JP2014160302A

JP2014160302A - 対象期間中の液状化発生確率の評価方法および評価装置

Info

Publication number: JP2014160302A
Application number: JP2013029739A
Authority: JP
Inventors: Akiko Saratani; 安紀子更谷
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: JP6096000B2

Abstract

【課題】地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価することができて、各種の建築，土木事業に貢献できる対象期間中の液状化発生確率の評価方法を提供する。
【解決手段】この評価方法は、次の各過程を含む。地震動強さ指標Ｓに対して対象地盤の液状化の危険性を判定する液状化判定値情報を得る過程（Ｒ１）。この液状化判定値情報を発生確率で示した液状化危険度に変換する過程（Ｒ２）。対象地盤の地震ハザード曲線を取得する過程（Ｒ３）。この地震ハザード曲線より対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める過程（Ｒ４）。これら液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める過程（Ｒ５）。
【選択図】図１

Description

この発明は、液状化対策工法の費用対効果を検討するため等に地震動発生確率と地盤の液状化危険度とを考慮した供用期間中等の液状化発生確率を求める液状化発生確率の評価方法および評価装置に関する。

従来、地震発生確率を評価する方法が提案され、また地盤の液状化危険度の判定方法が提案されている。

特開２０１１−０７４７１４号公報特開２００２−０２４４８１号公報

地震ハザードステーションＪ−ＳＨＩＳＨＰ：http://www.j-shis.bosai.go.jp/ の公開データ

地震発生確率を評価する方法、および地盤の液状化危険度の判定方法がそれぞれ存在するが、両者を組み合わせた形で対象地点での液状化発生確率を評価する方法は存在しない。そのため従来の技術では、対象地盤の地震危険度に応じた適切な液状化対策工法の提案に繋がらない。

この発明の目的は、地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価することができて、各種の建築，土木事業に貢献できる対象期間中の液状化発生確率の評価方法および評価装置を提供することである。

この発明の対象期間中の液状化発生確率の評価方法は、
地震動強さ指標Ｓに対しての対象地盤の液状化の危険性を示す液状化判定指標を示した液状化判定値情報を取得する液状化判定値情報取得過程（Ｒ１）と、
前記液状化判定値情報を、液状化危険度の発生確率に変換する液状化危険度曲線変換過程（Ｒ２）と、
対象地盤の地震動強さ指標Ｓに対する超過確率の関係を示す地震ハザード曲線を取得する地震ハザード曲線取得過程（Ｒ３）と、
この取得した地震ハザード曲線より対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める地震動発生確率変換過程（Ｒ４）と、
これらの求められた液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせ地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める対象期間中液状化発生確率演算過程（Ｒ５）、
とを含む。

この液状化発生確率の評価方法によると、地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価することができる。そのため、各種の建築，土木事業に貢献できる。例えば、戸建住宅中古販売での液状化対策の実施有無の検討、新築戸建住宅における液状化対策の検討、今後開発する土地についての街全体としての液状化対策の検討、液状化が発生し難い場所を選ぶなどの道路の整備方針の検討等が行える。前記対象期間は、例えば、前記対象地点で建物を今後使用する予定の期間である供用期間等であっても、また他の任意に定める期間であっても良い。
また、前記地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価するための液状化危険度を求める過程では、既往の液状化判定法を用いることとし、これを、発生確率で示した液状化危険度に変換するため、実績のある信頼度の高い液状化指数を基に信頼性の高い液状化危険度が容易に得られる。このため、最終結果として求める対象期間ｔの間の液状化発生確率についても、信頼性の高い値となる。

従来、液状化工法の費用対効果を検討するための方法論は存在せず、また地震動発生確率と地盤の液状化発生確率を考慮したある供用期間等の対象期間中の液状化発生確率の評価方法も存在しない。これに対して、この発明によると、上記のように地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価でき、液状化工法の費用対効果を検討することができる。

