JPS58131234A - 対地震遮蔽および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 建造物９例えば通常のビルディング、一般発電所、原子
力発電所、工場等を地震の影響から効果的に守る方法は
不完全な１１になっている。

ひとたび地震が発生すると、通常、地震断層に沿って、
３種類の地震衝撃波（即ち地震に起因する波）が、地下
数キ四メータまたはそれ以上の地点にある断層に沿った
震源地から発生する。

これ等の波には、剪断波あゐいは８（２次）波と称して
、建造物に最も大きい被害を与えるもの、また圧縮波あ
るいはＰ（１次）波と呼ばれ、さほどの被害がないもの
と、さらにＳ波およびＰ波が地表に達した時に発生し、
地表に沿って進行して被害をもたらす表面波がある。

爆発とか、走行車輛などに伴う振動から建物を守る方法
として、爆心と建物との間に数フィート（１フイートは
約３０．５５１）の深さで溝を掘シ、その中に適当な材
料を充填して、壁を形成することが知られている。米国
特許第１，７２８，７３６号には、走行車輛による振動
から住宅を守る方法として、住宅の土台近く、マえは車
道と住宅の基礎に当接する側路との間に壁を埋めこむ方
法を開示している。この場合の壁は約６フイート（約１
　ｍ　８３　ｃｍ　）の深さで、ゴムとか、圧縮コルク
、石綿あるいはレンガと言ったもの、更にはゴムをコー
トし九強化；ンクリートブロック等の素材を用いて構成
する。これ等の壁は比較的薄手の障壁であるため、爆発
、走行車輛による振動に対しては効果が認められている
。

これは、それ等の震源から発生する波の波長が短く、通
常数ののオーダであることが、その理由である。比較的
短い波長の振動、したがって小さい振幅の振動は、たと
え障壁が薄い場合でも、そこを迂回進行することができ
ない。しかし、こうした振動防止方法は、その波長がＩ
ＡＫｍまたはそれ以上と云った地震波に対しては効果が
認められない。それというのも、こうした薄い壁あるい
は溝は地震に際して地表の一部膿 として動いてしまい、地震に対する何等保機能を発揮す
ることにならないからである。更に、上述の米国特許に
開示されている壁は、その深さにかかわらずＳ波の容易
な透過を許してしまうものである。その理由は、壁を構
成する材料の本質的な剪断モジュールにあり、このため
地震波に対する耐性を確保することができない。

過去において地層から建物の基礎を部分的に分離するこ
とによって、建物を地震の影響から保護しようとする試
みが数多くなされてきた。

米国特許第４，１６６．３４４号では建物を滑動可能な
パッドで支え、建物と地との間を多数のもろい結合部材
で保持する方法をとっている。この構造は地震によって
生ずる水平、垂直方向の建物の加速度を減することを目
的としている。こうなると、地層の水平運動からある程
度分離するには建物を水上よりはむしろ砂上で支えると
云うことになる。

しかし、これまでの方法のどれ一つを取っても、現存の
建造物２例えば核反応炉とそれに付随する危険な補助建
造物を、少なくとも建物の基礎に対するかなシな修正な
しにはそれらを地震の影響から守ることはできない。建
物の特殊性、その存在位置等によって、これまでの技術
による建物基礎の補足は、技術的にも、また経済的にも
不可能である。更に、従来技術による建物の保護方法に
よれば、建物の構造設計が選ばれた保護方法と両立しな
ければならず、原子力発電所のようなある種の建物にあ
っては、建物の設計段階で七れ等を考慮すること自体不
適切な場合すらある。

本発明は、地震波による被害から建物を保護することを
可能にするものである。一般に云って、このことは建物
と地震の震源との間に地震波の進行を妨げる対地震３ｍ
皺を介在させることによって達成されるものである。

本発明による対地震遮蔽は震源と建物の間に設は九比較
的深い溝で構成される。この遮蔽は建物近くに生じて建
物に被害を与える地震から建物を遮蔽するように形成さ
れる。溝には地震波の伝搬を許さない材料、あるいは周
辺地質に比較して一地震波の伝搬を大いに減少させる材
料を充填する。最も理想的な溝は気体封入形のもので、
開放空気充填形のものである。この形のものは地震波伝
搬に対して完全な障壁を形成する。しかしながら、効果
的な地震波遮蔽を構築するには、以下に述べるように１
溝内体が比較的深いことが必要であシ、かつ溝の壁が安
定であること、即ち陥没、地盤のゆるみ等から保護され
ていなければならない。このためには、普通、溝内に液
体またはゲル、北した材料を充填して溝壁を支持し、か
つ壁の損壊を防止する一方で地震波９％に８波の溝横断
を阻止、減少するようにしなければならない。

