災害を知って、備えて、生き抜く!

液状化現象とは?メカニズム・原因と対策は?ハザードマップで確認可能?

液状化現象 地震

大地震が発生すると、地震動(地震の揺れ)によって道路などが液体状になって沈み込むことがあります。

液状化と呼ばれる現象で、地面から水や砂が吹き出したり、道路や建物などが沈み込んだりする被害が発生し、避難の妨げになることもあります。

この記事では、液状化現象の概要、液状化のメカニズム(原因)と対策について解説します。

液状化現象とは

液状化現象とは、地表付近にゆるく堆積した砂質土の地盤が、地震動(地震の揺れ)によって液体状になる現象です。

液状化現象の発生した地震と状況

阪神・淡路大震災以降で液状化現象が発生した主な地震は、以下のとおりです。

地震 発生地域など
阪神・淡路大震災(1995年)

兵庫県内(神戸市)

ポートアイランド・六甲アイランド(いずれも人工島)など

新潟県中越地震(2004年)

新潟県内(小千谷市、長岡市、与板町、柏崎市など)

水田や湖沼を埋め立てた地域など

東日本大震災(2011年)

1都6県の96市区町村

東京湾沿岸部や利根川下流域などの埋立地、旧河道・旧池沼など

熊本地震(2016年)

熊本県内(阿蘇カルデラなど)

熊本平野の白川、緑川、加勢川の下流域など
北海道胆振東部地震(2018年)

北海道(札幌市など)

震源付近の厚真町、安平町、むかわ町の人工造成地など

液状化現象が起こりやすい場所

液状化現象は、地下水位が高く、ゆるく堆積した砂地盤で発生しやすくなっています。

「地下水位が高く、ゆるく堆積した砂地盤」を分かりやすく言い換えると、「同じ成分や大きさの砂で構成される土(地盤)が地下水で満たされた場所」です。

過去の地震で液状化が発生した地域を見ると分かるとおり、以下のような場所で発生しやすくなっています。

  • 埋立地
  • 人工島
  • 干拓地
  • 旧河道・旧池沼
  • 砂丘
  • 砂州間の低地など

液状化現象による被害

液状化現象が起こった地域では、以下のような被害が発生します。

建造物

液状化した地盤の上にある住宅、ビル、橋梁などが沈下

埋め込まれた物 液状化した地盤付近の下水道管やマンホールが浮上
噴砂 液状化した地面から水や砂が吹き上がる
側方流動 傾斜や段差がある地形で液状化が起こり、泥水状の地盤が水平方向に移動する
移動や交通 人の移動や交通が障害され、避難に支障が出る
給排水 上下水道の破損により、給水や排水が障害される

建造物については、特に、木造住宅が深刻な影響を受けます。

木造住宅は、重量が軽い上に基礎が浅いため、液状化による地盤沈下などの影響を受けやすいのです。

液状化現象のメカニズム(原因)

液状化現象のメカニズム(原因)は、以下のとおりです。

  1. 同じ成分や大きさの砂からなる土(地盤)は、砂粒子同士がくっついて押し合い、その間が地下水で満たされることで安定している
  2. 地震動(地震の揺れ)が繰り返されると地下水の圧力が高まり、砂粒子がバラバラになって水に浮いたような状態になる
  3. 地震後、水よりも比重が重い砂粒は沈み、砂粒子のすき間が小さくなって地盤が沈下する

東京都土地整備局では、液状化のメカニズムが分かりやすく図式化されています。

液状化現象

出典:東京都都市整備局

液状化現象のその後

液状化現象が起こると地下水が徐々に外へ抜けます。

その結果、砂が元の状態またはそれ以上に結合し、地盤の強度が回復します。

液状化現象の対策

液状化対策は、住む場所の選定から始まり、実際に住み始めた後は地盤や建物への対策を検討します。

液状化対策:住む場所の選定

まず、液状化が起こりにくい場所を住む場所として選ぶことが大切です。

土地の状態を確認するには、市区町村役場や図書館で、ボーリング柱状図や地形図などを確認する方法が有効です。

ボーリング柱状図

ボーリング柱状図とは、ボーリング調査(掘削機で地盤にあけた孔から採取した地質資料などに基づいて地質を調べる方法)の結果を表示した図です。

ボーリング柱状図では、砂層・粘土層などの「土質」、土の硬さ、土層の厚さ、地下水位などを把握できます。

液状化に関して注意したいのは、砂層の硬さと厚さ、そして地下水位です。

砂層がゆるく厚く堆積し、地下水位が高い場合は、液状化が起こりやすい地質なので、住むか否か慎重に検討しなければなりません。

地形図など

すでに解説したとおり、液状化が起きやすいのは、埋立地、人工島、干拓地、旧河道・旧池沼などです。

そのため。地形図で地表面の起伏や土地の利用状況を確認することが、液状化の起こりやすさを知る一助となります。

また、地形や土地の高さを知るために土地条件図、過去の地形を知るために古地図を確認することも意味があります。

特に、埋立地や旧河道・旧池沼などは現在の地形図では記載されていないことが多く、古地図を確認しないと把握できません。

ハザードマップも活用できるレベルになってきている

近年、液状化現象の発生危険箇所を表示したハザードマップを整備する地方自治体が増えています。

住んでいる地域のハザードマップを入手して確認してみましょう。

ハザードマップについては、別の記事で詳しく解説しています。

ハザードマップとは?種類と表示内容、国土交通省ハザードマップポータルサイトの機能!

液状化対策:地盤対策

地盤対策は。大きく3つの方法があります。

措置 対象 効果 費用
緩めて固める

新築建物

直下地盤

地震 安価
固める

新築建物

中古建物

直下地盤

周辺地盤

巨大地震

耐震補強

高額
水を抜く

新築建物

中古建物

直下地盤

地震

耐震補強

安価

液状化対策:建物対策

建物に対しては、液状化しても建物の機能を維持するための対策を講じます。

  • 圧入締固め工法:建物下の地盤にモルタルを層状に圧入して圧縮し、密度を増大して液状化を防止
  • 薬剤注入工法:薬液注入によって地盤を固化して液状化を抑え、建物の沈み込みを緩和
  • 格子状改良工法:地盤を格子状に囲むことで液状化による地盤のせん断変形を抑える

【参考】