この発明において、前記液状化判定指標ＰＬは、次式（１）によって定まる値であっても良い。

ＦＬ＝Ｒ（液状化抵抗比）／Ｌ（繰り返しせん断応力）

この発明の対象期間中の液状化発生確率の評価装置（１０Ａ）は、
地震動強さ指標Ｓに対しての対象地盤の液状化の危険性を示す液状化判定指標を示した液状化判定値情報取得手段（１）と、
前記液状化判定値情報を、液状化危険度の発生確率に変換する液状化危険度曲線変換手段（２）と、
対象地盤の地震動強さ指標Ｓに対する超過確率の関係を示す地震ハザード曲線を取得する地震ハザード曲線取得手段（３）と、
の取得した地震ハザード曲線より対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める地震動発生確率変換手段（４）と、
これらの求められた液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める対象期間中液状化発生確率演算手段（５）、
とを含む。

この構成の評価装置（１０Ａ）によると、この発明の評価方法で説明した理由と同様に、地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価することができる。また、信頼性の高い液状化発生確率を容易に求めることができる。そのため、各種の建築，土木事業に貢献できる。

この発明の対象期間中の液状化発生確率の評価方法および評価装置によると、地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価することができて、各種の建築，土木事業に貢献できる。

この発明の一実施形態に係る対象期間中の液状化発生確率の評価方法について各過程の流れを示す流れ図である。同評価方法に用いる液状化判定指標であるＰＬ値情報となる曲線の例を示すグラフである。同評価方法における途中の過程で求める液状化危険度曲線の例を示すグラフである。同評価方法に用いる地震ハザード曲線の例を示すグラフである。同評価方法における途中の過程で求める対象期間の地震動の発生確率の例を示すグラフである。同評価方法で最終的に求める対象期間の液状化発生確率の例を示すグラフである。同評価方法の各過程の流れ、および同評価方法で求めた対象期間中の液状化発生確率を用いる応用例の説明図である。液状化した場合の損失確率曲線と建物補修費用の関係を示すグラフである。対象期間の液状化期待被害額につき、対策なしの場合とＡ工法を採る場合とを比較して示すグラフである。この発明の一実施形態に係る対象期間中の液状化発生確率の評価装置を示す概念構成のブロック図である。同評価方法および評価装置で用いる評価プログラムの流れである。

この発明の一実施形態を図１ないし図１１と共に説明する。この対象期間中の液状化発生確率の評価方法は、図１に示すように、液状化判定値情報取得過程（Ｒ１）、液状化危険度曲線変換過程（Ｒ２）、地震ハザード曲線取得過程（Ｒ３）、地震動発生確率変換過程（Ｒ４）、および対象期間中液状化発生確率演算過程（Ｒ５）を含む。この実施形態では、この液状化発生確率の評価方法は、図１０のコンピュータ１０を用いた評価装置１０Ａにより実行される。なお、図１において、上記の過程（Ｒ１）および過程（Ｒ２）からなる過程と、過程（Ｒ３）および過程（Ｒ４）からなる過程とは、互いに後先を逆にしても、また並行して行っても良い。

図１において、液状化判定値情報取得過程（Ｒ１）は、地震動強さ指標Ｓに対しての対象地盤の液状化の危険性を示す液状化判定指標を地震動強さ指標Ｓの程度に応じて示した液状化判定値情報を得る過程である。この液状化判定値情報は、例えば図２に示すように、横軸の地震動強さ指標Ｓを最大地動加速度ＰＧＡ、縦軸を液状化判定指標であるＰＬ値として示されるグラフからなる情報である。この液状化発生確率の評価方法において液状化判定値情報を得る方法は、既に作成された液状化判定値情報をコンピュータ１０に入力することで得る方法であっても良いが、ここではコンピュータ１０により演算することで得る方法を採っている。

液状化判定指標は、既往の液状化判定方法であるＰＬ法に基づく評価方法で用いられる指数であってもよい。ＰＬ法は、想定する地震動強さに対して、対象地盤の液状化危険性を判定する指標である。地震動強さは、最大地動加速度ＰＧＡである。液状化判定指標ＰＬは、例えば、次式（１）で定まる値とされる。

