液状化のメカニズムと被害の特徴

液状化とは

地震の被害のひとつに砂地盤の液状化があります。地下水位以深の砂地盤は、砂の粒々と、その間隙を満たす水で構成されています。砂地盤の密度が低いと、外力が作用したとき、間隙に砂の粒子が入り込もうとします。この時、間隙を満たす水は排水されなくてはいけません。しかし、地震の揺れは非常に速いので、間隙水の排水が追いつかず、砂の粒子に押されて水圧が上昇します。地表面の建物を支える砂地盤は、砂の粒子同士が互いに接触しあう力（「有効応力」と呼ばれる）で支えられていますが、地震動が大きかったり、長く続いたりすると、水圧が大きくなって有効応力が低下し、最終的にゼロになってしまいます。すると砂の粒子が水の中を舞うようになってしまい、泥水のようになります。これが液状化です。

東日本大震災の液状化被害の特徴

東日本大震災による液状化被害を調べてみると、近年の埋立て地にある戸建て住宅や埋設管において大きな被害が発生しました。一方、近年の埋立地でも、事前に液状化対策がなされていたところの被害はほとんどありませんでした。我が国の液状化に関する研究は世界的にも進んでおり、対策技術のバラエティも豊富ですが、戸建て住宅向けの対策はまだまだ開発途上です。東日本大震災以降、戸建て住宅やライフラインを対象とした、経済性・施工性に優れた液状化対策に関する研究が進められています。

液状化強度特性におよぼす「年代効果」の影響

東日本大震災では顕著な液状化が発生しましたが、古い埋め立て地や自然地盤での被害は限定的でした。しかし、現在の液状化発生予測手法では、地盤の年代の影響は考慮されておらず、なぜ年月がたつと地盤は強くなるのかもよくわかっていません。このような「年代効果」のメカニズムの一つとして、地下水位の変動や交通荷重により地盤が繰り返しの荷重を受けて強くなるのではないかという仮説が考えられます。再現実験をしてみると、液状化前に地盤に繰り返し載荷を与えると、地震時に有効応力が低下しにくくなることがわかりました。

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東京大学生産技術研究所基礎系部門教授清田隆先生

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メッセージ

防災に関する研究は、たとえ直接的ではなくても、人々の生命や社会基盤を自然災害から護っているんだ・・・と感じることのできる、誇りを持てる仕事です。
私は高等専門学校卒で、20歳で地質調査会社に就職しました。そこで地盤・地質に興味を持ち、徐々に知識を得て現在に至っています。高校生のあなたには、やりがいのある仕事を見つけるには、いろいろな道があるということも知ってほしいです。大事なのは、知識を得ることに喜びを持てるようになること。勉強を勉強と思っているうちはまだまだです。

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