31
地震地盤動力学 エネルギー 50年の軌跡理工学部都市環境学科 國生 剛治 2015年3月7日最終講義資料 1 1964東京オリンピック/ 新潟地震 1965土木工学科進学 1963大学進学 1969東京大学安田講堂事件 1969大学院土木工学専攻修了 / 財・電力中央研究所入所 1967土木工学科卒業 / 大学院土木工学専攻進学 19731974米国Duke大学留学(Prof. Vesic) 大学院土木工学専攻修了 19731次オイルショック 1982博士論文「土の動的変形特性と地盤の非線形振動応答に関する研究」 1989東西冷戦終結 1990リオデジャネイロ会議・地球環境問題 1993釧路沖地震・北海道南西沖地震 1995阪神淡路大震災 1996中央大学理工学部土木工学科教授 中央大学奉職以前の軌跡 2 最上武雄先生 3 最上武雄先生から与えられた卒論テーマ:上下振動台による乾燥砂の液状化実験 19664 1

最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

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地震

地盤

動力

学と

エネ

ルギ

ー―50

年の

軌跡

理工

学部

都市

環境

学科

國生

剛治

2015年

3月

7日

最終

講義

資料

1

1964

年東

京オ

リン

ピッ

ク/ 

新潟

地震

1965

年土

木工

学科

進学

1963

年大

学進

1969

年東

京大

学安

田講

堂事

1969

年大

学院

土木

工学

専攻

修了

/財

・電

力中

央研

究所

入所

1967

年土

木工

学科

卒業

/ 大

学院

土木

工学

専攻

進学

1973

~19

74年

米国Duke大

学留

学(Prof. V

esic)大

学院

土木

工学

専攻

修了

1973

年第1次

オイ

ルシ

ョッ

1982

年博

士論

文「土

の動

的変

形特

性と

地盤

の非

線形

振動

応答

に関

する

研究

1989

年東

西冷

戦終

結19

90年

リオ

デジ

ャネ

イロ

会議

・地

球環

境問

1993

年釧

路沖

地震

・北

海道

南西

沖地

1995

年阪

神淡

路大

震災

1996

年中

央大

学理

工学

部土

木工

学科

教授

中央

大学

奉職

以前

の軌

2

最上

武雄

先生

3

最上

武雄

先生

から

与え

られ

た卒

論テ

ーマ

:上

下振

動台

によ

る乾

燥砂

の液

状化

実験

1966

4

1

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最上

武雄

先生

・石

原研

而先

生を

囲ん

で5

電力

中央

研究

所で

の27

年間

1983

~19

95年

原子

力立

地研

究原

子力

発電

所第

四紀

地盤

立地

研究

原子

力発

電所

海上

・人

工島

立地

研究

1987

~19

90年

東京

大学

非常

勤講

師:エ

ネル

ギー

施設

工学

1994

~19

95年

茨城

大学

非常

勤講

師:地

下空

間利

用工

1969

~19

73年

喜撰

山ロ

ック

フィ

ルダ

ム起

振実

験島

根原

子力

発電

所建

屋起

振実

験馬

瀬ロ

ック

フィ

ルダ

ム起

振実

1975

~19

95年

せん

断土

槽振

動台

実験

・三

軸試

験・液

状化

特性

研究

柏崎

原子

力発

電所

非常

用取

水路

非岩

着研

究台

湾花

蓮原

発建

屋模

型・地

盤地

震観

測国

際共

同研

究礫

地盤

凍結

サン

プリ

ング

・液

状化

研究

1974

~19

75年

米国

ノー

スカ

ロラ

イナ

州D

uke

大学

留学

修士

学位

取得

1982

年博

士学

位取

得「土

の動

的変

形特

性と

地盤

の非

線形

振動

応答

6

1969

年関

西電

力喜

撰山

ロッ

クフ

ィル

ダム

起振

実験

1971

年中

国電

力島

根原

子力

発電

所1号

建屋

起振

実験

7

米国Duke大

学:

Professor V

esic

米国Duke大

学修

士論

文(19

75年

) 8

2

Page 3: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

1973

~1974

米国Duke大

学に

1973

~1974

米国Duke大

学に

て 9

電中

研時

代:せ

ん断

土槽

の開

発と

地震

動非

線形

性増

幅特

性(國

生・岩

楯1979

おそ

らく世

界初

のせ

ん断

土槽

10

電中

研時

代:せ

ん断

土槽

の開

発と

地震

動非

線形

性増

幅特

振動

振動

台加

速度

(ガル

振動増幅率(表面÷底面)

大地

震時

に震

動増

幅率

が低

減(非

線形

増幅

)する

実験

結果

が,

1995

年神

戸の

地震

で現

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もの

とな

った

線形

増幅

(1982

年博

士論

文:土

の動

的変

形特

性と

地盤

の非

線形

振動

応答

11

γ=7

.8×

10-6

γ=8

.5×

10-5

γ=8

.4×

10-4

γ=4

.0×

10-3

有効

拘束

圧:σ

c’=19

6kPa

γ

τ

γ=7

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γ

τ

電中

研時

代:非

接触

型微

小変

位計

によ

る土

の広

域ひ

ずみ

範囲

の物

性値

測定

土の

弾性

ひず

みか

ら破

壊ひ

ずみ

まで

の性

質が

連続

測定

可能

。12

3

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電中

研時

代:

原子

力発

電所

の第

四紀

地盤

立地

研究

―砂

礫凍

結サ

ンプ

リン

グ技

術―

電中

研が

開発

した

高価

な砂

礫不

攪乱

採取

技術

13

電中

研時

代:大

型土

槽に

よる

砂礫

地盤

の貫

入試

験(吉

田保

夫氏

と)

2000

350 350

Pressure cell

Pressure

cell

Rubber bag

Tested

soil

1500

1100

Penetration

test hole

2.0 m

1.1 m

エア

バッ

砂礫

地盤

圧力

セン

サー

圧力

セン

サー

貫入

試験

020406080100 0.

010.

11

1010

0

TKS

TS G25

G50

G75

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Sie

ve M

esh

Siz

e (m

m)

試験

した

砂礫

の粒

度特

ふる

い目

(mm)

ふ る い 目 通 過 率 (%)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

04080

120

160

200

240

基準化N値  N1=N /(c'/p0 ) n

TS

G25

%

G50

%

TS (

HC

)

T

S (LC

) G

25%

(H

C)

G25

% (L

C)

G50%

(H

C)

G50

% (L

C)

G75%

(H

C)

G75

% (L

C)

相対

密度

  

Dr

G75

%

14

電中

研時

代:原

子力

発電

所新

立地

研究

(第

四紀

地盤

立地

・海

上立

地・地

下立

地)

15

中央

大学

での

教育

軌跡

(1996

~2014

年度

講義

科目

(学

部):

土質

力学

2(地

盤工

学2

)土

質力

学演

習(地

盤工

学演

習)

力学

実験

(土

質力

学)

エネ

ルギ

ー工

学固

体材

料論

地震

工学

(振

動・耐

震)

固体

流体

の科

学(オ

ムニ

バス

)学

生実

験(オ

ムニ

バス

)技

術者

倫理

(オ

ムニ

バス

)講

義科

目(大

学院

):弾

性力

学特

論地

盤動

力学

特論

16

4

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國生

研究

室の

研究

軌跡

(1996

~2014

年度

在学

年度

卒業

研究

論文

修士

課程

論文

博士

課程

論文

1996

13

0

1997

17

0

1998

62

1999

20

11

2000

13

3

2001

13

11

2002

13

4

2003

11

5

2004

14

6

2005

11

11

2006

92

1

2007

14

4

2008

11

0

2009

10

3

2010

88

2011

64

2012

83

2013

75

2014

92

合計

213

74

2

各年

平均

11

417

18

co

表面

実体

波(P波

、S波

沖積

洪積

層(更

新層

人工

地盤

地盤

震動

液状

斜面

崩壊

「地

震地

盤動

力学

」序

章図

地震

と地

盤の

関わ

り:1

.地

盤震

動,

2.

液状

化,

3.

斜面

崩壊

19

96

97

98

99

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

砂礫

液状

化三

軸試

水膜

流動

模型

実験

細粒

分含

有砂

の年

代効

初期

せん

断応

力の

影響

エネ

ルギ

ー的

液状

化判

鉛直

アレ

ー記

録に

よる

強震

時地

盤物

性逆

鉛直

アレ

ー記

録に

よる

波動

エネ

ルギ

ーフ

ロー

鉛直

アレ

ー記

録に

よる

地盤

増幅

率簡

易評

エネ

ルギ

ー的

崩壊

斜面

流動

距離

評価

法開

土砂

流摩

擦測

定水

路実

実崩

壊斜

面ケ

ース

スタ

ディ

斜面

崩壊

開始

エネ

ルギ

ー閾

値評

価法

開発

飽和

・不

飽和

地盤

浸透

粘性

土の

地震

時強

不飽

和砂

礫の

圧縮

沈下

特性

杭の

引抜

抵抗

模型

実験

浮上

対策

重錘

付加

マン

ホー

ル模

型振

動台

液状

化実

テー

マキ

ーワ

ード

均等

係数

・細

粒分

・破

砕飽

和度

の影

摩擦

係数

への

各種

因子

の影

1・2

次元

模型

実験

・富

津・新

潟市

地盤

調査

・水

膜発

生中

空ね

じり

試験

ミニ

コー

ン・B

E三

軸試

験・セ

メン

ト添

加加

速試

験・現

地ブ

ロッ

ク採

取試

料試

繰返

し・単

調中

空ね

じり

せん

断試

液状

地盤

震動

斜面

崩壊

その

実測

崩壊

デー

タか

ら摩

擦係

数逆

斜面

模型

実験

・閾

値計

算式

誘導

・実

斜面

と比

内部

浸食

・雨

水浸

流動

化処

理土

の三

軸試

験に

よる

強度

・変

形特

砂・砂

礫・廃

コン

クリ

ート

の繰

返し

せん

断沈

下・K0圧

密沈

浸透

相似

模型

実験

・引

抜速

度の

影響

三軸

・中

空ね

じり

試験

・FL法

との

対比

ベー

ズ法

逆解

析・

土質

別非

線形

上昇

・下

降・損

失エ

ネル

ギー

・設

計用

入力

エネ

ルギ

ーの

設定

等価

表層

Vsに

よる

評価

式・

非線

形性

模型

斜面

振動

実験

・エ

ネル

ギー

バラ

ンス

中央

大学

での

研究

軌跡

(1996

~20

14年

度)

その他斜面崩壊地盤震動液状化20

5

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大学

での

地盤

災害

調査

1999

年台

湾集

々地

震(3回

)19

99年

トル

ココ

ジャ

エリ

地震

(2回

)20

03年

十勝

沖地

震(3回

)20

03年

三陸

南部

地震

(築

館斜

面滑

り)(2回

)20

03年

宮城

県北

部地

震(1回

)20

04年

新潟

県中

越地

震(12回

)20

05年

能登

半島

地震

(3回

)20

06年

福岡

県西

方沖

地震

(1回

)20

06年

フィ

リピ

ンレ

イテ

島地

すべ

り(1回

)20

07年

新潟

県中

越沖

地震

(3回

)20

08年

岩手

宮城

内陸

地震

(5回

)20

09年

台湾

台風

モラ

コッ

ト斜

面(小

林村

)災

害(2回

)20

09年

中国

四川

地震

(2回

)20

11年

東北

地方

太平

洋沖

地震

(17

回)

内訳

:仙

台・三

陸(4回

),

福島

・茨

城(3回

),

関東

(10

回)

2013

年伊

豆大

島豪

雨斜

面災

害(3回

)20

14年

横浜

市盛

土崩

壊(1回

212005

年版

(山

海堂

)2009

年版

(鹿

島出

版会

)22

液状

化と

は何

か?