Ｓ波は剪断波である以上、溝充填材としては液体が最も
望ましい。他の材料２例えばゲル化した材料とか、低密
度、低剪断モジュールの固体等も使用可ではあるが、こ
の場合、溝を横断するＳ波を、気体充填液体充填の場合
のように、すべて阻止するということはできない。従っ
て、これ等充填材は第２案としての充填材とも云うべき
ものである。

本発明の説明に当っては、地震が地下５乃至３０　ｋｍ
以上の震源で発生し、地震波はそこから放射状に発する
と云う事実に基いて話を進める。効果的に建物を保護す
るには、地震波の放射進４行から建物を遮蔽しなければ
ならない。上述の溝はそうした遮蔽の役を果すが゛、最
も効果を上げるには、遮蔽が十分な深さを゛もっていて
、比較的長波長の表面波に対しては効果的障壁の役割を
、また屈折してくるＰ波およびＳ波を阻止する役を演す
るものでなければならない。前者の要求を満たすために
は溝の深さは最小１００ｍを要し、後者に対しては数キ
ロメータの深さを要する。勿論これは、建物と断層線の
距離、溝と建物の距離、および予想される最大震源深さ
等に依存するものである。しかし、こうした深さの溝は
、不可能ではないにしても、技術的に見て困難であシ、
いづれにせよ、現在では少なくとも経済的に見て現実性
に乏しい。

本発明では１００乃至１０００ｍ深さで、液体充填の溝
を利用する。それ故、溝に当るＳ波は殆んど完全に反射
され、溝を渡ることができず建物に到達しないことにな
る。充填材によっては表面波、Ｐ波は部分的に完全に反
射される。こうした溝は建物を地震から完全に分離する
ものではないにしても、建物に対する地震の影響は大い
に軽減されることになる。

一つの典型として、本発明による地震遮蔽を施し九建物
に対する地震力は２５乃至７５慢減少することが期待さ
れる。その結果、建物は通常の地震に耐える設計であれ
ばよく、このことは建設費の低減、および全体の安全性
向上をもたらすものである。後者の効果は、地震災害が
更にひどい結果を生むことになる原子力発電所にとって
は特に重要である。従来の方法で原子力発電所を地震か
ら保護するためには、その建設費用は経済的現実性を邊
かに越えるものとなる。本発明によれば、溝の構築、適
性材の充填は比較的低コストで行われ、地震発生地域に
原子力発電所を建設することも経済的に不可能ではなく
なる。本発明によれば原子力発電所の安全性に関して、
何らの妥協をすること４１７！せず、更に重要なことに
、地震による被害に対して、大いなる保護を与えること
ができる。

以下、添付図面を参照しつ＼、本発明を詳述する。

第１図において、地殻６を通って地表４から下方に延び
る断層２が、原子力発電所のような地上建物８からある
距離を隔て＼位置している。

今、地下のある距離に在る震源で地震が起ったと仮定す
る。地震の震央は地表の地点１２であり、これは震源の
直上地表地点に和尚し、この例では原子力発電所からあ
る距離を隔てた所に存在している。

地震発生と共に、地震波１６即ちＰ波およびＳ波は、発
電所と嶌源を結ぶ直線で示す放射線１４を含む全方向に
広がってゆく。Ｓ波およびＰ波は地表に幽って、一般に
表面波１８を発生し、この表面波は震央１２から地表に
沿って伝搬する。

第２図において、対地震遮蔽２０は、地震波特にＳ波を
通さない材料で、かつ発電所８と断層１２０間にある溝
２２に配置した材料による壁で構成される（第５図）。

この溝は、地震波から発電所を充分に遮蔽する深さを持
っている。

地震によって生ずる波は、その性質、大きさ。

方向と云った点で複雑な組合せ特性を有しているため、
本発明による遮蔽は建物の保護に１重大な役を演する。

次に第３図乃至第６Ｅを参照する。溝２２は建物の基礎
２６から充分に離れている（第５図）ので、溝が建物の
基礎に悪影響をもたらすことはない。この離間距離は、
通例の商業用発電所の場合、３０乃至６０ｍ程度である
。溝は地表４から垂直下方に延び、かつその幅は遮蔽効
果に重大な影響を及ぼさないので、所望の幅を取ればよ
い。しかし、現在の建設機械および技術から見て、その
幅を最低１ｍを要するだろう。

その効果を上げる鼻から云えば、溝は建物になるべく近
く設けることが望ましい。迩蔽長さ、即ち水平方向の広
シ２５は、基本的には建物。

地震が予期される断層間の距離および震源の程度によっ
て決定しなければならない。遮蔽の広がり２５は、第２
図、第３図に示すように、遮蔽弧の角２８を越えて起る
すべての地震から建物を保護するように選ぶ。前述の角
２８内では万一遮蔽がない場合には重大な被害が建物に
及ぶと云う角度である。逆に、遮蔽弧の外側の断層に沿
って生ずる地震は充分に遠隔地点にあ夛、そのため地震
波は地層によって減衰し、建物に対して予想された危険
を与えないものである。

