液状化発生の予測法

　地震動が強いほど，または砂の密度が低いほど，液状化が起りやすいことは当然ですが，特定の敷地で地震時に液状化が発生するかどうかを予測するには，地震時に地盤に作用する動的せん断応力の大きさと液状化抵抗（強度）を比較します。（ここでは，水平地盤を対象とします。）液状化抵抗と動的せん断応力の比が安全率に相当しますが，地震動はもともと不確定なものですし，液状化抵抗の信頼性にも限界がありますから，安全率が1.1なら安心で，0.9なら危ないという単純な話ではありません。１を超えれば液状化発生の確率が低く，逆に１未満だと確率が高いという，大まかな目安を与えるものとして，耐震設計を行うときに，総合的判断のための一つの資料として活用すべきものです。予測法は下表に示す簡易法と詳細法に大別できます。必ずしも詳細法のほうが信頼性が高いとは言い切れませんが，かなりの手間と経費がかかりますので，中小規模の建物に使うようなものではなく，高度な耐震設計において，基礎周辺の地盤の変形を予測するときに役に立ちます。

予測法	動的せん断応力	液状化抵抗
簡易法	地表最大加速度と地震マグニチュードを仮定	Ｎ値などの貫入抵抗によって推定
詳細法	地盤の地震応答を解析によって予測	真に乱さない試料に対する力学試験によって推定

　すでに述べましたように，砂の密度は，液状化発生の要因の一つですが，実は，同じ密度でも，堆積時間や繰り返しせん断ひずみ等の，砂が受けた履歴によって液状化抵抗が変ることが分かっています。また，原位置における砂の密度を求めることは容易ではありません。一方，標準貫入試験のＮ値は，密度と履歴効果の両方を反映するために，液状化抵抗との相関が高く，しかも容易に測定できるという利点を持っています。

　当初は，液状化事例と標準貫入試験のＮ値の関係から液状化抵抗を推定していました。すなわち，左図のように，地震による地盤内のせん断応力とＮ値の関係を示すデータをプロットしたときに，液状化したデータ群と液状化しなかったデータ群を区分できる場合は，その区分線の縦軸の値が液状化抵抗を示すことになります。今では，真に乱さない試料に近いと考えられる，細粒分（粒径 0.074 mm 以下）の少ない砂の原位置凍結試料に対して行った液状化試験結果¹⁾とＮ値²⁾との関係を示した右図の実線（かなりのバラツキはありますが）が得られています³⁾。縦軸に比の形で示されている液状化抵抗⁴⁾は，深さや地震マグニチュードにもよりますが，地震の最大水平加速度と重力加速度の比に等しいと見ても大きな違いはありません。Ｎ値が23を超える辺りから，液状化抵抗は急に増えていって，Ｎ値が30にもなれば，いくら強い地震が来ても，液状化の恐れはないと言えるでしょう。ただし，曲線の傾斜が急な部分では，Ｎ値の信頼性について十分吟味する必要があります。

　ちなみに，チューブサンプリング法によって採取した試料に対する液状化試験結果は，右下図の点線のように，Ｎ値の小さい砂の液状化抵抗を過大評価し，Ｎ値の大きい砂の液状化抵抗を大幅に過小評価します³⁾。