(57)【要約】【課題】不陸を有する層理構造が圧密沈下に起因するものであるか否かを簡便に判定することを提供する。【解決手段】地質構造評価方法１は、境界面高低差ｈＢと層理面高低差ｈＡとを夫々計算するステップＳ１と、ステップＳ１を所定の回数繰り返して、境界面高低差ｈＢと層理面高低差ｈＡとのデータ１６を収集するステップＳ２と、データ１６に基づいて、境界面高低差ｈＢと、境界面高低差ｈＢから層理面高低差ｈＡを差引いた差との相関係数とその相関関係の傾きを求めるステップＳ３と、堆積層７の地質年代から層厚変化率を求めるステップＳ４と、ステップＳ３で求めた相関係数が所定値以上であり、かつ、その相関関係の傾きと層厚変化率とが同等であるか否かに基づいて、不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定するステップＳ５とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不陸岩盤の上位に堆積する堆積層が不陸層理構造を有すること示す地質構造断面と、前記堆積層の地質年代と、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報とに基づき、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する地質構造評価方法であって、
前記不陸岩盤と前記堆積層との境界面上の点のうち高低差のある任意の二地点を選択すると共に、前記堆積層内の任意の一層理面を選択して、前記選択された二地点における高低差である境界面高低差と、前記選択された層理面における前記選択された二地点の高低差である層理面高低差とを夫々計算する第１のステップと、
前記第１のステップを所定の回数繰り返して、前記任意に選択された二地点における、前記境界面高低差と前記層理面高低差のデータを収集する第２のステップと、
前記収集されたデータに基づいて、前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との関係を求める第３のステップと、
前記堆積層の地質年代から、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報を参照して、前記堆積層の地質年代に対応する層厚変化率を求める第４のステップと、
前記第３のステップで求めた関係が線形関係であり、かつ、その線形関係の傾きと前記層厚変化率とが同等であるか否かに基づいて、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する第５のステップとからなることを特徴とする地質構造評価方法。
【請求項２】
前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との相関係数が所定値以上であるときに、前記第３のステップで求めた関係が線形関係であるとすることを特徴とする請求項１に記載の地質構造評価方法。
【請求項３】
不陸岩盤の上位に堆積する堆積層が不陸層理構造を有すること示す地質構造断面と、前記堆積層の地質年代と、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報とに基づき、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する地質構造評価装置であって、
前記不陸岩盤と前記堆積層との境界面上の点のうち高低差のある任意の二地点を選択すると共に、前記堆積層内の任意の一層理面とを選択して、前記選択された二地点における高低差である境界面高低差と、前記選択された層理面おける前記選択された二地点の高低差である層理面高低差とを夫々計算する手段と、
前記任意に選択された二地点における前記境界面高低差と前記層理面高低差の計算を所定の回数繰り返して収集されたデータを記憶する手段と、
前記記憶されたデータに基づいて、前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との関係を求める手段と、
前記堆積層の地質年代から、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報を参照して、前記堆積層の地質年代に対応する層厚変化率を求める手段と、
前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との関係が線形関係であり、かつ、その線形関係の傾きと前記層厚変化率とが同等であるか否かに基づいて、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する手段とを備えることを特徴とする地質構造評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質構造評価方法及び装置に係り、特に、不陸を有する堆積層の層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、発電所施設などのように、規模が大きく、かつ機能を失うと社会に及ぼす影響が大きい構造物を構築する際には、地震に備え、その立地予定地が地震頻度の少ない適切な場所であるか、また万が一、地震が発生した場合にどのくらいの規模のものであるか、或いは、発生しうる地震に対してどの程度まで耐震設計を施すべきかなどを事前に把握しておくために、立地予定地周辺の活断層調査を行う場合がある。
