活断層のずれと地震災害...招待講演 B OYOフェア2020 ONLINE EXHIBITION 2/18 1891年濃尾地震（M8.0)と根尾谷断層水鳥の断層崖 • 内陸地震では最大規模

招待講演Ｂ OYOフェア2020ONLINE EXHIBITION

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ＯＹＯフェア2020 セミナー講演

活断層のずれと地震災害

佃栄吉

活断層の活動によるインフラ被害軽減に向けて

国⽴研究開発法⼈産業技術総合研究所特別顧問

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断層の種類と変形

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1891年濃尾地震（M8.0)と根尾谷断層水鳥の断層崖

• 内陸地震では最大規模• ⻑さ76kmの断層が活動し、最大7.4mの左横ずれがあった。

• 小藤文次郎が断層地震説を主張

• 名古屋市の煉⽡造りの名古屋郵便局などが倒壊

• 1892年に設立された震災予防調査会により、地震や防災の研究が開始された。

瀬古安太郎氏撮影断層面は鉛直に近く断層崖はすぐに崩壊

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濃尾地震の際の左横ずれ変位

断層写真集「根尾谷断層の今昔」ー濃尾地震から100年村松郁栄監修野村倉一著

⻑い間、変位した畑の境界が保存された。純粋な横ずれ変位で面積にも変化がかったためか。

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1896年陸羽地震（M７.2)と千屋断層（横手盆地東縁断層帯）

岡田・八木（2016)より

• 東側が⻄側に対して、相対的に2.5-3m程度隆起

• 活動間隔 3400年程度• 30年発生確率ほぼ０％• 断層は東傾斜の逆断層で地表付近（深さ30m程度以浅）では20-30°程度

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逆断層の例千屋断層 1896年陸羽地震（M7.5）の際に地震断層が出現

最大3.5mの上下変位水平短縮量3m以上傾斜20−45°の東傾斜の逆断層

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逆断層の地表変形

ニュージーランド南島最終氷期の堆積面が3500年前の断層運動により変形

千屋断層

• 地表付近での水平短縮は３.５mと見積もられている。

• 地表付近では非常に低角度だが、これが断層面かどうかに議論がある（中田・宮内（1985）など）

• 「千屋断層でもトレンチ掘削地点の南約1.5 kmにある花岡において,遊んでいた子供7人が陸羽地震の際激しい揺れで地上から揺りとばされ,小堰の内に転落し,はい上がろうとしたところ山地が崩壊し,1人の子供を除いて皆生き埋めとなり,5 人が死亡したという報告がある(秋田県震災救済会 1897)。松田ほか(1980)は,この崩壊が単なる山腹の地すべりではなく、断層変位による地表の水平短縮である可能性が大きいことを指摘している。」中田・宮内（1985）

• 断層の前縁に強固な砂防ダムのような構造物を仮定すると断層変位の影響を排除できる可能性もある。

• 中田・宮内（1985）では断層のくい違い速度を4.3m/秒と推定している。

千屋断層研究グループ（1985）より中田・宮内（1985）

トレンチ調査壁面

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R.E.Wallace⽒撮影Borah Peak earthquake

1983(M7.3)

Crone et al.(1987)Stein and Barrientos(1985)

• Idaho州の正断層地帯の地震• 断層の滑り速度：激しい地震動の後、1.5-3mの崖が現れたという目撃証言がある

• 断層の傾斜は余震分布から45度程度

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断層のタイプと発達形態

横ずれ断層分布は直線的で連続性はいいが、雁行して発達することもある傾斜は鉛直から高角度地盤の変形は表層地盤の影響を受けるが総じて幅は狭い。フラワー構造となる場合も。

逆断層分布は弧状となる傾斜は数十度から低角度地盤は断層の傾斜により変形幅は変化するが、総じて幅広くなる。バルジ状の変形など。

正断層直線的だが、連続性はあまり良くない。地盤の変形幅は広くなり、並走する多数の断層が発達する場合が多い。地溝状の変形など。

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断層運動によるライフラインの被害

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ライフライン施設の定義高田（1991）「ライフライン地震工学」による

