1971年サンフェルナンド地震

シルマーの南の地点から東に6 マイル (9.7 km)リトル トゥジュンガ キャニオンまでほぼ連続して伸びるサン フェルナンド断層帯に沿って、北西 72° 方向に伸びる顕著な地表断層が観測された。さらに東では、より散在した形で追加の断裂が発生し、最も影響を受けた地域の西側では、特に分離したミッション ウェルズ セグメントでは、断層崖がそれほど顕著ではなかった。シエラ マドレ断層帯全体は、以前に構成断層ごとに名前で分類されて地図化されていたが、断層断裂のクラスターは、各セクションを識別して参照する自然な方法を提供した。地震直後の集中的な調査中に分類されたように、それらはミッション ウェルズ セグメント、シルマー セグメント、トゥジュンガ セグメント、フットヒルズ エリア、ベテランズ断層と名付けられた。^{[ 14 ] [ 15 ]} 

フットヒル老人ホームの崖の地上および上空からの眺め

すべてのセグメントは、左横ずれ成分を伴う衝上断層、一般的な東西方向の走向、および北向きの傾斜という共通要素を共有していましたが、関連する下層の基盤岩とのつながりに関しては統一されていませんでした。谷、丘陵、および山岳地帯の広範囲にわたる断層の初期調査員は、圧縮や地滑りの影響から生じた亀裂やその他の特徴を除外して、構造断層のみを報告しました。シルマー断層セグメント付近では、標高の変化がないため地滑りの可能性は低かったのですが、丘陵地帯と山岳地帯では大量の地滑りが発生し、特徴の誤認の可能性を排除するためには、より多くの作業が必要でした。トゥジュンガセグメントの丘陵前面に沿って、いくつかの崖が下り坂の動きの影響を受けている可能性があるため、いくつかの曖昧な地形が存在しましたが、大部分は構造的な性質のものでした。^{[ 14 ]}

さまざまな断層破壊を繰り返し測定したところ、結果は一貫しており、滑りの大部分は本震中に発生したと考えられた。横方向、横断方向、垂直方向の動きがすべて観測されたが、個々の動きの最大成分は、シルマーセグメントの中央付近での左横ずれ滑り5フィート 3インチ (1.60 m)であった。シルマーセグメントとトゥジュンガセグメントに沿って、累積滑りの最大量6フィート 7インチ (2.01 m)が発生した。地質学者のバークレー・カンブらは、断層全体の変位を「南北方向の圧縮、垂直隆起 (北側が上)、左横ずれ滑りがほぼ同量であり、したがって、北に約 45° 傾斜した断層面に沿って、南西方向の北ブロックが南ブロックの上に衝上したと説明できる」と要約した。^{[ 16 ]}      

USGSは民間企業と米国空軍に委託し、サンフェルナンドバレー北部の山岳地帯の97平方マイル（250^{平方キロメートル}）以上を航空写真で撮影した。分析の結果、地震により1,000を超える地滑りが発生したことが明らかになった。尾根沿いには岩が激しく砕けていることも記録されており、落石（数日間続いた）は最初の揺れと余震の両方の結果であった。空中から記録された地滑りのうち、地上からも確認されたものはごくわずかだった。地滑りの最も多い数は、本震の震源の南西、地表断層が発生した地域付近に集中していた。地滑りの長さは49～984フィート（15～300メートル）で、落石、土砂崩れ、土砂崩れ、雪崩、地すべりなどに分類できた。最も頻繁に遭遇したタイプの地滑りは、表層（厚さ3フィート（0.91メートル）未満）の土砂崩れであり、堆積岩で構成される地形で最もよく見られました。^{[ 17 ]}     

1971年初頭、サンフェルナンドバレーには強震計の密集したネットワークがあり、合計241の地震記録が得られました。これにより、この地震は当時、強震学の観点から最も記録された出来事となりました。比較すると、1964年のアラスカ地震では強震記録は得られませんでした。この出来事を捉える観測所がこれほど多かった理由の一つは、1965年にビバリーヒルズとロサンゼルスで新築される6階建て以上の建物に3台の地震計を設置することを義務付ける条例が制定されたためです。この規定は数年後、最終的に統一建築基準法の付録として盛り込まれました。記録のうち175件はこれらの建物から、30件は水力構造物から、残りはサンアンドレアス断層をまたぐ地震計アレイを含む断層付近の地上設置物から得られました。^{[ 18 ]}