【０００３】
かかる活断層調査では、物理探査、ボーリング又はトレンチ調査などの地下の構造を把握するための地下構造調査を行う場合があり、例えば、非特許文献１には、上記の調査方法が具体的な調査例とともに解説されている。
【０００４】
そして、これらの調査結果に基づいて求められた地質構造断面から、層理の切断形状を示す断層変位を検出し、その断層変位の累積性から地震の時期、頻度及び規模などを判読することで、将来また地震を引き起こす可能性のある活断層であるか否かを判断している。
【非特許文献１】池田他「活断層とは何か」東京大学出版会（１９９６）、ｐ７２−ｐ１０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、過去に地震が生じたことを示唆する地質構造には、上述したような断層変位以外に撓曲といわれるものがある。図７は、撓曲を有する堆積層及びその周辺地質の地質構造を示す模式断面図である。
【０００６】
図７に示すように、撓曲は、深部の基盤岩に存在する断層がその上位に沖積層などのような未固結の堆積層から厚く覆われている場合に、地震によってその断層に生じた変位が、地表に到達する前に堆積層で拡散してしまい、堆積層の層理形状が緩やかに撓んだ構造となる現象である。
【０００７】
一方、堆積層には、見かけ上、撓曲と類似した地質構造を示す圧密沈下といわれる現象がある。図８は、圧密沈下を有する堆積層及びその周辺地質の地質構造を示す模式断面図である。
【０００８】
図８に示すように、圧密沈下は、堆積層が自重によって圧密され、層中の間隙水を徐々に排出しながら体積を減少していき、沈下を引き起こすものであり、不陸を有する基盤岩上面の堆積層は、岩盤との境界面に沿うように、堆積層の層理が緩やかに撓んだものとなる。圧密沈下による堆積層のたわみは地震とは無関係である。
【０００９】
そこで、評価対象となる地質構造断面に不陸層理構造がある場合には、一般に、その下位の地質構造に累積性を有する断層変位があるか否かを確認することによって、不陸層理構造の成因が撓曲によるものであるか否かを判断する。
【００１０】
しかしながら、地質構造断面によってはその下位の地質構造が、断層変位が小さいため累積性を有するか否かを判読できなかったり、また、調査手法の一つである物理探査による地質構造断面図は深度が深くなるにつれて空間分解能が劣ってくることにより、下位領域の地質構造が不鮮明なものとなって、同様に断層に起因する構造を判読できなかったり、さらに、下位の地質構造の領域が調査対象深度外となっていたりする場合もある。
【００１１】
このような場合、不陸層理構造の成因が撓曲によるものであるのか、あるいは圧密沈下によるものであるのかを判定することが困難であった。このため、調査による地質構造断面に不陸層理構造が認められる場合には、撓曲によるもの、すなわち断層の存在を示唆する構造である可能性を否めないとして、構造物の耐震設計を安全側に反映させていた。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、不陸を有する層理構造が圧密沈下に起因するものであるか否かを簡便に判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明は、不陸岩盤の上位に堆積する堆積層が不陸層理構造を有すること示す地質構造断面と、前記堆積層の地質年代と、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報とに基づき、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する地質構造評価方法であって、
前記不陸岩盤と前記堆積層との境界面上の点のうち高低差のある任意の二地点を選択すると共に、前記堆積層内の任意の一層理面を選択して、前記選択された二地点における高低差である境界面高低差と、前記選択された層理面における前記選択された二地点の高低差である層理面高低差とを夫々計算する第１のステップと、
前記第１のステップを所定の回数繰り返して、前記任意に選択された二地点における、前記境界面高低差と前記層理面高低差のデータを収集する第２のステップと、
前記収集されたデータに基づいて、前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との関係を求める第３のステップと、
前記堆積層の地質年代から、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報を参照して、前記堆積層の地質年代に対応する層厚変化率を求める第４のステップと、