建物に出来るだけ遮蔽を近づけておくためには、滑らか
壜弧状（図示せず）で、それを構築するか、または第３
図に示すように、中央部３Ｇ。

側部３２のように溝をはっきシとした角度を設けて構築
し、弧のほぼ中央に建物を位置させるようにする。

擲には、第６図に示すように、実質的にＳ波がその溝も
渡ることのないような充分に低い剪断モジュールの材料
を充填する。適正な条件。

例えば、溝壁を岩盤とか、コンクリート壁で構成した場
合には、溝を空にして、充填材即ち空気と云う状態にす
ればよい。しかしながら、溝は一般に不安定な地層を通
って下方に延びることになるので、壁の損壊を防止す、
６には、液材、ゲル材、スラリー材、コロイド状液材２
発泡材またはそれ等の混合材で溝に充填を行う必要ある
。勿論、これ等材料は低剪断モジュールのものであるこ
とが必要である。こうした材料は、安定かつ永久性があ
り、周辺地層に吸収されないものでなければならない。

ｒｌｋＴＩＬを防ぐには、溝壁にポリエチレン等の層を
コーティングによって、あるいは含浸によって形成する
のもよい。

普通の条件下では、水が最も経済的、効果的。

かつ最も補給し易い充填材費ある。

固体も、もしその剪断モジュールが低く、低ｔ！！度で
あれば、使用することができる。遣始な材料として連続
状、あるいはグラニュー状のプラスチック発泡材があげ
られる。この材料は壁の陥没事故を防止し、その剪断モ
ジュールも低位にあるので、Ｓ波の透過百分率も低く、
通したとしても殆んどゼロに近い非常にゆつくシした速
度でＳ波を通すので、実質的にＳ波が通過しないと云う
効果をもたらす。しかし、固体材料は、気体（空気）、
液体、ｔたはゲル化し丸材料に較べたら効果の程に１１
ヤがある。

その他の充填材としては、エアバッグ（空気袋）がある
（第６図）。これは先ず溝に降してから空気を充填する
。エアバックを脹らますと、溝１１１ｅ３８．４０を押
すようになり、溝壁の陥没事故防止ともなる。バック中
の空気は本質的に完全な地震障壁となシ、溝を渡るＳ波
の伝搬を阻止する。

本発明による遮蔽２０の効果拡間らかであるが、以下に
七れを要約する。地震が震源１０で発生すると、Ｐ波お
よびＳ波は放射線１４に沿って放射し、発電所８に近い
溝壁３６に当る。

溝内の充填材はＳ波を通さない媒体である。その結果、
溝内の充填物によって構成された°壁“は発電所を地震
波から守るようになる。溝の頂部は表面に対して同様の
遮蔽を構成する。

溝の底部２４下の震源から発する仮の地震波（第１図参
照）は溝が放射線１４を遮ぎる限り、建物から外れる。

その結果、建物が受ける地震波は溝の周辺および下方か
ら屈折してくるもの（元の進路からの分散）、または、
建物の右側（第１図で見て）の地層内のある地点から反
射してくるもの（地層構成をとび越えてくるもの）とな
る。

本発明による遮蔽２０を１０乃志１０００ｍの深さで構
成し九場合には、浅く近い地震に対しても効果を示す。

こうし丸軸震は、その震源が建物に近く、地震波の減衰
が地層内で殆んど見られないために最も危険である。

Ｓ波およびＰ波は第１図に示すように、震源から放射状
に伝搬する。放射線１４に沿うＳ波およびＰ波が建物に
影響するか否かは、溝２２の深さ、および建物８と遮蔽
２０との間の距離に依存する。それ故、８波およびＰ波
の防止は建物（発電所）８と遮蔽２Ｇの距離を小さくし
、溝２２の深さを深くするととＫよってよシ効果的とな
る。

