京川他後の埋立地 : 中町 ( 弁天, 入船など ), 新町 ( 日の出, 高洲など ) に分かれており, この内, 顕著な液状化は臨海部の埋立地において発生した浦安市の液状化被害については, 地震発生から多くの報告がなされているが, ここでは著者らの調査結果に基づき, その概要を述べる 2.

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しょうじまるこ
5 years ago
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1 地盤工学ジャーナル Vol.7,No.1, 東北地方太平洋沖地震による浦安市埋立地盤の液状化被害調査京川裕之 1, 清田隆 1, 近藤康人 2, 小長井一男 1 1 東京大学生産技術研究所 2 東京大学工学系研究科社会基盤学専攻概要東北地方太平洋沖地震によって埋立地の大部分が液状化した千葉県浦安市において, 著者らは地震発生直後から航空レーザ測量, 粒度分析,SWS 試験などを行い, 液状化による地盤の変動を継続的にかつ定量的に把握してきたこれらの調査より,(1) 浦安市の埋立地では地盤沈下が広範囲に生じており, その沈下量の分布は家屋ライフラインの被害と対応している (2) 同時期の埋立地 ( 未改良地区 ) で, 被害程度が大きく異なる場所がある (3) 広範囲に採取した噴砂の粒度および SPT 試料の粒度は, 大量の噴砂と再液状化が確認されているニュージーランドクライストチャーチのケースと非常に似通っている () 液状化により地盤の貫入抵抗は大きく低下し, その後 2 ヶ月程度で強度は回復安定するが依然として低い値を示している本稿では以上の知見より, 同地区の再液状化の可能性についても検討するキーワード : 地震, 液状化, 現地調査, 粒度分布, サウンディング 1. はじめに 211 年 3 月 11 日午後 2 時分, 三陸沖の海底深さ2kmを震源として発生した東北地方太平洋沖地震 (M w 9.) は, 甚大な津波被害や原子力発電所の被害をはじめ, 様々な被害影響を我が国に及ぼしたそのうち, 平野部や臨海部で発生した液状化現象は, 直接的な人命損失は出ていないものの, 非常に多くの構造物や道路上下水などのライフラインに大きな打撃を与えた国土交通省 1) によると, 液状化の被害を受けた建物数は, 約 2 万 3 千件とも見積もられているまた, 特に深刻な液状化被害を受けた地域は, 東京湾沿岸と利根川下流域の住宅地であった今回の地震によって発生した液状化は, 大量の噴砂を伴う非常に大規模なものであり, 個別の箇所の液状化の程度は,211 年 2 月に発生し深刻な液状化被害を引き起こした Christchurch 地震 ( ニュージーランド ) 2) のそれに匹敵するものであった液状化の程度が大きくなった原因としては, 締固めの不十分な砂質土系の埋立地盤に液状化対策がなされていない住宅やライフラインが多く存在していたこと, および東北から関東にかけて比較的強い地震動が2~3 分程度観測され, これまでの地震と比較して非常にその継続時間が長かったことなどが挙げられている 3) 本報告では, 今回の地震により最も顕著な液状化が発生した地区の一つである千葉県浦安市の埋立地において, 著者らが実施した被害調査結果を示す広域的に採取した噴砂を用いて実施した粒度分析結果より, 浦安市埋立地の液状化層の特徴を示すとともに, 地震前後に同一箇所で実施したスウェーデン式サウンディング試験 ( 以下,SWS 試験と表記 ) 結果より, 地震後の液状化地盤の貫入抵抗の変化を示すまた, ニュージーランドクライストチャーチでは21 年から211 年にかけて一連の地震 (Canterbury 地震 ) により深刻な液状化被害と再液状化が何度も発生しているが, その調査結果と比較することで浦安市の再液状化の可能性についても言及する 2. 浦安市の液状化被害浦安市は図 1に示すように, 従来からの陸域 : 元町と戦 Motomachi Kairaku Mihama 5 1 Higashino Irifune 19 Tomioka Hinode Imagawa Benten Meikai 3 Maihama Tekko-dori 19 Taksu Minato Chidori Sampling location of boiled sand Photo locaction 19~19 : Completion of reclamation 図 1 浦安市の調査地域原稿受理日 :211 年 9 月 21 日, 採用決定日 :212 年 2 月 15 日 25

京川他後の埋立地 : 中町 ( 弁天, 入船など ), 新町 ( 日の出, 高洲など ) に分かれており, この内, 顕著な液状化は臨海部の埋立地において発生した浦安市の液状化被害については, 地震発生から多くの報告がなされているが, ここでは著者らの調査結果に基づき, その概要を述べる 2.

