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液状化現象

ゆるく堆積した砂の地盤に強い地震動が加わると、地層自体が液体状になる現象のことです。

液状化が発生しやすい場所は、地下水位の高いゆるく堆積した砂地盤などで、例えば、埋立地、干拓地、昔の河道を埋めた土地、砂丘や砂州の間の低地などがあげられます。海沿いの低湿地で発生しやすいと思われていますが、条件を満たせば内陸の平野部でも発生します。

液状化が生じると、砂の粒子が地下水の中に浮かんだ状態になり、水や砂を吹き上げたりします(図1:噴砂現象)。また、建物を支える力も失われ(図2)、比重の大きいビルや橋梁は沈下したり、比重の小さい地下埋設管やマンホールなどは浮力で浮き上がったりします(抜け上がり現象:図3)。やがて、水が抜け去ると、砂は締めかたまり、もとの状態かもう少ししまった状態になって、支持力を回復します。液状化の一連の過程を付図4に示します。


図1:「昭和58年(1983年)日本海中部地震」による噴砂の跡(秋田県若美町(旧名、現在の男鹿市))[地質調査所(現・産業技術総合研究所)撮影]
丸く平べったい砂山の中心から砂や泥水が噴き出しました。この砂山は吹き出したものが積もってできたものです。


図2:「新潟地震」の液状化現象によるビルの倒壊[新潟日報提供]


図3:「平成5年(1993年)釧路沖地震」の液状化現象によるマンホールの抜け上がり[釧路地方気象台提供]


図4 液状化のメカニズム [吉見(1991)による]

  • 液状化前のゆる詰めの砂
  • 液状化した瞬間全粒子が浮遊状態にある
  • 下部は液状化が終了し、上部では液状化が続いている
  • 全層にわたって液状化が終了して、砂は密に詰まっている

また、液状化した地層が側方に大きくずれ動き、盛土の崩壊や地滑り、護岸のはらみ出しや沈下などの現象も生じます。このように、液状化災害は人口の集中した平野部で起こる地盤の災害であり、道路やライフラインの災害など、都市型災害として大きな影響を国民生活に及ぼしやすいと言えます。

遺跡発掘調査現場などで液状化した砂の地層やその砂が上の地層を切って吹き出した噴砂の跡などが発見されることがあります(図5)。遺跡の発掘現場では各地層の年代が詳細に把握されていることが多いことから、歴史の資料に記述されている地震の記録などと照らし合わせて、過去の地震の研究に貴重な手がかりを与えます。


図5 大阪府門真・守口市の西三荘・八雲東遺跡の液状化跡

[門真・守口両市の教育委員会が発掘、寒川旭氏撮影]
慶長伏見地震と呼ばれる1596年の地震による液状化層の変形がよく分かる。

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