2022年度河川技術に関するシンポジウム
河川技術論文集第28巻

非破壊探査と画像解析による露岩河川の簡易な砂礫層厚把握手法の検討
STUDY ON SIMPLE SURVEY METHOD GRAVEL BED OF SURFACE
AT BEDROCK RIVER BY NON-DESTRUCTIVE EXPLORATION AND IMAGE ANALISYS〇佐藤 貴亮新妻 重明
濱木 道大
小笠原 明信
川尻 峻三
渡邉 康玄

研究背景

～ 1. はじめに ～河床低下メカニズム

常呂川水系 無加川の例
H26.06

表層砂礫層軟岩(Kp1層)

河床は砂礫床基盤岩

出水後の再堆積出水による砂礫層の一掃
H29.08(H28.8出水後残存する砂礫層厚の把握が重要

護岸の破損

軟岩(Kp1層)の露出・侵食

R02.07

軟岩露出による河床低下の顕著な進行

侵食が進行⇒河床低下危険度の評価手法となる
表層砂礫層厚を面的に把握しておくことが必要

砂礫層厚把握⼿法の例①～ 1. はじめに ～◆岩盤河床における河床低下危険度評価の手引き(案)
国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所H29.2

評価フロー
岩盤の露出しやすさの評価
岩盤の露出しやすさの評価①データ整理地質断面図：
ボーリングデータの重ね合わせ

縦断的な砂礫層厚①ボーリングデータを用いた地質断面図より把握

現地踏査
河床高変化傾向②・河床変化傾向
・河床の状況
・河床材料平均粒径・1洪水における最大洗堀①定期測量縦横断図より最大洗堀深や河床変化傾向を把握

岩盤の露出しやすさを評価⇒Ⅰ・Ⅱ・Ⅲの評価値⇒岩盤が露出して洗堀を受けた後に砂礫層が再堆積する地点が多く存在するような河川では、精度の良い把握が難しい・・・

砂礫層厚把握⼿法の例②～ 1. はじめに ～◆露岩河川における表層砂礫層厚把握手法の検討
濱木ら：土木学会論文集B1(水工学)Vol.77,No.2,I_1015-Ⅰ_2020,2021
岩盤の露出しやすさの評価①表面波探査全体の土層境界を把握
軟質データ整理
地質断面図：
ボーリングデータの重ね合わせ

縦断的な砂礫層厚

現地踏査
硬質

河床高変化傾向・河床変化傾向・河床の状況
・河床材料平均粒径・1洪水における最大洗堀

表⾯波探査解析結果例（伝達速度コンター図（Vs分布図））
地盤剛性 G=ρt×（Vs）2

S波速度 Vs(m/s)︓地盤の硬さを間接的に表す指標②地中レーダ探査

砂礫層厚の精度を補正組合せ手法により砂礫層厚を面的に把握

表面波探査

地中レーダ

キャリブレーション測線

砂礫層と軟岩層の境界と想定

0.55m

0.55m

岩盤の露出しやすさを評価⇒Ⅰ・Ⅱ・Ⅲの評価値⇒2種類の物理探査の実施及び整理+地中レーダ探査の評価技術が必要であり迅速性を要する場合に対応が難しい

本検討～ 1. はじめに ～・本検討は、迅速かつ簡易的、客観的な砂礫層厚把握を可能とする手法の検討を目的とする。
岩盤の露出しやすさの評価
データ整理
地質断面図：
ボーリングデータの重ね合わせ

縦断的な砂礫層厚

画像解析(BaseGrain)
現地の表層粒径の違いから、粒径による指標を検討

現地踏査
河床高変化傾向・河床変化傾向・河床の状況
・河床材料平均粒径・1洪水における最大洗堀

組合せ手法により砂礫層厚を面的に把握

表面波探査

画像解析
BaseGrain

岩盤の露出しやすさを評価⇒Ⅰ・Ⅱ・Ⅲの評価値

質量𝑀

1𝜋
6𝑎𝑏𝑐

𝜌

⇒表面波探査のVs(m/s)と粒径(mm)で客観的な判断が可能
表面波探査の実施と表層粒径の写真撮影・画像解析で現場作業を短縮

現地踏査及び検討項⽬の概要 ～ 2. 現地踏査及び探査手法 ～◆KP1層(軟岩)の露岩及び砂礫層厚が目視で確認できる箇所を含む7測線で物理探査(表面波探査、地中レーダ)を実施◆一掃される可能性がある低水路部の4箇所で画像撮影+室内粒度試験を実施

