海べの 砂すなはまを ほると、下の 方は しめって います。じつは、砂すなの 多い 地めんの 中は、砂すなの 粒つぶと、そのあいだを うめる 水で できて います。

砂すなの 粒つぶは、すきまを あけながら、ゆるく かみあって います。建物たてものの おもさを うけとめて いるのは 水ではなく、この 粒つぶどうしが ふれあう 力です。

国は、液状化えきじょうかを「ささえあって いた つちの つぶが バラバラに なって、地めん ぜんたいが ドロドロの えきたいのように なる こと」と せつめいして います。

では、ゆれると、その かみあいに なにが おきるのでしょう。

もし建物の下の地面を横から見られたら、何が見えるでしょうか。砂が多い地盤の中では、砂粒どうしがすき間を残しながらゆるくかみ合っていて、そのすき間は水で満たされています［1］。

ここで大事なのは、地面の強さを保っているのが水ではなく、砂粒どうしが接していることだという点です。建物など地面にかかる力は、砂粒のかみ合いが受け止めています［1］。

国土交通省は液状化を、互いに接して支え合っていた土の粒子がバラバラになり、地盤全体がドロドロの液体のような状態になる現象と説明しています［4］。地震調査研究推進本部の用語集も、ゆるく堆積した砂の地盤に強い地震動が加わると、地層自体が液体状になって建物などを支える力を失う現象としています［5］。

ここまでで、液状化は「支え合いがはずれる現象」だと分かりました。では、揺れの間に、砂粒と水のあいだで何が起きているのでしょうか。

建物の重さは、地盤のどこで受け止められているのか。砂地盤の内部を拡大してみると、砂粒がすき間を持ってゆるくかみ合い、そのすき間は地下水で満たされている。地盤が強さを保っているのは、粒どうしが接触しているからで、水が荷重を支えているわけではない［1］。

この前提に立つと、液状化の公的な定義が読みやすくなる。国土交通省は、互いに接して支え合っていた土の粒子がバラバラになり、地盤全体がドロドロの液体のような状態になる現象と述べる［4］。地震調査研究推進本部の用語集も、ゆるく堆積した砂の地盤に強い地震動が加わると、地層自体が液体状になり建物などを支える力を失う現象と定義している［5］。どちらも「粒どうしの支え合いが失われる」点で共通している。

では、揺れている最中の地盤の内部で、粒と水の間には何が起きているのか。次の章で順に追う。

コップの 水の 中に、ビーだまを ゆるく つみかさねた ところを おもいうかべて ください。ゆらすと ビーだまは うごいて、つみかさねた ところが くずれます。

地めんの 中でも、おなじような ことが おきます。つよい ゆれで 砂すなの 粒つぶが うごくと、かみあいが ゆるんで、粒つぶが 水に ういた じょうたいに なります。

すると、粒つぶが ささえて いた 力を、水が うけもつ ことに なります。水の おしあう 力、つまり 水圧すいあつが 高まります。粒つぶどうしの ふれあいは、さらに よわくなります。こうして、地めん ぜんたいが どろ水のように なります。

ただし 本当の 砂すなは、ビーだまよりも ずっと こまかい 粒つぶです。たとえ話は、ようすを つかむ ための ものです。

「どうして 液状化えきじょうかは おきるの？」の こたえを ひとことで いうと、「ゆるい 砂すなと 水の 地めんが つよく ゆれ、粒つぶの ささえを 水が うけもつから」です。

水を入れたコップの底に、ビー玉をゆるく積み重ねたところを想像してみてください。コップをゆするとビー玉が動いて、積み重ねたところが崩れ、玉どうしの支え合いがゆるみます。

地盤の中でも、似たことが起きると説明されています。揺れで地盤が変形すると、砂粒が粒どうしのすき間に落ち込むように動いて、かみ合いがゆるみ、砂粒が水に浮いたような状態になります。すると、砂粒どうしで支えていた力を、すき間の水が受け持つことになります。すき間の水圧が高くなり、粒どうしが接触する力はさらに弱まって、地盤全体が泥水のようになるのです［1］。

ただし、実際の砂粒はビー玉よりずっと小さく、地盤は広くて深い空間です。たとえはようすをつかむためのもので、仕組みそのものではありません。

題名の問いに一文で答えるなら、「ゆるい砂の地盤が水で満たされていて、強く揺れると、砂粒のかみ合いがはずれ、支えていた力を水が受け持って水圧が上がるから」です。この答えの前提が分かると、液状化で何が起きるかも読み取れます。

では、地面が泥水のようになったとき、その上にある建物や、その下にある管は、どうなるのでしょうか。

揺れの間、砂粒と水のあいだでは何が起きているのか。揺れで地盤が変形すると、砂粒が粒間のすき間に落ち込むように動く。粒どうしのかみ合いがゆるみ、砂粒は水に浮いた状態に近づく。粒で支えていた力は、すき間を満たす水が受け持つことになり、間隙水圧（すき間の水の圧力）が上がる。水圧が上がるほど粒どうしが接触する力はさらに弱まり、地盤全体が泥水のように変わる［1］。

これを地盤工学の言葉で言いかえると、次のように説明されている。地盤の粒間で力を伝える効果を有効応力といい、有効応力は拘束圧から間隙水圧を引いた値で表される。地震で急に繰り返し力を受けた緩い飽和砂は、排水が間に合わない状態では体積が縮もうとして水圧が過剰に上がり、有効応力が小さくなる［10］。つまり「水圧が上がるほど、粒どうしが押し合う力が減る」という上の説明と同じことを、式で言い表している。ここでは、この見方が学術的な解説にも見られる、という点にとどめておく。

題名の問いに一文で答えるなら、「緩い砂の地盤が地下水で満たされていて、強い揺れで粒のかみ合いがはずれ、支えていた力を水が受け持って水圧が上がるから」となる。たとえば水を入れた容器にビー玉をゆるく積んで揺らすと、積んだ部分が崩れて玉どうしの支えがゆるむ。このモデルは、水圧が上がる向きを直感するための道具にすぎず、実際の砂は粒が細かく、水の通り道も複雑なので、数値の予測にはそのまま使えない。

では、液体のようになった地盤の上で、重いものと軽いものはどうふるまうのか。

どろ水の 中では、おもい 石は しずみ、かるい 木ぎれは うきます。液状化えきじょうかした 地めんも、これと おなじような ふるまいを します。

地めんの 上に ある おもい 建物たてものは しずんだり、かたむいたり します。地めんの 下に うまって いる かるい 水道かんや マンホールは、うき上がる ことが あります。

ちからの たかく なった 地下水が、すなと いっしょに 地めんの 上に ふき出す ことも あります。これを「ふんさ」と いいます。ゆれが おわった あとには、粒つぶが 下に しずんで、地めんが 少し ひくく なります。

では、こんな ことは、どんな 場所でも おきるのでしょうか。

液状化した地盤は、地上の建物などにとっては、液体の上に載っているのと似た状態です。大林組の解説では、密度の大きいものは沈み、小さいものは浮くとされ、地上の重い建物は沈み、地下の軽い水道管などは浮き上がります［1］。千葉県の解説も、マンホールや地下に埋めた浄化槽などは、浮力で浮き上がることがあると述べています［3］。

圧力が高まった地下水は、「噴砂」や「噴水」として地表に噴き出します［1］。揺れが収まったあとは、浮いていた土の粒が沈んで、地盤全体が沈下します［1］。

砂粒どうしの支えが弱まると、建物が沈んだり、地下の管が浮き上がったりすることがあります。重さの違いが、そのまま沈む・浮くの違いになるのです。

では、これはどんな場所でも起きるのでしょうか。それとも、起きやすい土地があるのでしょうか。

液体のようになった地盤では、何が沈み、何が浮くのか。地盤を支える砂粒のかみ合いが失われると、地盤の密度より重い構造物は沈み、軽い埋設物は浮き上がる。大林組の解説は、地上の建物など重いものは沈降し、地下の水道管など軽いものは浮上するとまとめている［1］。千葉県も、マンホールや地下の浄化槽が浮力で浮き上がることがあると述べており、別の機関の説明で同じ現象が確かめられる［3］。

