ST1 - 14

令和４年度砂防学会研究発表会概要集

大規模地震後の経過時間が崩壊発生限界雨量に及ぼす影響
信州大学大学院（現砂防・地すべり技術センター）〇高橋
信州大学学術研究院農学系

平松

和樹晋也

N

1．はじめに北海道N

近年，我が国では熊本地震(2016 年)や北海道胆振東部地震(2018年)などに代表される大規模地震が相次いで発生し甚大な土砂災害を引き起こしている。地震を誘因とする斜面崩壊に対しては，地震の突発性や発生頻度の少なさから，地震発生前後の土質強度の変化特性の把握や崩壊現象の観測は困難である。このため，地震前後の土質強度や斜面安定性の変化を議論した研究事例は少ない。本研究は，火山地域で発生する大規模地震時に山腹斜面に作用する加速度が地震後の斜面の安定性や崩壊発生限界雨量に及ぼす影響とその影響期間を明らかにすることを目的として実施したものである。

研究対象地

厚幌ダム

研究対象地

厚真川

土質供試体採取地点

2．研究対象地
北海道胆振東部地震時に崩壊の集中した厚真町 厚真川流域内の幌内地区に研究対象地を設定し，図-1 に示す崩壊地源頭部で土層断面調査と簡易貫入試験を実施するとともに，同地点より採取した不撹乱供試体を用いた一面せん断試験と土壌物理試験を行った。土質試験と土層断面調査結果より，崩壊時のすべり面は新生代新第三紀の堆積岩類から成る基盤岩(200cm 以深)の上部に 10cm 程度存在する粘土層内に位置する事実が明らかとなった。

3．地震発生後の土質強度の変化

10.0

図-1 研究対象地(アジア航測株式会社撮影)

35.0

内部摩擦角：φ (°)

粘着力：C (kN/m²)

地震時に作用する加速度と土質強度との関係を明ら
8.0
30.0
か に す るた め， す べり面 と 判 断さ れた 粘 土層 (深 度6.00.85G(C)200cm)から採取した不撹乱供試体を用いて，加速度試験
25.0
2.2G(C)と一面せん断試験を実施した。北海道胆振東部地震時に4.03.0G(C)は 1.83G(K-NET：追分観測所)の最大加速度が記録され，20.0
0.85G(φ)
2.0
2.2G(φ)300gal 以上の加速度が 10.71 秒間継続した事実を勘案し，3.0G(φ)0.015.0
試薬撹拌用振とう機を使用して供試体のせん断面に対加振前
加振直後 1.0ヶ月後 3.0ヶ月後 9.0ヶ月後時間経過
して水平方向に 0.85G，2.2G，3.0G の加速度をそれぞれ9 秒間与えた。その後，加振直後の供試体と加振後に所
図-2 加振(地震)後の時間経過と土質強度(C,φ)との関係定の期間(1.0,3.0,9.0 ヶ月)屋外に埋設した供試体とに対して「一面せん断試験」を実施することにより，加振後の土質強度(粘着力：C，内部摩擦角：φ)の変化特性を把握した。
地震発生後の時間経過にともなう土質強度の変化を示す図-2 より，地震発生直後の内部摩擦角：ϕには大きな変化が認められないのに対し，粘着力：C は加速度の増加とともに大幅に低下していることがわかる。また，加速度を与えた直後(0M)に大きく低下した粘着力：C は，加振後 1.0 ヶ月(1M)～9.0 ヶ月(9M)経過すると，0.85Gの 加 速 度 を 与え た 場 合には 顕 著 な 回 復傾 向 が みられ な か っ た のに 対 し ，2.2G の 加 速 度を 与 え た場合 に は
4.98kN/m²(加振前)→0.84kN/m²(0M)→1.26kN/m²(1M)→2.43kN/m²(3M)→3.91kN/m²(9M)と，加振 9 ヶ月経過すると加振前の 80%程度にまで回復していることがわかる。さらに，3.0G の加速度を与えた場合には 4.98kN/m²(加振前)→0kN/m²(0M)→2.08kN/m²(1M)→4.00kN/m²(3M)→3.77kN/m²(9M)へと加振後 3.0 ヶ月経過した時点で，粘着力が加振前の 80%程度にまで回復するものの，9.0 ヶ月が経過してもその後の回復は認められなかった。

