一 連 のカンタベリー 地 震 と 繰 り 返 す 液 状 化 被 害 の 調 査 首 都 大 学 東 京 国 際 会 員 細 野 康 代 1.はじめに 2010 年 9 月 4 日 ( 現 地 時 間 4 時 35 分 ) ニュージーランド カンタベリー 地 域 でマグニチュード Mw 7.1 の Darfield 地 震 が 発 生 した その 後 カンタベリー 地 方 では 余 震 活 動 が 続 き 2011 年 2 月 22 日 ( 現 地 時 間 12 時 51 分,M6.3,Christchurch 地 震 )および 2011 年 6 月 13 日 ( 現 地 時 間 12 時 51 分,M6.3)と 大 きな 地 震 余 震 に 見 舞 われた Christchurch 地 震 では 市 内 中 心 部 (Central Business District, 以 下 CBD)の 建 物 の 倒 壊 により 死 者 185 名 多 くの 歴 史 的 建 造 物 が 倒 壊 した Darfield 地 震 の 震 源 はクライストチャーチ 市 内 から 北 西 に 40 kmほど 離 れた 位 置 であり Christchurch 市 内 北 部 および 北 に 位 置 するKaiapoi 市 内 で 液 状 化 流 動 被 害 が 報 告 された 2), 9) この 地 震 による 死 者 はなかった が 液 状 化 による 構 造 物 の 傾 斜 沈 下 やライフラインの 復 旧 が 終 わらないうちに Christchurch 地 震 が 発 生 し た Christchurch 地 震 では クライストチャーチ 市 南 (バンクス 半 島 北 部 )に 震 源 地 が 位 置 し 市 内 から 約 10 km の 地 点 であり Darfield 地 震 と 比 べて 地 震 の 規 模 は 小 さかったものの 震 央 が 市 内 に 近 かったためクライスト チャーチ 市 内 全 域 に 被 害 が 広 がった 6 月 の 余 震 に 関 しても Christchurch 地 震 とほぼ 近 い 位 置 で 地 震 が 発 生 しているため 小 規 模 ではあるが 液 状 化 被 害 が 広 がった 2011 年 12 月 23 日 にも 6 月 の 余 震 と 同 程 度 の 地 震 に 見 舞 われ 液 状 化 被 害 が 報 告 されている 液 状 化 の 規 模 は 6 月 の 余 震 時 と 同 程 度 と 言 われている 特 に 6 月 の 余 震 と 12 月 の 地 震 では 本 震 の 1 時 間 20 分 前 に 若 干 小 さな 揺 れがあるという 共 通 点 がある 1 年 以 上 にもわたり 地 震 被 害 が 続 いている Christchurch 市 内 では 特 に 液 状 化 被 害 が 激 しかった 地 域 につい て 政 府 が 住 宅 地 域 の 買 い 取 りを 決 めた 図 1 に 一 連 のCanterbury 地 震 の 断 層 および 震 源 地 分 布 を 示 す Christchurch 地 震 後 しばらくの 間 はす べての 揺 れはDarfield 地 震 の 余 震 と 考 えられていた が 現 時 点 ではDarfield 地 震 Christchruch 地 震 および 2011 年 12 月 に 発 生 した 地 震 はそれぞれ 異 なった 地 震 と 考 え 6 月 の 地 震 はChristchurch 地 震 の 余 震 と 考 えられている 4) 本 論 文 では Christchurch 地 震 および 6 月 余 震 の 液 状 化 被 害 を 中 心 に 筆 者 が Christchurch 滞 在 中 に 行 った 被 害 調 査 を 報 告 する 6) 図 1 一 連 の Canterbury 地 震 の 断 層 おおよび 震 源 地 分 布 5) 表 1 一 連 のCanterbury 地 震 の 代 表 的 な 地 震 余 震 の 諸 元 Darfield 地 震 Christchruch 地 震 6 月 の 余 震 発 震 日 時 ( 現 地 時 間 ) 2010.09.04 04:35 2011.02.22 12:51 2011.06.13 14:20 震 央 (Latitude, Longitude) 43.55 S, 172.18 E 43.58 S, 172.68 E 43.56 S, 172.74 E 震 源 深 さ 10Km 5Km 6Km マグニチュード Mw 7.1 Mw 6.2 Mw 6.0 Survey report on earthquakes in Canterbury Region, New Zealand and repeated liquefaction Hosono Yasuyo (Tokyo Metropolitan University)
