高速運動型再活動地すべりのメカニズムに関する研究

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新潟県旧山古志村尼谷地地区は,三紀層地すべりが多く見られる地域であり,地すべり防止区域に指定されていた。2004年10月の中越地震時に,この地区で地すべりが発生した。ボーリング調査によりすべり面は泥岩内に存在することが確認された。しかし,一般的に泥岩内にすべり面を持つ地すべりは急速に移動しないと考えられてきたため,尼谷地地すべりが急速に移動したことは従来の常識に反した現象であった。地すべりが急速に移動するのは,何らかの原因によりすべり面のせん断抵抗が低下するためである。これまでに室内試験においてせん断速度増加に伴いせん断抵抗が低下する現象(負の速度効果)が知られていた。しかし,そのメカニズムは未解明であり,フィールドの現象と関連も明確ではなかった。そこで,尼谷地地すべりにおいて負の速度効果を検証し,そのメカニズム解明を目的とした研究を実施した。尼谷地地すべり地から採取した試料に対して垂直応力100〜400kPa,せん断速度0.01mm/s〜100mm/sにて部分排水リングせん断試験を実施した。試験結果より,高速せん断時に定常状態に至るまでの間隙比低下が抑制されることを見出した。高速せん断時には低速せん断時よりもせん断ゾーンが疎になりやすい。せん断速度は,せん断中の間隙比変化に影響を与える。応力比と定常状態の間隙比には両者に相関は見られない。しかし,定常状態の間隙比とせん断抵抗には相関が見られた。間隙比が低い時(せん断ゾーンが密)ではせん断抵抗が高い。この関係はピーク強度と初期間隙比に見られる関係と等しい。ピーク強度がダイレイタンシーに依存するように,定常状態に発揮されるせん断抵抗も土粒子間に働く相互作用に依存する。高速せん断時には土粒子が反発しあうため,せん断ゾーン内が疎となりやすく,相互作用(=せん断抵抗)が低くなりやすい。これは,従来実施されていた低速せん断試験では土粒子の運動がほぼ無視できていたために見逃されていた知見である。