液状

化し

て水

中に

懸濁

した

砂粒

固体

液体

間隙

地震

砂粒

沈下

固体

液状

化後

に再

堆積

した

砂粒

子液

状化

前の

緩い

23

SH波

(い

わゆ

る横

揺れ

の波

地表

地震

の揺

れが

土に

与え

る力

は:

24

6

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もう

少し

詳し

く描

くと

非液

状化

液状

化層

非液

状化

静水

圧静

水圧

過剰

水圧

静水

地震

前液

状化

中地

震後

噴水

・噴

砂地

盤沈

251964 年

新潟

地震

での

川岸

町4階

建て

RC

住宅

(杭

なし

)の

沈下

・傾

液状

化に

よっ

てど

んな

こと

が起

きる

か?

26

沈下

・傾

斜し

た川

岸町

住宅

は、

壁も

窓も

揺れ

の被

害は

全くな

い。

2719

99年

トル

コの

地震

での6階

建て

建物

の沈

下・傾

斜被

害28

7

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1999

 年ト

ルコ

の地

震で

の4

階建

ビル

の倒

壊29

1983

年日

本海

中部

地震

での

能代

工業

高校

体育

館と

地盤

との

段差

30

2011

年東

日本

大震

災杭

支持

建物

と地

盤と

の段

差と

室外

機の

外側

への

傾斜 31

2011

年東

日本

大震

災:茨

城県

潮来

・直

接基

礎戸

建て

住宅

沈下

被害

32

8

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2011

年東

日本

大震

災:千

葉県

我孫

子市

直接

基礎

戸建

て住

宅沈

下被

害33

1993年

釧路

沖地

震で

のマ

ンホ

ール

浮き

上が

り34

2011

東日

本大

震災

高洲

のマ

ンホ

ール

浮上

と災

害用

飲料

水地

下タ

ンク

の浮

上 3519

95年

兵庫

県南

部地

震で

の神

戸の

岸壁

の液

状化

流動

破壊

36

9

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2011

年東

日本

大震

災浦

安で

の液

状化

によ

る開

口亀

裂・噴

砂と

海へ

の流

動 37

近年

の地

震で液

状化

が確認

された

砂礫

地盤の

粒度分

布(Kokusho 2007)

砂礫

地盤

の液

状化

強度

(電中

研以

来の

テー

マ)

020

40

60

80

100 0.01

0.1

110

100

Finer by Weight (%)

Part

icle

siz

e (m

m)

Mori, H

okk

aid

o

Bora

h P

eak,

Idaho

Port

Isl

and, Kobe 粒

径(m

m)

通過重量百分率(%)

北海

道森

神戸

ポー

トア

イラ

ンド

米国

アイ

ダホ

州(ボ

ラピ

ーク

地震

0.1

110

100

050

100

150

200

250

300

Mean g

rain

siz

e D 5

0(mm

)

Uniformity coefficient Cu

Kobe

May

ahu

to

Kobe

-Port

isl

and

Hok

kaido

-Mor

imac

hi

USA-

Bora

h P

eak

Typi

cal

san

d

Mea

n G

rain

size

D50

(m

m)

Uniformity coefficient Uc

平均

粒径

D50

(mm)

均等係数Uc

ボラ

ピー

ク砂

礫」

北海

道森

神戸

ポー

トア

イラ

ンド

神戸

麻耶

埠頭

クリ

ーン

サン

然の

砂礫

は一

般的

に広

範囲

の粒

径が

混じ

り合

い,

絶対

密度

は砂

より

大き

いが

,透

水係

数は

砂地

盤と

同程

度。

んな

大き

な粒

径で

も,

締ま

って

いな

けれ

ば(相

対密

度が

低け

れば

)液状

化す

る。 38

1983

年米

国ボ

ラピ

ーク

地震

によ

るア

イダ

ホ州

で液

状化

した

砂礫

(And

rus, R. D

. 1994)

39

1995

年兵

庫県

南部

地震

マサ

土液

状化

によ

るポ

ート

アイ

ラン

ド護

岸基

礎栗

石の

噴出

40

10

Page 11: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

1993

年北

海道

南西

沖地

震北

海道

森町

山体

崩壊

堆積

物の

液状

41

0

20

40

60

80

100 0.001

0.01

0.1

110

100

Finer by weight (%)

Gra

in s

ize (

mm

)

RS1

RS2

RS3

粒径

(mm)

通過重量百分率(%)

RS3

DG3

RS1

DG1

RS2

DG2

異な

る粒

度曲

線の

砂礫

の繰

り返

し三

軸試

盤中

の土

が地

震時

に繰

り返

し受

ける

力を

再現

する

試験

砂(R

S1)か

ら砂

礫(RS3)ま

で粒

度分

布(均

等係

数)の

異な

る土

の比

較試

験。

硬粒

子の

河床

砂礫

(RS1~3

)と風

化粒

子の

まさ

土(D

G1~3)

を同

じ粒

度分

布で

比較

試験

砂礫

42

同一

粒度

・同

一密

度の

河床

砂礫

とマ

サ土

砂礫

の液

状化

試験

の比

較(諏

訪正

博2000

年度

修論

-0.020

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

050

100

150

200

250

過剰間隙水圧Δu(MPa)

取り

込み

時間

(sec)

-0.08

-0.06

-0.04

-0.020

0.02

0.04

0.06

0.08

050

100

150

200

250

偏差応力q(MPa)

-15

-10

-505

10

15

20

050

100

150

200

250

TN3506R

軸ひずみεv(%)

-15

-10

-505

10

15

050

100

150

HD3502

軸ひずみεv(%)-

0.06

-0.04

-0.020

0.02

0.04

0.06

050

100

150

偏差応力q(MPa) -0.020

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

050

100

150

過剰間隙水圧Δu(MPa)

取り

込み

時間

(sec)

時間

(s)

時間

(s)

(a)

河床

砂礫

RS3

(b)

まさ

土砂

礫DG

3

εa(%)

εa(%)

礫も

砂と

同様

に繰

り返

し載

荷で

水圧

上昇

し液

状化

に至

る。

さ土

(風化

砂礫

)は堅

硬粒

子の

河床

砂礫

と異

なり

,液

状化

し易

い。

43

3種

類の

砂礫試

料の

液状

化強

度と

繰り

返し

載荷

回数

(原

忠19

98年

度修

論)

度分

布の

違い

(RS1

~RS

3)に

よる

強度

の違

いは

それ

ほど

大き

くな

い。

硬な

河床

砂礫

に比

べて

まさ

土(風

化砂

礫)の

液状

化強

度は

明ら

かに

小さ

い。

→兵

庫県

南部

地震

でま

さ土

砂礫

が広

く液

状化

した

理由

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

110

100

Dr = 5

0%

'c = 9

8 k

Pa

載荷

繰返

し回

N

c

液状化強度 RL = d /2'c

RS1

RS2

RS3

DG

1 D

G2

DG

DA =

5%

Dr≈

50%

堅硬

な河

床砂

風化

まさ

土砂

両振

幅軸

ひず

み=5%

44

11

Page 12: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

3種

類の

堅硬河

床砂

礫に

つい

て,

粒度

分布

が液

状化

強度

(R

L)~

相対

密度

(D

r) 関

係に

与え

る影

響(原

忠1998年

度修

論)

020

40

60

80

100

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

'c=

98 k

Pa

液状化強度 RL (DA= 5%, Nc = 20)

相対

密度

 D

r (

%)

RS

1 R

S2

RS

3

状化

強度

は土

の両

振幅

軸ひ

ずみ

が5%

(水圧100%

上昇

)にな

る時

点に

対応

液状

化強

度RL

は粒

度の

違い

には

よら

ず,

相対

密度

Dr(

締ま

り方

)に

より

一意

的に

決ま

る。

45

液状

化試

験後の

大ひ

ずみ

発生

時の

力~

ひず

み・

間隙

水圧

関係

(原

忠19

98年

度修

論・

平岡

良介

1999年

度修

論・

小見

山義

朗20

01年

度修

論)

-0.50

0.51

1.5

05

10

15

20

RS

1: q

RS

1:Δ

uR

S2: q

RS

2:Δ

uR

S3: q

RS

3:Δ

u

Deviatoric stress q (MPa)Porepressure Δu (MPa)

Axi

al st

rain

ε(%

)

Dr~

50%

σc

' =0.098 MPa

0               

5               

10             

15            

20

軸ひ

ずみ

ε(%

)

1.5

1.0

0.5

0.0

‐0.5

残留強度q ,間隙水圧Δu(Mpa)

q Δu q Δu q Δu

D r≈5

0%σ c

’ =98

kPa

両振

幅軸

ひず

み5%

堅硬

粒子

の河

床砂

砂礫

-0.1

-0.0

50

0.050.1

0.150.2

05

1015

20

DG1: q

DG1:Δ

uDG

2: q

RS2:Δ

uDG

3: q

RS3:Δ

u

Deviatoric stress q (MPa)Porepressure Δu (MPa)

Axi

al s

trai

n ε

(%)

DG

1D

G1

DG

2D

G2

DG

3D

G3

0              5              

10             

15              20

軸ひ

ずみ

ε(%

)

0.2   

0.1

0

q Δu q Δu q Δu

D r≈5

0%σ c

’ =98

kPa

残留強度q ,間隙水圧Δu(Mpa)

同じ

粒度

分布

の風

化ま

さ土

両振

幅軸

ひず

み5%

風化

風化

砂礫

状化

強度

は両

振幅

軸ひ

ずみ5%

まで

の特

性を

反映

,締

まり

具合

(相対

密度Dr)

で決

まる

液状

化後

の残

留強

度は5%

以上

の特

性で

決ま

り,

絶対

密度

の大

きい

砂礫

の方

が砂

より

大。

→砂

礫は

砂に

比べ

液状

化強

度は

同程

度だ

が,

その

後大

きな

変形

は発

生し

にくい

軸ひ

ずみ5%

以上

軸ひ

ずみ5%

以上

46

細粒

分を

含む

砂の

液状

化強

近年

の地

震で

は,

きれ

いな

砂の

地盤

より

細粒

分(シ

ルト

以下

の粒

径)を

多く含

む地

盤の

液状

化が

多く起

きて

いる

1999

年ト

ルコ

-コ

ジャ

エリ

地震

での

アダ

パザ

ーリ

市の

液状

1999

年台

湾集

集地

震で

の台

中市

2000

年鳥

取県

西部

地震

での

境港

2011

年東

北地

方太

平洋

沖地

震で

の浦

安市

など

1E-3

0.01

0.1

10

50

100

通過重量%

粒径

 (m

m)