パコイマダムに設置された計測器は、最大水平加速度1.25gを記録した。これは、地震で観測された値としては2倍の大きさである。この異常に高い加速度は、被害の大きさに影響を与える要素の一つに過ぎない。揺れの継続時間と頻度も被害の大きさに影響するからだ。加速度計は、アーチダムの橋台のすぐ上にある花崗岩の尾根のコンクリート台座に設置されていた。岩に亀裂が生じ、岩崩れが計測器から4.6m以内まで迫ったが、基礎は無傷だった。しかし、計測器にわずかな（0.5度）傾きが生じ、これが水平振り子の接点が閉じる原因となったことが分かった。幸運な事故とみなされたこの結果、計測器は6分間（記録紙がなくなるまで）記録を続け、科学者たちは最初の余震30回に関する追加データを得ることができた。^{[ 18 ]}  

ロサンゼルス郡が所有する880床の病院複合施設の建物のほとんどは、 1933年のロングビーチ地震後に導入された新しい建設技術が採用される前に建てられたものでした。新施設の西300フィートにある1階建ての建物群と他のいくつかの建物は被害を受けませんでした。被害を受けた建物は、木造と組積造の様々な構造物でした。5階建ての鉄筋コンクリート造の医療治療・ケア棟は、複合施設に新しく追加された3つの建物のうちの1つで（3つとも被害を受けました）、耐震構造技術で組み立てられ、1970年12月に完成しました。病院には地震発生時に98人の職員が勤務し、606人の患者が入院していました。オリーブビュー複合施設で発生した3人の死亡はすべてこの建物で発生しました。2人の死亡は生命維持システムの停電によるもので、1人の職員は建物から脱出しようとして倒壊した建物の一部に当たったのです。^{[ 21 ]}

医療治療・ケア棟には、東側と南側が地上に露出した地下室、西側が地上と地下が混在した地下室、北側が地下の地下室があり、この構造の違いは敷地の緩やかな傾斜によるものであった。4つの外部階段を含む建物全体は、階段塔が主棟から約4インチ離れているため、5つの独立した建物とみなすことができた。建物の2階から5階に使用されている耐震補強はせん断壁で構成されていたが、1階のコンクリート壁にはめったに使用されないスリップジョイント工法が用いられていたため、このシステムの一部とはならなかった。天井タイル、電話設備、エレベーターのドアなど、建物の損傷は地下と1階で甚大であったが、それより上の階の損傷は少なかった。2階の剛性の違いが、下層階の大きな損傷の原因として挙げられた。 1階がほぼ崩壊したため、建物は北に約2フィート傾き、4つのコンクリート階段塔のうち3つが本館から崩れ落ちた。^{[ 21 ]}

敷地内では、舗装や土壌に亀裂が生じたが、地表断層は見られなかった。階段の崩落に加え、エレベーターも使用不能となった。地震発生時、病院では電力と通信が途絶したが、早朝だったため、下層階や階段にいた人はごくわずかだった。もし地震が午後に発生していたら、これらの被害の大きい地域での死傷者数はさらに増えていたかもしれない。その場所での強い地動の継続時間は、パコイマダムで観測された12秒とほぼ同じだったと考えられ、あと数秒揺れが続けば建物が倒壊した可能性もあると考えられている。^{[ 21 ]}

退役軍人病院は1926年に結核病院として開業し、1960年代に総合病院となった。1971年までに、この施設は45棟の建物からなり、すべてシルマーの断層破断から5km （3.1マイル）以内に位置していたが、構造的な損傷は地盤の変位や断層ではなく、揺れによって生じたことが判明した。1933年以前に建てられた26棟の建物は、地元の建築基準に従って建設されており、耐震設計は必要とされていなかった。これらの建物が最も大きな被害を受け、4棟が完全に倒壊し、施設で多数の死者が出た。1933年以降に建設されたほとんどの組積造および鉄筋コンクリート造の建物は揺れに耐え、ほとんどが倒壊しなかったが、1972年に敷地を放棄する決議がなされ、残りの建物は後に解体され、敷地は市営公園となった。^{[ 23 ]}  

