地震火山こどもサマースクール・地球の営みと向き合う子どもたちの未来のために!
  液状化はどのようにして起こるのか?
佐藤 明子(平塚市立山城中学校)
【はじめに】
地震がおこると、さまざまな現象がおこります。地割れ、津波、液状化などがその代表です。では、液状化とはどのような現象をいうのでしょうか。液状化とは、地震によって地盤、つまり地面が、地震の時に沼のようになってしまう現象です。砂の多い地盤で起こりやすいことが知られていす。地面が沼のようになってしまうと、その上に立っている建物が沈んでしまったり、地中に埋まっていたマンホールや埋設管がうかんできたり、地面全体が低いほうへ流れて行ってしまったり(側方流動)します。1964年の新潟地震で、アパートの倒壊がおこったり、1995年の兵庫県南部地震でも、ポートアイランド・六甲アイランドなどの埋立地で多くの被害がありました。液状化は、人々の住む建物や、道路、ライフライン等に重大な影響をもたらす災害です。
液状化によるアパートの倒壊(1964年新潟地震/新潟市川岸町)
参考文献
液状化対策検討委員会編,1994,小規模建築物等のための液状化マップと対策工法,ぎょうせい
【しくみ】
液状化は、水分をたくさん含んだ砂の地盤で発生する現象です。地震が発生する前は図の(1)のように、すき間に水をたくさん含みながらも砂粒同士がくっつきあい支えあって一見硬い地面があるように見えます。しかし、地震が発生して地盤が強い振動を受けると、今まで互いに接して支え合っていた砂粒は水に浮かび図(2)のようになります。これが、地面が沼のようになってしまうところです。そして、地震がおさまると、砂粒は図(3)、(4)のように以前より密になりその間にあった水は地表に湧き出てきます。
(1)(2)(3)(4)
【液状化の起こりやすい場所】
液状化の起こりやすい場所は、各自治体などでも液状化危険予測地域として知らされている場合があるので調べてみましょう。一般的には、地下水位が高い(地表近くまで地下水がきている)砂質の地盤の地域といわれています。以前、川が流れていたところや埋立地などがその代表例です。比較的平地が多いので、大都市の中心で起こる可能性があります。
【準備するもの】
1.5リットルのペットボトルをコップのように切ったもの、砂、水、さじ、(建物や、マンホールにみたてたおもちゃ)
【実験の方法】
  1. ペットボトルの中に水を100cm3入れる
    図1
  2. 砂を500cm3入れる。
    図2
  3. さじで水と砂が混ざるようによくかき混ぜる。砂の様子がどうなっているかよく観察する。
    図3
  4. 砂の表面を平らにして、建物やマンホールに見たてたおもちゃをのせたり、埋めるなどする。
    図4
  5. ペットボトルを横から手でとんとんたたく(地震を起こす)。
    図5
  6. 変化をよく観察する。
【実験のまとめ】
液状化の起こる条件を考えてみよう。
【指導上の留意点】
  • 上記の実験の砂は、ホームセンターなどで売っているものである。あらかじめ含まれている水分量によってもペットボトルの中に入れる水の分量が変わってくるので予備実験は不可欠である。同じ砂を繰り返し使う場合も同様に水の分量を調節しておくこと。
  • 対照実験として粘土や礫などで実験を行っても効果的である。
  • あらかじめペットボトルに計量の目安の線をいれておくとよい。
  • 片付けの注意点として砂を排水溝に流さないように処理するように注意を促す。
  • この実験では、振動の与え方は側方から与えているが、本来の地震波は下方から来るので、高い年齢の子供を対象とした実験の場合はこのことを知らせる。
  • 建物などに見立てたおもちゃは、密度が高ければ沈み低ければ浮くのであらかじめ予備実験を行い適当なものを選んでおく。
  • 液状化の起こる最低条件は、砂、水、振動である。
    その他の条件としては、
    1. 砂質の条件は、粒径 0.1mm〜1.0mmの砂地盤であること。シルトや粘土でも,粘性の小さい場合には液状化を生ずる場合がある。
    2. 砂の密度が小さいこと。
    3. 地盤が緩い(河床や、海底だった場所等)こと。
    4. 地下水位が浅いこと。
    5. 振動は、地震以外の振動でも起こることがある。
    などがある、 実験のまとめでは、これらのことを考察することが望ましい。
  • 実験の前後のでの地盤の様子を側方から観察し、砂のしまり具合を観察させると、液状化のしくみの理解につながる。
先頭にもどる   としょしつ へもどる