(57)【要約】【課題】  火山噴出物が堆積して形成される凝灰岩類を含有する掘削残土について、これを脱硫処理が必要になる管理型と必要のない一般型のものに簡便に区分評価する方法を提供する。【解決手段】  掘削残土の試料が凝灰岩類を含むものである場合、該試料について、クロム／ニッケルの含有量比が２．０以上のものを火山噴出物が直接堆積してできたものであって、火山岩と同じ評価でよい初生的凝灰岩類と、２．０未満のものを火山噴出物が浸食・運搬され二次的に海洋底で堆積してできたものであって、泥岩と同じ評価でよい海洋堆積性凝灰岩類と区分する。【選択図】        図１０
2006133070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝灰岩類を含む掘削残土についての評価方法であって、該掘削残土の試料が凝灰岩類を含むものである場合、該試料について、クロム／ニッケルの含有量比が予め設定される基準含有量比値以上のものを火山噴出物が直接堆積してできた初生的凝灰岩類、基準含有量比未満のものを火山噴出物が浸食・運搬され二次的に海洋底で堆積してできた海洋堆積性凝灰岩類であると区分評価することを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法。
【請求項２】
請求項１において、掘削残土が初生的凝灰岩類を含むものであると評価された場合、硫黄の含有量が予め設定される硫黄含有量基準値以上であるか否かと、重金属の含有量が予め設定される重金属含有量基準値以上であるか否かの測定をし、何れの測定値も基準値未満であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要がないと評価し、測定値の少なくとも一つが基準値以上であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要があると評価するようにしたことを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法。
【請求項３】
請求項１または２において、掘削残土が海洋堆積性凝灰岩類を含むものであると評価された場合、硫黄の含有量が予め設定される硫黄含有量基準値以上であるか否かと、重金属の含有量が予め設定される重金属含有量基準値以上であるか否かと、硫黄／カルシウムの含有量比が予め設定される含有量比基準値以上であるか否かとの測定をし、何れの測定値も基準値未満であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要がないと評価し、測定値の少なくとも一つが基準値以上であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要があると評価するようにしたことを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、クロム／ニッケルの含有量比基準値は２．０であることを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れかにおいて、硫黄含有量基準値は２．０重量％であり、重金属含有量規準値は砒素で１５０ｐｐｍ、鉛で１５０ｐｐｍ、カドニウムで１５０ｐｐｍ、セレンで１５０ｐｐｍであることを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れかにおいて、硫黄／カルシウムの含有量比基準値は１．０であることを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山やトンネルを掘削する際に排出される凝灰岩類を含有する掘削残土の評価方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、トンネルや鉱山を掘削する際に、凝灰岩類を含有する残土が排出されることがある。ところで凝灰岩類は火山噴出物の堆積物であることから、火成岩と同じように水（雨水や地下水等の水）と接触すると、酸性水や重金属類が溶出して環境汚染を引起すものがあると考えられる。
このような残土のうち、鉱脈や鉱石（専門家であれば目視により識別できる）については多量の硫化鉱物等を含んでいると認められるから、初めから管理処分が必要あるものとして分別され、問題はあまりないが、これらを一部含むものについてはその区別が難しく、このような凝灰岩類を一部含有する残土を採掘した場合、これをそのまま野ざらしにすると酸性水が発生して環境汚染の原因となる。そして、このような環境汚染の心配がある凝灰岩類を含有する残土は、管理設備で脱硫等の然るべき処理をして無害化してから廃土にするという管理処分をする必要があるが、掘削した全ての残土に有害な凝灰岩類が含まれているとは限らないことから、残土について、管理処分する必要があるか否かの評価をし、残土が環境汚染を引起す惧れがあると評価された残土については必要な管理処分をし、含有しないと評価された残土は管理処分をすることなくそのまま廃土とするという分別が要求される。
