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地質・防災・環境に関するFAQz

知っているようで、知らない素朴な疑問にお答えします。
地質関係地震関係防災関係環境関係その他

地震関係

問1 地震の時、地盤が液状化するといいますが、具体的にどの様な現象なのですか?また、どの様な地盤で、どの様な被害が発生するのですか?
(お答えします)
 地盤が、地震時に働くせん断力に対して抵抗する能力を失い、液体と同じような状態になることを液状化現象といいます。
 液状化現象は、地盤が振動することで土中の間障水圧が上昇し、その結果、土の粒子間に作用する応力(有効応力と呼びます。)が0(ゼロ)となることに起因します。
 このような現象は一般に砂地盤(特に表層に緩い砂質土が分布し、地下水位の浅い所)において発生し、地盤が液体と同じような状態になるため、その上にある重い構造物は沈み、地中にある浄化槽やパイブなどの軽いものは浮き上がる被害が生じます。

問2 埋立地は地震の時、地盤が液状化するので危ないと良く聞きますが、東京湾沿いの埋立地は地震に対してどの様な対策が取られているのですか。
(お答えします)
 東京湾の埋立地の多くは、砂分の多い土を土運船で海上に運んで、海の上から海底へと投下することでつくられています。
 陸上での埋め立てのように、ブルトーザなどの重機による締め固めが十分にできませんので、海上の埋立地は緩く、液状化が生じやすい地盤となっています。
 このような液状化の生じやすい理め立て地盤に対して、”液状化を生じさせないためのしくみ”に応じた対策が、現在色々と取られています。
 この”しくみ”には大きく3つのものがあり、それぞれ次のような対策工法が採用されています。
液状化させないためのしくみ 主な対策工法
地盤の中に透水ゾーン(ドレーン)を作って、地震によって生じた地盤の中の水圧を速やかに低下させる。 砕石ドレーン工法、ヘチマドレーン工法
(ドレーンに使う材料によって、対策工は異なる。)
地盤の中に砂杭を押し込んだり、地盤上におもりを落としたりすることで、緩い地盤を締め固める。 サンドコンパクションパイル工法、重錘落下工法
地盤の中にセメントなどの固化材を混ぜ込んて、緩い地盤を固める。 深層混合処理工法

問3 阪神大震災の時、多くのビルが倒壊しましたが、地盤が良い悪いでかなり状況が違うようです。地盤とビルの倒壊の関係はどの様な事があるのですか。
(お答えします)
 阪神大震災は、近代都市を襲った直下型の大地震であり、死者6300余名の多くは圧死者です。また、この地震による倒壊家屋は10万余棟に及びました。 この地震で特徴的なことは、神戸市須磨区から西宮市西部にかけて、幅約2km、長さ約25kmの帯状の地域に甚大な被害が集中し、いわゆる「震災の帯」が認められたことです。この「震災の帯」の原因についてはいろいろな考えがあり、まだ完全に解明されているわけではありませんが、大きく2つの説が唱えられています。
 ひとつは、「震災の帯」の下に"未知の地震断層"が存在するという考えです。
 もうひとつは、「震災の帯」は、市街地の地盤の地質構造により地震動が増幅されて被害を助長したとする考えです。
 前者については、余震の六甲山麓の既存の活断層の分布とほぼ重なることから、反論が強いようです。しかし、コンビニの防犯ビデオと強震動データの解析から、神戸市中央区から灘区にかけては、市街地の断層が動いたことが示されており、その可能性も否定できません。
 後者は、海側(六甲アイランド側)で1、000m以上の深さにある基盤岩が、山側(六甲山地側)で急激に浅くなる神戸市の基盤構造に着目したものであり、被害集中域が基盤岩の深さの急変地域にあたることから、地震波のフォーカシングによる地震エネルギーの集中が起こったと考えるものです。これは、地盤モデルによる計算結果とよく一致していることがわかっています。
 また、浅い地盤の構造や特性に影響された震動の増幅もあるとする考えもあります。
 では、地震による建物の被害と地盤との関係はどうかというと、「震災の帯」の地盤は砂や砂礫からなる扇状地堆積物からなっており、地盤条件としては比較的良いところで被害が集中しています。
 この点では、関東大震災にみられた軟弱地盤での被害とは違いがみられます。神戸市などでは、海岸付近の軟弱地盤や埋立て地では液状化や流動化が発生しており、これらの現象による地震エネルギーの消費が強震を妨げたという指摘もあります。
 このように、地震による建物の被害は、震源からの距離のほかにも地質構造や地盤の性質にも大きく左右されます。関東大震災では、下町低地では木造2階建が、山の手の台地では反対に土蔵の被害が多いというように、建物のもつ固有周期や耐震性、またその建築年数などといったいろいろな要素が複雑にからんでおり、地質学、地球物理学、地震学、また地震工学や建築工学などのあらゆる面から検討することが重要です。