杭基礎で支持されていると思われる比較的大規模な構造物の沈下や傾斜などの被害は, 浦安市に限らず液状化の被災地全体を通じてほとんど報告されていないしかし, 周辺地盤の沈下により構造物周辺に数十 cmの段差が生じ, 交通の障害や埋設管の破断を引き起こしたケースは多く発生した ) 写真 1~5に浦安市内の液状化による典型的な被害の様子を示すなお,

が周辺地盤の沈下量そのものであったと理解できる写真 2は境川堤防の背後地盤が沈下している様子である埋立地を流れる境川の両岸では顕著な液状化が発生していたが, 堤防自体には大きな変状はほとんど見受けられなかった一方, 埋立地の東側の日の出地区では護岸の変状が生じていた ( 写真 3) 護岸から数十 m

高洲中央公園に埋設されていた貯水槽であり, 撮影当時 3 月 19 日には大量の水が噴き出していたこの施設は災害用に建設されたものであったが, 周辺地盤の液状化により地表面から2m 程度浮き上がったまた, 写真 5は今回の液状化により最も高く浮き上がったマンホールの一つである

2 京川他後の埋立地 : 中町 ( 弁天, 入船など ), 新町 ( 日の出, 高洲など ) に分かれており, この内, 顕著な液状化は臨海部の埋立地において発生した浦安市の液状化被害については, 地震発生から多くの報告がなされているが, ここでは著者らの調査結果に基づき, その概要を述べる 2.1 液状化被害の様子と分布浦安市では19 年代以降に海岸を埋め立てた地域において顕著な液状化が発生したこれにより, 多くのライフラインが寸断され, 応急復旧までに約 1ヶ月を要した市内全域で一部損壊以上と診断された建物被害数は,,77 棟となった ( 新基準適用後 ) 一方, 幹線道路や橋梁, 杭基礎で支持されていると思われる比較的大規模な構造物の沈下や傾斜などの被害は, 浦安市に限らず液状化の被災地全体を通じてほとんど報告されていないしかし, 周辺地盤の沈下により構造物周辺に数十 cmの段差が生じ, 交通の障害や埋設管の破断を引き起こしたケースは多く発生した ) 写真 1~5に浦安市内の液状化による典型的な被害の様子を示すなお, これらの撮影箇所は図 1に示される写真 1はJR 京葉線新浦安駅前においてエレベーター施設と周辺地盤の間に生じた段差の様子である液状化に伴い大量の噴砂が発生し, 周辺地盤が大きく沈下したが, 堅固な基礎構造に支持されていたと考えられるエレベーター施設には変状が見られない従って, この段差 ( 約 55cm) が周辺地盤の沈下量そのものであったと理解できる写真 2は境川堤防の背後地盤が沈下している様子である埋立地を流れる境川の両岸では顕著な液状化が発生していたが, 堤防自体には大きな変状はほとんど見受けられなかった一方, 埋立地の東側の日の出地区では護岸の変状が生じていた ( 写真 3) 護岸から数十 m 陸側に離れた位置でも護岸に平行なクラックが連続しており, 液状化に伴う側方流動が発生したと考えられる朝倉ら 5) は航空レーザ測量結果を分析し, この流動による護岸の水平変位は約 2~3m と見積もっているなお, この護岸の背後地盤は緑地であったことから, 流動による被害の拡大はなかったと考えられる写真は, 高洲中央公園に埋設されていた貯水槽であり, 撮影当時 3 月 19 日には大量の水が噴き出していたこの施設は災害用に建設されたものであったが, 周辺地盤の液状化により地表面から2m 程度浮き上がったまた, 写真 5は今回の液状化により最も高く浮き上がったマンホールの一つであるマンホールの浮き上がりは液状化による典型的な被災例として知られている一方, 浦安市内をはじめ, 深刻な液状化が広範囲に発生した地域では, 上記のような大きなマンホールの浮き上がりは比較的少なかったこの傾向は, 年の一連のCanterbury 地震 ( ニュージーランド ) において液状化が広範囲に発生したクライストチャーチ写真 1 新浦安駅前のエレベーター施設周辺の沈下写真 2 境川堤防の背後地盤の沈下 ( 富岡 ) 写真 3 護岸の隆起および側方流動 ( 日の出 ) 2m Subsidence cm Subsidence 55cm 写真埋設貯水槽の浮き上がり ( 高洲中央公園 ) 2

7) は,2 年新潟県中越地震の際に, マンホール直下の埋め戻し土のみが液状化した場合に比べて, その周辺地盤も同時に液状化した場合には, マンホールの浮き上がり量が減少することを確認しているこの知見は, 広範囲にわたって液状化が発生したため,

液状化による沈下が生じなかったと考えられる杭基礎構造物を不動点と仮定して正確な沈下量を見積もっているまた, 地震後の測量を行った211 年月 2 日には, 道路などにおける噴砂はほとんど除去されていたため, 計測結果に噴砂高さの影響はないこの結果によると, 顕著な液状化が発生した埋立地では約 3~5cm 程度の地盤沈下が生じていることが分かるまた,

3) である地表面から約 7~9mまで埋立層が分布し, その下位に原地盤である沖積砂層が約 GL-13m 付近まで分布しており, これらの地層が液状化対象層として考えられる一方, 安田ら 3) は, 沖積砂層が地表に現れる元町地区では液状化の痕跡がほとんど見受けられないことから, 今回の液状化は埋立層のみで生じた可能性があると指摘している Ishihara 1)