2. 一 連 の Canterbury 地 震 の 概 要 GeonetによるとDarfield 地 震 以 前 においてCanterbury 地 方 で 観 測 されたマグニチュードM6 を 超 える 地 震 は 1888 年 のカンタベリー 地 方 の 北 部 で 起 こったマグニチュードM w 7.1 の 地 震 のみである この 時 の 震 源 地 は Christchurch 市 内 から 約 100 km 北 に 位 置 しており 建 物 の 倒 壊 や 地 滑 りなどが 報 告 されている 5) これは Darfield 地 震 よりも 120 年 ほど 前 に 起 きた 地 震 であり その 後 は 1990 年 に 同 様 にCanterbury 地 方 北 部 で Christchurch 市 内 から 100 kmほど 離 れたLake TennysonでマグニチュードMw5.9 の 地 震 が 発 生 し 本 震 発 生 30 分 以 内 に 本 震 に 近 いマグニチュードの 余 震 が 2 つ 観 測 されていることが 報 告 されているが 7) 特 に 被 害 は 報 告 されていない また Christchurchから 110Kmほど 北 に 離 れたCheviot 地 区 で 1901 年 に 起 こったCheviot 地 震 (マグニチュードM6.9)では Kaiapoi 地 区 で 液 状 化 が 発 生 し Christchurchのシンボルの 大 聖 堂 が 一 部 破 損 した ことなどが 報 告 されている 1) したがって Canterbury 地 方 において 地 震 の 発 生 は 100 年 ほど 空 白 期 間 があり 人 々の 間 ではChristchurch 市 内 は 地 震 の 発 生 しない 安 全 な 地 域 として 認 識 されていた Canterbury 地 方 で 突 如 起 こった Darfield 地 震 は 早 朝 に 発 生 し 死 者 は 出 なかったが Canterbury 地 方 では Kaiapoi 地 区 Christchurch 地 区 南 部 において 液 状 化 流 動 被 害 が 広 がった その 後 2011 年 2 月 22 日 の Christchurch 地 震 2011 年 6 月 13 日 の 余 震 と 続 き 2011 年 12 月 23 日 にも 新 たな 地 震 が 起 こっている それ ぞれの 大 きな 揺 れに 対 し 多 くの 余 震 が 観 測 されている( 図 1) この 図 において 緑 色 は Darfield 地 震 の 本 震 およびその 後 に 観 測 された 余 震 赤 色 は Christchurch 地 震 の 本 震 およびその 後 に 観 測 された 余 震 青 色 は 6 月 の 余 震 とその 後 に 観 測 された 余 震 そして 桃 色 は 12 月 の 地 震 とその 後 に 観 測 された 余 震 を 示 している ま た 図 中 に 示 されている Greendale Fault は Darfield 地 震 後 に 新 たに 観 測 された 断 層 である この 図 からもわ かるように Christchurch 地 震 6 月 の 余 震 12 月 の 地 震 は Darfield 地 震 の 震 央 に 比 べ Christchurch 市 内 か らほど 近 く 深 さも 浅 かったため 市 内 全 体 に 液 状 化 被 現 象 が 生 じ CBD エリアでは 多 くの 歴 史 的 な 構 造 物 中 心 にが 倒 壊 液 状 化 による 傾 斜 を 引 き 起 こし 死 者 180 名 以 上 の 被 害 が 報 告 された 写 真 1 Baptist 教 会 の 倒 壊 写 真 2 Richmond の 液 状 化 被 害 3. 市 内 の 液 状 化 被 害 これまでの 地 震 被 害 報 告 書 でも 示 されているように Christchurch 市 内 は 砂 層 地 盤 が 厚 く 広 がっており かつ 地 下 水 位 が 高 いことから 地 震 が 発 生 した 際 には 液 状 化 が 生 じることが 懸 念 されていた 3) Darfield 地 震 では 市 内 北 側 に 流 れるAvon 川 を 中 心 に 液 状 化 被 害 が 報 告 された 2,9) Christchurch 地 震 ではさらに 深 刻 な 液 状 化 被 害 が 生 じ 震 源 地 が 市 内 に 近 かったため 被 害 は 広 範 囲 にわたった 図 * に 調 査 地 点 を 示 す 図 中 のCBDエリアではChristchurch 地 震 直 後 にビルの 倒 壊 があったため 約 2 km 四 方 が 閉 鎖 され 一 般 の 立 ち 入 りが 禁 止 されたが Avon 川 に 沿 った 周 辺 で Dllington CBD Wainoni Bexley 調 査 した 住 宅 図 2 調 査 範 囲 (by google map)