以上、本発明ｐ最良の実施例について述べて来たが、本
発明に関するいくつかの変形例が可能であることは云う
までもない。例えば、同一を九は異つ九深さの並列遁蔽
溝を設は石ヒ−とに−よって一対の分離構造とするの４
よし、また必要に応じて、溝を建物の周囲を巻くように
構成するのもよい。保護すべき建物を地表４上に建設す
るもよく、またその一部を地殻６内に建設するもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は断層と対地震遮蔽と建物の関係を示す地殻の断
面図、３１１２図は断層に関して第１図の遮蔽および建
物の関係を示す図、第３図は本発明による遮蔽によって
保護される第１図の建物を示す概要図、第４図は二つの
建物を同時に保護するための遮蔽の他の実施例を示す図
、第５図は第１図の部分断面図、第６図は他の実施例に
よる遮蔽の拡大断面図である。 ２・・・・断層、６・・・・地殻、８・・・・建物（ｍ
予力発電所）、１０・・・・震源、１２・・・・震央、
２０・・・・対地震遮蔽、２２・・・・溝、３４・・句
−エアバック、３８．４０・・・・溝の壁。 特許出願人　　ビーチエル・インターナショナル・コー
ポレーション 代理人　山川政樹（ほか１名） 手続補正書（方式） １．事件の表示 昭和５７年特　許　願第１８８０９８号２、発明の名称 対地′ＩＩ遮蔽および方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許　　　　　出願人名称（氏名）　
　ビーチエル・インターナショナル・コーポレーション （１１別紙願書の通シ （２１別紙の通シ （３）図面の浄書（内容に変更なし） 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）建物の近くであって、かつ建物から離れ丸軸層内
   にほぼ垂直に延在し、低い剪断モジュールの材料を用い
   て、地震波を鐘ぎるのに効果ある深さで構成し九壁から
   なることを特徴とする地層によって支持され九建物を保
   膜する対地震遮蔽。 （２）壁の深さが少なくとも約１００ｍである請求範囲
   第１項に記載の遮蔽。 （３）壁の幅が少なくとも約１／２ｍである請求範囲第
   １項記載の遮蔽。 （４）　　充填材が、スラリー、ゲル、コロイド液。 発泡材料から選ばれた請求範囲第１項記載の遮蔽。 （５）　　壁が建物と地震可能な断層間に設けられた請
   求範囲第１項記載の遮蔽。 （６）壁が地下に延びる溝に設けられている請求範囲第
   １項記載の遮蔽。 （７）充填材が気体である請求範囲第６項記載の遮蔽。 （８）　　気体は一気圧以上であって、溝内に設けられ
   、かつ溝に接する気体保持手段を備えた請求範囲第７項
   記載の遮蔽。 （９）実質的に８波を透過させない材料によって形成さ
   れたほぼ垂直な地下壁からなる地震の建物に対する影響
   を緩和減衰させる遮蔽であって、前記壁は地層によって
   支持され、かつ地中に形成された溝に合致し、少なくと
   も約１００ｍの深さに延在し、地震表面波が阻止さるべ
   き方向に建物から離れて設けられていることを特徴とす
   る対地震遮蔽。 ０Ｉ　　前記材料が溝の壁が崩れるのを防ぐ請求範囲第
   ９項記載の遮蔽。 ａυ　前記材料は溝壁に接している請求範囲第１０項記
   載の遮蔽。 Ｑｚ　　前記材料は流体である請求範囲第１０項記載の
   遮蔽。 Ｑ３　　ＩＩ壁と流体材料の関に固体材料のうすい層を
   設は九請求範囲第１２項記載の遮蔽。 ａ４　　前記材料は固体材料である請求範囲第１１項記
   載の遮蔽。 ０９　　前記壁は地中約１ｏｏ乃至１０１００Ｏ延在す
   る請求範囲第１０項記載の遮蔽。 ｏｆ９　　与えられ丸軸点から発生する地震波から建物
   を保護する方法であって、建物と前記発生地点間で、か
   つ建物近くに、地震波を効果的に遮ぎる深さで地中に溝
   を形成し、その溝に低剪断モジュールの充填材を入れる
   ことを特徴とする対地震着蔽方法。 αη　与えられた地点から発生する地震波から建物を保
   護する方法であって、建物と前記発生地点間で、かつ建
   物近くに、地震波を効果的に遁ぎる深さで地中に溝を形
   成し、この溝の壁に障壁材をライニングし、その溝を低
   剪断モジュールの充填材で入れることを特徴とする対震
   遮蔽方法。 賭　前記充填材を入れる過程は溝を充填材で塩め込む過
   程である請求範囲第１６項記載の方法。 Ｈ前記溝形成は１００乃至１０００ｍの溝形成である請
   求範囲第１６項記載の方法。 ■　前記溝形成は溝幅を少々くとも約１／２密とする詞
   求範囲第１６項記載の方法。 ｃ２１１　　前記充填材を入れる過程はスラリー、ゲル
   、液体、コロイド液および発泡材から選んだ材料を入れ
   る過程である請求範囲第１６項記載の方法。 ＠　前記充填材を入れる過程は、比較的軽量で、かつ低
   い剪断モジュールの固体材料を入れる過程である請求範
   囲第１６項記載の方法。 器　前記充填材を入れる過＠Ｆｉ婢に気体を満たす過程
   である請求範囲８１６項記載の方法。 （２）前記充填材を入れる過程は気体を加圧する過程で
   ある請求範囲第２８項記載の方法。