耐震・地震防災調査

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地盤の液状化予測(物理探査を使った)

地震の際、被害を拡大させる要因の1つに地盤の液状化が挙げられます。液状化が発生すると地中にある軽い構造物(例えば、マンホールなど)は浮き上がり、地上にある重い構造物(例えば、電柱など)は沈下します。また、液状化層が傾斜している場合は傾斜方向に永久変位が発生し、その際に地下のパイプラインや杭などに被害をもたらすことがあります。
液状化は、地下水位が高い緩い砂地盤で発生します。液状化を予測する方法にFL法という方法がありますが、この方法では液状化に対する安全率(FL)が1未満の場合は「液状化する」、1以上の場合は「液状化しない」と判定します。すなわち、FL =1が液状化発生の有無を判定する基準となります。 FLを算定するにはN値をパラメータとする地盤の液状化抵抗に対する強度比(R)と、地震の加速度をパラメータとするせん断強度比(L)が必要です。これらのRやLを求めるには、地下水位や土質定数が必要となります。土質定数は、地層構成が分かれば土質から推定される推定値を利用することができます。地下水位や地層構成は、ボーリング柱状図や電気探査垂直電気探査比抵抗二次元探査)から推定することが可能です。
FL =1すなわちR=Lの時が液状化発生判定の境界になりますが、Rの中にはN値が含まれており、N値で式を展開することでFL =1に相当するNが計算できます。N値と地盤を伝播するS波速度(VS)の間には、正の相関がありさまざまなVS ?Nの関係式が提案されています。この関係式を使って、N値をVSに変換した値がFL =1に相当するS波速度(限界S波速度VScr)です。ボーリング柱状図や電気探査の結果を使って、地層構成のモデル化を行い、各土層の土質定数を設定することで深さ方向に連続したVScrを計算することができます。

液状化の判定は、限界S波速度VScrと表面波探査から求められるVSとを比較し、

VScr≦VS   液状化しない
VScr>VS   液状化する 

と判定します。その判定例を図-1に、この方法で予測した結果と実際の液状化発生の有無を対比した結果を図-2に示します。

■図-1 液状化判定例
図-1 液状化判定例

※図をクリックすると拡大図が表示されます。

■図-2 予測結果と実際の現象(液状化発生の有無)との比較
図-2 予測結果と実際の現象(液状化発生の有無)との比較

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