被 害 が 生 じた 特 に Avon 川 北 側 のKilmore 通 りには 大 量 の 噴 砂 が 見 られた 大 量 の 噴 砂 が 確 認 できたところ では 50 cm 程 の 噴 砂 の 厚 さが 確 認 できた エリア 内 のVictoria Sequa 周 辺 では 多 くの 流 動 や 陥 没 が 見 受 けられ ( 写 真 3) Avon 川 に 南 北 に 架 かる 橋 では 液 状 化 により 橋 の 南 北 側 から 川 に 向 かって 流 動 し 橋 桁 が 押 され 約 20 cm 隆 起 した( 写 真 4) また 写 真 5 に 見 られるように 周 辺 の 住 宅 敷 地 内 にも 噴 砂 が 見 られ 住 宅 が 傾 いた 写 真 3 Avon 川 沿 いの 流 動 被 害 写 真 4 Avon 川 の 橋 の 圧 壊 写 真 5 Kilmore 通 りにある 住 宅 CBD から Avon 川 に 沿 って 東 へ 行 くと 河 道 に 沿 って 流 動 が 見 られ 液 状 化 による 水 道 管 が 破 損 し 道 路 に 流 れ 出 すなどライフラインへの 被 害 が 生 じている Dallington エリアにある St. Pual 教 会 は Darfield 地 震 時 に 激 しい 液 状 化 と 大 きな 縦 亀 裂 が 報 告 されている*,*) この 教 会 は Christchurch 地 震 の 1~2 か 月 前 に 改 修 工 事 が 始 まり Christchruch 地 震 で 再 び 地 盤 が 液 状 化 した この 教 会 は Avon 川 河 道 から 250m ほど 離 れたところ にあり Darfield 地 震 の 被 害 にもみられるように*) 流 動 被 害 は 河 道 から 300m ほど 離 れた 場 所 まで 影 響 してい た さらに 東 側 のWainoniにある 公 園 (Porritt Park)では 河 道 沿 いの 盛 土 が 流 動 被 害 を 受 けている Darfild 地 震 でも 盛 土 被 害 が 報 告 されており 9) 1 月 の 時 点 で 補 修 が 施 されていたがChristchurch 地 震 によって 再 度 流 動 被 害 を 生 じ 6 月 の 余 震 では 亀 裂 から 新 たな 噴 砂 も 確 認 できた( 写 真 6) 写 真 6 Winoni にある 公 園 (Porritt Park)の 盛 土 被 害 ( 左 :Christchurch 地 震 前, 右 :Christchurch 地 震 後 ) また 最 も 激 しい 液 状 化 が 生 じた 地 域 のひとつである Bexley では 大 量 の 噴 砂 が 見 受 けられた( 写 真 7) この 地 域 は 他 の 地 域 と 異 なり 埋 め 立 てられ 新 しく 宅 地 造 成 されたところである この 地 域 は Darfield 地 震 の 時 にも 液 状 化 被 害 を 受 けている この 地 域 における 最 大 の 噴 砂 の 厚 さは Darfield 地 震 時 に 50 cm Christchurch 地 震 時 に 70 cm 6 月 の 余 震 時 に 50 cmを 観 測 した 噴 砂 の 観 測 から 見 ても Christchurch 地 震 は Darfield 地 震 時 よりも 激 しい 液 状 化 が 確 認 できた また 6 月 の 余 震 では Darfield 地 震 と 同 程 度 の 液 状 化 が 確 認 できた 写 真 7 Bexley の 液 状 化 被 害
4. 一 連 の Canterbury 地 震 の 液 状 化 分 布 図 図 3 にそれぞれの 地 震 後 に 確 認 された 液 状 化 分 布 図 を 示 す 一 連 の 地 震 における 液 状 化 発 生 範 囲 が 広 いため すべての 地 域 を 調 査 しているわけではない Darfield 地 震 時 はニュージーランド 政 府 が 公 開 した 土 地 情 報 地 図 を 基 に Christchurch 地 震 時 はカンタベ リー 大 学 の Misko Cubrinobski らが 作 成 した 液 状 化 マ ップを 基 に 液 状 化 分 布 図 を 作 成 した この 図 において 赤 色 エリアは 液 状 化 が 比 較 的 激 しく 黄 色 エリアは 液 状 化 程 度 が 中 程 度 青 色 エリ アは 液 状 化 の 痕 跡 が 見 られなかったことを 示 してい る 色 の 無 いところは 調 査 されていない これらの 地 震 の 液 状 化 分 布 図 を 比 較 すると Christchurch 地 震 時 が 最 も 液 状 化 が 激 しく 確 認 されたエリアが 広 いこ とがわかる また 6 月 の 余 震 では Christchurch 地 震 と 比 較 すると 液 状 化 の 程 度 は 低 いが 液 状 化 が 確 認 さ れたエリアは Darfild 地 震 時 よりも 広 いことがわか る また Christchurch 地 震 および 6 月 の 余 震 の 震 源 地 は 図 *のさらに 南 側 にあり Darfield 地 震 時 と 比 べ ると 市 内 南 側 の Heathcote 川 周 辺 にも 液 状 化 被 害 が 広 がっている この 分 布 図 から 液 状 化 被 害 は 川 の 蛇 行 した 部 分 に 集 中 し 北 側 に 広 がっている また Darfield 地 震 時 に 液 状 化 が 発 生 したエリアでは 地 震 が 起 きる たびに 噴 砂 が 確 認 され 液 状 化 していることがわかる そのためこれらの 地 域 では 6 月 の 余 震 後 地 盤 の 変 形 が 計 測 されており その 結 果 Darfield 地 震 前 に 比 べて 50 cm~1m の 地 盤 の 沈 下 が 生 じているとの 報 告 もある 5. 繰 り 返 しされた 液 状 化 被 害 激 しい 液 状 化 が 発 生 Avon 川 液 状 化 の 程 度 が 低 ~ 中 程 度 液 状 化 の 痕 跡 無 し Heathcote 川 3000 m 激 しい 液 状 化 が 発 生 比 較 的 激 しい 液 状 化 が 発 生 Avon 川 Heathcote 川 3000 m 激 しい 液 状 化 が 発 生 Avon 川 比 較 的 激 しい 液 状 化 が 発 生 液 状 化 の 痕 跡 無 し Heathcote 川 3000 m 図 3 一 連 の 地 震 で 観 測 された 液 状 化 分 布 図 ( 上 :Darfild 地 震, 中 :Christchruch 地 震, 下 :6 月 余 震 ) 調 査 結 果 から 一 連 の Canterbury 地 震 における 液 状 化 の 繰 り 返 し 回 数 に 着 目 する 調 査 をした 住 宅 ( 写 真 8)では Darfield 地 震 後 に 地 盤 工 学 会 の 調 査 団 によって 被 害 が 確 認 されている( 図 3) Avonside にあるこの 住 宅 では この 家 の 住 民 が 地 震 余 震 による 噴 砂 を 毎 回 確 認 していた この 住 民 によると 大 きな 3 つの 地 震 余 震 以 外 にもマグニチュード 6 を 超 えるような 揺 れを 感 じた 場 合 に 敷 地 内 で 噴 砂 が 確 認 できている( 表 2) 表 2 によると 同 一 地 点 で 液 状 化 ( 噴 砂 )は 5 回 あった このことから 1 度 液 状 化 しても 液 状 化 しにくくなると は 必 ずしも 言 えず 液 状 化 が 繰 り 返 されることが 分 かった 5) 表 2 同 一 地 点 で 噴 砂 が 確 認 された 地 震 余 震 2010.09.04 噴 砂 が 確 認 された 地 震 余 震 の 日 Darfield EQ 2011.02.22 Christchurch EQ 2011.04.16 2011.06.13 June Aftershock 2011.06.21 マグニチュード M 7.4 M 6.3 M 5.3 M 6.3 M 5.4
写 真 8 繰 り 返 し 噴 砂 が 確 認 された Avonside の 住 宅 ( 左 :Darfield 地 震 後 *), 右 ;6 月 の 余 震 後 ) 6. まとめ 現 在 も 余 震 が 続 いているニュージーランド カンタベリー 地 方 で 発 生 している 一 連 の Canterbury 地 震 にお ける 現 地 での 液 状 化 被 害 調 査 の 結 果 をまとめた 2010 年 の Darfield 地 震 以 降 Christchurch 市 内 では 広 範 囲 にわたって 大 きな 地 震 のたびに 液 状 化 が 発 生 し 甚 大 な 被 害 を 及 ぼしていた 調 査 結 果 から 市 内 に 流 れる 川 の 蛇 行 部 分 に 甚 大 な 液 状 化 被 害 が 確 認 された 液 状 化 の 程 度 としては 2 度 目 の 大 きな 地 震 である Christchurch 地 震 で 最 も 激 しい 噴 砂 量 が 確 認 でき 次 いで Darfild 地 震 6 月 の 余 震 となった また Darfield 地 震 以 後 の 1 年 の 間 で 同 一 地 点 での 液 状 化 の 回 数 は 5 回 確 認 できた 謝 辞 ; 本 調 査 にあたり 東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 の 清 田 准 教 授 大 阪 市 立 大 学 工 学 の 