地震時における地すべり土塊の簡便な変位量算定手法
要約
地すべりの安定解析において一般的に用いられる物性値のみを用いることにより、地震時における地すべり土塊の変位量を簡便に評価する手法である。地震動を受けた地すべり土塊の変位量を効率的に評価でき、貯水池周辺等の地すべりについて地震時の安定度評価に有効である。
- キーワード:耐震性能照査、地震加速度、力の釣り合い、地すべり変位量
- 担当:農村工学研究部門・施設工学研究領域・施設整備グループ
- 代表連絡先:
- 分類:研究成果情報
背景・ねらい
平成30年(2018年)北海道胆振東部地震、平成20年(2008年)岩手・宮城内陸地震、平成16年(2004年)新潟県中越地震等に伴う揺れによって、大規模な地すべり活動が発生し、農地・農業用施設などの被害が繰り返し発生している。このため、地震時における地すべりの安定性評価を、現場などにおいて迅速かつ簡便に行う手法の開発が求められている。しかし、土地改良事業計画設計基準・計画・農地地すべり防止対策において「地すベりブロックの安定計算を行う場合には、原則として地震力は考慮しない」とされていることもあって、地震時の地すべり変位地震動に対する地すべり土塊の安定度の評価手法は基準化されていない。
そこで本研究は、地すべりの安定解析で一般的に用いられている非円弧を対象とした簡便法をもとに、地震時の加速度に基づく地震力を考慮して地震時の滑動量を算定する手法を提案し、実際に地震時に観測された結果と比較を行って、地震時の地すべり挙動を現場等において迅速かつ簡便に評価する手法の開発を目的として実施する。本手法は、大規模地震の影響による地すべり災害を考慮し、地すべり土塊の耐震性能照査を進め、地すべり被害を防止・軽減するために有用である。
成果の内容・特徴
- 本手法において使用する入力値は、①地すべり断面図、②地下水位(変位量を算定しようとする時点の値)、③内部摩擦角φ'(有効 応力表示)、④粘着力c'(同)、⑤単位体積重量(湿潤単位体積重量γt、飽和単位体積重量γsat)、⑥変位量を算定しようとする地震の加速度の6項目である(図1)。本手法は、解析測線が途中で折れている場合でも、変位量の算定が可能である。
- 1.で示した入力値および解析断面形状などの情報は、一般的に行われている地すべりの安定解析において決定されるものであり、新たなパラメータを求める必要がないため、ダムなどの重要な保全対象が存在する地すべりについて、地震時に土塊の変位が発生する可能性をあらかじめ簡便に照査することが可能である。
- 本手法は、地すべりの安定をモーメントではなく力の釣り合いとして扱うことにより簡便な評価を可能としている。最終的な変位量は、滑動力と抵抗力の差分から地すべり土塊に働く加速度を算定し、その結果から速度、さらに単位時間当りの変位量を求め、単位時間当り変位量を合計して得られる(図2)。
- 本手法を用いた算定によって、時刻歴で地すべりの変位量が算定される(図3)。これにより、地震時において想定される当該地すべりの変位量の規模の評価が可能となる。
- 本手法により求めた変位量の算定値と実際に地震時に計測された値との比較を行ったところ、図に示したデータに限るものの比較的よく一致しており(図4)、本手法の有用性が確認できている。ただし、現時点において、本手法の適用範囲は10mm以下の変位に限定される。
成果の活用面・留意点
- 本成果は、ダムやため池の貯水池周辺や堤体地山に存する地すべり土塊のレベル2地震動に対する耐震性能照査について、農林水産省、地方公共団体、民間設計コンサルタント会社等で活用が期待できる。
- 本手法による算定値は、変位発生の有無と変位規模(変位が大きいか、小さいかの判定)を評価するのに利用できる。大変位発生が想定される際には滑動の進行に伴いすべり面角度や強度が変化するが、本手法では対応できないため、大変位の変位量の正確な算定には、FEM等の別の手法による精査の検討が必要である。
具体的データ
その他
- 予算区分:交付金
- 研究期間:2019～2021年度
- 研究担当者:楠本岳志、中里裕臣、吉迫宏、井上敬資、正田大輔、酒井俊典(三重大)
- 発表論文等:楠本ら(2021)日本地すべり学会誌、58(1):16-27