問4 阪神大震災の時、活断層が地震の原因であったと聞きましたが、関東地方の活断層はどの辺にあるのですか。また活断層とはどの様なものなのですか。
(お答えします)
 まず、活断層とはどの様なものか簡単に述べます。
 地震と断層との関係は、長い間大問題でしたが、1960年代になって地震は断層運動によって発することが明らかになってきました。
 活断層とは一口で言えば、「最新の地質時代(第四紀)に繰り返し活動し、将来も活動して地震を発生させる可能性のある断層」です。
 地震よって地表に現れた断層に対しては「地震断層」と呼びます。濃尾地震の際、出現した根尾谷断層や兵庫県南部地震で現れた野島断層は地震断層です。
 活断層のうちかなりのものは地震断層と考えられます。
 活断層かどうかは、断層によって新しい地層や地形がずれているかどうかを地形などをみて判断することになりますが、より詳しく動いた時代を決めるためには、断層の真上に溝を掘って、ずれた地層の年代を計ることが必要です。
 関東地方は、過去何回か直下型の地震にみまわれていますが、首都圏など平野部はごく新しい地層におおわれていたり、造成などで土地が改変されたりして、断層によるずれがわかりにくくなっています。
 そこで、溝を掘って調べるトレンチ調査や地震波などを使って地下の構造を調べる調査が近年盛んにおこなわれるようになってきました。
 関東地方にある活断層の位置を簡単にみるには、「新編日本の活断層」(東京大学出版会)を見るのがいいでしょう。本書には20万分の1の縮尺で国内すべての活断層が網羅されています。また、最近国土地理院から「都市圏活断層図」が出版されています。この図は25、000分の1の縮尺で首都圏の活断層が示されていることから、どこに活断層がとおっているかを細かくみることができます。ただし、これらの図に示されていない活断層がある可能性も頭に入れておいてください。 これらの図をみると、関東地方では関東山地の東縁に、青梅市から立川市にかけてのびる立川断層などの北西-南東方向の活断層があることが示されています。立川より東の関東平野には、荒川断層や元荒川構造帯がありますが、あまり多くないようです。歴史的に、東京(江戸)には多くの被害地震が知られていますが、これらの活断層との関連は明らかではありません。
 また、丹沢山地の南側の大磯丘陵付近には多数の活断層が密集しています。この中には、国府津・松田断層のようにA級の活断層も含まれています。房総半島の南部(鴨川地溝帯)や三浦半島の南部にも活断層が集中しています。このうち、1923年の関東地震では、房総半島の延命寺断層や三浦半島の下浦断層が地震断層として地表に現れました。
 箱根火山南部から伊豆半島にかけても活断層が多く、1930年の北伊豆地震では、丹那断層など多くの地震断層が出現しました。

問5 東京都内に多くの超高層ビルが建っていますが、地震に対応するためにどの様な地盤調査が行われているのですか。
(お答えします)
 地中を伝わる地震波は、硬い地層ほど早く伝わり、軟らかくなれば伝わる速度は遅くなります。そうすると、硬い地層から軟らかい地層に到達した地震波は、エネルギーを一定に保とうとして振幅が大きくなり、地表付近はよく揺れることになります。また、地盤の卓越周期と建物の固有周期が共鳴してさらに大きな揺れになることがあります。
 特に高層の建物では、地震時における変位や挙動が建物や施設に与える影響がおおきいことから、念入りに調査や耐震設計をおこなう必要があるのです。
 耐震設計とは、建物が過去におきたことのある程度の大地震に遭遇したとしても、大きな被害や破壊が起こることのないようにその建物を設計することをいいます。
 耐震設計には、基本的の大きく2つの方法があります。
 ひとつは、震度法または静的設計法と呼ばれるもので、地震力をあたかも静的外力のように仮定し、構造物に設計震度に応じた水平力を作用させて、それらの力に十分耐えうるように設計する計算方法です。これは、土木構造物の大半や一般建築物に用いられます。 もうひとつは、動的解析法または動的設計法と呼ばれるもので、類似した地盤条件のところで測定された過去の強震記録の中から適当なものを選び、これを地震力として入力して構造物の挙動を解析し、構造および基礎が十分にこれに耐えうるように設計する計算方法です。これは、高層~超高層の建物などに用いられます。
 このような設計や解析(地震応答解析)をおこなうためには、正確な地盤モデルと地盤の動的変形特性を明らかにする必要があります。 そのためには、地震波入力基盤に達する深いボーリングによる地盤構成の把握、せん断剛性率、減衰定数を測求めるためのPS検層(ボーリング孔において弾性波速度を測定する方法)、また、ボーリング孔より砂や粘土を乱さない状態で採取して、室内で特殊な試験(振動三軸試験)をおこない、地盤の動的な変形特性試験をおこなうことなど、普通の地盤調査より詳しい調査がおこなわれます。

