【解説】液状化現象とは？条件・発生メカニズム東日本大震災の被害事例と支援対策

液状化現象とは？条件と発生のメカニズム

液状化現象とは、地震などの揺れにより、地盤内の砂粒子と地下水の均衡が崩れ、地盤が一時的に流動性を帯びた液状になる現象です。

液状化の主な原因は、地盤の性質と地震動の特性にあります。特に、以下の3つの条件が重なると、液状化が発生しやすくなるとされています。

これらの条件が重なることで、間隙水圧の上昇や粒子間のバランスの崩れ、地盤の強度喪失・支持力低下を引き起こします。図1は、こうした揺れによる液状化の発生プロセスを段階的に示したものです。

図1：液状化現象の発生メカニズム

平時の地盤では、砂粒子が地下水の中で互いにバランスを保ち、かみ合うことで発生する摩擦によって建物の重さを支えています。

平時の状態に強い揺れが加わると、間隙水圧（砂粒子のすき間に存在する地下水が持つ圧力）が急激に上昇し、砂粒子間のバランスが崩れて摩擦力を失います。これにより、地盤内では、砂粒子が地下水に浮いた状態となり、一時的に流動化するため、通常の固体としての性質を保てなくなります。

その結果、地盤は強度を失い、建物などを支える支持力が低下することで、沈降や傾斜が発生し、地盤内の砂粒子や地下水が地表に噴き出します。これが液状化現象の発生プロセスです。

このような液状化現象の発生は、社会インフラに深刻な被害をもたらす可能性があり、場合によっては長期にわたる復旧が必要となります。そのため、災害対策基本法においても、災害を引き起こす自然現象の一つとして位置づけられています。

一方で、液状化は、あらかじめ対策を講じることで被害の発生や拡大を防ぐことが可能な現象でもあります。発生後の被害を最小限にとどめるためには、液状化の発生メカニズムを正しく理解し、その上で発生しやすい地盤や地形の特徴を把握することが重要です。

液状化が起こりやすい地盤・地形

液状化現象が起こりやすい地盤や地形は、主に「低地の地形」と「人工改変地形」があります。以下の図2は、それぞれの地盤や地形ごとに具体例を示したものです。

図2：液状化が起こりやすい土地・地形の種類

低地の地形とは、主に後背湿地・三角州・砂洲・旧河道などを含み、河川や沿岸沿いに分布していることが、図2からも読み取れます。過去に川が流れていた場所や、洪水の頻発により土砂が堆積してできた氾濫平野など、地盤が軟弱で水害リスクが高い点が特徴です。

人工改変地形とは、埋立地や干拓地、旧池沼など、人間の活動によって自然の地形が作り替えられた地盤を指します。自然由来の地形と比べて堆積時期が新しく、緩い砂地盤が形成されやすいという特徴があります。中でも、臨海部の埋立地や干拓地は、液状化リスクが極めて高いエリアです。港湾施設・物流倉庫・工業地帯など、産業・物流の要衝となる施設が多く立地しており、液状化が発生すれば、その影響は広範囲に及ぶおそれがあります。

上述した地形のほか、旧河道を埋め立てた内陸の平野部や、大規模に造成された工業団地など、類似の地質条件が揃えば液状化は内陸部でも発生します。したがって、「内陸だから安全」という先入観は禁物であり、立地する土地の成り立ちを見直すことが不可欠です。

さらに、過去に液状化が発生した場所は、「再液状化」の懸念があります。これらの地域では、傾斜や路面変状などの液状化被害の復旧だけでは、対策として不十分だと指摘されています。再液状化のおそれがある地盤そのものを強化・改良する「再液状化対策」を講じることが求められます。

