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株式会社基礎技術コンサルタントは土と地盤と構造物を専門とするコンサルタント会社です。

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液状化とはどのようなものでしょうか?


砂質土の地盤は非常に緩い状態であっても、一般的には軟弱な粘性土の地盤に比べて圧縮性(圧密)は小さく、支持力も大きく評価できます。
しかし、液状化を生じると軟弱な粘性土地盤よりも弱い地盤となります。ドロ遊びのドロンコを思い浮かべていただけるとわかりやすいでしょうか?。それが地中内部の広範囲において発生します。そのため比較的大きな構造物であっても、沈下や側方変位による傾きが生じたり、地下埋設物の浮上等(浮力の発生による)の被害をもたらします。
一般的に液状化の可能性がある地盤は、土の種類(主に砂質土)と粒径(D50≦10mm)と締り具合(N≦15)が目安となりますが、阪神淡路の震災と、ここ1,2年の経験からは、地震の強さと地震動の長さにより、元来液状化の危険性が少ないとされていた土の種類において被害地域が拡大することに懸念が広がっています。
自然の力は時には人間の考えを超える力を発揮します。地震動の長さも同様にこの位で収まると安易に推測するもではないと思います。長い時間においてゆすられ続けられる地盤は、飽和した地下水の影響を受けた場合には、液状化しないとされる粘性土や礫を含む地盤であっても液状化に移行すると考えられます。

現在液状化の判定を行う必要のある土層として次の3つの条件が示方書に示されています。

@地下水位が現地地盤から10m以内にあり、かつ現地地盤面から20m以内の深さに存在する飽和土質。

A細粒分含有率Fcが35%以下の土層、またはFcが35%をこえても塑性指数Ipが15以下の土層。

B平均粒径D50が10mm以下で、かつ10%粒径D10が1mm以下である土層。

これらの条件以外についても地震の強さと地震動の長さにより検討し、そのリスクについて確認しておく必要性もあると思います。

液状化のメカニズム

地下水以下にある緩い締まり具合の砂質地盤に、繰り返し地震力が作用すると、最初は粒子間を補完しあうように密になろうとする作用が生じ、土粒子間が整列します。この時点から土粒子間の間隙水は圧力の少ない上方へ向かう水圧となり、地震動がさらに続くと再び土粒子のかみ合わせを超える作用が生じます。この状態では土粒子と間隙水が混ざり合い土粒子は浮遊する状態となり、液状体となります。これらの一連の現象が地盤の液状化です。
さらに水圧が上昇(地震動の時間に比例します)すると土粒子は砂と共に地上に噴き上げます。これが噴砂現象です。
この状態では、地中内部の間隙水の圧力は非常に大きく、大きな浮力作用を伴う為、地中に敷設してある重いコンクリート構造物も簡単に浮き上がらす力があります。
地中に埋設してある構造物で主な物は、上下水道管、ガス管、電線、通信用光ケーブル、石油パイプラインなどで、一般的にライフラインと呼ばれるもので私達の生活のうえでたいへん重要なものが多いです。







液状化の構造物への影響は、次のようなものがあります。

  1. 支持力の低下に伴う構造物の沈下や傾斜(一般的に知られているものです。)
  2. 地下水圧(間隙水圧)による地下埋設構造物(マンホール、タンク、カルバートなど)の浮き上がり(ライフラインの切断により、被害が深刻です。)
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