A)エネルギー施設

電力、ガス、石油施設

B)水供給施設

上水道、下水道、河川、ダム

C)交通施設

道路（トンネル、橋梁）、鉄道、空港、港湾

D)情報施設

電話、電報、ラジオ、テレビ、郵便、新聞、ネットワーク施設

特徴1. 公共性が高い2. システム・ネットワークを構成3. 物質・情報などの伝達機能を持っている4. 構造的破損と機能的損傷が異なる

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断層の変位とライフライン・構造物の被害

• 1930年北伊豆地震(M7.3) 丹那断層の活動により、工事中の丹那トンネルに被害

• 1978年伊豆大島近海地震(M7.0) 伊豆急行のトンネルに被害復旧に４ヶ月復旧費用９億円

• 1995年兵庫県南部地震（M7.3) 建設中の明石大橋が変形

• 1998年岩手県内陸北部の地震（M6.1)で雫石盆地西縁の西根断層群の活動葛根田第二発電所放水トンネルに被害

• 1999年トルコ・イズミット地震（M7.4) 海軍基地など大きな被害

• 1999年台湾集集地震（M7.6) 石岡ダムが崩壊

• 2002年アラスカ・デナリ地震(M7.９）石油パイプラインに軽微な損傷

• 2004年中越地震(M6.8) 地表地震断層から10kmはなれた新幹線魚沼トンネルなどで被害

• 2016年熊本地震（M７.3) 県道28号線俵山トンネルの破損

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1930年北伊⾖地震（M７.3)と丹那断層

地理院地図

東海道本線は断層のずれを修正して建設され、S字状に曲がっている。

50m離れて建設された新幹線トンネルは直線的

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丹那トンネル

1918年着⼯、16年後の1934年開通⼯事による犠牲者67名

（Wikipedia）

事前の地質情報が⼗分でなく、脆弱な⽕⼭岩や断層破砕帯の崩落・⼤量の湧⽔で難⼯事となった。

断層面の出現

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断層が約２ｍずれて水抜きトンネルが断層シャッターで閉ざされる

中村・松田・守谷「地震と火山の国」より転載


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丹那断層の将来の活動予測と新丹那トンネル

北伊⾖断層帯の⻑期評価（地震調査委員会）• 平均変位速度 2−3m• 平均活動間隔 1400-1500年• 今後の発生確率 30年、50年、100年、300年いずれも０

• 久野久（東大教授）は丹那断層のずれを谷の横ずれと火山噴出物の分布境界のずれから５０万年間に1000ｍずれていると推定。

• 1930年の丹那断層のずれ2mから1000ｍずれるのに500回の活動が必要• このことから活動間隔を約1000年と予測• 新幹線の新丹那トンネルは影響無いと判断• 新丹那トンネルは1959年工事再開、４年４ヶ月の短期間で完成。• 地質情報が詳しくわかっていたことと掘削技術の進歩により、丹那トンネル工事での犠牲者はいなかった。

近年のトレンチ調査から過去6000年から7000年の間に約700年から1000年の間隔で9回の活動があり、一つ前の活動は約1100年前の841年伊豆国の大地震（M７.0)ということがわかっている。

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1995年兵庫県南部地震（M7.3)と明石海峡大橋

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全長 3,911m1998年完成地震時はメインケーブルの張り渡しがわった後だった。

本四⾼速資料より

明石海峡の海底断層図事前の地質調査により断層を避けて設計→


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1999年トルコ・イズミット地震（M7.6）

• 1999年8月17日3時02分（現地時間）に発生

• 深夜に発生した地震のため，死傷者は倒壊した住宅の下敷きになった方々が多かった。パンケーキ状に倒壊したビルが多かった。

• ユーラシアプレートとアナトリアプレートの境界断層‐北アナトリア断層の一部の活動

• 地震の空白域として知られた地域

• 工業地帯であるギョルジュク町を襲い精油所や海軍本部、兵器廠が炎上して人的・物的な被害を大きくした。

• 700キロトン以上の石油を貯えるテュプラシュ社の精油所の塔が倒壊・炎上

• 1999年11月 12日デュジュジェ地震(M7.2)が東方延長部に発生。

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ギョルジュクの海軍施設の被害

この付近に建設中のフォード自動車工場は甚大な被害を受けた。

ガントリークレーンのレールの屈曲 20


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活断層がわかる（技術堂出版）第4章p82「横ずれは堅牢な倉庫を迂回するように現れ、倉庫はわずかに剛体回転をしただけで倉庫自体に構造的損傷は認められませんでした。やわらかいクッションの地盤に囲まれたがっしりした構造物が無傷だったということなのでしょう」（⼩⻑井⼀男）

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2002年アラスカDenali断層地震（M7.9)

赤線：破壊した断層トレース

• M6.7の前震が10日前にあった。• 破壊は断層の屈曲部から始まり、90秒かけて東方へ進展。

• ⻑さ336kmにわたり右ずれの地震断層が出現• 最大のずれ8.8m 22


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2002年アラスカDenali断層地震（M7.9)

Trans-Alaska Pipeline• 一日2,500万ドルの石油が通過。米国の17％の国内消費

を賄っていた。• 1974年工事開始 1977年完成• 環境に配慮し、永久凍土が融けないように温度管理• 野生動物の通行を妨げないように地上から浮上させた• 活断層の存在は知られており、米国地質調査所と地質