4．地震の加速度が斜面の安定性や崩壊発生限界雨量に及ぼす影響
地震時に作用する加速度が斜面の安定性に及ぼす影響を定量的に把握することを目的として，図 -1 中の崩壊
地中央に点線で示した縦断側線の地震前後の標高データを用いて 作成したモデル断面(図-3)に対して，飽和－不飽和浸透流解析と斜面安定解析を実施した。解析入力降雨波形は，1981 年 8 月 3～6 日に厚真町で観測された実績降雨波形を基に作成した図-4 に示す中央集中型の降雨波形(総降雨量：286mm，最大時間雨量 20mm/hr)である。モデル断面の土層厚は，崩壊地源頭部周辺で実施した土層断面調査と斜面調査用簡易貫入試験結果を－ 37 －考慮し，崩壊地源頭部から遷急点付近まで：2m， 135土層厚上限：2m
遷急点から下方：3m と設定した。斜面の安全率
13019は，図-3 に示す解析対象斜面(モデル断面)を 3m
1817125間隔で 19 分割し，遷急点付近から斜面上端まで1615
土層厚上限：2.5mの No9～No19 ブロックに対して求めた。解析で1412013は複数ブロックのすべり力と抵抗力を積算し，12
土層厚上限：3m11積算するブロック範囲を変化させることにより1151098No9~No19 の任意の斜面範囲についての安全率
761105を求めた。
43212.2G の加速度が作用した場合の No13 ブロッ105クを例として，飽和－不飽和浸透流解析によっ100て得られた地下水深とブロック単体での安全率
05101520253035404550556065
水平距離(m)の経時変化を図-4 に示す。降雨の浸透による土図-3 解析対象断面
塊重量の増加によって緩やかに低下しはじめた
安全率は，地下水深の発生により急激に低下していることがわかる。また，加振直後に大きく低下した安全率：Fs が加振後の時間経過とともに回復するようになり，9 ヶ月経過すると崩壊が発生しなくなっていることがわかる。
本研究では，北海道胆振東部地震により多発した崩壊地の形状等を考慮し，安定解析でのブロック数が 4 個以上(崩壊長：12m 以上)のケースを対象として，全ケース中で最も早く安全率が 1.0 を下回った時点までの累加雨量を崩壊発生限界雨量と定義した。また，加振前の土質強度を用いた場合(0G)には安全率が 1.0 を下回らなかったため，最小安全率を示した時点までの累加雨量を崩壊発生限界雨量と仮定した 。加振前(0G)を基準として崩壊発生限界雨量の低下率を(1)式により求めた。
𝑅𝑐(𝛼𝐺,𝛽) − 𝑅𝑐(0𝐺)
崩壊発生限界雨量の低下率(%) =× 100 ................................................................... (1)𝑅𝑐(0𝐺)
ここに，𝑅𝑐(𝛼𝐺,𝛽)：加速度 α(G)が作用した後 β ヶ月が経降雨時間(hr)0612182430364248
過した場合の崩壊発生限界雨量(mm)，𝑅𝑐(0𝐺)：加速度が作0300
5
用しない場合の崩壊発生限界雨量(mm)である。
20010降雨強度(mm/hr)
加振後の時間経過と崩壊発生限界雨量との関係を示す
15
累加雨量
100
図-5 より，加振直後の限界雨量は加速度の増加とともに
20
2500.85G：221.1mm→217mm，2.2G：221.1mm→153.5mm，1.61.6
ブロックNo13(水平距離41m)
3.0G：221.1mm→130mm と大幅に減少し，限界雨量の低下率はそれぞれ-1.8%(0.85G)，-30.6%(2.2G)，-41.2%(3.0G)
1.2となった。また加振後の時間経過にともなう崩壊発生限
1.2
界雨量の変化に着目すると，0.85G の加速度を与えた場合
0.8の限界雨量には顕著な変化はみられず，加振後 9 か月経
地下水深
地震前(0G)0.8
過しても崩壊が発生する結果となった。2.2G の加速度を
地震直後
0.4
1M
与 え た 場 合 に は 限 界 雨 量 が 1 か 月 後 ： 221.1mm →3M
9M
190.8mm，3 か月後：221.1mm→183.7mm と，時間経過と00.40612182430364248
ともに斜面の安定性は回復し，加振後 9 か月が経過する
図-4 加振後の時間経過にともなう安全率のと加振前の限界雨量と同等となり想定した降雨では崩壊挙動(No13 ブロック，2.2G)が発生しない結果となった。さらに 3.0G の加速度を与えた場合，加振後 3 か月以上経過すると想定降雨では0.0%300
崩壊が発生することがなくなるといった興味深い結250-10.0%果が得られた。
160

地震前(10mDEM)

140

地震後(1mDEM)

標高(m)

120

100

80

谷出口(氾濫開始地点)

60

上流から土層厚が連続的に増加

解析対象斜面40

流下区間

氾濫堆積区間

崩壊区間

200

50

100

150

200

250

300

350

400

標高(m)

水平距離(m)

ブロックNo

平均土層厚

平均すべり面勾配(m)(°)

ブロックNo

平均土層厚

平均すべり面勾配

(m)

(°)

1

1.42

14.35

11

2.53

25.92

2

1.98

11.85

12

2.38

28.22

32.49

15.46

13

2.23

29.92

42.90

15.81

142.08

29.77

5

3.00

18.78

15

2.00

30.82

6

3.00

17.74

16

2.00

31.02

73.00

17.90

172.00

31.53

8

2.96

20.47

182.00

32.33

92.83

20.97

192.0036.03

102.68

21.80

5．おわりに

安全率

200-20.0%
150

崩壊発生限界雨量(mm)

崩壊発生限界雨量の低下率

地下水深(m)

累加雨量(mm)

降雨強度(mm/hr)：安定解析対象ブロック

0.85G(限界雨量)
2.2G(限界雨量)
3.0G(限界雨量)-30.0%
北海道胆振東部地震(最大震度 7，1.83G)と同規模
0.85G(低下率)100
2.2G(低下率)の加速度(2.2G)が作用した場合，地震直後の崩壊発生-40.0%
3.0G(低下率)50
限界雨量は地震前と比較して-30%以上も低下するも-50.0%
0のの，地震発生後 9.0 ヶ月経過すると地震前と同等
1M
3M9M
地震前 地震直後にまで回復するといった事実が明らかになった。国図-5 崩壊発生限界雨量の変化
土交通省は，大規模地震発生後の警戒避難基準雨量の暫定的な引き下げ基準を示し，「震度 5 強を観測した地域では 2 割，震度 6 弱以上を観測した地域では 3 割減ずる(国土交通省 HP)」とする運用方針を示し，北海道胆振東部地震ではこの基準を 1 年 6 ヶ月間継続して運用した。この暫定基準の運用と本研究で得られた結果とを比較すると，国土交通省の示した引き下げ幅は概ね妥当と判断されるものの運用期間については今後検討が必要であろう。

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