3 浦安市の液状化被害 Subsidence [m] Shin-Urayasu station 写真 5 マンホールの浮き上がり ( 明海 ) ( 撮影 : 東京大学後藤氏 ) Geological profile (Fig. 3) Seriously damaged houses の事例と似通っている ) また Tanaka et al. 7) は,2 年新潟県中越地震の際に, マンホール直下の埋め戻し土のみが液状化した場合に比べて, その周辺地盤も同時に液状化した場合には, マンホールの浮き上がり量が減少することを確認しているこの知見は, 広範囲にわたって液状化が発生したため, マンホールの浮き上がりが比較的少なかった浦安市やクライストチャーチの事例と局所的な液状化によるマンホールの浮き上がりが多数確認された中越地震の事例の違いを適切に表しているといえる図 2は, 浦安市の液状化による沈下量を航空レーザ測量により計測した結果である )9) 地震前(2-27) と地震後 (211 年月 2 日 ) の標高の差分をとったものであり, 液状化による沈下が生じなかったと考えられる杭基礎構造物を不動点と仮定して正確な沈下量を見積もっているまた, 地震後の測量を行った211 年月 2 日には, 道路などにおける噴砂はほとんど除去されていたため, 計測結果に噴砂高さの影響はないこの結果によると, 顕著な液状化が発生した埋立地では約 3~5cm 程度の地盤沈下が生じていることが分かるまた, 浦安市が公表している戸建て住宅の被害が集中しているエリア ) も重ねて示しているが, それらは大きな沈下量を示すエリアに概ね対応している ( ただし, 特に濃い青色が示されている地域は, 駐車場や更地であることに注意されたい ) しかし, 大規模な沈下は埋立地全域に拡がっており, 現地調査を踏まえても, 埋立年の違いによる被害の差は少ないと考えられる図 3は図 2に示した測線の地層想定断面図 3) である地表面から約 7~9mまで埋立層が分布し, その下位に原地盤である沖積砂層が約 GL-13m 付近まで分布しており, これらの地層が液状化対象層として考えられる一方, 安田ら 3) は, 沖積砂層が地表に現れる元町地区では液状化の痕跡がほとんど見受けられないことから, 今回の液状化は埋立層のみで生じた可能性があると指摘している Ishihara 1) の示した液状化に伴う最大地盤沈下量は, 液状化層厚の5% 程度と考えられている図 3の断面図に対応する埋立層厚から沈下量を見積もると地表面沈下量は約 35~5cmとなり, 上記の値と概ね一致している図 2 液状化による地盤沈下分布図 ( 文献 ) 9) に加筆 ) Elevation TP(m) 2. Fujimi 1. 3-chome 非液状化 Benten Tomioka 3-chome B As(Y) As (Y) 液状化 Ac(Y) Ac (N) Liquefied area As (N) 図 3 地層断面図 ( 文献 3) に加筆 ) Benten 7 As (Y) 図 19 年完成埋立地拡大図 ( 文献 ) 9) に加筆 ) 2.2 局所的な液状化被害前節で述べたように, 浦安市では埋立年の違いによる液状化被害の差はほとんど確認されなかったしかしながら, 同じ年代に埋め立てられた地域の中で, 液状化の程度に明らかな違いが生じていた地域もある図に 19 年に埋立が完成した地域の拡大図を示す Dc Ds Minato Tkasu Tkasu Photo Location 5m 27

京川他 /1 写真弁天地区の家屋の傾斜図 5 19 年完成の埋立地の航空写真 (19 年 11 月日撮影 : 文献 11) に加筆 ) 写真 7 弁天地区道路 ( 最大で約 cm の噴砂 ) 写真

~ に示すこの範囲に分布する家屋の被害は範囲外のものと比較して明らかにその程度が大きく, 写真の家屋の傾斜は /1 となっていたまた, 噴砂量についても範囲外と比較して多い傾向が確認されている ( 写真

道路の沈下や電柱の傾斜が大きかったり, 道路の埋設管が損傷を受けたりするなど, 隣接地域との被害のコントラストが非常に明瞭であったなお, このような埋立年代とは無関係な被害の差は, 舞浜 3

浦安市内でもサンドコンパクションパイルなどによる地盤改良が効果を発揮し, 周辺地域と比較して液状化の程度に明らかな差が生じている箇所も見受けられる 12) しかしながら, 図

千葉県我孫子市の布佐地区でも液状化被害が帯状に集中する箇所があったが, 旧地形の影響であることが指摘されており 13), 浦安のように地盤全体が同時期に造成された埋立地とは条件が異なるそこで,

当該箇所が所定の高さまで埋め立てられたら別の場所に移動して再度投入を繰り返す従って, 完成した埋立地の地盤は一様とは言えず, その構造は浚渫土の投入箇所や順番に依存するさらに,