新浦

安JA

L 新

浦安

富岡

交番

新浦

安墓

地護

岸 新

浦安

境川

護岸

背後

新浦

安暁

星幼

稚園

新浦

安7-

11

新浦

安7-

11②

シル

ト粘

細粒

浦安

市噴

砂粒

度分

0.075mm

47

砂・砂

礫の

液状

化強

度と

細粒

分含

有率

の関

係(2001

年度

小宮

山義

朗修

士論

文,Ko

kusho 2007)

・砂礫

に細

粒分

を加

える

と,

細粒

分含

有率

Fc→

大で

液状

化強

度RL

→低

下。

対密

度Drが

大き

いほ

ど低

下傾

向が

顕著

Fcが

限界

細粒

分含

有率CFcに

向か

う過

程で

強度

低下

し,CFcを

超え

ると

ほぼ

一定

05

10

15

20

25

30

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

RS

1 D

r=30%

RS

1 D

r=50%

RS

1 D

r=70%

RS

3 D

r=30%

RS

3 D

r=50%

RS

3 D

r=70%

液状化強度比 RL (DA=5%, Nc=20)

細粒

分含

有率

F

c (%

)

RS3

:限

界細

粒分

含有

率CF c=15.4‐19.6%

RS1

:限

界細

粒分

含有

率CFc=27.9‐28.9% 

砂 砂礫

48

12

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砂の

限界

細粒

分含

有率

CFcの

2サ

イズ

球詰

め合

わせ

(Bina

ryPacking)

モデ

サイ

ズ球

詰め

合わ

せ(Bina

ryPa

cking)

モデ

ルに

よれ

ば,

限界

細粒

分で

土の

構造

が砂

粒子

骨格

支持

から

細粒

分支

持に

変化

し,

特性

が急

変。

Fc→

大で

砂骨

格の

液状

化強

度か

ら細

粒分

の液

状化

強度

に低

下し

,CFcを

超え

ると

一定

とな

る傾

向が

理解

でき

る。

砂粒

子細

粒土

粒子

の集

合体

Fc= CFc:

限界

細粒

分状

態Fc

< CFc:

限界

細粒

分以

下Fc

> CFc:

限界

細粒

分以

細粒

分Fc

49

コー

ンロ

ッド

コー

ンロ

ード

セル

フリ

クシ

ョン

スリ

ーブ

ロー

ドセ

フリ

クシ

ョン

スリ

ーブ

過負

荷保

護セ

ンサ

先端

コー

フィ

ルタ

間隙

水圧

(b)

コー

ン貫

入試

験(静

的押

込み

)ハ

ンマー

重量

63.5kgf

ロー

プー

リー

滑車 ハ

ンマ

ー落

下高

ボー

リン

グ孔

サン

プラ

30cm貫

75cm

63.5cm

51mm

ハンマ

ー重

量63.5kgf

ロー

プー

リー

滑車 ハ

ンマ

ー落

下高

ボー

リン

グ孔

サン

プラ

30cm貫

75cm

63.5cm

51mm

(a)

標準

貫入

試験

(ハン

マー

打撃

砂の

締ま

り方

を見

る貫

入試

実務

では

,貫

入試

験に

よる

砂の

締ま

り方

から

簡便

に液

状化

強度

を評

価す

る。

50

状化

判定

実務

では

,貫

入試

験の

抵抗

から

液状

化強

度を

決定

日米

とも

にFc→

大で

,同

じ貫

入抵

抗に

対し

液状

化強

度を

割り

増す

こと

とし

てい

る。

出の

実験

結果

に反

する

よう

だが

,そ

の根

拠は

不明

のま

ま!

米国

の液

状化

強度

~貫

入抵

抗カ

ーブ

:Seed

 & Alba (1984)

0           10            20          30

          40           50

標準

貫入

試験N

値(N

1)60

0.6

0.5

0.4

0.3              

0.2             

0.1            

0

CRRτd/σv’

Fine

s con

tent=

35%,  15

%   <5% 

既往

の液

状化

地点

調査

によ

液状化強度

F c<1%

1%<F

c<10

%

10% <F c

不攪

乱採

取試

料液

状化

試験

によ

コー

ン貫

入試

験貫

入抵

抗値

qt日

本の

液状

化強

度~

貫入

抵抗

カー

ブの

例Suzuki, Tok

imatsu, Taya & Kub

ota (1995)

液状化強度

日米

での

液状

化強

度~貫

入抵

抗関

係へ

の細

粒分

の影

51

背圧

供給

砂試

コー

ン貫

入用

貯留

水解

放バ

ルブ

デー

タケ

ーブ

O-リ

ング

貯留

水解

バル

単位

(mm

)

25.0

100.0

金属

ロッ

ミニ

コー

(先端

角度

:60°

)

ひず

みゲ

ージ

6.0

そこ

で思

いつ

いた

のが

:液

状化

強度~貫

入抵

抗関

係へ

の細

粒分

の影

響を

調べ

るミ

ニコ

ーン

三軸

試験

(國

生・村

端・伏

木田

・伊

藤2003

貫入

速度

~2m

m/s

貫入

長: 2

5mm

三軸

供試

体サ

イズ

高さ

: 200

mm

直径

: 100

mm可

動試

料台

ミニ

コー

ンロ

ッド

コー

ン貫

入用

貯留

水解

放バ

ルブ

この

簡便

なメ

カの

アイ

デア

はナ

ゼか

正月

にお

餅を

食べ

てい

る時

に浮

かん

だ!

52

13

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粒分

含有

率(Fc=0~30%))に

関わ

らず

,貫

入抵

抗と

液状

化強

度は

一本

の線

にの

る。

地盤

での

試験

結果

(Fc=0

 , Suzuki et a

ll1995)と

もピ

ッタ

リ合

う結

果。

Fc

によ

り液

状化

強度

を割

り増

しす

る現

状の

やり

方の

根拠

は存

在し

ない

よう

に見

える

地盤

と室

内試

験の

違い

は?

→長

期間

の圧

密効

果(地

質年

代効

果)

コー

ン貫

入抵

抗と

液状

化強

度の

関係

(Ko

kusho, Ito, Nagao

 & Green

 2012)

05

10

15

20

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Liquefaction strength RL

Penetr

atio

n r

esi

sita

nce q

t

Dr=

50%,F

c=0%

Dr=

50%,F

c=5%

Dr=

50%,F

c=10%

Dr=

50%,F

c=20%

Dr=

50%,F

c=30%

Dr=

30%,F

c=0%

Dr=

30%,F

c=5%

Dr=

30%,F

c=20%

Dr=

70%,F

c=0%

Dr=

70%,F

c=5%

Dr=

70%,F

c=10%

Dr=

70%,F

c=20%

98c

kPa

原地

盤で

のコ

ーン

と不

攪乱

資料

の液

状化

試験

Suzuki et a

l. (1995)

F c<1

 %

CRR

コー

ン貫

入抵

抗q t

(Mpa)

液状化強度RL

細粒

分含

有率

F c=0

~30%

53

砂の

地質

年代

効果

を模

擬す

るた

めセ

メン

トを

微量

(0~

1%)添

加し

た加

速試

験(Kokusho

, Ito, N

agao

 & Green

 2012)

メン

ト添

加し

細粒

分が

増す

と液

状化

強度

~貫

入抵

抗カ

ーブ

が上

方に

ずれ

る。

地盤

での

試験

結果

(Suzuki et a

ll1995)と

も整

合。

状化

強度

はFc

のみ

で増

加す

るの

でな

く,

細粒

分の

長期

間の

固結

効果

で増

加。

まり

,細

粒分

の多

い砂

ほど

年代

効果

は発

揮さ

れや

すく,

その

影響

は重

大。

04

812

16

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Liquefaction strength RL

Penetr

atio

n r

esi

sita

nce q

t

Dr=

50%

Fc=0%

Cc=0

Cc=0.5

%

Cc=1.0

%

Fc=5%

Cc=0

Cc=0.5

%

Cc=1.0

%

Fc=10% C

c=0

Cc=0.5

%

Cc=1.0

%

Fc=20% C

c=0

Cc=0.5

%

Cc=1.0

%

Fc=30% C

c=0

Cc=0.5

%

Cc=1.0

%

Suzuki et a

l. 1995

                  

原地

盤コ

ーン

貫入

試験

Fc < 1%

Fc>10%

セメ

ント

微量

添加

セメ

ント

無添

Cement increasing

CRR

コー

ン貫

入抵

液状化強度RL

54

元町

中町

新町

安で

は自

然地

盤は

全く液

状化

せず

,1968

年以

降の

埋立

地盤

のみ

が液

状化

両者

とも

に細

粒分

を多

く含

むが

,締

まり

具合

に優

位な

差は

見ら

れず

浦安

に限

らず

,3.11

地震

では

液状

化は

ほぼ

若い

人工

地盤

のみ

で発

生。

代効

果と

細粒

分影

響の

定量

的評

価液

状化

判定

の残

され

た大

きな

課題

この

実験

結果

に関

連し

ての

話題

3.11

地震

での

浦安

市地

震後

の杭

の抜

け上

がり

量(地

盤沈

下量

(浦

安市HPよ

り)

55

(1999年

度岩

沢大

,2001

年度

吉尾

泰輝

,2002

年度

大川

武巳

,2004

年度

加藤

匡一

修士

論文

代の

久野

悟郎

先生

から

の継

続的

テー

マ。

動化

処理

土と

は:

掘削

工事

発生

土を

埋戻

しに

再利

用す

るた

めに

,粒

度調

整し

加水

して

セメ

ント

など

と攪

拌し

た高

含水

比( w

~12

0%)・

のス

ラリ

ー状

材料

塵が

出ず

効率

良く埋

戻し

がで

きる

ため

,環

境に

配慮

した

工法

とし

て都

市域

での

建設

工事

に多

用。

メン

トが

固化

した

後の

低密

度(ρ

t~1.1‐1.4t/m

3 )の

埋戻

し土

が,

地震

時に

の程

度の

強度

と変

形性

を示

すか

は重

要。

の結

果,

わず

かな

セメ

ント

添加

によ

り,

低密

度の

流動

化処

理度

でも

,地

震時

に強

度は

全く低

下せ

ず,

多少

変形

し易

くな

る程

度で

ある

こと

が分

かっ

た。

期劣

化の

程度

につ

いて

は今

後の

課題

流動

化処

理土

の地

震時

特性

56

14

Page 15: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

液状

化砂

層で

の水

膜流

動メ

カニ

ズム

とそ

の影

1964

年新

潟地

震で

信濃

川沿

いの

高明

訓校

敷地

が地

震後

に河

床に

向か

って

流動

近くの

昭和

大橋

が地

震後

に落

橋。

れら

の原

因の

一つ

とし

て液

状化

地盤

の側

方流

動が

考え

られ

る。

明訓

高校

写真

a~dの

撮影

場所

校舎

木造

建物

  

  

川側

に2m

移動

川側

に7m

流動

流動

範囲

の境

地震

前の

川岸

地震

後の

川岸

  