コンサルタントなど、活断層のずれの予測と対応設計を行った

アラスカ横断石油パイプラインが断層を横切る

数千の地すべり（断層に沿って幅13−19kmに集中）や液状化は起きたが⼈的被害ゼロローカル空港の滑⾛路が側⽅流動で被害があった。

2000m級の⼭の頂上付近から崩壊した⼤規模な地すべり

USGS（2003）による

• 断層のスリップレート：12-13mm/年• 2002年イベントの前は数百年前とされている

Denali 断層：活動度は超A級

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右横ずれの地震断層

数メートルの水ずれ変位

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地震断層通過付近のアラスカ石油パイプライン

デナリ断層付近鋼鉄スライダーの上にテフロン加工された沓座が乗っている。パイプの直径は約1.2m日本製

温度差による伸縮に対応するためわざとジグザクに設置されている。断層付近は特に曲げている。

通常の設置様式

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鋼鉄製のスライダーをパイプを載せたテフロン加工された土台が滑った痕

すべり痕

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断層のずれを予測し、被害を軽減 27

Denali 地震と⽯油パイプライン

↑地震前南⽅に向かって

↑普通の構造地震動で破壊

断層ずれの予測横ずれ：6.0m縦ずれ：1.5m

実際のずれ横ずれ：4.3m縦ずれ：0.8m

断層通過位置を正確に予測できなかったことから580mの区間で対策工事がおこなわれた

鋼鉄製のスライダーの上にテフロン製の沓座に載せたパイプラインが自由に滑る設計

300万ドルの工事で1億ドルの被害を免れた

直径1 2m

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2016年熊本地震（M７.3)と布田川断層

都市圏活断層図「熊本」改訂版

熊本復興事務所

断層をまたぐ新しい阿蘇大橋の建設（2020年度完成予定）

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新阿蘇大橋完成予想図

熊本復興事務所

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断層変位に関する工学的検討

断層の変位に関する土木学会の検討• 地震工学委員会ライフライン防災・減災技術の高度化と体系的活用検討小委員会（2015年〜

• 断層変位を受ける地中管路の設計手法に関する研究小委員会（2018年4⽉〜2020年3月）

→「研究中間成果報告書」2019年8月

（参考）原子力発電所敷地内断層の変位に対する評価手法に関する調査・検討報告書(2013)一般社団法人原子力安全推進協会敷地内断層評価手法検討委員会

• 原⼦⼒⼟⽊委員会断層変異評価⼩委員会（委員⻑⼩⻑井⼀男）研究報告書2015年7月

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断層をまたぐ送水管の設計

伸縮可とう管／継手による対策• 神⼾市会下⼭断層を横断する大容量送水管• 横浜市武山断層を横断する送水管• 大阪府有馬高槻構造線断層系を横断する送水管• 東京都立川断層を横断する送水管

変位を吸収するかバックアップルートを持つ

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神戸市断層用鋼管平成29年度グッドデザイン賞

JFEエンジニアリング株式会社、事業主体：神戸市水道局）断層のズレに対応することができる水道管です。内陸直下型の地震は断層が動くことにより起こりますが、断層箇所に水道管が横断していて、断層のズレに対応できないと漏水に至ります。本製品は、水道管を特殊な形状（曲がるストロー状）に加工することで、変形を全てここに集中させ、断層のズレを吸収する構造としました。本製品を断層の影響する範囲に布設することにより、地震後も通水機能を維持するので、災害時の都市活動や住民に欠かせないライフラインとして重要な役割を発揮します。平成28年3月に完成した大容量送水管の配管の一部に、本製品を採用

神⼾市プレス発表資料より

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立川断層東京都

東京都が断層横断部に採用撓曲対応型断層用鋼管

2019年03月11日日本水道新聞

東京都水道局は、立川断層を横断する多摩南北幹線（仮称）の送水管（2000㍉）に断層用鋼管を採用、トンネル内配管工事で施工した。断層用鋼管の採用は神戸市に続いて2例目。シールドトンネル内の布設箇所は埋設深が約30㍍と深く、地震で破損したりすると容易に復旧できない。また、立川断層では3.5㍍の最大変位が想定されている。このため、確実に通水機能を維持でき、立川断層の撓曲変形する逆断層の動きにも追随できる撓曲対応型断層用鋼管を導入した。撓曲対応型の採用は日本で初。

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鉄道・⾼速道路

• 京阪中之島線⼤阪中⼼部の中之島を東⻄に横切る延⻑約2.9kmの全線地下式の路線

• 2008年10⽉開業

• 阪神⾼速⼤和川線道路トンネル

• 2020年3⽉29⽇に全線開通）

上町断層帯大和川側線の反射断面（深度変換断面）杉山（1997）による

上町断層・住之江撓曲

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おわりに

• 断層のずれが現れる領域は限定的であり、また個性的である。活断層の特徴、施設の重要性、対策の効果などを総合的に評価すること必要

• 変形領域を予測（深部と表層では変形が異なる）

• 変位量を予測

• 想定される断層運動の発生確率の評価

• リスクコミュニケーション・ツールとして3次元で分かりやすい地下構造モデルに基づいて設計サイドと密接な連携が重要

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