熊本地震により阿蘇カルデラで発生したグラーベンの被災メカニズムの研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03306
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 安田 進 東京電機大学, その他部局, 教授 (90192385)
• 研究分担者: 石川 敬祐 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (00615057) ; 村上 哲 福岡大学, 工学部, 教授 (10261744) ; 北田 奈緒子 一般財団法人地域地盤環境研究所, その他部局等, その他 (30450901) ; 大保 直人 公益財団法人地震予知総合研究振興会, 地震防災調査研究部, 副首席主任研究員 (50107398) ; 原口 強 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (70372852) ; 永瀬 英生 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80180488) ; 島田 政信 東京電機大学, 理工学部, 教授 (90358721) ; 先名 重樹 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 社会防災システム研究部門, 主幹研究員 (90500447)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 地震 / 陥没 / 地盤変状 / カルデラ / 現地調査 / 解析

研究実績の概要

2016年熊本地震により阿蘇のカルデラ内で地盤が帯状に陥没するグラーベン(帯状の陥没)現象が発生し、家屋、道路などが甚大な被害を受けた。このメカニズムを知り復旧・対策方法を明らかにするため平成29年度から3年間の計画で研究を始めた。
まず被災状況を調べたところ、陥没が発生した範囲は約9000年前の頃に形成されていた湖の範囲にかなり一致することが分かった。そこで干渉SAR画像から地震による地盤変動量を求めた結果、陥没被害が甚大だった地区では、最大2～3mもの局所的な変位が発生したことが明らかになった。表面波探査も行った結果、水平方向の引張り力で陥没が発生したことが分かった。
次に、代表として狩尾地区を選び、地層構成を調べるために最大約50mの深さのボーリングを行った結果、G.L.-17m～-50mの深さに湖成層の軟弱粘性土層が堆積していることが判明した。この層の試料採取を行い、繰返しねじりせん断試験などで動的性質を調べた。その結果、湖成層は粘性土といえども、砂の液状化と同様に地震によってせん断剛性が急激に減少することが分かった。そして、微動アレイ観測と反射法探査を行って断面を推定したところ、湖成層底面はお椀状に傾いていることが分かった。これらをもとに狩尾地区に対し地震応答解析と残留変形解析を行ったところ、湖成層が地震動によって急速に軟化してお椀の内側に向かってせん断変形し、その縁の付近で引張り力が働いて陥没が発生したことが明らかになった。
そこで、他の地区も同様かどうか検討するため、微動アレイ観測を多くの地点で実施し、小里、内牧、的石地区の断面を推定した。そして地震応答解析と残留解析を行ったところ、狩尾地区と同様のメカニズムで帯状陥没が発生したことが結論付けられた。なお、、役犬原地区に関しては、水路の埋立てに起因して、異なるメカニズムで帯状陥没が発生したことも明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Grabens that formed in a caldera of the Aso during the 2016 Kumamoto Earthquake in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuda Susumu、Ohbo Naoto、Nagase Hideo、Murakami Satoshi、Ishikawa Keisuke
  • 雑誌名: Japanese Geotechnical Society Special Publication 巻: 6 ページ: 7～12
  • DOI: 10.3208/jgssp.v06.GIZ02
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 熊本地震により阿蘇谷で発生した帯状陥没地域の深部速度構造 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大保 直人・先名 重樹・安田 進・石川 敬祐・野村 勇斗
  • 学会等名: 地盤工学会 第55回地盤工学研究発表会講演集，(予定)
• [学会発表] 微動アレイ観測にもとづいた熊本地震で発生した陥没の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田 進・石川 敬祐・野村 勇斗
  • 学会等名: 地盤工学会 第55回地盤工学研究発表会講演集，（予定）
• [学会発表] 熊本地方に堆積する火山灰質土の繰返し強度変形特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 七條隆・永瀬英生・廣岡明彦・日高奈美
  • 学会等名: 地盤工学会 第55回地盤工学研究発表会講演集，（予定）
• [学会発表] 熊本地震により阿蘇市役犬原で発生した帯状陥没のメカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田 進・石川 敬祐・大保 直人
  • 学会等名: 土木学会 第75回年次学術講演会講演集，(予定)
• [学会発表] Investigation on mechanism of the grabens that formed in Aso during the 2016 Kumamoto Earthquake in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yasuda, Keisuke Ishikawa, Naoto Ohbo, Hideo Nagase and Satoshi Murakami