  

信濃

写真

g~hの

撮影

場所

57

新潟

駅前

地区

の緩

傾斜

地盤

の液

状化

によ

る流

動(藤

田勝

久2000

年度

修士

論文

表勾

配1%

以下

のほ

ぼ平

らな

地面

で4メ

ート

ルも

の側

方流

動。

高線

にほ

ぼ直

交し

て液

体の

よう

に流

動。

盤は

細粒

土層

を挟

んだ

クリ

ーン

サン

ド。

国道

7号線

水平

流動

万代

信濃

ホテ

ル新

Lateral 

displacemen

t図

中の

流動

ベク

トル

は浜

田ら

(1986年

)に

よる

58

新潟

駅前

地域

の建

物再

建時

に掘

削さ

れた

基礎

杭の

地盤

流動

によ

る破

断状

態(大

成建

設提

供)

新潟

地震

後20

年以

上,

この

状態

で杭

基礎

は建

物を

支え

続け

てき

た!! 5

9

新潟

地震

の緩

傾斜

地盤

の勾

配と

流動

距離

(Ko

kusho, T. and

 Fujita

, K2002

4m

もの

流動

が1%

(水平

距離

100m

で1m

下が

り)以

下の

勾配

で起

きて

いる

通常

のメ

カニ

ズム

では

,水

平に

近い

地盤

での

流動

現象

は説

明で

きな

い。

60

15

Page 16: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

その

時脳

裡に

浮か

んだ

のが

電中

研時

代に

行っ

た模

型タ

ンク

基礎

地盤

の小

型振

動台

液状

化実

験(1970年

代後

半)

の液

状化

・沈下

を見

るた

めに

クリ

ーン

サン

ドの

層に

挟ん

だチ

ョー

ク粉

末マ

ーカ

ー。

状化

する

とご

く薄

い粉

末の

直下

に無

数の

薄い

水膜

が現

れる

61

東京

電力

富津

火力

発電

所敷

地開

削工

事で

の地

盤調

査(1999

年度

故島

哲朗

,1999

年度

野中

のぞ

み修

士論

文)

渫埋

立地

盤の

特徴

であ

る砂

・シル

トの

互層

の縞

模様

がき

れい

に見

える

縦方

向に

連続

的に

土を

採取

し,

ふる

い分

け試

験を

行っ

た。

62

1964

年新

潟地

震で

液状

化し

た信

濃川

河口

付近

の地

盤調

査(2000

年藤

田勝

久,2001

年度

伊藤

力修

士論

文)

質な

砂地

盤の

中に

シル

ト層

が水

平に

挟ま

れて

いる

縦方

向に

連続

的に

土を

採取

し物

理試

験を

行っ

た。

63

2か

所の

砂地

盤の

深さ

方向

の土

粒子

径の

変化

(Ko

kusho, T. and

 Fujita

, K2002

地盤

と言

えど

も,

実際

は透

水性

の異

なる

土粒

子径

の複

数の

薄層

から

なる

この

よう

な地

盤が

液状

化す

ると

,低

透水

シル

ト層

の直

下に

水膜

が発

生す

る。

020

4060

8010

0-5-4-3-2-1012 Pe

rcen

t fin

er b

y w

eigh

t (%

)Elevation (m)

: 0.0

75m

m: 0

.106

mm

: 0.2

50m

m

: 0.4

25m

m: 0

.850

mm

: 2.0

00m

m

020

4060

8010

0

-7-6-5-4-3-2

Perc

enta

ge fi

ner b

y w

eigh

t (%

)

Elevation (m)

: 0.0

75m

m: 0

.106

mm

: 0.2

50m

m

: 0.4

25m

m: 0

.850

mm

: 2.0

00m

m

Hum

us

新潟

市自

然地

盤富

津埋

立地

米国NRC

報告

書(198

5年)

ふる

い分

け重

量%

ふる

い分

け重

量%

標高(m)

標高(m)

64

16

Page 17: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

Sand

 with

 sand

wiche

d no

n‐plastic

 silt seam

シル

トシ

ーム

190

145

100 55

10

Mechanic

al

ham

mer

x

Sheet

of

silt

13.0

● ● ● ● ●

Pie

zom

eto

r

a b c d e

Upper

sand layer

(Unit:c

m)

H=200 96

Low

er

sand layer

H'=211.5

1次元

模型

飽和

砂地

盤の

液状

化実

験(1999

年度

故島

哲朗

,1999

年度

野中

のぞ

み修

士論

文)

明ア

クリ

ルチ

ュー

ブの

なか

にシ

ルト

薄層

を挟

んだ

飽和

砂層

を作

製し

液状

化さ

せる

液状

化す

ると

透水

性の

低い

シル

ト層

直下

に直

ちに

水膜

が発

生し

始め

,し

ばら

く存

続。

65

2次

元模

型飽

和砂

地盤

の液

状化

実験

(2001

年度

樺沢

和宏

,2004

年度

清水

愛子

修士

論文

弧状

シル

ト薄

層を

挟ん

だ飽

和砂

斜面

を作

製し

液状

化さ

せる

液状

化す

ると

シル

ト層

直下

に水

膜が

発生

し始

め,

振動

終了

後に

流動

する

シル

ト円

66

(a)

(b)

400

500

800

Pneum

atic

actu

ato

r

(unit

:m

m)

Shake

table

Recta

ngu

lar

lucite b

ox

Slo

pin

g sa

nd laye

rS

ilt a

rc

Accele

rom

ete

r

矩形

透明

土槽

(単

位:mm

加速

度計

空圧

アク

チュ

エー

円弧

状シ

ルト

シー

ム砂

斜面

振動

10

20

30

40

50

60

70

80

90100110

10

20

30

40

50

60

70

80 0

(cm

)

(cm

) ○,◇,□

■,△,▽

○ ◇ □ ■

△▽

:re

pres

enta

tive

poin

t:

arc

of s

ilt(d

)円

弧状

シル

トシ

ーム

マー

カー

設置

510

15

20

5

10

15 0

Ela

psed

tim

e (

s )

Displacement (cm)

End

of s

haki

ng

End

of a

ll de

form

atio

n

(a)

Sha

king

nor

mal

to s

lopi

ng d

irect

ion

Acc

.: 0.

34 G

(c)

with

out silt arc

加振

加速

度:0.34

 g振

動方

向:斜

面直

シル

トシ

ーム

なし

流動

終了

振動

終了

時間

t(s)

流動変位(cm)

510

15

20

25

30

5

101520

0

Ela

psed

tim

e (s

)

Flow displacement (cm)

End

of f

low

Sha

king

nor

mal

to s

lopi

ng d

irect

ion

Acc

.: 0.

18 G

End

of s

haki

ng

(c)

(d)

with

 silt arc

加振

加速

度:0.18

 g振

動方

向:斜

面直

シル

トシ

ーム

あり

流動

終了

振動

終了

時間

t(s)

流動変位(cm)

2次

元模

型飽

和砂

地盤

の液

状化

実験

(2001

年度

樺沢

和宏

,2004

年度

清水

愛子

修士

論文

動中

はほ

とん

ど変

形せ

ず,

シル

ト円

弧よ

り上

部だ

けが

,振

動終

了後

に流

動す

る。

膜に

沿っ

ての

摩擦

はゼ

ロで

はな

く.20%

ぐら

い残

って

いる

こと

が分

かっ

た。

67

2次

元模

型飽

和砂

地盤

の液

状化

実験

(1999

年度

野中

のぞ

み,2001

年度

樺沢

和宏

修士

論文

ルト

薄層

を2

枚挟

んだ

飽和

砂斜

面を

作製

し液

状化

させ

る。

動終

了後

に水

膜の

発生

とシ

ルト

シー

ム破

断に

より

,ダ

イナ

ミッ

クに

流動

する

海底

地す

べり

の研

究者

から

注目

を集

めた

動画

であ

る。

シル

ト円

68

17

Page 18: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

海底

地す

べり

によ

る海

岸流

状化

流動

は陸

地付

近で

の海

底地

すべ

りの

主要

なメ

カニ

ズム

本で

も駿

河湾

や富

山湾

など

急勾

配海

底で

の可

能性

あり

-500

0100

200

300

400

500

bef

ore

EQ

.

afte

r EQ

.

Depth (m)

Dis

tanc

e fro

m c

oast

line

(m)

Der

emen

del

e

-60

-40

-200

050

100

150

200

250

300

Lin

e1 b

efore

EQ

.

Lin

e1 a

fter

EQ

.

Lin

e2 b

efore

EQ

.

Lin

e2 a

fter

EQ

.

Depth (m)D

ista

nce

from

orig

inal

coa

stlin

e (m

)

Hal

idel

e

バル

ディ

ーズ, 1964 

アラ

スカ

地震

イズ

ミッ

ト1999

 トル

コ・コ

ジャ

エリ

地震

69

鉛直

アレ

ー記

録に

よる

波動

エネ

ルギ

ーフ

ロー

E u,m

E’u,m‐1

E d,m

E’d,m‐1

m層

m‐1

E sE s

E u,n

E d,n

n 層

地表

z

A B C

地震

E u,m

‐1E d

,m‐1

鉛直

アレ

ー地

震観

上昇エネルギー

下降エネルギー

井清

博士

によ

り地

震主

要動

は直

下か

ら鉛

直伝

播す

るこ

とが

示さ

れた

(1959年

)。

それ

以来

,主

に日

本で

深さ

方向

の地

震同

時観

測(

鉛直

アレ

ー観

測)

が行

われ

てい

る。

70

1995

年兵

庫県

南部

地震

での

鉛直

アレ

ー記

録取

得地

神戸

ポー

トア

イラ

ンド

(PJ)

では

液状

化し

た埋

立地

盤で

貴重

な鉛

直ア

レー

記録

が得

られ

た。

PI

71

4鉛

直ア

レー

地点

の深

さ方

向最

大加

速度

分布

状化

したPI

地点

では

地表

水平

加速

度が

大幅

に減

少!

,電

中研

のせ

ん断

土槽

実験

で,

強地

震で

は地

表の

揺れ

が減

った

のを

思い

出し

た。

-100

-80

-60

-40

-200

010

020

030

040

050

060

070

080

0900

1000

速度

 (g

al)

EW

(PI)

NS

UD

EW

(KN

K)

NS

UD

EW

(TKS)

NS

UD

EW

(SG

K)

NS

UD

地盤深さ (m)

PI (ポ

ート

アイ

ラン

ド)

72

18

Page 19: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

兵庫

県南

部地

震で

海岸

沿い

軟弱

地盤

での

家屋

被害

の低

減(T

okim

atsu

et a

l. 19

96)

状化

範囲

では

揺れ

によ

る建

物の

倒壊

はな

く、

液状

化に

よる

免震

性が

現れ

た。

れ以

来,

軟弱

地盤

の地

震被

害は

加速

度よ

りエ

ネル

ギー

で考

える

べき

と思

い始

めた

液状

化範

家屋

倒壊

率30

~50%

50%

以上

三宮

ポー

トア

イラ

ンド

73

(本

山隆

一1999

年度

修士

論文

・本

山寛2003

年度

修士

論文

神戸

ポー

トア

イラ

ンド

地震

記録

によ

るエ

ネル

ギー

フロ

ー計

算結

地震

の被

害に

つな

がる

波動

エネ

ルギ

ーは

地震

記録

から

簡単

に計

算で

きる

01

02

03

04

0-

0.2

-0

.1

0.0

0.1

-0

.6-

0.4

-0

.20

.00

.20

.401

02

03

04

05

0

No

rm

al

to

P

rin

cip

al

Ax

is U

pw

ard

,Do

wn

wa

rd

Velocity(m/s)Energy(kJ/㎡)

Tim

e(s

ec

)

Prin

cip

al

Ax

is U

pw

ard

,Do

wn

wa

rd

E

u,E

d

01

02

03

04

0

-0

.1

0.0

0.1

0.2

-0

.4-

0.2

0.0

0.2

0.4

0.60

10

0

20

0

30

0

Velocity(m/s)

Energy(kJ/㎡)

Tim

e(s

ec

)

No

rm

al

to

P

rin

c.

