液狀化是在地震發生時可能出現的災害。當地盤發生液狀化時,可能會導致地盤下陷、噴砂、塌陷,建築物也有傾斜的風險。此外,還有可能發生人孔蓋或地下管線等設施浮起的情況。

    對於正在考慮購買土地的人來說,建議事先了解哪些地方容易發生液狀化。因此,這次將為大家介紹具有液狀化可能性的土地特徵。


什麼是液狀化?



    所謂「液狀化」,是指被地下水浸泡的鬆軟砂土層,因為強烈地震動而使地基暫時失去強度,變得像液體一樣流動的現象。一旦發生液狀化,地盤下陷會導致地下埋設物損壞,建築物也可能傾斜或下沉。


液狀化發生的條件是什麼?


地盤液狀化是在具備以下三個條件的地方,受到一定規模的地震搖晃時發生的現象。

  • 該土地有砂質堆積(土壤為砂質)

  • 這些砂被地下水浸泡(地下水位高)

  • 這些砂處於鬆散狀態(N值在20以下)

相反地,像是黏土層或砂礫層(含有砂和小石子的地層)等較硬的地質地盤,或是地下水位較低的地方,則較不容易發生液狀化。

液狀化的引發標準大致以震度5以上為基準,地震規模越大,影響範圍也越廣。此外,搖晃的持續時間也會產生影響。


液狀化現象的機制


通常,砂粒彼此之間是鬆散結合的,空隙中含有水分。

然而,當發生地震等搖晃時,砂粒之間的咬合會被破壞,砂粒會處於漂浮在水或空氣中的狀態。這些分散的砂粒會下沉並重新堆積,而水或空氣則會向上移動。


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地盤中的水分向上逸出,砂粒排列變得更加緊密,導致地盤體積減少,從而引發地表下陷、塌陷等變形現象。此外,逸出的水分或砂也會噴出,出現噴水、噴砂等現象。

由於粒徑(大小)均勻的砂在壓力作用下更容易失去咬合,因此砂質土被認為具有較高的液狀化風險。


液状化の被害


當地盤發生液狀化時,像電線桿等重型結構物或沒有打樁的住宅會隨著地盤一起下沉(產生不同沈陷),而比水輕的地下管道或人孔蓋等則會浮上來,造成這類損害。


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由於液狀化現象進行得較為緩慢,因此建築物倒塌壓住人員等人身傷害較少。然而,因為地盤下陷,可能會導致建築物需要大規模修繕,甚至出現無法居住等問題。


液狀化可能發生的土地有哪些?


根據前述的液狀化三大條件,以下將具體介紹有可能發生液狀化的土地特徵。


像填海造地等比較新近的土地


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所謂比較新近的土地,是指填海造地後尚未經過長時間的土地。
2011年東日本大地震時,千葉縣浦安市發生的液狀化現象中,特別是在造成後50~60年內的比較新近土地出現了明顯的液狀化災情。
雖然地盤的硬度會受到施工方法、土質和造成方式的影響,但應該了解比較新近的土地也有發生液狀化的可能性。


舊沼澤地、舊池塘


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原本是沼澤或池塘的土地,容易發生液狀化現象。不僅僅是海灣沿岸,內陸地區也會發生液狀化。將沼澤或池塘填埋後的土地,地下水位通常較高且多為水分飽和,根據填埋所用的土壤種類及地基的密實程度,有時會符合液狀化發生的條件。


比較矮小的天然防堤和舊河道等


天然防堤或舊河道等地區,是有可能發生液狀化的土地。
天然防堤是指因洪水帶來的砂土或粉砂堆積而形成的地形。舊河道則是指曾經有河流流經的地方。河川有時會自然改變流路,也有因人工工程而改道的情況。
舊河道通常地下水位較高,地盤多由河流帶來的砂土構成,因此屬於具有液狀化風險的地形。

大河川沿岸


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大河川的沿岸,特別是下游地區,屬於三角洲等地形,包括天然防堤、後背低地和舊河道。這些地區整體上地下水位較高,地盤通常較為鬆軟,因此在砂質地盤區域有發生液狀化現象的可能性。尤其是在河流匯流處或彎曲處,因為過去經常發生氾濫,更需要特別注意。

1964年發生的新潟地震中,在信濃川的舊河川地帶發生了嚴重的液狀化,導致河岸町的一棟四層縣營公寓整棟橫倒等重大災情。

如果您考慮在大河川沿岸購地,建議查閱該地的歷史,以及國家或市町村所提供的液狀化危險度地圖(液狀化災害地圖),以了解該地的液狀化風險。


沙丘間低地

經過多年砂子堆積而形成的沙丘,主要分布在日本海沿岸、鹿島灘、遠州灘沿岸等地。沙丘的砂粒大小均勻。此外,沙丘的邊緣或沙丘與沙丘之間的低地,地下水位較高,是容易發生液狀化的地區。


砂鐵或砂礫採掘後回填的地盤


砂鐵或砂礫採掘後回填的地盤,是有可能發生液狀化的土地。
過去在日本,砂鐵採掘曾經非常盛行,但在採掘砂鐵後,挖掘出的坑洞並未進行壓實,而是用周圍的土壤(砂)回填。因此,砂鐵採掘跡地的地盤較為鬆散,被認為在發生地震時容易產生液狀化現象。


填埋溪澗後造築的填土地


一般來說,丘陵地帶較不容易發生液狀化現象,但在丘陵地的開發區中,往往會有填埋谷地或溪澗的部分。將谷地或溪澗填埋後造築的填土地,是有可能發生液狀化的地區。

實際上,在東日本大地震中,就曾在填埋溪澗後造築的填土地發現了噴砂現象(因地震震動導致表層砂質土噴出的現象)。


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如何判定土地的液化風險?


液狀化風險可根據地形特徵等進行初步判斷,並透過鑽探調查、標準貫入試驗等詳細調查來加以確認。

例如,日本國土交通省根據地形區分(包含土質資訊的微地形區分),將相對風險總結如下。


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(注意 : 水部(河道、湖沼)については、陸部がないことから液状化の発生傾向を評価しない。)
出典:
国土交通省「地形区分に基づく液状化の発生傾向」より一部改変


此外,由日本國土交通省與國土地理院共同運營的「災害地圖入口網站 疊加災害地圖」,可以一次性查閱土地條件圖和過去的地歷資訊,非常方便。

另外,即使位於高風險區域,也不代表一定會發生液狀化。根據對新潟地震、中越地震、中越近海地震中液狀化範圍按地形分類的調查報告,實際發生液狀化的面積,舊河道僅佔全部的29.7%,填海地為13.4%,填土地為10.5%左右。

如果想要準確了解土地的液狀化風險,建議務必考慮進行詳細的調查。


可以減輕液狀化的風險嗎?


作為液狀化對策,可以通過地盤改良工程或打入提高承載力的樁來降低地基下沉的風險。主要的對策如下所示。


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此外,還有利用抽水泵等設備抽取地下水,降低地下水位的方法。


結語


這次介紹了可能發生液狀化的土地條件及具體例子。比較新的土地(填海地)、舊沼澤地、砂鐵或砂礫採掘遺址等,由於土地性質的關係,可能會發生液狀化。

然而,日本大部分平原地區由沖積層構成,屬於比較新的軟弱地盤。基於日本是一個災害頻繁的國家,對於被認為風險較高的土地,事先避免購買,或在確認有風險後採取必要的防災措施,是非常重要的態度。

為了獲得安全安心的居住環境,購買土地前務必進行詳盡的調查。


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