| パイピング |
| パイピング現象のメカニズムは現在も世界中で研究されているのですが、未だに分からない所が多く研究課題となっている分野です。ここでは現段階で分かっているメカニズムについて紹介します。 まず洪水時などに河川水位が上昇すると、それに伴い水圧が上昇していきます。すると河川側(堤外地)から地盤内に水が浸透していきます。すると浸透した水が堤内地(人々が生活している場所)に漏れ出て、それと共に砂が運搬・排出される噴砂という現象が発生します。砂が排出されたところがパイプとなり、これが徐々に進展していくことでさらに噴砂量が増加します。その結果パイプが川面に到達し、貫通します。川面と繋がるとパイプ内における流量が急増し、パイプの穴は広がり一気に水・砂の通り道ができます。これによって堤防沈下、陥没、そして最悪の場合破堤に至ります。これがパイピング現象の一連のプロセスです。 これまで実際に日本でパイピング現象によって破堤した事例は数件ほどですが、昨今のゲリラ豪雨の頻発や堤防の劣化などによってこれから増加していくと思われます。  |
| 液状化 |
| 液状化とは有効応力(土の土粒子が受け持つ力)が失われ、強度・剛性が著しく低下することを指します。これは砂に作用する外力(全応力)は有効応力と間隙水圧の和で一定という関係が成り立っていることに起因します。 全応力σ=有効応力σ’+間隙水圧u 全応力σ(一定)=有効応力σ’ 小 +間隙水圧u 大 →液状化 液状化すると、土は液体状の挙動をし、強度や剛性は液状化前の数1/10から数1/1000まで減少します。これによって地表や地中の構造物は地盤沈下や建物の傾斜など様々な被害や影響を受けます。 普段は有効応力があり、せん断(物体を互い違いにずらすこと)に対する抵抗力を持ちますが、地震の際には繰り返しせん断を受けて、有効応力を失い液体状となります。地盤が地震による繰返しせん断を受けると、液状化に対する抵抗力の無い土 （土層）が液状化します。地震動が強くなり長くなるほど液状化する土層が拡大します。地震が終わってもしばらくは液状化状態が継続します。その後過剰間隙水圧が消散（すなわち有効応力が回復）し液状化は終了しますが、砂は密に詰まるため地盤は沈下します。  |