Ax

is U

pw

ard

D

ow

nw

ard

Prin

cip

al

Ax

is U

pw

ard

D

ow

nw

ard

E

u

E

d

E

u -

E

d

(a)  GL.0 m

(b)  GL.‐83.4 m

粒子

速度

(粒

子速

度)2

×イ

ンピ

ーダ

ンス

エネ

ルギ

粒子

速度

(粒

子速

度)2

×イ

ンピ

ーダ

ンス

エネ

ルギ

地表

地中

(‐84m

)

74

0100

200

300

400

80

70

60

50

40

30

20

100

Eu

Ed

Ew

Energ

y (

kJ/m

2)

Depth z (m)

地震計

A B C

PI

下降エネルギー

液状

化層

ポー

トア

イラ

ンド

(PI

)で

の深

さ方

向の

エネ

ルギ

ーフ

ロー

(國

生・本

山:1999

,國

生・鈴

木:2012

地表

に向

かう

ほど

波動

エネ

ルギ

ーは

減少

し,

液状

化層

で大

きく損

失す

る。75

250

200

150

100

500

0.1

110

100

1000

Upw

ard e

nerg

y E

u (k

J/m

2)

Depth z (m)

1995

兵庫

県南

部(M

J7.

2)

2000

鳥取

県西

部(M

J7.

3)

2001

芸予

(MJ6.

4)

2003

十勝

沖(M

J8.0

)

2004

新潟

県中

越(M

J6.

8)

2005

福岡

県西

方沖

(MJ7.

0)

2007

能登

半島

(MJ6.9

)

2008

新潟

県中

越沖

(MJ6.

8)

2008

岩手

宮城

内陸

(MJ7.

2)

9地

震3

0観

測点

での

深さ

方向

の上

昇エ

ネル

ギー

(國

生・鈴

木:2012

液状

化の

有無

に関

わら

ず,

上昇

エネ

ルギ

ーは

ほと

んど

の地

点で

,地

表に

向か

うほ

ど急

激に

減少

する

。76

19

Page 20: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

010

20

3040

5060

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

上昇エネルギー比 E表層/E基盤

逆イ

ンピ

ーダ

ンス

(V

s)基

盤 /

(V

s)表

等価

減衰

定数

D

MA

  

12% <

  

8-12%

  

4- 8

%

 

 0- 4

%

()

軟弱

地盤

硬質

地盤

9地

震3

0観

測点

での

表層

と基

盤で

の上

昇エ

ネル

ギー

比(國

生・鈴

木:2012

弱地

盤ほ

ど地

表に

到達

する

上昇

エネ

ルギ

ーは

低下

する

!!

軟弱

地盤

ほど

地震

被害

が大

きい

との

常識

に反

しな

いか

E 表層

E 基盤

ρVs表

ρVs基

77

測デ

ータ

によ

り計

算す

ると

、A地

点の1/2の

硬さ

(Vs)

のB地

点で

は地

表に

到達

する

上昇

エネ

ルギ

ーは

60% に

低下

する

!!

しか

し,

地盤

に生

じる

ひず

み(変

形)は

軟弱

地盤

(B)の

方が

2倍以

上大

きい

来、

地震

被害

と言

われ

てい

るも

のの

中に

、建

物よ

りは

地盤

変形

に原

因す

るも

のが

混入

して

いる

ので

は?

→地

震被

害原

因を

建物

と地

盤に

峻別

する

こと

が重

要。

東大

震災

での

老朽

建物

の被

害は

エネ

ルギ

ーの

大小

より

軟弱

地盤

での

共振

現象

で説

明す

べき

。→

耐震

化建

物で

は軟

弱地

盤ほ

ど被

害が

大き

いと

は限

らな

い。

軟弱

地盤

の方

が被

害が

大き

くな

る理

由の

説明

(國生

・鈴

木:2012)

表層

基盤

zA‐

地点

B‐地

点(軟

弱地

盤)

(A‐

地点

の1/2 

の硬

さ)

2地点

に同

じエ

ネル

ギー

が入

1.0・

・・・・上

昇エ

ネル

ギー

・・・・・・0.6

1.0 ・

・・・・

地盤

ひず

み・・・・・

2.0以

78

エネ

ルギ

ー的

液状

化判

定法

の開

発液

状化

判定

には19

70年

代に

米国

で開

発さ

れた

応力

法が

世界

中で

唯一

用い

られ

てい

る。

応力

法で

は応

力の

振幅

・継

続時

間・周

期・波

形な

どが

液状

化発

生条

件に

関わ

る。

つま

り,

地震

動ご

とに

係数

選択

によ

る判

断事

項が

多く、

評価

結果

が左

右さ

れる

液状

化発

生は

本質

的に

応力

より

エネ

ルギ

ーと

一意

的関

係に

ある

こと

が多

くの

実験

によ

り示

され

てい

る。

エネ

ルギ

ー法

によ

る判

定の

方が

応力

振幅

・継

続時

間・周

期・波

形な

どに

関わ

らず

合理

的に

行え

るが

,未

だ実

用化

され

ず。

前述

の地

震波

の上

昇エ

ネル

ギー

の研

究と

結び

付け

て、

液状

化判

定す

るエ

ネル

ギー

法を

開発

現行

の応

力法

の入

力デ

ータ

のみ

で実

施可

能で

あり

,応

力法

を補

完す

る第2の

液状

化判

定法

とし

て実

用化

可能

。79

応力

法の

考え

海溝

型地

震動

:(例

:東

日本

大震

災)

マグ

ニチ

ュー

ド8

程度

以上

継続

時間

長(波

数大

)長

周期

卓越

加速

度中

地殻

内直

下型

地震

動:

(例

:阪

神淡

路大

震災

)マ

グニ

チュ

ード7程

度以

下継

続時

間短

(波

数小

)短

周期

卓越

加速

度大

等価

地震

動:等価

応力

振幅

τ eq=τ m

ax×r n

波数

=20

また

は15

液状

化に

必要

な正

弦波

(波

数=20

また

は15

)の

等価

応力

振幅

020

40

60

-60

-40

-200

20

阪神

淡路

大震

災 

神戸

PI 

時間

(s)

応力 τ (kPa)

比較

液状

化判

050

100

150

200

-40

-2002040

東日

本大

震災

 浦

安市

 

時間

 (s

)

応力 τ (kPa)

海溝

型長

時間

遠隔

地震

地殻

内短

時間

直下

地震

80

20

Page 21: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

エネ

ルギ

ー法

の考

え方

海溝

型地

震動

:(例

:東

日本

大震

災)

マグ

ニチ

ュー

ド8

程度

以上

継続

時間

長(波

数大

)長

周期

卓越

加速

度中

地殻

内直

下型

地震

動:

(例

:阪

神淡

路大

震災

)マ

グニ

チュ

ード7程

度以

下継

続時

間短

(波

数小

)短

周期

卓越

加速

度大

液状

化す

るま

での

累積

損失

エネ

ルギ

020

40

60

-60

-40

-200

20

阪神

淡路

大震

災 

神戸

PI 

時間

(s)

応力 τ (kPa)対

比液

状化

判定

050

100

150

200

-40

-2002040

東日

本大

震災

 浦

安市

 

時間

 (s

)

応力 τ (kPa)

地震

動に

よる

地盤

中上

昇エ

ネル

ギー

を計

地表

液状

化層

地震

動上昇エネルギー

時間

(s)地

震動

の上

昇エ

ネル

ギー

長時

間遠

隔地

震動

短時

間直

下地

震動

81

地震

動の

違い

に依

らな

い損

失エ

ネル

ギー

と液

状化

発生

の関

係(金

子陽

輔2014

年度

修士

論文

地震

動の

違い

に関

わら

ず、

損失

エネ

ルギ

ーに

より

水圧

上昇

(液状

化)が

一意

的に

評価

可能

020

40

60

-60

-40

-200

20

阪神

淡路

大震

災 

神戸

PI 

時間

(s)

応力 τ (kPa)

050

100

150

200

-40

-200

20

40

東日

本大

震災

 浦

安市

 

時間

 (s

)

応力 τ (kPa)

-0.1

0-0.0

50.0

00.0

5

-200

20

B'

DO

C

B

応力 d (kPa)

ひず

A

損失

エネ

ルギ

ー⊿W/σ

c'

0.0

00.0

40.0

80.1

20.1

60.0

0.5

1.0

1.5

東日

本大

震災

浦安

阪神

淡路

大震

災 正

弦波

累積

損失

エネ

ルギ

W

/

c'

過剰間隙水圧  u/c'

液状

化開

始点

地震

時の

土の

応力

~ひ

ずみ

関係

と損

失エ

ネル

ギー

損失

エネ

ルギ

ー~

水圧

上昇

関係

海溝

型地

震動

直下

型地

震動

地震

動の

違い

によ

らな

い同

一関

82

×震

北見

市端

野町

約23

0km

震源

から230km

も離

れた

造成

農地

で、

小さ

い揺

れに

も関

わら

ず奇

妙な

液状

化が

発生

エネ

ルギ

ー的

液状

化判

定法

適用

例(2003

年十

勝沖

地震(M

8.0)

北見

市端

野町

(2013

年度

三森

祐貴

修士

論文

83

2040

6080

100

120

140

-100-5

0050100

加速度  (ガル)

時間

(s)

200m

×50m

の範

囲が

液状

化流

動し

て陥

平面

液状

化判

定結

北見

市の

地震

864200

12

34

5

液状

化し

易さ

指数

地盤深さ (m)

液状

化し

ない

液状

化す

源か

ら遠

く,

最大

加速

度は

わず

か0.05

 g (

重力

加速

度の5%

)。

エネ

ルギ

ー法

は液

状化

発生

を判

断で

きた

が,

応力

法は

でき

ず。

行の

応力

法の

補完

的方

法と

して

エネ

ルギ

ー法

を実

用化

すべ

き。

84

21

Page 22: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

地震

崩壊

斜面

流動

距離

のエ

ネル

ギー

的評

価(こ

れも

電中

研時

代か

らの

アイ

デア

震時

斜面

崩壊

は流

動距

離が

大き

く,

多くの

被害

を出

して

きた

現行

の滑

り面

法は

滑る

か否

かの

判定

のみ

で,

流動

距離

は評

価で

きな

い。

在使

われ

てい

るニ

ュー

マー

ク法

は1m

程度

を超

える

大流

動崩

壊に

は適

さな

い。

面崩

壊で

は位

置エ

ネル

ギー

の役

割が

大き

く,

エネ

ルギ

ー法

が適

す。

27.6

°

232.