液状化現象がもたらす被害と影響

液状化現象が発生すると、単に地盤が一時的に液状化するだけではなく、建築物やインフラにも影響を及ぼし、広範囲にわたる被害を引き起こします。

以下の表1は、液状化によって発生する主な現象や影響を、写真と共に示したものです。

【表1】液状化現象の種類

現象 （液状化による影響）	説明（概要）	写真例（※a）
噴砂・噴水	地中の水圧が上昇し、砂や水が地表に噴き出す現象
路面変状	道路や歩道にひび割れ、せり上がり、隆起、沈下などが生じる現象
地盤沈下・傾斜	地盤の支持力が失われ、建物が不均一に沈んだり傾いたりする現象
陥没	地下水が砂と共に地表へ噴出することで、地下空洞化や支持力の低下が生じ、道路や地表が陥没する現象
路面損壊	路面に亀裂が入ったり、地盤が不均一に沈下することで波打ちや陥没が起きる現象
浮き上がり	地中埋設物（マンホール、下水管、浄化槽）など、内部が空洞で、比重が軽い構造物が浮力で地表へ押し上げられる現象

（※a）出典：千葉県浦安市「浦安市液状化対策技術検討調査委員会 資料・議事概要」

千葉県浦安市「浦安市液状化対策技術検討調査委員会 資料・議事概要」、国土交通省「液状化現象について」を基にニュートン・コンサルティングが作成

道路・地盤面の変状（噴砂・路面変状）

液状化現象により、地表に砂や水が噴き出す「噴砂・噴水」や、路面変状が発生すると、交通障害・上下水道の機能不全・路面や構造体の損壊などの被害が生じます。地盤内から噴き出した大量の砂や水が道路へ流出すると、緊急車両や物流車両の通行が遮断され、復旧作業の遅延、物資輸送の停滞、従業員の通勤制限など、事業継続に深刻な影響を及ぼす可能性があります。

さらに、噴き出した砂が下水管の継ぎ目などから内部に流入すると、管の中が砂で完全に塞がる「埋塞（まいそく）」状態となり、長期間にわたり使用不能となるおそれがあります。

建物の地盤沈下・傾斜

液状化によって地盤の支持力が失われると、建物が不均一に沈下・傾斜する現象が発生します。これにより、耐震基準を満たす建物であっても、ドアの開閉不良や壁の亀裂が生じる可能性があります。傾斜が大きくなると、下水などの配水管が逆勾配になり、水が正常に流れなくなるといった二次被害も発生します。

地中構造物の浮き上がり

液状化に伴い、マンホールや上下水道管、ガス管などの地中構造物は地表に浮き上がります。これは浮き上がり現象と呼ばれ、流動化した地盤の中では、泥水よりも比重が相対的に軽いものには、上向きの力が働くためです。

その結果、地中の上下水道管やガス管が損傷し、衛生環境の悪化を招くだけでなく、二次災害として火災が発生した場合には、消火活動に支障をきたすおそれがあります。製造拠点では、物資の納品があっても、インフラの寸断により製造が不可能となり、重大な影響を被る可能性があります。

これらの液状化による被害は、自社拠点のみ地盤改良などの対策を講じたとしても、前面道路などの周辺被害により、二次的な影響を受けるおそれがあることに留意が必要です。そのため、拠点の液状化リスクを評価する際は、周辺道路やライフライン設備（水道・電気・ガス・通信など）の脆弱性も含めた包括的な視点での評価が重要です。

液状化現象が発生した過去の地震とは

液状化現象は、特に地盤の性質や地下水位などの条件が揃った地域において、一定以上の規模の地震によって引き起こされます。日本ではこれまで、大規模地震に伴う複合災害として液状化が発生し、社会インフラや住宅地に深刻な被害をもたらしてきました。

以下の表2は、液状化が実際に確認された主な地震と、それぞれの地震の規模を示したものです。液状化は同一地域で再発するリスクもあることから、過去の発生事例を把握しておくことは非常に重要です。

【表2】過去日本で液状化現象が発生した主な地震

気象庁「気象庁が名称を定めた気象・地震・火山現象一覧」、「日本付近で発生した主な被害地震（平成8年以降）」、「過去の地震津波災害」、国土交通省「市街地液状化対策推進ガイダンス（令和元年6月）」、「令和6年能登半島地震における被害と対応」を基にニュートン・コンサルティングが作成

表2からは、マグニチュード6～7以上の地震で液状化が多く発生している傾向が読み取れます。これは、地震の特性として、マグニチュードが大きいほど揺れの継続時間が長くなる傾向にあるためです。