問6 地震予知は非常に難しいと聞きますが、現在、日本で対応中の地震予知システムと将来展望について教えてください。
(お答えします)
 地震の発生前には様々な前兆的な信号が現れることが期待されます。
 地震の予知とは、これらの信号を捉えて地震が発生する前に、発生する場所、規模(マグニチュード)と発生する時を予想することです。
 十分な観測をしていれば、これらの前兆現象を検知することは不可能ではありません。 1978年に発生した伊豆大島近海地震(M7.0)では、前震、地殻変動、地下水、地球化学などに前兆的な現象がみられました。このほかにも、前震や異常な地殻変動が多くの地震で検出されています。しかし、これらの前兆が現れても、それを事前に前兆と判断できなければ、地震予知とはいえません。残念ながら、何らかの規則性が明らかで実用的なレベルに達している地震予知はまだないといえるでしょう。ある地域では有効でも、ほかの地域では役に立たない観測方法があるといった難しい問題があります。 そこで、地震観測と地殻変動観測とを柱とし、そのほかの関連のありそうなデータをできるだけ多く集めて総合的に判断することが、現在の地震予知の基本的な考えといえます。
 地震予知は、地震の発生するまでの時間的段階により、長期や短期(直前)などに分けられますが、予知の体制や方法もこれに応じて、基礎研究から長期的予知のための観測研究、短期的予知のための観測研究に分けて取り組みがなされています。
 このうち、基礎研究は大学、防災科学技術研究所、地質調査所などでおこなわれており、調査観測は科学技術庁、海上保安庁、気象庁、国土地理院などでおこなわれています。
 予知のための調査観測としては、大きく①地震観測、②地殻変動観測、③活断層観測の3つからなっています。
 ①地震観測は、陸上における地震観測、微小地震観測、海底地震観測などにより地震活動の異常を検出します。②地殻変動観測は、GPS連続観測などにより広域的な地殻変動観測から、地殻のひずみを検知します。③活断層観測は、トレンチ調査、ボーリング調査、物理(重力・地磁気)探査などにより地震の源である活断層の癖を知り、予知に役立てようとするものです。
 これらの観測からある地域に異常が検出された場合、より精密な観測により前兆現象をとらえる努力がなされます。これらの調査研究の基本となるのは、観測網の整備です。東海地震が予想されていますが、東海地域には防災対策とともに、密度の高い観測体制が敷かれています。しかし、全国的にはまだ十分な観測網が敷かれているとはいえない状態です。精密微小地震計やGPSなどの全国的規模の観測網整備がこれからの課題となるでしょう。また、地震の多くが日本近海で起きていることも考えれば、海底での観測にも力をそそぐ必要があろうかと思われます。
 地震予知ではありませんが、最近、地震の発生を早期に検出してこれを防災面から役立てようとする動きがあります。気象庁では、北海道南西沖地震を契機にして、それまで地震発生後7~8分かかっていた津波予報を2~3分に短縮できるシステムに整備されました。鉄道総研が開発したユレダスは、 地震により被害を受ける地域に対しP波到達後4秒以内に警報をだし、送電を停止することができます。このようなリアルタイムな地震検知システムも、今後おおいに開発されていくでしょう。

問7 高速道路や橋などの建築構造物は、地震に対する安全性を確保する方策として、耐震、免震、制震の構造がなされていると聞きますが、どの様な仕組みなのですか?
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只今回答を準備中です。

問8 地震の時「マグニチュード4,震度3」などのように聞きますが、マグニチュードと震度の違いは何ですか。
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只今回答を準備中です。

問9 地震には縦揺れ地震と横揺れ地震があると聞きますが、どの様にして起こるのですか。
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只今回答を準備中です。