0

94.5

4.5

236

.1°

170.

0

60.2

8.18

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

27.6

°

232.

0

94.5

4.5

2

27.6

°

232.

0

94.5

4.5

236

.1°

170.

0

60.2

8.18

36.1

°

170.

0

60.2

8.18

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

地震

エネ

ルギ

ー+

位置

エネ

ルギ

ー=

運動

エネ

ルギ

ー+

損失

エネ

ルギ

エネ

ルギ

ーバ

ラン

ス式

85

b)

試験

体A

c)

試験

体B

模型

斜面

表面

のマ

ーカ

鉛直

マー

カー

円柱

のコ

ンク

リー

ト800

400

500 (単位 :mm)

a)

板バ

ネ支

持式

小型

振動

模型

斜面

矩形

土槽

加速

度計

変位

切離

し装

ハン

ドル

引張

り装

ロー

ドセ

板バ

320

斜面

崩壊

を支

配す

るエ

ネル

ギー

法則

を実

証し

た模

型振

動台

実験

(2006年

度石

澤友

浩博

士論

文,2010

年木

野村

有亮

修士

論文

の2種

類の

実験

によ

り模

型斜

面の

崩壊

に使

われ

るエ

ネル

ギーE E

Qを

測定

れに

より

斜面

崩壊

に関

わる

エネ

ルギ

ーバ

ラン

ス式

が成

り立

つこ

とを

確認

。86

(石澤

友浩

2006

年度

博士

論文

)87

02

46

810

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

斜面

角度

:29

°

f 1≒2.

7Hz

f 2≒2.

5Hz

f 3≒2.

2Hz

f 4≒2.

0Hz

EEQ (J)

δ(c

m)

02

46

810

0

100

200

300

400

500

600

700

f 3≒2.

0Hz

f 3≒2.

2Hz

f 2≒2.

5Hz

斜面

角度

:29°

f 1≒2.7

Hz

: f 2≒

2.5

Hz

: f 3≒

2.2

Hz

: f 4≒

2.0

Hz

f 1≒2.

7Hz

(a)MAX (gal)

δrs 

(cm

)

振動エネルギーEEQ(J)

最大加速度Amax(gal)

変位

δ r(cm)

変位

δ r(cm)

変位

開始

エネ

ルギ

ー閾

変位

開始

加速

度閾

斜面

流動

変位

は振

動エ

ネル

ギー

と一

意的

関係

。斜

面流

動変

位~

加速

度の

関係

は振

動数

によ

って

変わ

る。

斜面

流動

変位

だけ

でな

く変

位開

始閾

値も

エネ

ルギ

ーで

一意

的に

決ま

る。

加速

度で

は変

位開

始は

一意

的に

決ま

らな

い。→

現在

の斜

面安

定計

算法

とは

相違

振動

台実

験の

主要

な結

果(2006年

度石

澤友

浩博

士論

文)

88

22

Page 23: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

砂斜

面実

験結

果と

剛体

ブロ

ック

モデ

ルと

の対

比(石

澤友

浩2006

年度

博士

論文

適切

な摩

擦係

数μに

より

砂斜

面の

流動

変位

が剛

体ブ

ロッ

クモ

デル

で計

算で

きる

02

46

810

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

θ=1

0 de

g.

θ=29 d

eg.

θ=2

0 de

g.

Slo

pe inc. :

29 ,

20

,10 d

eg.

f1≒

2.7

Hz

:,

f2≒

2.5

Hz

:,

f3≒

2.2

Hz

:,

f4≒

2.0

Hz

:,

EEQ/Mg

δr 

(cm

)

(単

位:mm

rMg

tan

面勾

(a) 剛

体ブ

ロッ

クモ

デル

色砂

マー

カー 砂

200

100

振動

(b) 砂

斜面

モデ

EQ

tan

rE

Mg

41

ta

n0.

86

μ=0.86

:剛

体ブ

ロッ

クモ

デル

89

Epic

ente

r

M6.

310

/23

18:0

3

M6.

510

/23

18:3

4

M6.

010

/23

18:1

1

M6.

110

/27

10:4

0M

6.8

10/2

317

:56

2004

 新潟

県中

越地

震(M

J6.8)

赤い

斑点

は崩

壊斜

面,

青い

斑点

は養

鯉池

90

この

地方

の地

場産

業は

棚田

と野

池で

の錦

鯉養

地震

から

1年半

生き

延び

た錦

鯉.

数百

万円

確率

1/数

百万

学生

ぐる

みで

良くし

てい

ただ

いた

山古

志村

小川

晴司

さん

ご一

家と 91

2004

 新潟

県中

越地

震(崩

壊斜

面:4300

)+2008

年岩

手宮

城内

陸地

震(崩

壊斜

面:1800)

Ar

ea

No.

Failu

reM

ode 1

Failu

reM

ode

2(0

2)

Sym

bol

Lati

tude

N(D

eg)

Lati

tude

N(m

in)

Lati

tude

N(s

ec)

Longit

ud

e E

(Deg)

Longitud

e E

(min

)Longit

ud

e E

(sec)

Length

(m)

Aff

ecte

dA

rea(㎡

)S

lide

Dir

ecti

on

Ele

vati

on

max(m

)E

levati

on

min(m

)D

iffe

rece(m

)S

lope

Angle

(°)

A1

13

37

22

29

139

539

82

2180

S540

498

42

27.1

213

A2

13

37

22

16

139

517

69

1700

SW

403

370

33

25.5

5997

A3

13

37

25

21

139

246

63

1649

SW

462

430

32

26.9

2768

A4

13

37

24

24

139

315

41

1252

SW

532

511

21

27.1

213

A5

23

37

24

1139

310

132

2050

S555

496

59

24.0

832

A6

13

37

23

50

139

435

37

650

S525

510

15

1.3

21976

A7

23

37

23

51

139

437

83

1589

S532

500

32

21.0

8375

A8

23

37

23

45

139

356

105

1768

SW

550

490

60

29.7

4488

A9

23

37

23

2139

252

82

1503

S390

330

60

2.2

86043

A10

23

37

23

2139

250

107

2979

S450

329

121

48.5

1375

A11

23

37

23

2139

248

66

1338

S396

335

61

42.7

4543

A12

23

37

23

1139

247

57

841

S386

325

61

46.9

4149

A13

13

37

22

30

139

333

44

785

SE

377

370

79.0

39483

A14

23

37

19

37

139

320

89

1597

SW

368

328

40

24.2

0097

A15

23

37

18

23

139

33

90

1458

E340

280

60

33.6

9007

A16

23

37

18

23

139

33

114

2310

E332

249

83

36.0

5725

A17

13

37

26

13

139

059

50

1330

W213

189

24

1.0

33797

A18

23

37

26

8139

048

96

1297

SW

176

148

28

16.2

602

A19

13

37

25

58

139

051

53

1320

SW

191

170

21

21.6

1478

A20

23

37

25

43

139

124

77

1173

W254

200

54

2.6

35796

A21

23

37

25

40

139

124

74

1518

W271

200

71

43.8

1474

A22

13

37

25

45

139

133

66

1372

SW

224

185

39

30.5

7923

A23

23

37

25

42

139

135

82

1612

SW

230

185

45

28.7

5712

A24

23

37

25

31

139

225

100

1772

SW

412

327

85

40.3

6454

A25

13

37

25

28

139

221

67

2079

S340

290

50

36.7

3283

A26

13

37

25

21

139

246

62

1585

SW

530

500

30

25.8

2099

A27

23

37

25

19

139

235

110

2479

SW

460

400

60

28.6

1046

A28

23

37

25

20

139

153

77

1166

S321

290

31

1.5

22942

A29

23

37

25

20

139

158

230

6740

SW

380

278

102

23.9

1625

A30

13

37

25

19

139

158

25

631

SW

302

290

12

25.6

4101

崩壊

面積

分類

流れ

盤受

盤N

ew

7分

類E

① M

6.8

E②

M6.3

E③

M6

E④

M6.5

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.4

8E

+12

9.6

5E

+11

2.5

5E

+11

7.0

5E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

5E

+12

1.0

3E

+12

2.6

9E

+11

7.3

8E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

3E

+12

1.0

1E

+12

2.6

4E

+11

7.0

2E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

9E

+12

1.1

1E

+12

2.8

4E

+11

7.4

3E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

5E

+12

1.1

9E

+12

2.9

7E

+11

7.7

4E

+11

10^2

~1

0^3

11.4

9E

+12

1.0

1E

+12

2.6

4E

+11

7.0

3E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.4

9E

+12

1.0

1E

+12

2.6

3E

+11

7E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

9E

+12

1.1

2E

+12

2.8

4E

+11

7.4

6E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.8

3E

+12

1.4

E+12

3.3

1E

+11

8.6

3E

+11

2.

5×

10^3

~5×

10^3

51.8

3E

+12

1.4

E+12

3.3

2E

+11

8.6

6E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.8

4E

+12

1.4

1E

+12

3.3

3E

+11

8.6

8E

+11

10^2

~1

0^3

21.8

4E

+12

1.4

1E

+12

3.3

4E

+11

8.7

E+11

10^2

~1

0^3

11.7

9E

+12

1.3

3E

+12

3.2

1E

+11

8.4

9E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

52.1

3E

+12

1.3

9E

+12

3.3

E+11

1.0

1E

+12

1×

10^3

~2

.5

×10^3

52.2

8E

+12

1.2

7E

+12

3.1

1E

+11

1.0

7E

+12

1×

10^3

~2

.5

×10^3

52.2

8E

+12

1.2

7E

+12

3.1

1E

+11

1.0

7E

+12

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

9E

+12

9.7

4E

+11

2.5

7E

+11

7.1

1E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

2E

+12

9.9

9E

+11

2.6

2E

+11

7.2

4E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

4E

+12

1.0

3E

+12

2.6

8E

+11

7.3

6E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

2E

+12

1.0

5E

+12

2.7

1E

+11

7.3

5E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

3E

+12

1.0

6E

+12

2.7

3E

+11

7.3

9E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

E+12

1.0

3E

+12

2.6

8E

+11

7.2

6E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

E+12

1.0

4E

+12

2.7

E+11

7.2

9E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

4E

+12

1.0

1E

+12

2.6

4E

+11

7.0

6E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

6E

+12

1.0

3E

+12

2.6

7E

+11

7.1

3E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

3E

+12

1.0

1E

+12

2.6

4E

+11

7.0

2E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.5

5E

+12

1.0

3E

+12

2.6

8E

+11

7.1

3E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.6

3E

+12

1.0

9E

+12

2.7

9E

+11

7.4

4E

+11

10^3

~10^4

51.6

2E

+12

1.0

8E

+12

2.7

8E

+11

7.4

E+11

10^2

~1

0^3

11.6

2E

+12

1.0

9E

+12

2.7

8E

+11

7.4

2E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.3

9E

+12

1.3

1E

+11

4.4

5E

+10

3.6

6E

+11

10^2

~1

0^3

21.3

8E

+12

1.3

1E

+11

4.4

5E

+10

3.6

6E

+11

100~

50

02

1.3

9E

+12

1.3

2E

+11

4.4

8E

+10

3.6

9E

+11

100~

50

01

1.3

9E

+12

1.3

2E

+11

4.4

7E

+10

3.6

8E

+11

10^4

~10^5

51.3

4E

+12

1.2

8E

+11

4.3

6E

+10

3.5

7E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.2

1E

+12

1.2

E+11

4.0

7E

+10

3.3

E+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.1

3E

+12

1.1

1E

+11

3.8

E+10

3.0

5E

+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.0

1E

+12

1.0

3E

+11

3.5

2E

+10

2.7

9E

+11

10^2

~1

0^3

21.0

1E

+12

1.0

3E

+11

3.5

2E

+10

2.8

E+11

1×

10^3

~2

.5

×10^3

51.0

2E

+12

1.0

4E

+11

3.5

5E

+10

2.8

2E

+11

全崩壊斜面データ

緯度

・経

度, 崩

壊サ

イズ, 崩

壊方

向/ 

影響

面積/

傾斜

角/ 

崩壊

タイ

プ/ 地

質, 傾

斜角, 

震央/震

源距

離,

他.