  • 学会等名: 7th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] Analyses to elucidate the mechanism of the grabens that formed in Aso during the 2016 Kumamoto Earthquake in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yasuda, Keisuke Ishikawa and Kota Katsuyama
  • 学会等名: 16th Asian Regional Conference on SMGE,
  • 国際学会
• [学会発表] Study on the method to restore the ground and houses damaged by grabens in Aso during the 2016 Kumamoto Earthquake in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Susumu Yasuda, Naoto Ohbo, Hideo Nagase, Satoshi Murakami Shusaku Ito and Keisuke Ishikawa
  • 学会等名: Technical Forum on Mitigation of Geo-disasters in Asia
  • 国際学会
• [学会発表] Cyclic strength and deformation characteristics of volcanic ash soils deposited in Kumamoto district (2019)
  • 著者名/発表者名: Hideo Nagase, Akihiko Hirooka, Keigo Fukumoto, Keiichiro Miyaji and Ryu Shichijo
  • 学会等名: Technical Forum on Mitigation of Geo-disasters in Asia
  • 国際学会
• [学会発表] 阿蘇カルデラの湖成堆積物の繰返し載荷後の変形特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川 敬祐・安田 進・永瀬 英生・野村 勇斗・勝山 孝太
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 平成28年熊本地震で生じた阿蘇谷での帯状陥没域におけるクラックの分類タイプと地盤構造の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上 哲・池田 義迪
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 熊本地方に堆積する火山灰質土の繰返しせん断特性に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 七條 隆・宮地 恵一郎・永瀬 英生・安田 進・石川 敬祐
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 熊本地震により帯状陥没が発生した狩尾地区の土層断面の推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安田 進・大保 直人・先名 重樹・石川 敬祐
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 熊本地震により阿蘇で発生した帯状陥没に関する地盤調査（ボーリングコア試料による堆積環境調査） (2019)
  • 著者名/発表者名: 北田 奈緒子・伊藤 浩子・井上 直人・安田 進・伊東 周作
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 2016年熊本地震による阿蘇カルデラ内の湖成堆積物の軟化現象を考慮した残留変形解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川 敬祐・安田 進・勝山 孝太・野村 勇斗
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 熊本地震により阿蘇で発生した地割れのスウェーデンサウンデング試験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊東 周作・安田 進・永瀬 英生・大保 直人・村上 哲
  • 学会等名: 地盤工学会 第54回地盤工学研究発表会講演集
• [学会発表] 阿蘇カルデラの湖成粘土の動的変形特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川 敬祐・安田 進・野村 勇斗
  • 学会等名: 土木学会 第74回年次学術講演会講演集Ⅲ
• [学会発表] 時系列干渉SARデータを用いた熊本地震２０１６以降の地殻変動検出２ (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋昂也、島田政信
  • 学会等名: 日本リモートセンシング学会、第67回日本リモートセンシング学会予稿集,秋季大会
• [学会発表] 平成 28 年熊本地震によって生じた陥没と阿蘇谷における湖成層の堆積構造の関係性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 畠中昇平・村上哲・西智美・櫨原弘貴
  • 学会等名: 土木学会、令和元年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集
• [学会発表] 阿蘇谷の湖成粘性土層のせん断波構造による下端面の推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川 敬祐・安田 進・野村 勇斗
  • 学会等名: 地盤工学会 第16回地盤工学会関東支部発表会
• [図書] トコトンやさしい地盤工学の本 (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田 進
  • 総ページ数: 159
  • 出版者: 日刊工業新聞社
  • ISBN: 978-4-526-08049-4 C3034