕流堆積物の369-2(2018)

静的なせん断特性に対して地震動によるせん断強度の低3標準値であるγ＝15.68kN/m (1.60tf/m )とする。

下を適切に見積もることにより，地震時の土砂移動の発・C’ は，福冨ら(1)を参考に，一軸圧縮強度 qu＝29.4～生を説明できることがわかった。さらに，地震の規模に

22117.6kN/m (0.3 ～ 1.2kgf/cm ) よ り ， C’ ＝ 14.7 ～よっては土砂移動が発生しなかった可能性もあることか

58.8kN/m2(0.15～0.6kgf/cm2)の範囲を想定する。

ら，今回の熊本地震は未曾有の規模であったといえる。

・kh は Case １，２に共通して kh＝0.00(降雨時)，0.10(震２．Case ２(火の鳥温泉地区の斜面崩壊) 当該斜面

度 5 弱)，0.20(震度 5 強)，0.30(震度 6 弱～6 強)(2，の条件下で式(4)中の Wcosθ－u＝0 となる h2 を逆算す3)を想定する。

ると，h2＝4.7ｍであり，そのとき Fs＝1.0 となる C’ は，C’＝32.3kN/m2(0.33kgf/cm2)である。
この C’の値は，当該斜面が降雨によって地表面(h2＝5.0

Ⅳ 結果及び考察
１．Case １(高野台地区の地すべり) 図－２(a)は，ｍ)付近にまで地下水位が上昇したとしても，崩壊には至式(1)で Fs＝1.0(平衡状態)としたときの降雨時(h2＝10らない条件の一つと考えられる。さらに，本研究で想定しｍ)及び地震時(h2＝0ｍ)におけるφ’と C’ の関係を示す。

た C’の範囲内でもあることから，以下では C’＝32.3kN/m2

同図(b)は地震動によって C’＝0 となり，φ’も半減した条をもとに検討を進める。
図－３(a)は式(1) で Fs＝1.0，C’＝32.3kN/m2 とし，降件下で，kh の違いによる Fs の変化を示す。
2図－２(a)より，C’＝14.7kN/m が保持されている条件

雨時(kh＝0.00)及び地震時(kh＝0.10～0.30)におけるφ’と下では，降雨によって地下水位が地表面に達した場合でも，h2 との関係を示す。同図より，地震時でも平常時の C’＝φ’＝20° 程度で斜面は平衡状態であることがわかる。こ32.3kN/m2 が保持されている条件下では，kh＝0.30 の場合，のことから当該斜面の地すべりに対する安全度は，降雨にφ’＝30～35° 程度であれば，h2＝1.3～1.6ｍ程度の地下水対しては高かったといえる。

位に対して斜面は平衡状態であることがわかる。また，kh

図－２(a)において地震時では，kh＝0.30 の場合，h2＝＝0.20 及び 0.10 の場合には，φ’＝30～35° 程度であれば０ｍで地下水位による間隙水圧の影響がない状態では，h2＝2.4～2.7ｍ程度及び 3.5～3.7ｍの地下水位に対して

φ’＝20° 程度で斜面は平衡状態であることがわかる。そ斜面は平衡状態である。

れに対して，同図(b)では kh＝0.30 の場合，地震動によっ

Case.２のすべり面付近の土質について，Case.１の阿蘇て C’＝0 となり，φ’も半減した条件下では，平常時のφ’

黒ボク土のような動的せん断特性に関する知見は見当たが 45° だったとしても Fs＜1.0 であり，斜面は不安定であらない。その一方で，地震動によってせん断強度の低下る。一方，kh＝0.20 及び 0.10 の場合では，平常時のφ’が Case.１と同様に発生したことは容易に推察できる。

がそれぞれ 42° 程度及び 32° 程度であれば，いずれも Fs

そこでここでは試みに，地震時にφ’は平常時の値が維持され，C’が半減した(C’＝16.2kN/m2)条件を想定してみた。

＝1.0 であり，斜面は平衡状態である。
以上より，当該斜面はこれまで雨では崩れなかったが，その場合，式(1) で Fs＝1.0 として降雨時(kh＝0.00)
1.50

50.0

C' ＝0F s =1.0

k h = 0.30 ( h 2 = 0 m)
k h = 0.20 ( h 2 = 0 m)

40.0

Safety factor Fs

Cohesion C ’ （ kN/m2）

60.0

k h = 0.10 ( h 2 = 0 m)

30.0

Rainy case ( h 2 = 10.0m )

20.0

2

C' = 14.7kN ／m

k h = 0.10 ( h 2 = 0 m)
k h = 0.20 ( h 2 = 0 m)