圧力の高まった地下水は、噴砂・噴水として地表に噴き出す。揺れが収まると、浮いていた土粒子が沈んで、地盤は沈下する［1］。ただし、揺れが止まってから水圧が元に戻るまでの時間や、噴砂が続く長さについて、一般に使える数値は今回の資料では得られていない。

この沈む・浮くという現象は、砂粒のかみ合いが失われて地盤が液体に近づいた、という一つの原因で説明できる。だとすれば、そのような地盤になりやすい場所と、なりにくい場所があるはずだ。それはどう決まるのか。

液状化えきじょうかは、3つが そろうと おきやすく なります。

1つめは、ゆるい 砂すなの 地めんです。2つめは、地下水が 地めんの ちかくに ある こと。3つめは、つよい ゆれが 長く つづく ことです。

どんな 土地が そうなりやすいか、土地の できかたを しらべると わかります。うめたてて つくった 土地、むかし 川が ながれて いた ところ、すなの おかのあいだの ひくい 土地などが、あげられて います。

ただし、どの 土地でも かならず おきる わけではありません。どれくらい おきやすいかは、土地ごとに ちがいます。

では、液状化えきじょうかは 新しい できごとなのでしょうか。それとも、むかしから あったのでしょうか。

液状化は、次の3つがそろうと起きやすくなると説明されています［1］。

1つめは、ゆるい砂の地盤であること。2つめは、地下水の位置が浅いこと。目安として、地表から10m以内で、浅いほど被害が大きくなるとされます。3つめは、大きな揺れです。震度5弱以上といわれ、揺れている時間が長いと震度4でも起きる可能性があるそうです。数字はどれも目安であり、ここから先は必ず起きる、という境目ではありません。

横浜市の解説は、最も液状化しやすいのは「砂地盤で、しかもゆるく、さらに地下水が地表付近の浅い所にある地盤」だと述べています［2］。

こうした地盤は、土地の成り立ちから見当がつきます。国土交通省国土地理院の関係者による解説では、液状化の可能性が高い場所として、埋立地、干拓地、旧河道（昔の川の流れた跡）、砂丘・砂州の間の低地があげられています［9］。その土地がどう作られてきたかを調べると、液状化しやすさを考える手がかりになります。

では、これほど身近な現象が、広く知られるようになったのはいつなのでしょうか。

どんな条件がそろえば液状化が起きるのか。大林組の解説は、次の3つをあげる［1］。①ゆるい砂地盤（N値が20以下、粒の大きさがおよそ0.01〜2mm）。②地下水位が地表から10m以内で、浅いほど被害が大きい。③大きな揺れ（震度5弱以上といわれるが、揺れが長く続けば震度4でも起こりうる）。これらは目安の条件であり、固定された境目ではない。

3つが重なると、揺れの前から条件が整っているわけではない点が興味深い。砂が緩いことと地下水が浅いことは、地震の前から地面に備わっている性質だが、揺れの強さと長さは地震ごとに決まる。つまり、前の2つは土地を調べれば見当がつき、最後の1つは地震が起きるまで分からない。横浜市は、最も液状化の可能性が高いのは砂地盤で、ゆるく、地下水が浅い所だと述べている［2］。

では、前の2つの条件は、土地のどこを見れば分かるのか。国土地理院の小荒井衛氏の解説は、液状化の可能性が高い場所に、埋立地・干拓地・旧河道・砂丘や砂州の間の低地をあげている［9］。いずれも液状化しやすい場所の例として挙げられている。土地ごとの地盤や地下水位は、自治体などが出す液状化の危険度の資料で確かめたい。

条件が土地の履歴から読めるとすれば、過去にも、同じ場所で液状化が起きたはずだ。記録はどこまでさかのぼれるのか。

はじめに 出て きた はしの あしの あとは、かながわけんの ちがさきしに あります。1923ねんの 大きな 地震じしんと、つぎの 年の 1がつの ゆれの あとに、水田の 中から あらわれました。いまは 国の しせきに なって います。