特に、2011年の東北地方太平洋沖地震では、従来のマグニチュードでは算出できない規模のモーメントマグニチュード（Mw）9.0の巨大地震が発生し、広範囲にわたって甚大な液状化被害が確認されました。

【事例】東日本大震災における液状化被害

東北地方太平洋沖地震によって、未曽有の災害となった東日本大震災では、液状化の被害が1都12県に及びました（※2）。このうち、震源から遠く離れた東京湾岸・内陸の河川流域では、震源域に近接するエリアよりも液状化の深刻な被害が生じました。

（※2）産業技術総合研究所「GSJ 地質ニュース 2011 年東北地方太平洋沖地震における液状化発生率と強震継続時間の関係の検討」

東京湾岸エリア

千葉県や東京都、川崎市などにあたる東京湾岸エリアは、明治以降に埋め立てられた比較的新しい埋立地が中心であり、海に隣接しているため地下水位が高く、液状化が発生しやすい条件が揃っています。こうした立地条件のため、次のような液状化被害が確認されました。

千葉県浦安市（舞浜地区）

• 大規模な液状化による地盤の沈下・傾斜
• 首都高速湾岸線の路面に大量の噴砂が発生

川崎市臨海埋立地（コンビナート地区）

• 重量構造物や電柱などの沈下・傾斜
• マンホールや下水管などの地中構造物の浮き上がり
• 埋塞による下水道の使用不能、ライフラインの寸断
• 道路の舗装面に沈下・隆起・ひび割れ・段差が発生

内陸の河川流域エリア

内陸の河川流域エリアでは、内陸でありながら液状化の集中発生が見受けられました。利根川下流・霞ヶ浦・鬼怒川・小貝川・古利根川・荒川下流のエリアは、干拓地や旧河道、砂利採取跡といった液状化が発生しやすい地盤が多く分布しており、以下の被害が確認されています。

耕作地・構造物の被害

• 河川敷内のゴルフ場・グラウンドで非常に激しい噴砂・噴水が発生
• 建物の沈下・傾斜による甚大な住家被害
• 不同沈下による構造物の基礎部分に割れや大きな段差が発生
• 地中の木杭が地表へ突き出す
• 宅地地盤の広範囲にわたり大量の噴砂・噴水が発生

公共施設・ライフラインの被害

• マンホールや下水管の浮き上がりによる下水道施設の損壊
• 道路側溝の破壊や蓋の乗り上げによる道路の損壊
• 道路舗装面の変状
• 道路端部に設置された電柱などが大きく傾斜

特に、利根川下流域の干拓地・旧河道・砂利採取跡においては、本震後に発生した余震も相まって、繰り返しの地震動により、液状化した地盤が水平方向に移動する「側方流動」が発生し、宅地地盤が大きく水平変位しました。

これらの被害により、浦安市では1日最大33,000世帯が断水し（※3）、広範囲でガス供給も停止するなど、ライフラインにも深刻な影響が及びました。被害を抑えるためには、建物の耐震化だけでなく、マンホールの浮き上がり防止や耐震継手管の導入、地下水位の管理といったインフラ対策が重要です。

実際、震災前に滑走路の液状化対策を完了していた仙台空港は、被災後4日目より救援物資輸送の拠点として機能しました。また、川崎市の製油所では地下水位の制御により液状化被害を免れた施設が多く、これらの事例は企業の有効なリスク低減策として参考となります。

（※3）浦安市「公共土木施設の被害・液状化対策」

液状化現象のリスク軽減と公的支援の活用

液状化リスクに備えるためには、地盤の特性や被害の発生可能性を正確に把握し、必要に応じて地盤改良などの対策を講じることが求められます。しかし、液状化対策は工事費用や調査コストが高額になることも少なくありません。そのため、公的な支援制度や補助金を活用しながら、効果的かつ現実的な対策を進めることが重要です。

液状化のハザードマップ活用法

自社拠点周辺の地形や液状化の可能性を把握するため、国土交通省と国土地理院が提供する「ハザードマップポータルサイト（重ねるハザードマップ）」の活用が有効です。

図3：重ねるハザードマップによる液状化の発生傾向図

図3は「重ねるハザードマップ」上で液状化の発生傾向図を表示させたものです。洪水・内水・土砂災害・津波などの災害リスクに加え、液状化の発生傾向や地形分類を地図上に重ねて視覚的に確認できます。この「地形区分に基づく液状化の発生傾向図」では、全国の地形を対象に、250m四方のメッシュ単位で液状化の発生傾向の強弱が5段階で示されます。