そこでこのような区別をする方法として、下記非特許文献１、２に記載されるように土懸濁液のｐＨ試験をする等して評価する方法が知られている。
ところが前記従来の試験方法では、例えば浸盪時間だけでも６時間と長く、次から次に掘削される残土について、これら試験結果を待ってから管理処分が必要なものと必要でないものとに分別するのでは作業効率が悪いだけでなく、分別待ちの残土の置き場も必要になるなどの問題がある。
そこで火山岩、泥岩を含有する掘削残土の評価方法について発表されている（非特許文献３参照）。
【非特許文献１】土質試験の方法と解説（第一回改訂版）（１５９頁〜１６４頁）平成１２年６月２６日訂正第３刷  社団法人地盤工学会発行
【非特許文献２】産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法  昭和４８年２月１７日環境庁告示第１３号
【非特許文献３】平成１４年度研究発表会（平成１４年１０月３１〜１１月１日開催）  講演論文集（４５頁〜４８頁）平成１４年１０月３１日発行  日本応用地質学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記簡易型の評価方法は、まず掘削土が鉱脈・鉱石であるか否かの評価を目視によってし、鉱脈・鉱石であると判断された場合には硫黄や重金属等が大量に含まれているとして管理処分が必要であると評価する。これに対し、鉱脈・鉱石でないと判断された残土については、火山岩であってしかも帯磁率κが５０×１０−６ｅｍｕ／ｃｍ３以上であるか否かが判断され、有ると判断された残土は管理処分が必要ない一般型と評価し、否と判断された残土については、さらに１時間の溶出試験でｐＨが排出基準（５．８）よりも少し大きい６．０以下であるか否かの判断をし、６．０以下であると判断されたものについては酸性度が高いとして管理型とし、否と判断されたものについては、さらに泥岩であるか否かの判断をし、泥岩である場合には硫黄の含有量、硫黄／カルシウムの含有量比、そして重金属の含有量から管理型と一般型との評価をし、泥岩でないと評価されたものについては硫黄の含有量と重金属の含有量で管理型と一般型との評価をするようにしていた。
ところがここにおいて泥岩でないと評価され、かつ前記泥岩でない残土について基準値をクリアしたもののなかに、５６日の溶出試験でｐＨが６．０以下のものがあることが確認された。そこでこの残土を検討したところ、該残土の中に、火山噴出物の堆積物である凝灰岩類が含有されており、そしてこの凝灰岩類が影響を及ぼしているものと考えられ、これについて評価をする方法を開発することが必要があることが確認され、ここに本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、凝灰岩類を含む掘削残土についての評価方法であって、該掘削残土の試料が凝灰岩類を含むものである場合、該試料について、クロム／ニッケルの含有量比が予め設定される基準含有量比値以上のものを火山噴出物が直接堆積してできた初生的凝灰岩類、基準含有量比未満のものを火山噴出物が浸食・運搬され二次的に海洋底で堆積してできた海洋堆積性凝灰岩類であると区分評価することを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法である。
請求項２の発明は、請求項１において、掘削残土が初生的凝灰岩類を含むものであると評価された場合、硫黄の含有量が予め設定される硫黄含有量基準値以上であるか否かと、重金属の含有量が予め設定される重金属含有量基準値以上であるか否かの測定をし、何れの測定値も基準値未満であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要がないと評価し、測定値の少なくとも一つが基準値以上であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要があると評価するようにしたことを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、掘削残土が海洋堆積性凝灰岩類を含むものであると評価された場合、硫黄の含有量が予め設定される硫黄含有量基準値以上であるか否かと、重金属の含有量が予め設定される重金属含有量基準値以上であるか否かと、硫黄／カルシウムの含有量比が予め設定される含有量比基準値以上であるか否かとの測定をし、何れの測定値も基準値未満であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要がないと評価し、測定値の少なくとも一つが基準値以上であるとされた場合、該掘削残土は管理処分の必要があると評価するようにしたことを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかにおいて、クロム／ニッケルの含有量比基準値は２．