1.00

k h = 0.30 ( h 2 = 0 m)
0.50

10.00.00

0.005101520253035

40045Internal friction angle of sediment φ ’ （ °）510152025303540

Internal friction angle of sediment φ ’ （ °）(a) φ’と C’との関係(Fs＝1.0)(b) φ’と Fs との関係(C’＝０)(a) Relationship betweenφ’ and C’ (Fs=1.0)(b) Relationship betweenφ’ and Fs=1.0 (C’= 0)
fai fai Stability analysis of semi-infinity slope=(F =1.0)Stability analysis of semi-infinity slope
図－２．斜面安定解析の結果(Case １)
Fig.2 Results of stability analysis (Case 1)－3 －455.024.0k h = 0.00 ( Rainy case )Fs= 1.0，C' =32.3kN／m

3.0

k h = 0.10

2.0k h = 0.20

k h = 0.30

1.02

Fs= 1.0，C' =16.2kN／m

Groundwater level h 2（ m）

Groundwater level h 2（ m）

5.0

4.0

k h = 0.00 ( Rainy case )3.0
k h = 0.10

2.0k h = 0.20
1.00.0k h = 0.30

0.0

0

510

15202530

35040

51015202530

3540

Internal friction angle of sediment φ ’（ °）Internal friction angle of sediment φ ’ （ °）(b) φ’と h2 との関係(Fs＝1.0，C’＝16.2kN/m2)(b) Relationship between φ’ and h2(Fs=1.0, C’=16.2kN/m2)(a) φ’と h2 との関係(Fs＝1.0，C’＝32.3kN/m2)(a) Relationship between φ’ and h2(Fs=1.0, C’=32.3kN/m2)

図－３．斜面安定解析の結果(Case ２)
Fig.3 Results of stability analysis (Case 2)

及び地震時(kh＝0.10，0.20，0.30)におけるφ’と h2 とのⅤ おわりに関係を示すと，それは図－３(b)のようになる。

今回の熊本地震における土砂災害は地震断層に近い

同図より kh＝0.30 の場合，φ'＝40° のとき Fs＝1.0地域に集中して発生し，そこは降雨起因の土砂災害履を満たす h2 は 0ｍである。たとえば，h2＜1.0ｍのよう歴を有する地域とは異なっていた。地震は土砂移動をな僅かな値であっても地下水位が存在すれば，強震動引き起こす誘因であると同時に，土砂災害自体の素因によって Fs＜1.0 となり，斜面は不安定となる。一方，でもあることをあらためて強く認識する必要がある。

kh＝0.20 及び 0.10 の場合には，斜面の安定性が平衡状態を保たれている地下水位の上限は図－３(a)のとき

謝辞：本研究の実施にあたっては，東京農業大学「大と比べて小さいものの，地下水位の程度によっては崩学戦略研究プロジェクト」から研究費の補助を受けた。

壊が発生しない可能性もある。

ここに記して深謝いたします。

前述のとおり，当該斜面はやや凹地形であったため，周辺に比べて土中の水分が高い状態にあったと考えら

引用文献

れ，本震の強振動によって地中にあった特定の土層に(1) 福冨幹男・金光勝明・江頭義昭・田中 弘 (1979)

過剰間隙水圧が発生し，せん断強度の低下を招いたと

九州地方における火砕流の工学的性質と問題点．応用推察されている(3)。それに対して図－３(b)は，強震

地質調査事務所年報(1)：173-209

動が加わると地下水位の存在によって，過剰間隙水圧(2) 気象庁 (1949) (旧)震度階級．の有無に関わらず Fs＜1.0 となり，斜面は不安定になる(3) 気象庁 (1996) 震度階級関連解説表．

ことを示している。

(4) 大原資生・山本哲朗 (1980) 阿蘇火山灰土の動的

当該斜面での地震動によるφ’及び C’の低下の詳細

セ ン断 特 性に つ いて ． 山口大 学 工学 部 研究 報 告は不明であるが，図－３(b)の「φ’は平常時の値を維30(2)：27-33

持，C’は半減」よりもさらに厳しい強度低下が発生した(5) 太田弘毅 (1983) 主要な特殊土の理工学的性質－

ことは，Case 1 の検討結果からも想像に難くない。

九 州に お ける 畑 の造 成 整備－ ． 農業 土 木学 会 誌

以上より，当該斜面はこれまで雨では崩れなかった

51(10)：17-27が，少なくとも震度 6 弱(kh＝0.30)に相当する強い地震(6) 砂防学会 (2016) 平成 28 年熊本地震による土砂動によって土層のせん断強度が著しく低下し，崩壊の発災害に関する緊急調査報告書．砂防学会，東京：81pp

生に至ったと結論付けられる。さらに，Case 1 と同じ(7) 佐々恭二・福岡浩・汪発武 (1998) 秋田県澄川地

く，地震の規模によっては土砂移動が発生しなかった

すべり，鹿児島県針原川土石流における高速長距離土塊可能性もあることから，今回の熊本地震は未曾有の規移動のメカニズムについて．地すべり 35(2)：29-37

模であったといえる。

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