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同じ地域でも揺れに差が出る!?地震と地盤の関係について解説

投稿日:2018-04-11 更新日:2018-09-28

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地震が起きた際、同じ地域なのに被害状況が大きく異なる場合があります。それは決して偶然によるものなどではなく、その土地の地盤が影響しているからなのです。

今回は地震と地盤と関係性について解説していくことで、地盤という要素が家にとってどれだけ大切さなのかを知ってもらおうと思います。

そもそも地盤とは

地盤とは、地面の表面からおよそ100mまでの部分を指しています。建造物を建てる際、この地盤が非常に重要な役割を持つのです。

建物を建てる上で、その建物を支える地盤のことを、支持層と呼びます。木造住宅は浅い地盤を支持層にしますが、鉄筋コンクリートなどの重い建物の場合は、深くて硬い地盤を支持層にする必要があります。

どうして重い建物を建てるときは、深い地盤を支持層にしなければならないのでしょうか。実はそれは、地震と地盤の関係性が密接に関係しているのです。

          そもそも地盤とは

地震の揺れの大きさは地盤で変わる

仮に地震の規模が同じでも、地震は地盤によって揺れに大きな変化が出る場合があります。日本の地盤は、大きく分けて「沖積層」「洪積層」の2つに分類することができます。

沖積層は、1.8~2万年前以降にできた新しい地盤です。主に砂層やシルト層から構成されており、全体的に軟弱な地盤とされています。この沖積層が厚い地盤は、地震の振動が増幅されやすく、液状化現象や地盤沈下も起きやすいです。
また、日本の主要な都市の大部分は沖積層に位置しており、早急な対策が求められており、沖積層の方が地震の揺れを大きく感じやすいとされています。

洪積層は、1.8~2万年以前にできた古い地層です。主に砂れき層や粘土層から構成され、全体的に強固な地盤とされています。この洪積層が厚い地盤は、地震の振動が増幅されにくく、液状化現象や地盤沈下も起きにくいです。

洪積層という名前の由来は、伝説のノアの大洪水による影響で堆積した土や砂で造られた層だといわれています。

造られた年代の関係上、洪積層の上に沖積層が積まれています。コンクリート製の建物が深い地盤を支持層にしなければいけないのは、洪積層が深い場所にしか存在しないからなのです。

      地震の揺れの大きさは地盤で変わる

地震に強い地盤・弱い地盤とは

先ほどいったように、沖積層が厚い地盤より洪積層が厚い地盤の方が地震に強いとされています。どうして洪積層が厚いと、地震が起きた際に揺れにくいのでしょうか?

地震が発生すると、そこで発生したエネルギーは地震波というものになり、地中を通って地表に移動します。この地震波が地表に届くと、地震の揺れとなって私たちの生活に被害をもたらすのです。

地震の揺れは、振幅は揺れの大きさを示す「振幅」と、揺り戻しにかかる時間を示す「周期」という2つの性質で表すことができます。
振幅が大きいほど、大きい揺れとなって地表を襲います。そして、周期が短いとガタガタ揺れるような地震になり、周期が長いとゆらゆらと揺れるような地震になるとされています。

沖積層と洪積層の関係はこれと同じであり、沖積層が厚い地盤では地震の振幅が大きく周期が長くなり、洪積層が厚い地盤では地震の振幅が小さく周期が短くなるのです。

このように、地震は地盤の影響で大きく性質を変えるものです。また、地盤によって地震がどれだけ大きく変わるかを示したのが、表層地盤増幅率という単語です。

液状化現象のメカニズム

地震に弱い地盤は、地震が起こった際に液状化現象が起こりやすいといわれています。液状化現象とは、地盤が液体状になってしまうことで、家が傾くなどの被害が発生する現象のことです。どうして地震に弱い地盤だと、液状化現象が起こってしまうのでしょうか?

液状化現象が起こる主な地盤は、砂が積もることでできあがった砂地盤と呼ばれる地盤です。砂地盤は砂粒が結びついており、その間を水が満たすことで強度を保っています。

ですが、地震が起きることで砂粒同士の結びつきがとれてバラバラになり、砂粒は水に浮いたような状態になってしまいます。こうして砂粒同士の結びつきがとれた地盤は、もはや泥水同然の液状になってしまうのです。これが、液状化現象が発生する原理です。

また、液状化現象は3つの要素がそろうことで起こる確率が高くなります。
1つは、海岸や埋め立て地などによく見られるやわらかい砂地盤であること。
2つめが、地下水が地表から10m以内と浅めにあること。
3つめが、深度5以上の長い地震が起こることです。

これら3つの条件がそろった東日本大震災では、数多くの地域で液状化現象の被害が報告されています。

      液状化現象のメカニズム

軟弱地盤を見極める地盤調査

これから建造物を建てようというとき、その土地が地震に弱い地盤であってはいけません。もし軟弱な地盤であったのなら、地盤改良によって地盤を強くする必要があります。そして、地盤改良をするべきかを見極めるための調査が、地盤調査なのです。今回は、2つの地盤調査について解説していきます。

スウェーデン式サウンディング試験

スウェーデン式サウンディング試験とは、スクリューポイントと呼ばれる道具を取り付けた調査装置を、重りを乗せて回転させながら地面に貫入させていく試験方法です。

25cm貫入するまでに何回転したかで地盤の硬さを計測することができます。深い地盤の調査こそできませんが、値段が安価かつ試験期間も短いのが特徴です。

ボーリング調査(標準貫入試験)

ボーリング調査とは、専用の調査装置をハンマーで打撃することで地面に貫入させていき、調査装置が30cm貫入するまでに何回ハンマーで打撃したかで、地盤の硬さを調査する地盤調査法です。

費用こそかかりますが、深い地盤の調査を可能としているほか、調査した地盤の土を採集することもできます。採集した土は、地盤の土が持っている性質を調べる土質試験に使われ、地盤改良の参考にします。

まとめ

日本で暮らす人の多くは、沖積層という弱い地盤の上で生活しています。日本が地震大国と呼ばれているのは、この弱い地盤に都市部が集中しているからにほかなりません。

大きな地震が起きた場合、弱い地盤に建っている家はひとたまりもありません。地震から大切な家を守るためには、地盤改良や液状化対策を行う必要があるのです。そのためにも、一度地盤調査をしてみてはどうでしょうか。

地盤調査を依頼できる業者や料金

依頼できる業者や料金について、詳しくは「生活110番」の「地盤調査」をご覧ください。

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この記事を書いた人
編集者:しゅうじ
捨てる予定だった家具をリメイクしたところ、ちょっとした話題となった。その経験を活かし、家具・雑貨修理の記事を中心に作っている。

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2018-09-28 10:20:50
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