０であることを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法である。
請求項５の発明は、請求項２乃至４の何れかにおいて、硫黄含有量基準値は２．０重量％であり、重金属含有量規準値は砒素で１５０ｐｐｍ、鉛で１５０ｐｐｍ、カドニウムで１５０ｐｐｍ、セレンで１５０ｐｐｍであることを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法である。
請求項６の発明は、請求項３乃至５の何れかにおいて、硫黄／カルシウムの含有量比基準値は１．０であることを特徴とする凝灰岩類を含む掘削残土の評価方法である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることで、掘削残土に含有する凝灰岩について、クロム／ニッケルの含有量比を測定するだけで、該凝灰岩類が火山噴出物が直接堆積してできた初生的凝灰岩類であるか火山噴出物が浸食・運搬され二次的に海洋底で堆積してできた海洋堆積性凝灰岩類であるかの区分評価が簡単にできる。
請求項２の発明とすることで、区分評価された初生的凝灰岩類について、管理処分が必要であるかないかの評価が簡単にできる。
請求項３の発明とすることで、区分評価された海洋堆積性凝灰岩類について、管理処分が必要であるかないかの評価が簡単にできる。
請求項４乃至６の発明とすることで、具体的な数値をもっての評価ができることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
前述したように凝灰岩類は、火山噴出物が堆積してできたものであるから、火山岩と同じ性質を有すると考え、本発明の発明者が先に完成した火成岩の評価方法（非特許文献３）の発明に準じた評価をしていたところ、凝灰岩類を含んだ掘削残土の試料のなかには、硫黄含有量の基準硫黄含有量値であるとした２．０重量％以下のものでも５６日後溶出水のなかに、ｐＨが６．０以下と酸性化を示すものがあることが認められ、前記火山岩と同じ評価方法では漏れがあることが確認された（図１参照）。
そこで凝灰岩類を含有する掘削残土について、どのような評価方法を採用すれば良いかの検討をし、本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、東北新幹線八甲田トンネルを掘削した際に発生した残土について縷々検討した結果、完成したものである。八甲田トンネルは、七戸・新青森間に位置する全長２６ｋｍを越える長大トンネルであって、トンネル周辺には大小の旧金属鉱山が存在し、しかもトンネルのほぼ全域に渡り鉱化変質作用を受けた岩石が存在することが知られている。
【０００８】
本発明を実施するにあたり、非特許文献３に記載される残土試料としては、鉱脈・鉱石であるか否かの判断、火山岩であってしかも帯磁率κが５０×１０−６ｅｍｕ／ｃｍ３以上であるか否かの判断、１時間の溶出試験でｐＨが６．０以下であるか否かの判断、そして泥岩であるか否かの判断ががなされた残土についての評価を前提としているが、凝灰岩類を含んでいると始めから判っているものであれば、必ずしもこのような事前評価は必要としない。
【０００９】
まず、凝灰岩類を含有する２０００を越える残土を試料としてサンプリングし、前記事前評価をしたものについて、硫黄の含有量（重量％）と５６日経過後の溶出水のｐＨの測定値との関係を図１に示す。そしてこの図から、硫黄が２．０重量％以下のものでもｐＨが６．０以下になったものがあることが確認される。
【００１０】
そこで凝灰岩類を含有する資料について縷々評価を試みた。まず、図２に示すように、硫黄／カルシウムのモル比と５６日経過後の溶出水のｐＨの測定値との関係、図３に示すように、（アルミニウム＋珪素）／カルシウムのモル比と５６日経過後の溶出水のｐＨの測定値との関係、図４に示すように、硫黄／（カルシウム＋ナトリウム）のモル比と５６日経過後の溶出水のｐＨの測定値との関係を求めたが、溶出水のｐＨが６．０以下となるものとならないものとの区別を前記各モル比では区別できないことが確認され、これらを用いた評価では凝灰岩類を含有する残土について管理型、一般型の区別ができないものがあると認められた。