URL. http://www.civil.chuo

‐u.ac.jp/la

b/do

shitu

/eq_

repo

rts/20

09/data_base/database_slo

pe_2

004n

iigata.htm

URL. http://www.civil.chuo

‐u.ac.jp/la

b/do

shitu

/eq_

repo

rts/iwate_miyagi_20

08.htm

実崩

壊斜

面デ

ータ

ベー

ス作

成(土

木学

会受

託研

究2007

年度

作成

:原

忠・石

澤友

浩)

92

23

Page 24: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

崩壊

斜面

のタ

イプ

分け

(土

木学

会受

託研

究20

07年

度)

タイ

プA

:堆

積面

に平

行な

滑り

,20

°程

度の

緩い

傾斜

タイ

プB

:堆

積面

とク

ロス

する

深さ

1~

2m

の浅

い急

勾配

滑り

(>30

°)

タイ

プC

:滑

り履

歴の

ある

強い

風化

を受

けた

残積

土斜

面の

滑り

タイ

プA

(流

版)

タイ

プB

(受

盤)

タイ

プC

(養

鯉池

含む

養鯉

自然

斜面

の滑

りに

は地

質的

要因

が大

きく影

響。

93

2004

年新

潟県

中越

地震

(東

竹沢

斜面

滑り

:国

際航

業)タ

イプ‐A

94

200m

20 °

棚田

の土

100m

谷川

養鯉

池地

震前

地震

東竹

沢斜

面滑

りの

メカ

ニズ

然と

立つ

杉林

の中

を,

崩壊

ブロ

ック

とは

知ら

ずさ

まよ

った

170年

前の

善光

寺地

震の

古文

書に

よれ

ば,

そっ

くり

なこ

とが

繰返

し起

きて

いる

。95

2004

年新

潟県

中越

地震

(羽黒

トン

ネル

入口)

タイ

プ‐B

96

24

Page 25: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

2004

年新

潟県

中越

地震

(虫亀

滑り

)(ア

ジア

航測

)タ

イプ‐C 

97

2008

 岩手

宮城

内陸

地震

(M7.2)

:荒

砥沢

大地

すべ

2008

年荒

砥沢

大地

すべ

り:応

用地

質(株

)提供

98

2008

 岩手

宮城

内陸

地震

(M7.2)

:荒

砥沢

大地

すべ

99

荒砥

沢大

地す

べり

流動

方向

の2

次元

断面

(小

泉佳

祐2011

修士

論文

初期

斜面

勾配

11~12°

で滑

り面

勾配

<5 °

200

250

300

350

400

450

500

550

断面

3

befo

re

aft

er

s

lip lin

e

200

250

300

350

400

450

500

550

断面

4

Altitude (m)

200

250

300

350

400

450

500

550

断面

5

0500

1000

1500

2000

200

250

300

350

400

450

500

550

断面

6

Dis

tance (m

)

360m

100

25

Page 26: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

毎回

,道

案内

頂い

た荒

砥沢

温泉

さくら

の湯

オー

ナー

(元

マタ

ギ)大

場武

雄さ

んと

101

地元

で荒

砥沢

ジオ

パー

ク構

想の

動き

102

2008 岩

手宮

城内

陸地

震:

祭畤

(ま

つる

べ)橋

103

2008 岩

手宮

城内

陸地

震:市

野々

原河

道閉

104

26

Page 27: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

斜面

角度

に対

する

影響

面積

と崩

壊斜

面個

数割

合の

ヒス

トグ

ラム

(山

本祐美加2010

年度

修論

影響

面積

での

平均

角度

は斜

面個

数の

平均

角度

より

低い

.大

型の

崩壊

は緩

斜面

の方

が起

き易

い.

0

1x1

06

2x1

06

3x1

06

4x1

06

5x1

06

崩壊

斜面

個数

平均

角度

 27

.8°

崩壊

影響

面積

平均

角度

 22

.1°

45<

40-4

5

35-4

0

30-3

5

25-3

0

20-2

5

15-2

0

斜面

角度

(度

)

影響面積 (m2)

0510

15

20

25

10-1

5

5-10

0-5

崩壊斜面個数割合 (%)

0

1x1

06

2x1

06

3x1

06

45<

35-4

0

25-3

0

15-2

0

5-10

40-4

5

30-3

5

20-2

5

10-1

5

0-5

斜面

角度

(度

)

影響面積 (m2)

崩壊斜面個数割合 (%)

崩壊

斜面

個数

平均

角度

 31

.5°

崩壊

影響

面積

平均

角度

 26

.7°

0510

15

20

25

(a)2004中

越地

震(b)2008岩

手宮

城地

105

16.8

274.0

266.9

7.3°(δ

r)av =94.1

Δh=20.7

( unit: m )

13.6

293.0

221.2

19.6°

13.5°

16.8

274.0

266.9

7.3°

16.8

274.0

266.9

7.3°(δ

r)av =94.1

Δh=20.7

( unit: m )

13.6

293.0

221.2

19.6°

13.6

293.0

221.2

19.6°

13.5°

24.1

°

19.0

°

56.3

43.0

87.0

43.0

Δh

=21

.7

(δr) a

v=

61.8

19.4

°

2.81

2.49

24.1

°

19.0

°

56.3

43.0

87.0

43.0

Δh

=21

.7

(δr) a

v=

61.8

19.4

°

2.81

2.49

13

.1°

59

2.0

36

3.2

31

.61

4.6

°

55

6.0

34

8.9

34

.0

Δh

=2

2.7

8

( δr

) av

=9

3.1

7

13

.74

°

13

.1°

59

2.0

36

3.2

31

.6

13

.1°

59

2.0

36

3.2

31

.61

4.6

°

55

6.0

34

8.9

34

.0

14

.6°

55

6.0

34

8.9

34

.0

Δh

=2

2.7

8

( δr

) av

=9

3.1

7

13

.74

° Δh

=2

2.7

8

( δr

) av

=9

3.1

7

13

.74

°

(a) 東

竹沢

(Type‐A)

(b) 横

渡(Type‐A)

(c) 大

日山

(Type‐A)

27

.6°

23

2.0

94

.5

4.5

23

6.1

°

17

0.0

60

.2

8.1

8

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

27

.6°

23

2.0

94

.5

4.5

2

27

.6°

23

2.0

94

.5

4.5

23

6.1

°

17

0.0

60

.2

8.1

8

36.

17

0.0

60

.2

8.1

8

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

Δh

=50

.7

( δr) a

v=

111.

0 24

.55°

(d) 羽

黒ト

ンネ

ル入

口(Type‐B)

17

.3°

90

.0

39

0.0

1.6

240

.3°

12

0.0

380

.0

1.0

5

Δh

=8

6.5

( δr

) av

=86

.82

6.2

°

17

.3°

90

.0

39

0.0

1.6

2

17

.3°

90

.0

39

0.0

1.6

240

.3°

12

0.0

380

.0

1.0

5

40.3

°

12

0.0

380

.0

1.0

5

Δh

=8

6.5

( δr

) av

=86

.82

6.2

° Δh

=8

6.5

( δr

) av

=86

.82

6.2

° Δh

=8

6.5

( δr

) av

=86

.82

6.2

°

(e) 楢

木(Type‐B)

18.

200.

0

130

.0

2.56

27.1

°

120

.0

90.0

5.3

h=

51.

3

( δr

) av

=16

4.3

17.4

°

18.

200.

0

130

.0

2.56

18.

200.

0

130

.0

2.56

27.1

°

120

.0

90.0

5.3

3

27.1

°

120

.0

90.0

5.3

h=

51.

3

( δr

) av

=16

4.3

17.4

° Δh

=5

1.3

( δr

) av

=16

4.3

17.4

° Δh

=5

1.3

( δr

) av

=16

4.3

17.4

°

15.

1°

190

.0

120

.0

7.9

82

9.9

°

145

.0

82.0

13.6

Δh

=4

4.0

( δr

) av

=1

13.

421

.2°

15.

1°

190

.0

120

.0

7.9

8

15.

1°

190

.0

120

.0

7.9

82

9.9

°

145

.0

82.0

13.6

29

.9°

145

.0

82.0

13.6

Δh

=4

4.0

( δr

) av

=1

13.

421

.2° Δ

h=

44

.0

( δr

) av

=1

13.

421

.2° Δ

h=

44

.0

( δr

) av

=1

13.

421

.2°

(f) 梶

金(Type‐C)

(g) 虫

亀(Type‐C)

A B C崩壊

斜面

の剛

体ブ

ロッ

クに

よる

理想

化(2006年

度石

澤友

浩博

士論

文)

106

10

100

100

00.

0

0.5

1.0

1.5

200

4 C

hue

tsu E

Q.

Typ

e-A

Typ

e-B

Typ

e-C

200

8 I-

M I.E

Q.

Typ

e-a

Typ

e-b

Typ

e-c

斜面勾配 β0=tanθ0

流動

距離

rn

地震

崩壊

斜面

はど

こま

で流

れる

か?

(2004中

越地

震・2008

岩手

宮城

内陸

地震

の例

外に

も,

緩い

斜面

ほど

遠くま

で流

れる

傾向

があ

る!!!

量の

大き

な崩

壊ほ

ど遠

くま

で流

れる

傾向

があ

る!!!

10100

100

0

10

3

10

4

10

5

10

6

10

7

崩壊土量 Vf (m3)

流動

距離

rn

107

きな

滑り

では

位置

エネ

ルギ

ーが

震動

エネ

ルギ

ーに

比べ

て圧

倒的

に大

きい

距離

流動

では

,震

動エ

ネル

ギー

より

位置

エネ

ルギ

ーが

主な

仕事

をす

る。

10

310

410

510

610

70.11

10

100

2004 C

huets

u E

Q.