サンフェルナンド地震以前は、米国西部以外では強震計の設置はほとんどなかったが、地震・風力委員会の勧告により、退役軍人省は地震観測所（当時NOAAに所属）と協定を結び、統一建築基準ゾーン2と3にあるすべてのVA施設に機器を設置することになった。これらのゾーンでは強い地盤加速度が発生する可能性が高いことが分かっていたため、選定されたVA病院に2台の機器を設置する計画が立てられた。1台は建物内に設置され、もう1台は施設から少し離れた場所に自由場設置される予定だった。1973年時点で、最もリスクの高い（ゾーン3だけで26か所）設置が完了していた施設は、シアトル、メンフィス、チャールストン、ボストンなどであった。^{[ 23 ]}

ヴァン・ノーマン・ダムの上部と下部の両方が深刻な被害を受けた。下部ダムは決壊寸前で、強い余震によるさらなる崩壊に備えて、貯水池の水位を下げるため、約8万人が4日間避難した。ダム周辺の運河の一部は損傷して使用できなくなり、堤防が崩落したが、これらは危険をもたらさなかった。下部ダムの被害は、堤防の一部を崩落させた地滑りによるものだった。ダムの土盛りの縁が貯水池に崩れ落ち、コンクリートライニングも一緒に流され、ダムの残骸は水面からわずか5フィート（1.5メートル）の高さにあった。地盤の動きにより、上部の湖は3フィート（0.91メートル）沈下し、約5フィート（1.5メートル）移動し、ダムのコンクリートライニングにひび割れと崩落が生じた。 ^{[ 24 ]}   

上部ダムは、同じ工法で建設されたより大きな下部ダムの3年後の1921年に、水力充填工法で建設されました。1964年の下部ダムの検査により、カリフォルニア州とロサンゼルス水道電力局の間で、貯水池の水位を通常より10フィート低く維持するという取り決めが成立しました。ダムの崩壊により全体の高さが下がったため、容量を減らすという決定は貴重な保険となりました。^{[ 24 ]}

地盤の不同運動と強い揺れ（MMI VIII（深刻））により、シルマー少年院施設とシルマー変電所（いずれもアッパー・ヴァン・ノーマン湖の近くに位置）に深刻な被害が出た。ロサンゼルス水道電力局とロサンゼルス郡は調査を行い、地盤の変位とそれに伴う破壊は、現地の土壌条件が原因であることを検証した。現場の地表の亀裂の範囲は、最大で900フィート（270メートル）で、南西方向の1%勾配の斜面に沿って4,000フィート（1,200メートル）にわたって広がっていた。地滑りの両端で最大5フィート（1.5メートル）の横方向の動きが観測され、現場での調査中に掘削されたトレンチからは、亀裂の一部が最大15フィート（4.6メートル）の深さに達していることが明らかになった。シエラマドレ山脈から水と土砂を流すグレープバイン峡谷とウェルドン峡谷の近くに位置する2つの施設は、急峻な尾根に囲まれ、その河口には扇状地が形成されている。狭い帯状の地盤の乱れは、軟弱な土壌が下り坂で沈下した結果であることが判明した。土壌液状化は地滑りの限られた領域内で役割を果たしたが、その場所のすべての動きの原因ではなく、その地域の断層の地殻変動による滑りも原因として除外された。^{[ 25 ]}        

サンフェルナンドバレー北部の約10マイルの高速道路で大きな混乱が発生し、被害の大部分はフットヒル・フリーウェイ/ゴールデンステート・フリーウェイのインターチェンジと州間高速道路210号線の5マイル区間で発生した。州間高速道路5号線では、北端のニューホール・パス・インターチェンジと南端のI-5 / I-405インターチェンジの間で最も大きな被害が発生し、橋梁アプローチの沈下と道路のひび割れや座屈により通行不能となった。バルボア・ブールバードとカリフォルニア州道14号線の間で複数の地滑りが発生したが、最も大きな被害は2つの主要なインターチェンジで発生した。アンテロープ・バレー・フリーウェイは、ニューホール・パスから北東にかけて、主に沈下と線形の問題、およびサンタクララ川とソレミント橋での破片やひび割れにより被害を受けた。^{[ 26 ]}