4 京川他 /1 写真弁天地区の家屋の傾斜図 5 19 年完成の埋立地の航空写真 (19 年 11 月日撮影 : 文献 11) に加筆 ) 写真 7 弁天地区道路 ( 最大で約 cm の噴砂 ) 写真見明川小学校で確認された噴砂の帯この地域に位置する弁天町では, ほぼ全域で液状化が発生したが, 特に赤い帯の範囲 ( 長さ m, 幅 2m) において顕著な被害が集中していたこの範囲の代表的な被害の様子を写真 ~ に示すこの範囲に分布する家屋の被害は範囲外のものと比較して明らかにその程度が大きく, 写真の家屋の傾斜は /1 となっていたまた, 噴砂量についても範囲外と比較して多い傾向が確認されている ( 写真 7) 写真は見明川小学校のグラウンドの様子であるが, グラウンド内の赤実線で示す範囲内において噴砂痕が集中していたこの範囲は, 図中の赤実線で囲われた帯に対応しており, 同範囲内では周辺の被害と比べて, 道路の沈下や電柱の傾斜が大きかったり, 道路の埋設管が損傷を受けたりするなど, 隣接地域との被害のコントラストが非常に明瞭であったなお, このような埋立年代とは無関係な被害の差は, 舞浜 3 丁目でも確認されており, その他にも多数潜在している可能性がある液状化の被害の程度がある位置を境に大きく異なる原因としては, 例えば地盤改良の有無が考えられる実際, 浦安市内でもサンドコンパクションパイルなどによる地盤改良が効果を発揮し, 周辺地域と比較して液状化の程度に明らかな差が生じている箇所も見受けられる 12) しかしながら, 図に示される赤い帯の範囲内および周辺地域では造成時に地盤改良は成されていないまた, 帯の範囲に含まれる家屋だけ, 液状化対策をしていなかったということは考え難い一方, 千葉県我孫子市の布佐地区でも液状化被害が帯状に集中する箇所があったが, 旧地形の影響であることが指摘されており 13), 浦安のように地盤全体が同時期に造成された埋立地とは条件が異なるそこで, 同じ時期の埋立地盤に液状化被害の差が生じる可能性がある要因の一つに, 埋立時の浚渫方法の影響が考えられる一般的に浚渫時には護岸を施工後, 浚渫土を配砂管を通して内側に投入し, 当該箇所が所定の高さまで埋め立てられたら別の場所に移動して再度投入を繰り返す従って, 完成した埋立地の地盤は一様とは言えず, その構造は浚渫土の投入箇所や順番に依存するさらに, 埋立完了後の地盤には高低差があり, 図 5 の埋立時の航空写真にも示されるように埋立地盤が外側から完成してくると必然的に内部の水は低地に集まる ( 図内の濃い部分 ) そして, そこから澪筋を介して外部へ余剰水が排出されるようになる最終的にはこれらの池や澪筋は埋め立てられるが, 浚渫土の種類によってはヘドロ状の土砂が堆積していたりするため, 締固めは非常に難しいと考えられるまた, 工学的基盤上の沖積層厚 ( 特に沖積粘土層厚 ) が同じ埋立 2