ＦＬ＝Ｒ（液状化抵抗比）／Ｌ（繰り返しせん断応力）

ＰＬ法によると、地盤の地下水位の深さ、地表面深度に応じたＮ値（地盤の強度を示す指標であり、標準貫入試験によって得られる）と土質が分かれば評価可能である。ＰＬ法による演算で必要となるその他のパラメータ（細粒分含有率や密度など）は、データベースから抽出することにしてもよい。このデータベースは、例えばこの評価装置１０Ａを構成するコンピュータ１０に通信ネットワーク１６を介して接続されたデータベースであっても、コンピュータ１０が持つデータベース（図示せず）であっても、その両方であっても良い。詳細な試験（粒度試験など）を行うと、厳密な値を用いることができる。
上記の理由から、ＳＷＳ（スウェーデン式サウンディング試験）の結果を用いることも可能である。換算Ｎ値を用いることができるためである。
ＰＬ法で必要となる地震タイプ（内陸型または海溝型）は、地震ハザード曲線の地震カテゴリーの影響度から決める。

なお、ＰＬ法で用いる液状化判定基準を利用して、液状化発生確率を評価する評価例としては、次の表１，表２に示す例がある。表１は対象地盤での地下水位、Ｎ値、土質を示す。表２は、埼玉県の液状化判定基準を示す。

なお、液状化判定指標は、既往の液状化判定方法であるFL法，地形分類による方法などであってもよい。

図１において、液状化危険度曲線変換過程（Ｒ２）は、前記液状化判定値情報を、発生確率で示した液状化危険度に変換する過程である。例えば、図３に示す液状化危険度曲線に変換する。この液状化危険度曲線は、最大地動加速度（ＰＧＡ）に対する液状化する確率を表した曲線である。

最大地動加速度（ＰＧＡ）に対するＰＬ値による液状化判定曲線（前記ＰＬ値情報）は図２と共に前述したようになるが、液状化危険度曲線変換過程（Ｒ２）では、これを液状化判定基準に基づき、縦軸を発生確率に変換する。例えば、ＰＬ＝５を５０％、ＰＬ＝１５を１００％とするなどして変換処理を行う。変換結果は、対数正規分布に置き換えても良いし、また図２の形状のままで縦軸を発生確率に変換しても良い。

例えば、次式によって変換する。
P_lr= PL×0.1 （PL≦5）
P_lr= 0.5×(PL−5)×0.1＋0.5 （5＜PL≦15）
P_lr= 1 （15＜PL）

図１において、地震ハザード曲線取得過程（Ｒ３）は、対象地盤の最大地動速度ＰＧＶに対する超過確率の関係を示す地震ハザード曲線を取得し最大地動速度ＰＧＶを液状化発生確率と対応する地震動強さ指標Ｓに変換する過程である。図４に地震ハザード曲線の例を示す。前記「超過確率」は、その地震の起こり易さであり、例えば年超過確率である。地震ハザード曲線を取得する方法は、既に作成された地震ハザード曲線を、通信ネットワーク１６等を経てコンピュータ１０に入力することで得る方法であっても良く、またコンピュータ１０により適宜の入力情報から演算することで作成する方法としても良い。

地震ハザード曲線は、例えば、Ｊ−ＳＨＩＳが公開しているハザード地図等から得るようにしても良い。
地震ハザード曲線を作成する場合、例えば、この評価装置１０Ａを構成するコンピュータ１０に入力された対象地点の住所等の情報（都道府県、市町村、町丁目のデータ）から、緯度、経度、地盤増幅率をデータベースより取得し、また付近の活断層情報（予測震度、目安距離・深さ・マグニチュード・発生確率）をデータベースより求め、解析を行って作成する。データベースおよび解析には、例えば文科省の地震調査研究推進本部より公開されている断層データ、計算方法を用いる。

図１において、地震動発生確率変換過程（Ｒ４）は、液状化発生確率と対応する地震動強さ指標Ｓに対する地震ハザード曲線を示す式において、超過確率を地震動強さ指標Ｓで微分することによって、図５にグラフで示すような例えば最大地動加速度ＰＧＡに対する対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める過程である。