つまり 液状化えきじょうかは、むかしから ある しぜんの できごとです。

大きく 知られるように なったのは、1964ねんの にいがたの 地震じしんの あとです。この ころから、けんきゅうが ほんかくてきに すすみました。2011ねんの 地震じしんでは、広い はんいで 液状化えきじょうかが おきました。それでも、そのたびに くらしを まもる ちえが ふえて います。

では、液状化えきじょうかを ふせぐには、どうしたら いいのでしょう。

最初に書いた橋脚の跡を、もう少し詳しく見てみましょう。茅ヶ崎市にある旧相模川橋脚は、1923年9月1日の関東大震災と、翌1924年1月15日の余震に伴う液状化で、水田の中から現れた橋脚の跡です。1926年10月20日に国の史跡に指定されました［6］。液状化は、昔から起きていた自然の現象で、関東大震災でも痕跡が報告されています［6］。

それなのに、液状化が広く知られたのは、1964年の新潟地震からです。県営アパートが大きく傾いた被害をきっかけに、研究が本格的に始まりました［1］。この地震では液状化が多発したと伝えられています［7］。それまで大きな問題にならなかったのは、構造物が少なく、液状化しやすい場所に人があまり住んでいなかったためと考えられています［1］。

2011年の東北地方太平洋沖地震では、東北から関東にかけた9都県で、約2万7000件の液状化による宅地の被害がありました（国土交通省調べ、2011年9月27日時点）。東京湾岸の新しい埋立地は、震源から400km近く離れていても、広い範囲で液状化しました［8］。揺れの強さだけでなく、その土地の成り立ちが効いたことを示す例です。

昔からの現象でも、人が住む場所が広がったために、目立つようになった。そう考えられています。では、備えるには何ができるのでしょうか。

この現象は、いつから知られていたのか。茅ヶ崎市の旧相模川橋脚は、関東大震災（1923年9月1日）と翌1924年1月15日の余震に伴う液状化で、水田の中から現れた橋脚の跡で、1926年10月20日に国の史跡に指定された［6］。液状化は昔から起きていた自然現象であることが、この遺跡から分かる。

それなのに、なぜ液状化が広く注目されたのは1964年の新潟地震だったのか。大林組の解説によれば、このとき県営アパートが大きく傾いた被害が転機となり、研究が本格化した。それまで問題になりにくかったのは、構造物が少なく、液状化しやすい場所に人があまり住んでいなかったからと考えられている［1］。JSTのサイエンスポータルも、新潟地震で液状化が多発したと伝えている［7］。

2011年の東北地方太平洋沖地震では、東北から関東にかけた9都県で約2万7000件の液状化による宅地被害が発生した（国土交通省調べ、2011年9月27日時点。範囲の数え方は資料によって9都県・13都県などと異なる）。東京湾岸の新しい埋立地は、震源から400km近く離れていても広い範囲で液状化した［8］。揺れが比較的遠くから届く場所でも、条件が重なれば起きることを示す。

以上のことから、液状化は昔からあった現象だと分かる。それが注目されるようになったのは、条件の整った土地に人の暮らしが広がったためと、資料では説明されている。では、条件のうち何を取り除けば、被害を減らせるのか。

液状化えきじょうかが おきる 3つの じょうけんの うち、1つでも なくせば、おきにくく なります。

地震じしんは ふせげません。だから、砂すなと 地下水に 手を うちます。地めんの 中に 砂すなの くいを おしこんだり、おもりを おとしたりして、ゆるい 地めんを かたく しめます。セメントなどで かためる ほうほうも あります。

また、地めんの 中に 水を にがす パイプを つくると、地震じしんで 高まった 水圧すいあつを すばやく さげられます。

いえを たてる ときには、地めんの 上の 方だけを かためる ほうほうが、よく つかわれて います。

対策の基本は、3つの条件（ゆるい砂・浅い地下水・強い揺れ）のうち、1つを取り除くことです。地震は防げないので、砂と地下水に手を打ちます。

ゆるい砂には、締め固めと固化の方法があります。地盤の中に砂杭を押しこんだり、地盤の上におもりを落としたりして、ゆるい地盤を締め固めます。セメントなどで固める方法もあります。地下水には、地盤の中にドレーン（水を通しやすいパイプ）を作り、地震で上がった水圧を素早く下げる方法があります［2］。