前記第３のステップで求めた関係が線形関係であり、かつ、その線形関係の傾きと前記層厚変化率とが同等であるか否かに基づいて、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する第５のステップとからなることを特徴とする（第１の発明）。
【００１４】
本発明による地質構造評価方法によれば、不陸岩盤の上位に堆積した堆積層が不陸層理構造を有する場合に、その不陸層理構造の成因が圧密沈下によるものか否かを判定できる。すなわち、圧密沈下によるものと判定される場合には、不陸層理構造が活断層によるものではないことの根拠となるため、構造物を立地するにあたっての安全性の確度が向上し、構造物の合理的な耐震設計が図れる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との相関係数が所定値以上であるときに、前記第３のステップで求めた関係が線形関係であるとすることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、不陸岩盤の上位に堆積する堆積層が不陸層理構造を有すること示す地質構造断面と、前記堆積層の地質年代と、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報とに基づき、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する地質構造評価装置であって、前記不陸岩盤と前記堆積層との境界面上の点のうち高低差のある任意の二地点を選択すると共に、前記堆積層内の任意の一層理面とを選択して、前記選択された二地点における高低差である境界面高低差と、前記選択された層理面おける前記選択された二地点の高低差である層理面高低差とを夫々計算する手段と、前記任意に選択された二地点における前記境界面高低差と前記層理面高低差の計算を所定の回数繰り返して収集されたデータを記憶する手段と、前記記憶されたデータに基づいて、前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との関係を求める手段と、前記堆積層の地質年代から、前記堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報を参照して、前記堆積層の地質年代に対応する層厚変化率を求める手段と、前記境界面高低差と、前記境界面高低差から前記層理面高低差を差引いた差との関係が線形関係であり、かつ、その線形関係の傾きと前記層厚変化率とが同等であるか否かに基づいて、前記不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かを判定する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、不陸を有する層理構造が圧密沈下に起因するものであるか否かを簡便に判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態の地質構造評価方法は、堆積層に作用する圧密沈下が、圧縮ひずみと圧縮にともなって排水される間隙水の流れの方向が鉛直（一次元的）であるという一次元圧密の条件に基づいたものである。圧密沈下量Ｓは、式（１）で与えられる。  
Ｓ＝Ｈ・Ｃｃ／（１＋ｅｏ）・ｌｏｇ１０（（ｐｏ＋Δｐ）／ｐｏ）  ・・・（１）
なお、Ｈは初期層厚、Ｃｃは材料種別、ｐｏ及びΔｐは上載荷重（ただし、ｐｏは初期荷重、Δｐは増加荷重）、そしてｅｏは初期間隙比である。
【００２０】
ここで上記の材料種別Ｃｃ、上載荷重（ｐｏ、Δｐ）及び初期間隙比ｅｏが場所によらず一定であれば、圧密沈下量Ｓは初期層厚Ｈと線形関係にある。したがって、初期層厚Ｈと圧密沈下量Ｓを生じた現在の層厚Ｈ’（＝Ｈ−Ｓ）との関係は、式（２）で与えられる。  
Ｈ’＝Ｋ・Ｈ                ・・・（２）
なお、Ｋは定数である。
【００２１】
すなわち、地質構造評価方法は、堆積層の圧密沈下現象では、初期層厚Ｈと、初期層厚Ｈから圧密沈下量Ｓを差し引いた差（＝Ｈ’；以下、差ΔＨという）とが線形関係にあることを利用したものである。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る地質構造評価方法により評価される地質構造断面２の一例である。
【００２３】
図１に示すように、地質構造断面２として、不陸岩盤６の上位に堆積層７が堆積して、不陸岩盤６と堆積層７との境界面８が確認でき、かつ、複数の層理面１０（例えば、１０ａ〜１０ｃなど）に不陸が認められる構造を有するものを対象とする。ここで、不陸岩盤６は、例えば、十分に固結した上面に凹凸を有する火成岩や貫入岩などの基盤岩であり、堆積層７は、例えば、粘土やシルトなどの未固結地層である。そして、このような不陸岩盤６及び堆積層７の構造を示す地質構造断面２においては、例えば、地震探査、音波探査又は地中レーダなどの物理探査、又は複数のボーリング調査、或いはトレンチ調査などの地下構造調査により、少なくとも境界面８及び層理面１０が検出されているものとする。
【００２４】