【００１１】
ところで、凝灰岩類は火山噴出物が堆積してできたものであるが、その生成過程として、火山噴出物が直接堆積してできた初生的凝灰岩類と、火山噴出物が浸食・運搬され二次的に海洋底で堆積してできた海洋堆積性凝灰岩類とがあると考えられ、前者は火山岩に近似する組成を有し、後者は泥岩に近い組成を有するものと推定され、これを確認することを試みた。
【００１２】
そこでまず、火山岩類と泥岩（堆積岩類）とで大きく異なる化学組成的特徴の有無について縷々検討した。その結果、火山岩類と泥岩類とではニッケルとクロムの含有量比が異なることを発見した。
つまり、火山岩ではクロム／ニッケルの含有量比が２．０〜５．０の範囲である（図５参照）のに対し、泥岩のクロム／ニッケルの含有量比は１．０を中心に０．５〜２．０の範囲にある（図６参照）ことが判明した。そこで次に、前記凝灰岩類を含有する試料について、クロム／ニッケルの含有量比について求めたところ、図７のように、前記火山岩類と泥岩類とが混合しているような分布になっており、そこで前記凝灰岩類を含有する試料は、火山噴出物が直接堆積してできたものであって、火山岩に近い組成を有する初生的凝灰岩類と、火山噴出物が浸食・運搬され二次的に海洋底で堆積してできたものであって、泥岩に近い組成を有する海洋堆積性凝灰岩類とが混在したものであるとの推定は間違っていないと結論づけ、前記クロム／ニッケルの含有量比について２．０を含有量比基準値と設定した。
【００１３】
そこで次に、前記各試料について、クロム／ニッケルの含有量比がその基準値である２．０以上のものと２．０未満のものとで区分けし、２．０以上のものを初生的凝灰岩類含有残土とし、２．０未満のものを海洋堆積性凝灰岩類含有残土とする区分評価をした。そしてこれら区分評価した凝灰岩類含有残土について、さらに硫黄含有量が２．０重量％のものを区分値とし、硫黄／カルシウムの含有量比と５６日溶出水のｐＨとの関係を図８、９に示す。図８の海洋堆積性凝灰岩類のものは、ｐＨが６．０以下となることがあるものに、硫黄含有量が２．０重量％以上のものか、硫黄／カルシウムの含有量比が１．０以上のものであり、そこでこれら値を基準値として一般区分と管理区分との区分けをした。
一方、初生的凝灰岩含有残土については、図９に示すように、５６日溶出水のｐＨが６．０以下となることがあるものは、硫黄の濃度が２．０重量％以上のものであり、そこでこの値を基準値として一般区分と管理区分との区分けをした。
また、これら試料では、重金属の濃度についても別途測定し、環境省が平成１５年２月１５日施工した「土壌・地下水汚染対策法」で定められた基準値として、砒素で１５０ｐｐｍ、鉛で１５０ｐｐｍ、カドニウムで１５０ｐｐｍ、セレンで１５０ｐｐｍの何れか一つでも越えるものについて、これを管理区分のものであると評価した。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】凝灰岩類含有残土の硫黄含有量と５６日後溶出水のｐＨとの関係を表すグラフ図である。
【図２】凝灰岩類含有残土の硫黄／カルシウムのモル比と５６日後溶出水のｐＨとの関係を表すグラフ図である。
【図３】凝灰岩類含有残土の（アルミニウム＋珪素）／カルシウムのモル比と５６日後溶出水のｐＨとの関係を表すグラフ図である。
【図４】凝灰岩類含有残土の硫黄／（カルシウム＋ナトリウム）のモル比と５６日後溶出水のｐＨとの関係を表すグラフ図である。
【図５】火山岩類含有残土のクロム含有量とニッケル含有量との関係を表すグラフ図である。
【図６】泥岩含有残土のクロム含有量とニッケル含有量との関係を表すグラフ図である。
【図７】凝灰岩類含有残土のクロム含有量とニッケル含有量との関係を表すグラフ図である。
【図８】海洋堆積性凝灰岩含有残土の硫黄／カルシウムのモル比と５６日後溶出水のｐＨとの関係を表すグラフ図である。
【図９】初生的凝灰岩類含有残土の硫黄／カルシウムのモル比と５６日後溶出水のｐＨとの関係を表すグラフ図である。
【図１０】凝灰岩類含有残土の評価をするためのフローチャート図である。
【図１】
2006133070.tif 000003
【図２】
2006133070.tif 000004
【図３】
2006133070.tif 000005
【図４】
2006133070.tif 000006
【図５】
2006133070.tif 000007
【図６】
2006133070.tif 000008
【図７】
2006133070.tif 000009
【図８】
2006133070.tif 000010
【図９】
2006133070.tif 000011
【図１０】
2006133070.tif 000012