NSJ住宅性能研究所

地盤・基礎シリーズ6

液状化

■液状化はなぜ起こるのか（メカニズム）

地震で地盤が液状化するのは、地下水が近くにある、ゆるい砂の層が強く揺すられることで、土が一時的に液体みたいに振る舞うからです。

砂の粒は普段、互いに接して荷重（建物の重さ）を支えています。

しかし、砂の粒の間にはすき間が多く、そこには水が入っています。

地震で繰り返し揺れると、砂粒が水の中で浮くような状態になり、砂粒同士がしっかり支え合えなくなります。

その結果、地盤が一気に弱くなり、流れるように変形してしまいます。

揺れが落ち着くと、重い砂は沈んでいき、上の方に水が集まったり、砂と水が地表に吹き出したりします（噴砂）

■液状化が起こりやすい条件

液状化が起こりやすい目安は、だいたい次のように整理できます。

・揺れ：
震度5程度以上

・地盤：
① 地下水位が浅い（地表からおおむね10m以内）
② ゆるい砂層が浅い位置（地表から20mくらいまで）にある
③ 砂が細砂〜中砂で粒の大きさがそろい、N値が20〜30未満（締まりが弱い）

・場所の傾向：
海岸近く、河川沿い、沼地の埋立地などで起こりやすい


■液状化による被害の特徴

液状化が注目された代表例は、1964年の新潟地震です。

RC造（鉄筋コンクリート）のアパートが、建物そのものは大きく壊れていないのに、地盤が弱って足元から傾き、転倒する被害が起きました。

液状化は、地盤が先に壊れる現象なので、建物自体の構造部材が壊れる被害は目立たないことも多いです。

ただし、新潟地震のように激しく液状化すると、沈下や傾斜が大きくなり、転倒の危険もあります。


■木造住宅ではどんな被害が出る？

床下が束石（つかいし）で支えられているタイプの木造住宅だと、液状化で地盤がゆるむことで

・束石が沈む
・（その結果、）床が浮いたようになって傾く／段差が出る

といった被害が起こることがあります。


■木造住宅の現実的な対策

●ベタ基礎が有効

基礎をベタ基礎にすると、建物の荷重が面で分散され、束石みたいに点で支えるより沈下の偏りが出にくくなります。

さらに、基礎外周部の根入れを深くしておくと、建物直下の砂が流動しにくくなり、被害を抑えるのに役立ちます。

●杭基礎は理屈としては有効だが…

支持層まで杭を入れれば有効な場合もありますが、液状化が心配な地盤は支持層が深いことが多く、木造住宅ではコストが高くなりやすいため、一般的には採用されにくいです。

●地盤改良で、液状化自体を止める方法はあるが…

砂を締め固める、水を抜くなどの対策もあります。

ただし、これらは規模が大きくなりがちで、一戸建て単位では現実的に難しいことが多いです。


■液状化の流れ

1⃣発生前：
砂粒同士が接して、建物の重さを支えている

2⃣発生中：
揺れで間隙水圧が上がり、砂粒が浮いた状態になって地盤が弱くなる（噴砂など）

3⃣収束後：
砂と水が出ていき、地盤が沈下・建物が傾く／埋設管が浮くなどが起こる

※このとき砂地盤は、揺れる前より密に締まることもある


■液状化するかどうかはどう判断する？

土地が液状化しやすいかは、地盤調査（ボーリング、SWS試験など）の結果から推定できます。

次回は、地盤調査について、お話します。