また、堆積層７の地質年代が予め測定されており、堆積層７についての地質年代と層厚変化率との関係を示す情報が得られているものとする。ここでいう層厚変化率とは、上述した初期層厚Ｈに対する現在の層厚Ｈ’の比、すなわち、上記（２）式における定数Ｋである。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る地質構造評価方法１の解析手順を示すフローチャートである。  
図２に示すように、地質構造評価方法１は、入力情報である地質構造断面２に基づいて、ステップＳ１からステップＳ５の工程を行うことによって、地質構造断面２内の堆積層の不陸層理構造が圧密沈下によるものか否かの判定をするものである。なお、本実施形態の地質構造評価方法１で行う各種処理は、例えば、コンピューターに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００２６】
図２に示すように、ステップＳ１は、前述した地質構造断面２に基づいて境界面高低差を計算するステップＳ１１と、同じく地質構造断面２に基づいて層理面高低差を計算するステップＳ１２とから構成される。
【００２７】
ステップＳ１１では、図１に示すように、地質構造断面２内の不陸岩盤６と堆積層７との境界面８上の点のうち高低差のある任意の二地点である、例えば、地点Ａ及び地点Ｂの選択を行い、地点Ａと地点Ｂとの間の高低差を境界面高低差ｈＢとして計算する。
【００２８】
ステップＳ１２では、層理面１０のうち任意の層理面（例えば、層理面１０ａ）を選択しこの層理面上での地点Ａと地点Ｂとの間の高低差を層理面高低差ｈＡとして計算する。
【００２９】
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１を所定の回数繰り返して、境界面高低差ｈＢと層理面高低差ｈＡとのデータ１６を収集する。図３は、データ１６のデータ構造の一例を示す図である。図３に示すように、データ１６には、ステップＳ１で計算された境界面高低差ｈＢ及び層理面高低差ｈＡが含まれている。
【００３０】
ステップＳ３では、ステップＳ２で収集されたデータ１６に基づき、境界面高低差ｈＢと、境界面高低差ｈＢから層理面高低差ｈＡを差引いた差ΔＨとの関係を線形近似したときの近似直線の傾きと相関係数とを計算する。
【００３１】
図４は、データ１６に基づき、横軸に境界面高低差ｈＢ、縦軸に差ΔＨをプロットした図であり、（ａ）は圧密沈下が生じた層理構造の場合、（ｂ）は圧密沈下が生じていない層理構造の場合の例を夫々示したものである。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、圧密沈下を生じた層理構造の場合は、プロット点が近似直線１９の近傍に集中して分布し、境界面高低差ｈＢと差ΔＨとは正の相関が強くなる。一方、図４（ｂ）に示すように、層理構造が圧密沈下を生じていない場合は、プロット点は分散して境界面高低差ｈＢと差ΔＨとの相関は弱くなる。上記ステップＳ３により、例えば、図４（ａ）の場合では、相関係数値が大きいｃ１及び傾きａ１が、また、図４（ｂ）の場合では、相関係数値が小さいｃ２及び傾きａ２が計算される。
【００３３】
ステップＳ４では、堆積層７の地質及び地質年代から、堆積層７についての地質年代と層厚変化率との関係を参照して、堆積層７の地質年代に対応する層厚変化率を求める。図５は、ステップＳ４で参照される堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係の一例を示す図である（出典：堀田（１９８９）「堆積岩の圧密を考慮した地層変形の一考察」、日本応用地質学会研究発表会予稿集、ｐ６７−ｐ７０）。
【００３４】
ステップＳ４では、例えば、堆積層７の地質が粘土であり、その地質年代が更新世後期の１０５年であったとすると図５を参照して、層厚変化率は０．７と求められる。なお、堆積層７の構成する地質の年代に幅のある、例えば、更新世後期〜末期などの場合には、それに対応する層厚変化率も幅のあるものとして、例えば、０．６９〜０．８５の範囲であるとしてもよい。
【００３５】
最後に、ステップＳ５では、ステップＳ３で計算された相関係数が所定のしきい値以上であり、かつ、近似直線の傾きとステップＳ４で求められた層厚変化率とが同等である場合に、地質構造断面２の不陸層理構造が圧密沈下によるものと判定し、それ以外の場合に圧密沈下によるものでないと判定する。
【００３６】
図６は、ステップＳ５の詳細な判定過程を示すフローチャートである。  
図６に示すように、先ず、ステップＳ３で計算された相関係数がしきい値（例えば、０．８）以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ５１）。この結果、図４（ａ）のように相関が高く相関係数ｃ１が所定のしきい値以上であれば、次のステップＳ５２へと進む。一方、図４（ｂ）のように相関が低く、相関係数ｃ２が所定のしきい値未満であれば、層理面１０の不陸の成因が圧密沈下によるものではないと判定されて、地質構造評価方法１は終了する。
【００３７】
ステップＳ５２では、ステップＳ３で求められた近似直線の傾きと、ステップＳ４で求められた層厚変化率とが同等であるか否かを判定する。