Typ

e-A

Typ

e-B

Typ

e-C

2008 I-M

I. EQ

. T

ype-a

Typ

e-b

Typ

e-c

位置エネルギー/震動:エネルギー

崩壊

土量

V

f (m

3 )

位置

エネ

ルギ

ー/震

動エ

ネル

ギー

と崩

壊土

量(Kokusho

, Ishiza

wa and Ko

izumi 201

1)

108

27

Page 28: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

逆算

摩擦

係数

と斜

面勾

配の

関係

(Kokusho

, Ishiza

wa and Ko

izumi 2011)

μ=3.76

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8

2004 中

越地

タイ

プ-A

タイ

プ-B

タイ

プ-C

2008 岩

手宮

城地

震 タ

イプ

-a

タイ

プ-b

タイ

プ-c

逆算摩擦係数 μ=tan

初期

斜面

勾配

 β

0=

tanθ

0

擦係

数μ 

は初

期勾

配β 0

と強

い相

関が

あり

,急

勾配

ほど

斜面

強度

は大

きい

!!

斜面

では

μ < β 0

なの

で,

土塊

は崩

壊開

始後

に加

速す

る!! 

109

逆算

摩擦

係数

と崩

壊体

積の

関係

(Kokusho

, Ishiza

wa and Ko

izumi 2011)

壊斜

面体

積V f

が大

きい

ほど, 逆

算摩

擦係

数μ 

は大

きくな

る。

れは

Hsu(1975)

の巨

大滑

りの

逆算

値と

整合

!!

10

210

410

610

810

10

10

12

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

2004 中

越地

震 タ

イプ

-A

タイ

プ-B

タイ

プ-C

2008 岩

手宮

城地

震 タ

イプ

-a

タイ

プ-b

タイ

プ-c

Hsu

(19

75)

逆算摩擦係数 =tan

崩壊

斜面

体積

V

f (m

3 )

110

010

20

30

40

50

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8

2004 中

越地

震 タ

イプ

-A

タイ

プ-B

タイ

プ-C

2008 岩

手宮

城地

震.

タイ

プ-a

タイ

プ-b

タイ

プ-c

逆算摩擦係数 =tan

崩壊

土厚

Dav

(m)

μ=3.76

Aratozaw

a

壊土

厚さ

Dav

は摩

擦係

数μ 

の良

いパ

ラメ

ータ

しDav> 5 m

なら, 摩

擦係

数は

0.4  程

度以

下!!!

逆算

摩擦

係数

と崩

壊土

厚さ

の関

係(Kokusho

, Ishiza

wa and Ko

izumi 2011)

111

EQEM

g

Q

P’

O

地震

エネ

ルギ

pEMg

位置

エネ

ルギ

ー水

平流

動距

離δ r

P

tan

tan

1

初期

斜面

角度

θ 0 00

tan

摩擦

係数

tan

エネ

ルギ

ー法

によ

り崩

壊斜

面流

動距

離を

求め

る図

解法

(國

生・石

澤2010

算し

た摩

擦係

数に

より

,斜

面形

状と

地震

エネ

ルギ

ーか

ら流

動距

離が

簡単

に求

めら

れる

112

28

Page 29: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

最後

に,

もう

ひと

つの

エネ

ルギ

ーテ

ーマ

低緯

度太

平洋

メガソーラー帆

走筏

プロジェクトの提

本日

,こ

の報

告書

も配

布し

てい

ます

。11

3

東京

大学

公開

講座

:エ

ネル

ギー

(1974年

刊)

第II章

:自

然界

のエ

ネル

ギー

竹内

1.

地球

にそ

そぐ

太陽

エネ

ルギ

ー2

.固

体地

球エ

ネル

ギー

の両

横砂

3.

固体

地球

エネ

ルギ

ーの

源4

.人

間活

動の

エネ

ルギ

ー5

.日

本の

エネ

ルギ

ー消

費は

世界

平均

の70

倍6

.エ

ネル

ギー

資源

は枯

渇す

るか

7.

将来

の問

題―

人口

とエ

ネル

ギー

「人類

は資

源の

枯渇

に困

る前

に,

熱汚

染の

よう

な環

境問

題で

行き

詰ま

って

しま

う」

こん

なこ

とを

考え

始め

たキ

ッカ

ケは19

80年

114

太平

洋ソ

ーラ

ーセ

ル帆

走筏

の提

案2009

年6月

(日

刊建

設工

業新

聞)

2013

年8月

(日

刊建

設工

業新

聞)

115

5km

×5km

(25km

2 )の

ソー

ラー

筏で

100万

kW原

子力

発電

所と

同じ

発電

全面

を覆

う帆

布と

一体

化し

た薄

膜・撓

み性

ソー

ラー

モジ

ュー

ル(効

率12%

以上

日射

海域

を求

めて

低緯

度太

平洋

を省

エネ

帆走

航海

ネル

ギー

は電

気分

解で

水素

変換

し,MCH

に吸

収し

てタ

ンカ

ー輸

低緯

度太

平洋

メガソーラー帆

走筏

の基

本アイデア

正方

形筏

蛇形

116

29

Page 30: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

130

140

150

160

170

-30

-20

-10010203013

014

015

016

017

0

北緯(°)

(kW

h/m

2 /day

)

南緯(°)

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

-30

-20

-10

0102030

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

6.0-

6.5

5.5-

6.0

5.0-

5.5

4.5-

5.0

5.0-

5.5

6.5-

7.0

6.0-

6.5 5.

5-6.

04.

5-5.

0

東経

(°

)西

経(°

太平

洋低

緯度

海域

の日

射エ

ネル

ギー

(國

生・江

本・加

藤20

12)

赤道

Googlemap

気象

衛星

によ

る長

期気

象予

報技

術を

活用

し、

晴天

域を

回遊

する

こと

で、

1日当

たり

8kW

h/m

2 /day

以上

の日

射エ

ネル

ギー

(日

本の

約2.

5倍)を

実現

する

6.5~

7.0

6.0~

6.5

6.0~

6.5

EEZ

Sur

face

met

eoro

logy

and

Sol

ar E

nerg

y:R

elea

se6.

0 D

ata

Set

, NA

SA

, Jan

200

811

7

太平

洋低

緯度

海域

の風

速・風

向(國

生・江

本・加

藤20

12)

風向

・風

速(北

半球

低緯

度太

平洋

風速

(海面

上10

m:N

ASA

デー

タに

よる

)

Janu

ary

July

1年を

通し

て,

帆走

省エ

ネ航

海に

適し

た穏

やか

な海

上風

130

140

150

160

170

-30

-20

-10010203013

014

015

016

017

0

南緯(°)

西経

(°

)(m

/s)

東経

(°

北緯(°)

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

-30

-20

-10

0102030

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

6~7

5~6

4~5

3~4

6~7

5~6

気象

庁H

P

118

発電

海域

の波

Februa

ry

Septem

ber

低緯

度海

域は

年間

を通

して

波高1m

程度

と穏

やか

で、

東経60

度以

東で

は台

風も

マレ

気象

庁H

P

119

1985

年~2005

年に

太平

洋で

発生

した

熱帯

低気

圧の

軌跡

(下

図:Wikiped

ia)

と同

海域

での

日射

エネ

ルギ

ー分

布(上

図:NAS

A)の

比較

高日

射海

域は

台風

がほ

とん

ど発

生・通

過し

ない

海域

と重

なる

。12

0

30

Page 31: 最終講義ー50年の軌跡ー1 - 中央大学年の軌跡 2015年3月7日最終講義資料 ― 理工学部都市環境学科 國生剛治 1 1964 年東京オリンピック

実現

に必

要な

主要

技術

開発

課題

(國

生・江

本・加

藤20

12)

型・撓

み製

ソー

ラー

モジ

ュー

ル(変

換効

率20

%程度

)は,

十分

開発

可能

エネ

ルギ

ー輸

送と

して

は水

素に

よる

MC

Hタ

ンカ

ー輸

送が

既に

実用

化段

階。

につ

いて

は,

コス

トダ

ウン

を目

指し

た革

新的

材料

・構造

・設計

の追

及が

必要

。12

1

経済

的成

立性

評価

結果

(2014

年度

報告

書よ

り)

水素

輸送

ソー

ラー

帆布

電気

系統

(円/k

W)

現在

価格

現在

価格

=20万

円/kW

電気

輸送

バッ

テリ

(円

/kW

h)

現在

価格

現在

価格

=2.5

万円

/kW

h

水素

輸送

ソー

ラー

帆布

電気

系統

(円/k

W)

現在

価格

現在

価格

=20万

円/kW

電気

輸送

バッ

テリ

(円

/kW

h)

現在

価格

現在

価格

=2.5

万円

/kW

h

鋼製

筏7610

1/26

1520

1/17

130000

1/1.5

2210

1/11

HD

PE筏

30600

1/6.5

1520

1/17

153000

1/1.3

2210

1/11

鋼製

筏25900

1/7.7

1480

1/17

148000

1/1.4

2170

1/12

HD

PE筏

48900

1/4.1

1480

1/17

171000

1/1.2

2120

1/12

機器

帆柱

設置

ユニ

ット

分散

型エ

ネル

ギー

集約

貯蔵

方式

FPSO

母船

方式

集中

型エ

ネル

ギー

集約

貯蔵

方式

基本

ケー

水素

:30円

/N

m3

電気

:20円

/kW

h

参考

ケー

ス(50%増

水素

:45円

/N

m3

電気

:30円

/kW

h

エネ

ルギ

ー売

渡単

エネ

ルギ

ー輸

送方

3ヶ

年プ

ロジ

ェク

ト研

究(中

大の

研究

会:中

部電

力も

参加

)によ

り経

済的

成立

性を

評価

成立

性の

ハー

ドル

は低

くは

ない

が,

まず

は水

素輸

送方

式で

挑戦

する

意義

は十

分あ

り!!!

とか

日本

のエ

ネル

ギー

長期

国家

戦略

メニ

ュー

に加

えて

いた

だき

たい

と願

って

いま

す。

122

中央

大学

理工

学部

の教

育・研

究環

地の

利・適

切な

サイ

真摯

で能

力あ

る学

研究

でき

る設

備と

予算

豊富

な学

生数

と研

究テ

ーマ

の自

由選

有名

国立

大学

にも

劣ら

ない

教育

・研究

が可

学生

こそ

宝!

学生

数が

多い

こと

がむ

しろ

メリ

ット

!院

生は

研究

の原

動力

院生

一人

当た

り50

0万円/年

の資

金が

必要

な米

国よ

り,

はる

かに

恵ま

れた

環境

今後

とも

多くの

やる

気の

ある

学生

を得

られ

る環

境を

保つ

こと

が重

要!

123

皆様

に1

9年

間本

当に

お世

話に

なり

まし

た。

おか

げさ

まで

将来

ある

素晴

らし

い学

生さ

んた

ちと

共に

今回

お話

でき

なか

った

分も

含め

実に

多くの

研究

に取

り組

み充

実し

た時

間を

過ご

すこ

とが

出来

まし

た。

関係

各位

に心

より

御礼

申し

上げ

ます

2014

年川

越ハ

ーフ

マラ

ソン

完走

124

31