5 浦安市の液状化被害地盤内でも場所によって大きく異なる ) ことから, 地震動の増幅特性によって被害の差が生じたとも考えられる現時点において, 弁天町で確認された液状化被害の地域的な差を検証することは困難であるが, 上述のような埋立方法地盤層厚に起因する可能性は十分考えられる 2.3 既往事例との比較浦安市をはじめとする千葉県内では,197 年千葉県東方沖地震でも大きな地震動が観測されているこの地震により, 浦安市では震度の中震を記録しており,1971 年に造成された埋立地 ( 美浜三丁目 ) では, 噴砂湧水が確認された 1) なお, 今回の東北地方太平洋沖地震による浦安市の震度は5 強であったが, 上述したように同地区では顕著な液状化が生じた今回の地震の他に, 近年深刻な液状化被害が生じた例としては,21 年 9 月から現在まで連続的に発生している一連のCanterbury 地震 ( ニュージーランド ) があり,Canterbury 地震は, その本震である21 年 9 月のDarfield 地震 (M w 7.1) 以降, 数多くの余震も発生し, 震源近くのクライストチャーチをはじめ周辺地域に地震動と液状化による深刻な被害を与えている特にこれまでの最大余震である211 年 2 月のChristchurch 地震 (M w.1) は, 市街地の構造物倒壊などにより邦人を含む11 名の犠牲者を出しており, 更に住宅地には深刻な液状化被害を発生させたなお, 本震の 21 年 Darfield 地震でも顕著な液状化が発生したが,211 年 Christchurch 地震の震源はクライストチャーチにより近接していたことから, 同市内の地震被害は後者の方がより深刻であった地盤工学会調査団による報告 2) では,211 年 Christchurch 地震後に確認された噴砂の最大層厚は5cm 以上であるが, 浦安市をはじめ今回の地震で発生した噴砂の最大層厚は, 浦安市内のcmであり, 任意の場所の液状化の程度としてはChristchurch 地震の方が顕著であった可能性が高いしかしながら, 液状化の被害を受けた地域の面積としては, Christchurch 地震では約 3km 2 2), 今回の地震では東京湾岸だけで約 2km 2 3) となっているこのことからも, 今回の液状化範囲は世界的に見ても規模が大きいものであったなお, 今回の地震による液状化の被害が拡大した原因の一つとして, 地震動の継続時間が非常に長かったこと ( 浦安市で2 分以上 ) が挙げられている同じ振幅の地震動であれば, その継続時間が長いほど地盤は液状化に至りやすいことは感覚的にも理解でき, それは模型実験などでも検証されている 15) しかしながら, 震度の中震であったにもかかわらず浦安市内で液状化が発生した197 年千葉県東方沖地震や, 浦安市よりも顕著な液状化が発生した211 年 Christchurch 地震の地震動継続時間は, それぞれ1 分弱 1), 約 1~2 秒 1) と比較的短いまた, 橋梁が落橋, マンションの傾き, 今回の被害で見られないくらい大きな噴砂口が確認されたなど, その被害が今回の地震よりも遙かに深刻であった19 年新潟地震 17) でも, 地震動の継続時間は約 1~15 秒程度 1) であった確かに地震動の継続時間が長かったことは浦安市の液状化被害を拡大させた要因の一つと考えられるしかし, 197 年千葉県東方沖地震の震度でも顕著な液状化が発生するほど地盤の締固め度が低かったことも今回の地震で液状化の被害が大きくなった原因であろうなお, 浦安市の地震前の地盤の強度については後述する 3. 噴砂と原地盤の粒度特性ここでは著者らが実施した現地調査時に採取した噴砂, および標準貫入試験試料 ( 図 1 噴砂採取箇所 2 の宅地内で実施 ) の粒度試験結果を示す粒度分析は粉体測定機器 ( 島津製作所 SALD-31: 名古屋工業大学所有 ) を用いて実施した粒子にレーザービームを照射した際, その回折散乱光の強さの空間パターンは粒子の大きさによって様々な形に変化する同計測器はこの特性を利用して, 実際に試料にレーザービームを照射して得られた回折散乱光の強さの空間パターンを検出して解析することにより, データの不連続が発生せず, 試験者によらず常に正確な粒度分布を短時間で測定することができる図に浦安市内で採取した噴砂の粒度分布を示す ( 各試料の採取箇所は図 1 に対応している ) なお, 噴砂は分級する 19) ため, 採取箇所によって粒度が異なること知られているが, 本報告における試料採取時には特別な配慮は行っていない試験結果より, 粒度分布の試料採取箇所や埋立年代の違いの影響はほとんど見受けられない噴砂の粒度は砂分 ~7%,.75mm 未満の細粒分は 3~% 程度となっており, 非常に細かい粒子が多く含まれているまた, 細粒分の塑性指数は NP であり非塑性を示した図 7, は, 前章で示した浦安市弁天町の顕著な液状化被害が集中した地区において実施された標準貫入試験結果および貫入試験試料の粒度分析結果であるなお, 図には同一箇所で採取された噴砂の粒度分布も示している標準貫入試験より, 地表面から GL-m 付近まで N < 5 の砂質土層が連続しており, この部分で液状化が発生したと考えられるまた, 図に示すように, 原地盤の粒度分布は Amount Percentage of grain of finer (integration) by weight [%] 1 Clay Silt Sand Gravel 1 Benten 2 Benten 3 Benten South-Benten 5 Irifune 2 Chidori 7 Takasu Meikai Grain size [mm] 図浦安市内各地区で発生した噴砂の粒度分布 29