【００３８】
例えば、相関係数がしきい値以上である図４（ａ）の場合の近似直線の傾きａ１が、ステップＳ４で求められた層厚変化率である０．７と実質的に等しい（或いは、０．６９〜０．８５の範囲内である）場合には、層理面１０の不陸の成因が圧密沈下によるものであると判定され、一方、それ以外の場合には、圧密沈下によるものではないと判定されて、地質構造評価方法１は終了する。
【００３９】
以上説明した本実施形態の地質構造評価方法１によれば、地質構造断面２に基づいて、上述したＳ１〜Ｓ５までのステップを行うことにより、堆積層７の層理面１０の不陸の成因が圧密沈下によるものか否かを判定できる。すなわち、圧密沈下によるものと判定される場合には、調査対象地区に断層が存在しないことの根拠となるため、構造部を立地するにあたっての安全性の確度が向上し、構造物の合理的な耐震設計が図れる。
【００４０】
図９は、地質構造評価方法１を、地下構造に活断層が存在するか否かの判定に適用した場合の処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
図９に示すように、先ず、ステップＳ１０１では、評価対象とする地下構造の堆積層内に層理に切断形状があるか否かを判定する。その結果、層理に切断形状がある場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、切断形状がない場合にはステップＳ１０２へ進む。
【００４２】
ステップＳ１０２では、上述した地質構造評価方法１により、層理の変形が圧密沈下によるものであるか否かを判定する。そして層理の変形が圧密沈下によるものであると判定されれば、評価対象とする地下構造には活断層が存在しないと判断して、判定フローは終了する。一方、層理の変形が圧密沈下でないと判定された場合には、ステップＳ１０３へ進む。
【００４３】
ステップＳ１０３では、層理の変位又は変形に累積性があるか否かの判定を行う。累積性とは、層理の変位又は変形において下位の地層ほど見かけ上大きなずれを生じる性質である。すなわち、ステップＳ１０３では、この累積性が、層理の切断形状、或いは不陸層理構造の位置を挟んで両側の地層構造に生じているか否かを判定する。これにより、累積性が生じている場合には、その成因が活断層によるものと判断し、累積性が生じていない場合には、浸食や地滑りなどの活断層以外の地質現象と判断する。
【００４４】
このように、本実施形態の地質構造評価方法１を利用することにより、評価対象とする地下構造に活断層が存在するか否かを判定できると共に、活断層の存在の判定のみならず、活断層によるものでない場合にも、圧密沈下又は浸食・地滑りなどの層理の変位又は変形の成因を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態に係る地質構造評価方法により評価される地質構造断面２の一例である
【図２】本実施形態に係る地質構造評価方法１の解析手順を示すフローチャートである。
【図３】データ１６のデータ構造の一例を示す図である。
【図４】データ１６に基づき、横軸に境界面高低差ｈＢ、縦軸に差ΔＨをプロットした図であり、（ａ）は圧密沈下が生じた層理構造の場合、（ｂ）は圧密沈下が生じていない層理構造の場合の例を夫々示したものである。
【図５】ステップＳ４で参照される堆積層についての地質年代と層厚変化率との関係の一例を示す図である
【図６】ステップＳ５の詳細な判定過程を示すフローチャートである。
【図７】撓曲を有する堆積層及びその周辺地質の地質構造を示す模式断面図である。
【図８】圧密沈下を有する堆積層及びその周辺地質の地質構造を示す模式断面図である。
【図９】地質構造評価方法１を、地下構造に活断層が存在するか否かの判定に適用した場合の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  地質構造評価方法
２  地質構造断面
６  不陸岩盤
７  堆積層
８  境界面
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  層理面
１６  データ
１９  近似直線
Ａ、Ｂ  地点
ａ１、ａ２  傾き
ｈＡ  層理面高低差
ｈＢ  境界面高低差
Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３  ステップ
ΔＨ  境界面高低差ｈＢから層理面高低差ｈＡを差引いた差
【図１】
2008107252.tif 000003
【図２】
2008107252.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008107252.tif 000008
【図７】
2008107252.tif 000009
【図８】
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【図９】
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