ただし、これは地形に基づく相対的な発生傾向を示したものであり（※4）、地盤構造や地下水位、地盤の固さなどの実質評価は反映されていません。液状化の発生傾向が弱いと示された場合でも、人工改変地形では液状化が発生する可能性があります。

そのため、正確なリスク評価には、ボーリング調査結果や地盤データを参照し、必要に応じて専門的な地盤調査を実施することが重要です。

（※4）国土交通省「地形区分に基づく液状化の発生傾向図等」

液状化関連データの入手

液状化リスクをより高精度に評価するためには、「液状化の危険度」や「被害の可能性」など、個別地点の地盤情報や地形の成り立ちを踏まえた分析が不可欠です。前述の「ボーリング調査結果」に加え、「人工改変地形データ」の2つの観点が重要となります。

ボーリング調査結果を用いた液状化リスクの把握

ボーリング調査結果とは、特定地点の地盤を掘削して得られた、地層構成・地下水位・地盤の硬さなどの情報を記録したものです。一般に「PL分布図」や「柱状図」としてまとめられます。

ボーリング調査結果には、以下の内容が地表から深部に向けて縦方向に示されています。

【表3】ボーリング調査における調査項目・概要・役割

国土交通省「リスクコミュニケーションを取るための液状化ハザードマップ作成の手引き【補足資料】（令和7年3月更新）」を基にニュートン・コンサルティングが作成

表3のうち、最も重要とされるのは「地下水位」です。液状化は地下水位が高い地盤で発生する傾向にあるため、以下のデータベースなどを参考に、必ず確認します。

• 国立研究開発法人土木研究所：国土地盤情報検索サイトKuniJiban
• 国立研究開発法人防災科学技術研究所：ジオ・ステーション

なお、東京都が提供する「液状化予測図」では、ハザードマップと共に「PL分布図」を公表しており、地盤ごとの液状化指標値（PL値）を確認することができます。

人工改変地形に基づく地盤リスクの再評価

2024年に発生した能登半島地震では、従来の地形分類や液状化評価指標において「発生傾向が弱い」とされていた地域で、甚大な液状化被害が発生しました。

この事例は、標準的なハザードマップや明治以降の土地利用履歴だけでは把握しきれない局所的な液状化リスクの存在を示しており、液状化リスク評価のさらなる高度化が求められています。

とりわけ、250m四方メッシュ単位の地形区分では捉えきれない微細な地形変化や、江戸時代以前の埋立地・干拓地といった古い人工改変地の存在が、被害発生の一因となったと考えられています。

今後は、市町村史や古地図、郷土資料などの歴史的文献を活用して土地の成り立ちを精緻に把握し、砂丘の内陸縁辺部や複雑な造成地におけるリスクを、標高や地下水位などのデータと組み合わせて再評価することが重要です。

各都道府県の液状化対策支援

液状化リスクの評価をもとに、実際に地盤改良などの対策を講じるには、多額の費用が発生する場合があります。そのため、国や自治体が提供する液状化対策の支援制度を活用することで、負担を軽減できる可能性があります。

代表的な制度として、「宅地耐震化推進事業」の一環で実施されている「宅地液状化防止事業」では、公共施設などへの被害が懸念される液状化に対し、国が改良費用の一部を補助しています。これは、液状化対策が法律と国の制度に基づいた重要な防災・減災活動であることを示すものです。

具体的な対策を検討する際は、各自治体が提供する補助金や助成制度の内容を、優先的に確認することが重要です。たとえば、新潟市の「液状化被災宅地等復旧支援事業」では、地盤改良や傾いた建物の修復に対し、一定の費用が助成されます。

これらの制度を利用するには、罹災証明書による被害認定や対象エリアの要件、着工前の事前相談など、厳格な条件が設けられている場合があるため、早めに行政窓口と連携し、計画的に申請手続きを行うことが求められます。

参考情報