山 田 講 師 および 東 京 電 機 大 学 の 安 田 教 授 を 始 めとする 地 盤 工 学 会 の 地 震 被 害 調 査 団 河 野 教 授 (を 始 めとする 建 築 学 会 調 査 団 の 関 係 者 の 皆 様 また 現 地 調 査 にご 協 力 いただいた University Of Canterbury の Misko Cubrinobski 准 教 授 と Univesity of Aukland の Michael Pender 教 授 および Rolando Orense 講 師 に 感 謝 申 し 上 げます また 液 状 化 被 害 に 関 して 資 料 の 提 供 および 住 宅 の 被 害 調 査 にご 協 力 くださった University Of Canterbury の Mark Quigley 講 師 にも 感 謝 申 し 上 げます また これらの 一 連 の Canterbury 地 震 で 犠 牲 となった 方 々に 追 悼 の 意 を 表 し 被 害 に 遭 われた 皆 様 に 心 より お 見 舞 い 申 し 上 げます 参 考 文 献 1) Berrill, J.B., Mulqueen, P.C., Ooi, E.T.C.: Liquefaction at Kaiapoi in the 1901 Cheviot, New Zealand Earthquake. Bulletin of the NZSEE. 27 (3), 178 189, 1994. 2) Cubrinovski, M. et al.: Geotechnical Reconnaissance of the 2010 Darfield (Canterbury) Earthquake, Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, Vol. 43, No. 4, pp. 243-320, 2010. 3) Environment Cnatebury: http://ecan.govt.nz/pages/home.aspx 4) EQC(Earthquake Commision, New Zealand): http://www.eqc.govt.nz/ 5) Geo Net:http://www.geonet.org.nz/index.html 6) GNS Sience:http://gns.cri.nz/ 7) Peter Mcginty, Russell Robinson, John Taber & Martin Reyners: The 1990 Lake Tennyson earthquake sequence, Marlborough, New Zealand, New Zealand Journal of Geology and Geophysics, 40:4, 521-535, 1997. 8) K. Robinson, M. Cubrinovski and P. Kailey: Field Measurements of Lateral Spreading following the 2010 Darfield
Earthquake, the 9th Pacific Conference on Earthquake Engineering,peper number052, 2011. 9) 地 盤 工 学 会 ニュージーランド Darfield 地 震 災 害 緊 急 調 査 団 :ニュージーランド Darfield 地 震 災 害 緊 急 調 査 団 報 告 書, 地 盤 工 学 会, 2010.12, http://www.jiban.or.jp/file/saigai/nz_earthquake_20110106.pdf,2010. 10) 地 盤 工 学 会 2011 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 : 地 盤 工 学 会 2011 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 書, 地 盤 工 学 会, http://www.jiban.or.jp/file/saigai/2011christchurch.pdf,2011 11) 清 田 隆 細 野 康 代 山 田 卓 :ニュージーランド カンタベリー 地 方 で 発 生 した 一 連 の 地 震 における 液 状 化 被 害, 生 産 研 究 63(6), pp. 791-796, 2011. 12) 安 田 進 Misko Cubrinobski 時 松 孝 次 Rolando Orense 渦 岡 良 介 清 田 隆 細 野 康 代 山 田 卓 (2011): 2011 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 6 月 号, Vol59 No.6.