6 京川他 Amount Percentage of grain of finer (integration) by weight [%] Depth (m) Columnar section Soil classification Fill soil (sand) Fine sand Fill soil 211/3/ m 図 7 浦安市弁天地区で行われた標準貫入試験結果図標準貫入試験試料と噴砂の粒度分布 5 1 Silty-fine sand 15 Silt Silt Fine sand Silt Clay Silt Sand Gravel m m Boiled sand.15-.m.15-.7m Grain size [mm] Amount Percentage of grain of finer (integration) by weight [%] Amount Percentage of grain of finer (integration) by weight [%] 1 2 Clay Silt Sand Gravel Shin-Kiba 1 Shin-Kiba 2 Funabashi Kamisu, Ibaraki 1 Kamisu, Ibaraki 2 Kamisu water plant Kamisu port park Itako, Ibaraki Grain size [mm] 図 9 浦安市以外の地区で発生した噴砂の粒度分布 1 2 Clay Silt Sand Gravel Grain size [mm] 図 1 21 年 Darfield 地震時に発生した噴砂の粒度分布震などの一連の Canterbury 地震がある Darfield 地震による液状化の程度は Christchurch 地震よりも小さかったが, その被害の程度は今回の浦安などの被害に匹敵するものであった図 1 は,Darfield 地震時に発生した噴砂の粒度分布 ( 図,,9 とは異なり, 一般的なふるい分析 ) であるが, 東北地方太平洋沖地震のケースと同様, ここでも細粒分を多く含むものから均質な砂質土まで様々な粒度分布を示す地盤が液状化したと考えられる地表面で採取された噴砂の粒度よりも同程度もしくは若干細かい粒子が多かった図 9 は浦安市以外の液状化被害が確認された地域の噴砂の粒度分布である噴砂の採取場所は, 東京都千葉県の海岸部, および茨城県利根川下流域において水場を埋め立てた地域であり, 今回の地震ではそのような埋立地に液状化被害が集中していたまた, いずれの地域でも側方流動, 浦安に匹敵する厚さの噴砂, 家屋やライフラインに被害などが確認されたこれらの地域の噴砂は, 図の浦安のものと比較すると砂分が主体となっており, 粒径が均一である今回の粒度試験数は限られており, かつ噴砂の粒度は採取方法に依存することが知られているため一概には言えないが, 今回の地震では非塑性細粒分を多く含む地盤から均質な砂質土まで, 様々な粒度分布を示す地盤で顕著な液状化が生じた可能性を示しているまた, 前章でも述べたように, 今回の東北地方太平洋沖地震の他に近年深刻な液状化被害が生じた例としては, 21 年 9 月の Darfield 地震,211 年 2 月の Christchurch 地. 液状化地盤の貫入抵抗の時間変化図 11に弁天町同一宅地 ( 図 1に示す噴砂採取場所 2) 内の二カ所 (Point A,B) で実施されたSWS 試験結果を示す地震前の結果として22 年 9 月, 地震後の結果として211 年 3 月 1 日, 月 13 日,5 月 1 日, および7 月 27 日の結果が示されているいずれも同一宅地内で実施された結果であるが,3 月 1 日の試験のみ, 他の試験より1m ~ 15m 程度離れた場所で実施されたなお, 縦軸の深度は, 地震前の地盤高をゼロとしており, 地震後の結果に関しては, 図の液状化に地盤沈下図 ( 地震前後の標高差 ) から算出した該当宅地での沈下量 cmを差し引いた値を表示する全体的な傾向として, 地震発生 1 週間後 (3 月 1 日 ) に計測された貫入抵抗 ( 換算 N 値 ) は, 地震前の値 (22 年 9 月 ) と比較して大きく低下しており, 特に GL-m 以浅については, その低下の程度は大きい地震から 1 週間経っても過剰間隙水圧が完全に消散していないこと, 上向 27

7 浦安市の液状化被害 Columnar section Soil classification Fill soil Conversion Point A Conversion Point B Conversion Conversion Fill soil (sand) Depth [m] 2 Depth [m] 2 Sep. 22 Mar Apr May Jul Depth [m] Grabel bed Depth [m] Gravel bed Fine sand 1 図 11 地震前後で行われた SWS 試験結果 ( 弁天地区 ) 1 after Darfield EQ after "after EQ (13 th, June, 211)" 1 1 図 12 液状化後に行われた SWS 試験結果 ( 文献 2)) [ ニュージーランドエイボンサイド, 左 :Darfield 地震後, 右 :211 年月 13 日の余震後 ] き浸透流に起因する土の攪拌の影響などが原因として考えられる月 13 日の結果より, 全体的に貫入抵抗は時間と共に若干増加していることが伺える特に調査点 Point A の GL-2m 付近に分布する局所的に高い貫入抵抗を示す部分では, 月 13 日の時点で地震前の値まで回復しているしかし,GL-m~m 付近については,3 月 1 日と比較して変化は小さいようである一方,5 月 1 日の結果は, Point B の表層部分を除き地震前の貫入抵抗と同程度, もしくは若干増加するまでに回復しており, その後 (7 月 27 日 ) の結果とあまり変わらない値が得られたこのことから, 当該地盤は 3 月 11 日の地震発生から約 1~2 ヶ月で概ね安定に至ったと考えられる参考までに, ニュージーランドで発生している一連の Canterbury 地震について,21 年 9 月のDarfield 地震後と, 211 年月 13 日の余震後に実施したSWS 試験結果 2) を図 12 に示すなお, 二つの試験箇所は約 3m 離れている試験実施箇所 ( ニュージーランドエイボンサイド ) では, Darfield 地震から既に回の液状化が発生 21) しており, 月 13 日の後の余震でも再液状化が発生している Darfield 地震後の結果より,N < 7の非常に緩い砂質土が約 7m 程度連続しており, この部分が液状化したものと推定された一方,Darfield 地震後の再液状化を経た月 13 日の結果では, 砂礫層の出現深度が,Darfield 地震後と比較して数十 cm 浅くなっていることが興味深いこれは, それまでの液状化と再液状化により地表面が沈下したことを示しているまた, それぞれの結果を比較すると約 GL-3m 以深ではN 値の値は上昇しているが, それ以浅のN 値はほとんど変化していないこれは, 再液状化の度に地盤が密になっていくが, その増加量は僅かずつであることを示していると言える東北地方太平洋沖地震の後に浦安市で採取された噴砂 ( 図 ) は, 本震後の余震で何度も再液状化しているクライストチャーチの噴砂 ( 図 1) と同様に細粒分を多く含むものから均質な砂質土まで広い範囲の粒度分布を示すさらには,SWS 試験より調査を実施した浦安市弁天での地盤強度 ( 図 11) は液状化後 1~2カ月で概ね回復安定しているが, 依然として当該地盤ではN < 1が地表面からm 以上連続しており, この点に関してクライストチャーチの結果と対応させても, 浦安市臨海部の埋立地では将来的に再液状化の発生する可能性は高いと言えよう 5. まとめ 211 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震において, 浦安市では震度 5 強, 震動継続時間が 2 分以上の揺れが観測されたこれにより,195 年から形成されたほとんどの埋立地帯で地盤の液状化が確認され, 浦安市を含む東京湾岸全域における液状化範囲が 2km 2, 地盤沈下が最大で約 55cm, 堆積した噴砂の厚さは cm と 211 年 Christchurch 地震と並ぶ深刻な液状化被害が生じたまた同時期に形成された埋立地内でも, 浦安市弁天地区などのように隣接する地区と比べて局所的に液状化被害が大きく, 被害のコントラストが明瞭な箇所が確認されたこのような被害の差に関しては, 埋立地盤の形成過程を含めた過去の地盤状況や地盤層厚種類を適切に評価する必要がある弁天地区で行われた標準貫入試験より, 地表面から GL-m 付近まで N < 5 の砂質土層が連続していることから, この範囲で液状化が発生したと考えられた貫入試験試料および噴砂の粒度分析より, 原地盤の粒度分布は地表面で採取された噴砂の粒度 ( 砂分 ~7%, 細粒分は 3 ~ % 程度であり, 細粒分の塑性指数は NP であり非塑性 ) よりも同程度もしくは若干細かい粒子が多かった 271