図１において、対象期間中液状化発生確率演算過程（Ｒ５）は、上記の各変換過程（Ｒ２）、（Ｒ４）で求められた液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める過程である。
対象期間ｔの間の液状化発生確率は、例えば、図６に示すように横軸に最大地動加速度ＰＧＡ、縦軸に確率密度を採ったグラフとして示され、確率密度の曲線内の面積が対象期間ｔの間の液状化発生確率となる。

前記液状化危険度P_lrと地震動発生確率P_erとを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分する処理は、例えば次式によって行われる。
P_liq= ∫(P_er×P_lr) ds

この液状化発生確率の評価方法によると、このようにして、地震動発生確率を踏まえた対象期間ｔ中の対象地点での液状化発生確率を評価することができる。そのため、各種の建築，土木事業に貢献できる。
例えば図７に示すように、道路施設（Ｒ６）の道路施設の方針検討（Ｒ７）、今後開発する土地開発（Ｒ８）についての街全体や、戸建住宅中古販売（Ｒ９）、新築戸建住宅（Ｒ１０）における液状化対策の検討（Ｒ１１）が行える。

新築戸建住宅（Ｒ１０）等の建物については、供用期間となる対象期間ｔの液状化期待被害額の推定（Ｒ１２）が行える。この推定については、同図に示す各過程を採ることが行える。すなわち、液状化した場合の建物損傷確率を求め（Ｒ１３）、損傷程度に応じた建物補修費用を求める（Ｒ１４）。建物損傷確率は、例えば図８に示すように、横軸に損失額程度を、縦軸に確率をとった損失額曲線として求める。建物補修費用は、同図に破線で示すように求める。このように求めた液状化した場合の建物損傷確率と損傷程度に応じた建物補修費用とから、液状化した場合の期待被害額を求める（Ｒ１５）。この求めた液状化した場合の期待損失額と、上記の過程（Ｒ５）で求めた地震動発生確率を踏まえた対象期間ｔ中の対象地点での液状化発生確率とから、対象期間ｔの液状化期待被害額を推定する（Ｒ１２）。

この液状化した場合の期待被害額を求める過程（Ｒ１２）では、例えば図９に示すように、液状化対策を採らない場合の対象期間ｔの液状化期待被害額と、液状化対策を採ったある工法（Ａ工法）の場合の対象期間ｔの液状化期待被害額とを同じグラフ状に示す。これにより、液状化リスクを想定した場合、Ａ工法により液状化対策を採ることを、施主に明確に根拠を示して勧めることができる。

図１０は対象期間中の液状化発生確率の評価装置の例を示す。この評価装置１０Ａは、コンピュータ１０に、図１１に示す評価プログラム２０をインストールすることで構成されて、図１０に示す各機能達成手段である液状化判定値情報取得手段１、液状化危険度曲線変換手段２、地震ハザード曲線取得手段３、地震動発生確率変換手段４、および対象期間中液状化発生確率演算手段５を構成したものである。

コンピュータ１０は、中央処理装置、メモリ、および大容量記憶装置（いずれも図示せず）を備え、ＯＳ（オペレーションシステム）を有するものであって、入力手段１１、出力手段１２、および通信手段１３を有している。入力手段１１は、キーボードやマウス等の入力機器１４に対する入力インタフェース、出力手段１２は液晶表示装置等の画像を表示する装置やプリンタ等からなる出力機器１５と接続する出力インタフェースである。通信手段１３は、インターネット等の広域のコンピュータ通信網、電話通信網等からなる通信ネットワーク１６に接続する手段である。

図１１の評価プログラム２０は、コンピュータ１０のＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、コンピュータ１０により実行可能なプログラムである。この評価プログラム２０は、液状化判定値情報取得手順Ｓ１、液状化危険度曲線変換手順Ｓ２、地震ハザード曲線取得手順Ｓ３、地震動発生確率変換手順Ｓ４、および対象期間中液状化発生確率演算手順Ｓ５により構成される。これらの各手順Ｓ１〜Ｓ５は、それぞれ、図１に示す液状化判定値情報取得過程Ｒ１、液状化危険度曲線変換過程Ｒ２、地震ハザード曲線取得過程Ｒ３、地震動発生確率変換過程Ｒ４、および対象期間中液状化発生確率演算過程Ｓ５をコンピュータ１０によって行わせる手順である。

