取扱商品 本文へジャンプ
盛土・地すべり等の3次元安定解析

探索型3次元Janbu法の解析事例
  盛土規制法の技術基準である『盛土等防災マニュアルの解説』 では、大規模な盛土に関しては3次元安定解析を行うことを推奨しています。3次元安定解析は、盛土の3次元形状や、滑動崩落時の側面効果等も見込めるため、順計算で盛土の安定性を評価できる唯一の方法です。
盛土等防災マニュアル(p.15):大規模な盛土
大規模な盛土は、2次元の安定計算に加え、3次元の変形解析や浸透流解析等により多角的に検証を行うことが望ましい。

間隙水圧の考え方(p.189-190):過剰間隙水圧
地震時に盛土や基礎地盤の液状化により、過剰間隙水圧の発生が懸念される盛土の場合は、土質試験あるいは動的強度試験を実施し過剰間隙水圧を求めることを原則とする。→技術基準で「原則とする」とされているものは、実際にはほとんど使わることがありません。別の合理的かつ簡易な推定法が必要です。

3次元安定計算法(p.216):側面効果、水平震度
・3次元安定計算法は、三次元形状及び側面効果等も見込めるため、より実現象に即したシミュレーションが可能である。→地震時の変動は側面効果が支配的ですが、2次元計算では側面効果が考慮できないため、実現象に即した評価が不可能です。

・3次元安定計算に用いる水平震度は標準化されていない。→福島第一原子力発電所の地上送電線鉄塔(夜ノ森線No.27鉄塔)を倒壊させ、全電源喪失を引き起こした滑動崩落は、揺れのピークからかなり時間が経過してから崩壊しているため、過剰間隙水圧が発生するタイプの盛土では、設計震度を見込む必要はありません(kh=0)。

 解析費用(目安)  
(1) 過剰間隙水圧を考慮する探索型3次元ヤンブ法:100〜300万円/ケース
(2)過剰間隙水圧を考慮しなくてよい探索型3次元ヤンブ法:70〜210万円/ケース
※解析モデルをどの程度創りこんで提供されるかにより費用は、上記よりも高価になる場合も、安価になる場合もあります。
盛土の地震時 3次元安定計算参考となる文献 
盛り土の3次元安定計算について書いた論文(太田英将)、2022
福島第一原発を襲った土砂災害
〜夜の森線No.27鉄塔を倒壊させた盛土地すべり〜

https://ohta-geo.co.jp/cms/wp-content/uploads/paper-2022-forest.pdf

盛り土の3次元安定計算についての講演要旨(太田英将、廣野一道)、2021
福島第一原発の全電源喪失の原因となった盛土崩壊の検証
https://ohta-geo.co.jp/cms/wp-content/uploads/paper-20210916-2.pdf

表層崩壊で3次元安定計算を用いた事例(太田英将、美馬健二、川浪聖志)、2022
CIM時代の3D急傾斜地調査・解析方法
https://ohta-geo.co.jp/cms/wp-content/uploads/paper-20220928.pdf

★滑動崩落予防(危険盛土の抽出)

1995年兵庫県南部地震、2004年新潟県中越地震で数多く発生(その後の大地震でも全盛土の4割程度が変動)した盛土の地震時地滑り(滑動崩落)の新たな解析法を駆使して、危険度判定を行っています。この計算法は、前述の地震のほか、2007年新潟県中越沖地震、2011年東北地方太平洋沖地震で発生した滑動崩落を高い確度で変動/非変動を再現しています。(一方、国が定めた盛土変動予測ガイドラインに従って検討すると滑動崩落の危険性がある盛土は抽出できていません。全盛土安全と評価されています)



変動予測モデルは、実際の大地震で発生した滑動崩落を再現できるかどうかで、使える手法かどうかが決まります。側方抵抗モデルは高い再現精度がありますので、評価手法として利用可能です。一方、国のガイドラインの方法は実現象がほとんど再現できないのですが、「公的基準」という理由のみで使われています。



当社では、解析については、簡易モデルのみならず、Janbu法による3次元安定解析での計算法も実施していますが、実現象の再現精度は両手法でほぼ同等です。簡易モデルは非常に安価で、専門家でない個人でも実施できますが、盛土規制法の許可申請においては、順計算モデル(過剰間隙水圧を考慮した3次元ヤンブ法など)を求められると思います。
詳細計算モデルは、専門家でないと解析できませんし、簡易モデルと比較すると高価です(1ケース当たり100〜300万円;地下水排除が十分できている盛土の場合には過剰間隙水圧を考慮する必要が無いので、モデル作成費・計算費がこれよりは安くなります)。
災害予防のみを目的とする場合にはコスパ的には、簡易モデル(側方抵抗モデル)の利用が良いと思います。

----------------------
【参考となる文献】

宅地盛り土における地震時滑動崩落に対する安全性評価システムの構築
中埜貴元, 小荒井衛, 星野実, 釜井俊孝, 太田英将(2012)
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jls/49/4/49_164/_pdf/-char/ja

2011 年東北地方太平洋沖地震による都市住宅域の斜面災害の予測と対策
太田英将、釜井俊孝、村尾英彦(2011)
https://ohta-geo.co.jp/cms/wp-content/uploads/paper-20110831.pdf

2011年東北地方太平洋沖地震による造成地盛土地すべりと自然地盤地すべりとの共通性
太田英将(2011)
https://ohta-geo.co.jp/cms/wp-content/uploads/paper-201109.pdf

谷埋め盛土の地震時滑動崩落の安定計算手法
太田英将、榎田充哉(2006)
https://ohta-geo.co.jp/cms/wp-content/uploads/paper-20061130.pdf

技術サービスの問い合わせは下記(担当 太田)にお願いします
トップページへ