8 京川他地震発生直後から継続して行っている弁天地区内での SWS 試験結果から, 液状化直後に著しく低下した貫入抵抗は,1~2 カ月後には地震前と同等かそれ以上まで回復しているものの, 依然として N 値が低いこと, 一連の Canterbury 地震の本震後の余震で再液状化が頻発しているクライストチャーチと同様の傾向を示していることを鑑みると, 浦安市臨海部の埋立地も同様に再液状化の可能性が高いと考えられる謝辞貫入試験試料は住友林業株式会社住宅事業本部の田代郁夫様に,SWS 試験結果の一部は浦安市在住の鈴木浩之様, 小林昌之様にご提供いただいた粒度分析機器は名古屋工業大学中井照夫教授菊本統助教のご厚意により使用させていただいた愛知県企業庁三河港工事事務所の村田卓則様より埋立地盤の浚渫方法について有益なコメントをいただいたまた,SWS 試験の実施にあたり, 東京大学土質 / 地盤工学研究室の内村太郎准教授と学生の皆様, 東京大学生産技術研究所小長井研究室の皆様のご協力をいただいたここに感謝の意を表します最後に, このたびの震災で犠牲となったすべての方に哀悼の意を捧げます参考文献 1) 国土交通省 : 平成 23 年月 23 日第 177 回通常国会災害対策特別委員会資料 ( 2) 安田進,Cubrinovski Misko, 時松孝次,Orense Rolando, 渦岡良介, 清田隆, 細野康代, 山田卓 : 211 年ニュージーランド Christchurch 地震による被害に対する災害緊急調査団報告, 地盤工学会誌,Vol.59, No., pp.-9, ) 安田進, 原田健二 : 東京湾岸における液状化被害, 地盤工学会誌,Vol.59, No. 7, pp.3-1, 211. ) 浦安市液状化対策技術検討委員会 : 第 1 回資料東日本大震災への対応 ( 5) 朝倉徹, 須山翔太, 江藤稚佳子, 渋谷研一, 小長井一男 : 航空レーザ測量を用いた液状化による標高変位の測量とキャリブレーション手法の検討, 生産研究 ( 東京大学生産技術研究所 ), Vol.3, No. 5, 211. ) Kiyota, T., Okamura, M., Toyota, H., Cubrinoski, M. and Orense, R. P.: Liquefaction-induced damage in Christchurch city caused by the 21 Darfield Earthquake, New Zealand, Proceeding of th Conference on Urban Earthquake Engineering, CD-ROM, ) Tanaka, T., Yasuda, S., Ohtsuka, T. and Kanemaru, Y.: Uplift of sewage pipes during the 27 Niigataken-chuetsu-oki Earthquake, Prodeeding of 5 th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, 211. ) Konagai, K., Shibuya, K., Eto, C. and Kiyota, T.: Map of soil subsidence in Urayasu, Chiba, caused by the March 11 th 211 East Japan Earthquake, Bulletin of ERS, No., pp.5-7, ) Konagai, K., Asakura, T., Suyama, S., Kyokawa, H., Kiyota, T., Eto, C. and Shibuya, K.: Soil subsidence map of the Tokyo bay area liquefied in the March 11 th Great East Japan Earthquake, Proceeding of International Symposium on Engineering Lessons Learned from the Giant Earthquake (One Year after 211 Great East Japan Earthquake), pp. 55-, ) Kenji Ishihara: Liquefaction and flow failure during earthquakes, Geotechnique, Vol.3, No.3, pp , ) 国土変遷アーカイブ空中写真閲覧 ( 12) Towhata, I., Goto, H., Kazama, M., Kiyota, T., Nakamura, S., Wakamatsu, K., Wakai, A., Yasuda, S. and Yoshida, N.: Earthquake News On Gigantic Tohoku Pacific Earthquake, ISSMGE Bulletin, Vol.5, No. 2, pp.-, 211. ( 13) 千葉県環境研究センター : 東北地方太平洋沖地震による東京湾岸埋立地での液状化 - 流動化被害 ( /_sui_chi/chishitu/touhoku/touhoku.html), ) 古藤田喜久夫, 若松加寿江 : 千葉県東方沖地震による液状化現象とその被害, 土と基礎,Vol.3, No.12, pp.19-2, ) 金田一広, 山崎裕之, 永野賢次 : 地震動継続時間の違いによる砂地盤の液状化に関する振動台実験, 港湾空港技術研究所資料,No.117, 27. 1) GeoNet Strong Motion Data, New Zealand ( 17) 山口林造 : 新潟地震調査報告, 東京大学地震研究所研究速報, Vol., pp. 3-5, 19. 1) 有賀世治, 高橋博, 高橋末雄 : 新潟地震概報, 防災科学技術 ( 防災科学技術研究所 ), Vol.2, pp.-12, ) 沼田淳紀, 森伸一郎, 陶野郁雄, 遠藤邦彦 : 液状化で生じた砂脈と噴砂に関する一考察, 土木学会論文集,No.3/III-9, pp , ) Kiyota, T., Yamada, S. and Hosono, Y.: Repeated liquefaction observed during the Canterbury earthquakes, Bulletin of Earthquake Resistant Structure Research Center, Institute of Industrial Science, University of Tokyo, No. 5, 212. (in print) 21) 山田卓, 細野康代, 清田隆 : Canterbury 地震 (New Zealand) による再液状化について : 地盤工学会誌,Vol., No. 1, pp., 212. ( 受付 ) 272