戸建ての住宅では、地表に近い部分の地盤改良が一般的とされています［2］。

仕組みが分かれば、対策も整理できる。地震は防げないので、3つの条件のうち、砂と地下水に手を打つのが基本になる［2］。

ゆるい砂を取り除く方法として、砂杭を地盤に押し込んだり重りを落としたりして締め固める工法（サンドコンパクションパイルなどの締固め）、セメントなどで固める工法がある。水の方では、ドレーン（透水性の高いパイプ）を地盤中に作り、地震で生じた水圧を速やかに下げるドレーン工法がある［2］。どれも、液状化の仕組み（水圧が上がって、粒の接触が弱まる）のどこを断つかで整理できる。戸建て住宅では、表層の地盤改良が一般的とされる［2］。

なお、ここで述べたのは考え方と代表例にとどまる。具体的な工法の選び方や費用は、敷地ごとの調査にもとづいて専門家が決めるものである。

地盤の強さを砂粒のかみ合いが決めているという見方は、液状化の理由と、対策の方向の両方を同じ線で説明してくれる。

おうちの 人と いっしょに、おぼんの 上で ためして みましょう。

とうめいな プラスチックの コップに、砂すなを はんぶんほど 入れます。砂すなの 上まで 水を そっと 入れ、その 上に ビーだまを 1つ のせます。コップの よこを、ゆびで やさしく とんとん たたきます。

ビーだまの まわりや 水の ようすが どう かわるか、見て みましょう。砂すなの しめりぐあいや 水の 多さで、ようすは かわります。うまく いかなくても だいじょうぶです。ほんとうの 地めんの 中を そのまま うつした ものでは ありません。

おうちの ちかくの ハザードマップや、まちの ぼうさいの まどぐちで、液状化えきじょうかの ことが のって いるか、見て みるのも いいですね。

今日できること：透明なプラスチックのコップに、砂を半分ほど入れます。砂の表面くらいまで水をそっと注ぎ、ビー玉を1つ載せます。机の上のおぼんの中で、コップの側面を指先でやさしくとんとん叩いて、砂の表面の水の動きやビー玉のまわりのようすを観察してみましょう。砂や水の量で結果は変わります。これは仕組みの感じをつかむ遊びで、実際の地盤の再現ではありません。

調べてみたいとき：住んでいる市区町村のハザードマップや防災の窓口で、液状化について載っているか見てみましょう。

出かけてできること：茅ヶ崎市の旧相模川橋脚は、国の史跡として残っているそうです。近くへ行く機会があれば、水田の中から現れた橋脚の跡がどんな場所なのか、確かめてみると面白いかもしれません。

公式情報としては、国土交通省の「液状化現象について」や横浜市のQ&Aが、起きる条件や対策をまとめています。

何が結果を左右するのかを、小さなモデルで観察できる。透明なプラスチックのコップに砂を半分ほど入れ、表面まで水を注ぎ、ビー玉を載せる。おぼんの上で、コップの側面を指先で軽く叩き、砂の表面の水の動きやビー玉のまわりのようすを見る。砂の量・水の量・叩く強さを一つずつ変えれば、「ゆるい砂」「水の量」「揺れの強さ」のどれが結果を左右するかを、自分で比べられる。実際の地盤とは大きさも水の逃げ方もちがうので、あくまで感覚をつかむための観察にとどまる。

土地の履歴を調べるなら、住んでいる自治体のハザードマップが入口になる。さらに、旧河道・埋立地・干拓地といった成り立ちは、地理院の資料や各自治体の資料で確かめられる。国土交通省の「液状化現象について」と、横浜市の「液状化現象に関するQ&A」は、起きる条件と対策を公的機関の立場で説明している。

茅ヶ崎市の旧相模川橋脚は、液状化の痕跡として史跡に指定されている。実物を見に行けば、100年前の地震が、いまの地面とつながって見えてくるかもしれない。