液状化現象
いよいよ、液状化の話です。
震災後に写真のようなものが見られます。
これが噴砂の跡です。 この地下で液状化が発生した痕跡です。
（１）体積変化
まず、緩い砂が振動で体積が減少する理由を考えてみましょう。
下の図は同じ大きさの球が並んだ状態です。 この球を砂の粒子と、考えてください。
この上端を右に、下端を左にずらすように変形させます。
このような変形をせん断変形といいます。
せん断変形では、元の長方形は平行四辺形になり、高さが変わらなければ、体積（図では面積）も変わりません。
しかし、球の上下には隙間ができています。
これは地震で地盤が変形した瞬間の状態に相当します。
この状態の地盤では、砂の粒子は浮いた状態です。
粒子の間が水で満たされていれば、水の抵抗を受けながら、粒子は沈んでいきます。
見方を変えれば、粒子の隙間から水が押し出されます。
沈降が終わると、上部には水だけの層ができます。
このとき、粒子の並びはせん断変形の前より、密になっています。
この、せん断変形による体積変化が液状化の原因です。
専門用語では、せん断変形による体積変化をダイラタンシーと呼びます。 体積が膨張する場合を正（＋）と定義しています。
蛇足ですが、逆の状況、せん断変形で、密な砂が、緩い砂に変化することもあります。
砂浜で、足で踏んだ砂の周りから水分が引いて、色が変わるのは、正のダイラタンシーのためです。
（２）液状化
2番目の図の状態では、粒子同士はバラバラになっており、変形に対する抵抗はほとんどなくなります。
あたかも、液体になったようなので、これを液状化と呼びます。
粒子の間の水が押し出されてしまうまでの間、液状化の状態は継続します。
（３）噴砂
それでは、噴砂はどのようにして起きたのでしょうか？
下の右の図が液状化している状態です。
砂が水の中に浮いており、砂の層は液体のような性質となっています。 液状化した砂がガラス管の中に入って、水を押し上げています。
そして、水頭は地表より高くなってきています。
最初の写真のような地割れがあれば、そこから液状化した砂が、水のように噴き上げるのです。
その跡に、砂の山ができるのです。
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