図１０の液状化判定値情報取得手段１、液状化危険度曲線変換手段２、地震ハザード曲線取得手段３、地震動発生確率変換手段４、および対象期間中液状化発生確率演算手段５は、それぞれ図１１の評価プログラム２０における液状化判定値情報取得手順Ｓ１、液状化危険度曲線変換手順Ｓ２、地震ハザード曲線取得手順Ｓ３、地震動発生確率変換手順Ｓ４、および対象期間中液状化発生確率演算手順Ｓ５による処理を行う手段である。

すなわち、液状化判定値情報取得手段１は、地震動強さ指標Ｓに対しての対象地盤の液状化の危険性を示す液状化判定指標を地震動強さ指標Ｓの程度に応じて示した液状化判定値情報を得る手段である。
液状化危険度曲線変換手段２は、前記液状化判定値情報を、定められた液状化判定基準値となる発生確率で示した液状化危険度に変換する手段である。
地震ハザード曲線取得手段３は、対象地盤の最大地動速度ＰＧＶに対する超過確率の関係を示す地震ハザード曲線を取得し最大地動速度ＰＧＶを液状化発生確率と対応する地震動強さ指標Ｓに変換する手段である。
地震動発生確率変換手段４は、この地震ハザード曲線を示す式において、超過確率を地震動強さ指標Ｓで微分することによって、地震動強さ指標Ｓに対する対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める手段である。
対象期間中液状化発生確率演算手段５は、これらの求められた液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める手段である。

図１０の各手段１〜５の具体的な機能は、この実施形態における評価方法につき前述した各過程Ｒ１〜Ｒ５につき説明した各処理と同じである。

この評価装置１０Ａ、評価プログラム２０によると、この実施形態に係る表方法について前述したと同様に、地震動発生確率を踏まえた対象期間中の対象地点での液状化発生確率を評価することができて、各種の建築，土木事業に貢献することができる。

１…液状化判定値情報取得手段
２…液状化危険度曲線変換手段
３…地震ハザード曲線取得手段
４…地震動発生確率変換手段
５…対象期間中液状化発生確率演算手段
１０…コンピュータ
１０Ａ…評価装置
１６…通信ネットワーク
１７…データベース
２０…評価プログラム

Claims

地震動強さ指標Ｓに対しての対象地盤の液状化の危険性を示す液状化判定指標を示した液状化判定値情報を取得する液状化判定値情報取得過程と、
前記液状化判定値情報を、液状化危険度の発生確率に変換する液状化危険度曲線変換過程と、
対象地盤の地震動強さ指標Ｓに対する超過確率の関係を示す地震ハザード曲線を取得する地震ハザード曲線取得過程と、
この取得した地震ハザード曲線より対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める地震動発生確率変換過程と、
これらの求められた液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める対象期間中液状化発生確率演算過程、
とを含む対象期間中の液状化発生確率の評価方法。
請求項１に記載の対象期間中の液状化発生確率の評価方法において、前記液状化判定指標ＰＬは、次式（１）によって定まる値である対象期間中の液状化発生確率の評価方法。

ＦＬ＝Ｒ（液状化抵抗比）／Ｌ（繰り返しせん断応力）
地震動強さ指標Ｓに対しての対象地盤の液状化の危険性を示す液状化判定指標を示した液状化判定値情報取得手段と、
前記液状化判定値情報を、液状化危険度の発生確率に変換する液状化危険度曲線変換手段と、
対象地盤の地震動強さ指標Ｓに対する超過確率の関係を示す地震ハザード曲線を取得する地震ハザード曲線取得手段と、
この取得した地震ハザード曲線より対象期間ｔ中における地震動発生確率を求める地震動発生確率変換手段と、
これらの求められた液状化危険度と地震動発生確率とを掛け合わせて地震動強さ指標Ｓで積分することで対象期間ｔの間の液状化発生確率を求める対象期間中液状化発生確率演算手段、
とを含む対象期間中の液状化発生確率の評価装置。