9 浦安市の液状化被害 Survey report on Liquefaction-induced damage in Urayasu city caused by The 211 of the Pacific coast of Tohoku Earthquake Hiroyuki KYOKAWA 1, Takashi KIYOTA 1, Yasuto KONDO 2 and Kazuo KONAGAI 1 1 Institute of Industrial Science, University of Tokyo 2 Graduate School, Department of Civil Engineering, University of Tokyo Abstract On March 11 th, 211, the Pacific coast of Tohoku Earthquake hit east Japan. The earthquake-induced liquefaction caused severe damage to residences and buried lifelines in Tokyo bay area. This report summarizes result from field investigation including SWS test in Urayasu city, Chiba prefecture. Grading analysis was also conducted on in situ samples and boiled sands which were retrieved at liquefaction sites. From these investigations, this report shows the liquefaction characteristic causing the wide range of serious subsidence in reclaimed area in Urayasu city. Comparing with the result of investigations in Christchurch city, New Zealand which has suffered the damage of re-liquefactions by the Canterbury Earthquake, the possibility of re-liquefaction in Urayasu is discussed in this report. Key words: Earthquake, Liquefaction, Site investigation, Grain size distribution and Sounding 273

177 箇所名那珂市 -1 都道府県茨城県市区町村那珂市地区瓜連, 鹿島 2/6 発生面積中地形分類自然堤防氾濫平野液状化発生履歴なし土地改変履歴大正 4 年測量の地形図では那珂川右岸の支流が直線化された以外はほぼ現在の地形となっている被害概要瓜連では気象庁震度 6 強

177 箇所名那珂市 -1 都道府県茨城県市区町村那珂市地区瓜連, 鹿島 2/6 発生面積中地形分類自然堤防氾濫平野液状化発生履歴なし土地改変履歴大正 4 年測量の地形図では那珂川右岸の支流が直線化された以外はほぼ現在の地形となっている被害概要瓜連では気象庁震度 6 強 177 箇所名那珂市 -1 都道府県茨城県市区町村那珂市地区瓜連, 鹿島 1/6 発生面積中地形分類自然堤防氾濫平野液状化発生履歴なし土地改変履歴大正 4 年測量の地形図では那珂川右岸の支流が直線化された以外はほぼ現在の地形となっている被害概要瓜連では気象庁震度 6 強を記録し地震動が強いマンホールの浮上または周辺地盤の沈下液状化によるものかどうかは明瞭でないが