地震と火山（知識）の問題
地震のときに地盤で起こる現象を調べるため、次のモデル実験を行った。
方法 同じ透明な容器を 2 つ用意し、容器 A には砂と、砂のすき間がすべて満たされるまで水を入れ、容器 B には乾いた砂だけを入れた。それぞれの砂の表面に重いおもりを立て、砂の中には中空の軽いプラスチック球を埋めた。そのあと、2 つの容器の側面を同じように手でくり返したたいて揺らした。
結果
| 容器 | 砂の表面 | おもり | 埋めたプラスチック球 |
|---|---|---|---|
| A（水を含む砂） | 水がしみ出てきた | 砂の中に沈んで傾いた | 砂の表面に浮き上がった |
| B（乾いた砂） | 変化はほとんどなかった | ほとんど動かなかった | 埋まったままだった |
この実験の結果からわかることとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア この現象は、乾いた砂の地盤のほうが、水を多く含んだ砂の地盤よりも起こりやすい。
- イ この現象は、水を多く含んだ砂の地盤が揺れによって液体のようにふるまうことで起こり、地上の重い建物が沈んだり傾いたりする被害につながる。
- ウ この現象が起こると、地中に埋められた軽い構造物は沈み込み、地上の重い建物は浮き上がる。
- エ この現象は、揺れが止まったあとで地盤の中の水が蒸発し、砂がやわらかくなることで起こる。
この問題で使うもの
- 地震災害と防災（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（26 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「地震災害と防災」を使う。水を含んだ砂の地盤が揺れたときに起こる液状化現象を思い出そう。
ヒント 2
液状化は、水を多く含んだ砂の地盤で砂粒のかみ合わせが外れ、地盤が液体のようにふるまう現象である。
ヒント 3
容器 A と B のどちらで変化が起こったか、おもり（重いもの）とプラスチック球（軽いもの）がそれぞれどう動いたかを表で確かめると、ア・ウ・エの誤りがわかる。
答えと解説
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イ
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解説を読む
1. 実験結果を読みとる
水を含む砂（容器 A）だけで、揺らすと表面に水がしみ出し、重いおもりが沈んで傾き、軽いプラスチック球が浮き上がった。乾いた砂（容器 B）ではほとんど変化がなかった。
2. 液状化現象と対応させる
これは液状化現象のモデル実験である。水を多く含んだ砂の地盤では、ふだんは砂粒どうしがかみ合って建物などを支えている。地震で揺すられると砂粒のかみ合わせが外れ、砂粒が水の中に浮いたような状態になって、地盤全体が液体のようにふるまう。そのため、
- 重い建物は沈んだり傾いたりする（おもりが沈んだ）
- マンホールや地下の管など、まわりより軽い構造物は浮き上がる（プラスチック球が浮いた）
- 地表に砂まじりの水が噴き出す（水がしみ出た）
といった被害が起こる。埋め立て地や川沿いの低地など、地下水位が高く、ゆるく積もった砂の地盤で起こりやすい。
3. 選択肢を確かめる
- ア 誤り。乾いた砂（容器 B）ではほとんど変化がなく、水を含む砂（容器 A）で起こった。
- イ 正しい。容器 A の結果と一致し、実際の地盤では重い建物の沈下・傾きにつながる。
- ウ 誤り。結果では、軽いプラスチック球が浮き上がり、重いおもりが沈んだ。逆になっている。
- エ 誤り。この現象は揺れている間に起こり、水は蒸発するのではなく地表にしみ出してきた。
よって、最も適当なものはイである。
別解
水を含む砂の容器 A だけで、砂の表面に水がしみ出し、重いおもりが沈んで傾き、軽い球が浮き上がった。これは液状化現象である。ア: 水を含まない乾いた砂の B では変化がなかったので、乾いた砂のほうが起こりやすいとある点が誤り。イ: 水を多く含む砂の地盤が揺れで液体のようにふるまい、重い建物が沈んだり傾いたりするので正しい。ウ: 軽い構造物は浮き上がり、重い建物は沈むので逆であり誤り。エ: 揺れている間に砂粒の間の水の圧力が高まって起こるもので、水の蒸発によるものではないので誤り。したがって正解はイ。