ゴールデンステート・フリーウェイ - アンテロープバレー・フリーウェイ・インターチェンジ

ニューホール・パス・インターチェンジがまだ建設中だったが、高架橋の必要な構成要素は完成していた。振動により、橋の191フィートのセクションのうち2つが、支持柱の1つとともに、最大高さ140フィート（43メートル）から落下した。適切なタイがなかったことと、支持柱に十分なスペース（14インチ（360ミリメートル）の座面が設けられていた）がなかったため、スパンは両端で支持部から滑り落ちた。現場の地盤変位は、崩壊の主な原因ではないと判断され、落下したセクションと崩壊時に衝突したクレーンに加えて、高架橋の他の部分も損傷を受けた。西側橋台に最も近い柱でせん断亀裂が発生し、同じ柱の基部の地盤には回転の痕跡が見られた。^{[ 27 ]}    

ゴールデンステート・フリーウェイ - フットヒル・フリーウェイ・インターチェンジ

このインターチェンジは、当時ほぼ完成していたものの、すべての部分が交通に開放されていたわけではない、広範囲にわたる高架橋と橋梁の複合体である。現場ではいくつかの崩壊や倒壊が発生し、その結果、ピックアップトラックを運転していた2人の男性が死亡した。ランプ部分の舗装を除いて完成していた西行きのI-210から南行きのI-5へのインターチェンジは、不十分な座面のために振動によって高架橋が支持部から外れたことが原因で北側に倒壊したと考えられる。アンテロープバレー・インターチェンジの状況とは異なり、この地域では恒久的な地盤変動（数インチの左横方向の変位と、場合によっては推力要素を伴うものと定義される）が観測された。この変動は、シルマー少年院施設、シルマー変換所、およびメトロポリタン水道局処理場に大きな被害をもたらしたが、カリフォルニア工科大学の1971年の報告書時点では、インターチェンジへの影響は完全には解明されていなかった。^{[ 27 ]}

ロサンゼルス地域の多くの公立学校の建物は、揺れに対して様々な反応を示し、フィールド法の施行後に建てられた建物は、改革された建築様式の成果を明確に示していた。フィールド法は、ロングビーチ、コンプトン、ウィッティアの多くの公立学校の建物に被害を与えた1933年3月のロングビーチ大地震のわずか1か月後に施行された。ロサンゼルス統一学区には660校、9,200棟の建物があり、そのうち110棟の組積造の建物は新しい基準を満たすように補強されていなかった。400棟以上のプレハブ教室と、フィールド法施行前の木造の建物53棟も使用されていた。これらの建物はすべて、以前に同法の要件に関して検査されており、その時点で多くが補強または再建されていたが、1971年2月の地震後に行われた別の評価の後、地震工学の専門家はさらなる即時の改修または解体を勧告し、学区は1年半以内に約100棟の建物に関してその指示に従った。^{[ 28 ]}

ロサンゼルス高校（パコイマダムから32km ）では、フィールド法以前のメイン校舎（1917年建設）の外壁が補強されていないレンガ造りであったため、パラペットとそれに付随するレンガの化粧板の長い部分が剥がれ落ち、破片の一部が屋根を突き破って下の階に落下し、他の破片は非常階段や中庭に落下した。メイン校舎は12万7000ドルの費用で解体され、敷地内のフィールド法以降の様々な建物は損傷を受けなかった。シルマー高校（パコイマダムから6.04km ）の建物は、コンクリート製の体育館を除いて、すべてフィールド法以降の平屋建ての木造建築であった。敷地内の地面には多数の亀裂が生じ、基礎の一部や多くの歩道にも亀裂が入った。敷地内の修復費用は48万5000ドルと見積もられた。ハバードストリート小学校は、パコイマダムから2マイル（3.2km ）の距離にあり、ダムに最も近い学校であり、退役軍人病院複合施設からも1マイル未満でした。木造の建物（教室、多目的ビル、およびいくつかのバンガロー）はフィールド法の後に建てられたもので、被害と清掃費用は合計42,000ドルでした。ガス管が破損し、建物のポーチが分離したのは、最大6インチの横方向の変位によるものでした。^{[ 28 ]}