⼟層横断の作成⼿順～ 3. 検討結果 ～◆砂礫層厚把握手法の例②(濱木ら)を用いて事前に砂礫層厚を把握作成STEP

調査結果

断⾯図作成
最新のALB測量データから地盤線を設定

STEP1
地盤線の設定

過年度の定期横断測量から最深河床⾼を設定

STEP2
最深河床⾼の設定

STEP3

平成1年以降の測量横断
ボーリングデータや既往断⾯図を踏まえて表⾯波探査結果の解析

最深河床⾼を反映
表⾯波探査結果から⼟層境界を設定

⼟層境界の設定
地中レーダ探査結果から最深河床⾼(表層砂礫層厚)を補正

STEP4
最深河床⾼の補正

地中レーダで表層砂礫層厚を補正

⼟層線を反映地層構成と⼟層の境界値(Vs)の設定～ 3. 検討結果 ～◆作成した土層横断図を基に横断方向に2.0mピッチ、深度方向に約1.0mピッチ
でVsを算出し、各土層の分類の目安(境界値)を設定
計測測線
横断⽅向に2.0mピッチ
深度⽅向に1.0mピッチ

着⽬しているKp1層(軟岩)の上位にはAg層と出⽔により再堆積したRg層が、場所によって双⽅または⼀⽅が表層砂礫層を成している。

地層構成と⼟層境界値(Vs値)の⽬安⼀覧表
地質時代

土層名

完新世
新世
代

第四紀

更新世

記号記事

礫質土

Rg

現河床堆積物で、低水路部、両河岸袖部に分布する。

礫質土

Ag

完新統の砂礫で低水路部、両岸部に分布する

軽石流堆積物 1

Kp1

軽石流堆積物で、固結した細粒火山灰を主体とし、最下部には礫混り火山灰質砂が認められる。

腐植土

Dp

KP3.6 付近に Kp1 層基底に薄層で分布する。

礫岩

R(Cg)

更新統相当の礫岩で、調査箇所に広く分布する。
基質部が脆弱で、指圧により破壊する。

Ag層とRg層は共に同程度のVsN値(平均値)
H283～50 以上(21)
91～50 以上
(37)

36～50 以上
(115)

Vs(m/s)※分類の目安（ ）は平均値
H28R3143～232
180～270
平均(178)145～237
190～330(187)
143～407230～350(232)248～308(283)
250～490206～509(400)⇒当箇所では、Vs=143～237m/sの範囲が表層砂礫層の目安となる。

Ｓ波速度と粒径の⽐較～ 3. 検討結果 ～◆現地踏査時に確認された表層砂礫粒径のバラツキとVsを比較検討

KP3.6

Vs=177m/s

KP3.8

Vs=179m/s

KP4.2

Vs=170m/s

KP4.3

Vs=206m/s⇒表層砂礫の粒径によって表面波探査から得られるS波速度Vsが増減する可能性が示唆される。

Ｓ波速度と粒径の⽐較～ 3. 検討結果 ～0mm〜75mm

19mm〜

室内粒度試験

画像解析BaseGrain
画像解析の精度を考慮し19mm以上のみ採⽤

基質は同程度変化あり

室内粒度試験

⽯分含有率増加⇒Vs減少

画像解析⇒粒径によるVsへの影響を適切に評価すれば表層砂礫のVs⽬安値を算定可能
⽯分含有率の相関式をVs⽬安値算出式と設定
Vs＝-0.9214x+203.29※相関性の⾼い⽯分含有率を採⽤

礫分含有率増加⇒Vs増加

精度向上の検討～ 3. 検討結果 ～ 地震計間隔を標準の2.0m間隔から1.0m間隔、起振を木製かけやから金属ハンマーに変更し、分解能を上げることで土層境界把握の精度向上を検討
標準(受信機2.0mピッチ+木製かけや受信機1.0mピッチ+金属ハンマー⇒1.0mピッチはRg層内の⼟質分布の把握が可能であるが、Rg層の下端と想定される境界⾯のVsは、どちらも精度よく取れていることを確認⇒今回の調査区間においては、分解能による影響は無いことが明らかとなった。

⽣産性・経済性・データの信頼性について～ 3. 検討結果 ～ これまでの検討を踏まえて、①ボーリング調査、②表面波探査+地中レーダの組合せ手法③本研究における手法(表面波探査+画像解析)において、砂礫層厚把握までに必要な概算費用と所定日数を比較した。
ボーリング調査項目

表面波探査及び地中レーダ探査

表面波探査及び画像解析(粒度試験)(5断面×100m当り)

必要規模

概算費用
(直接費)

必要規模

概算費用
(直接費)

必要規模

概算費用
(直接費)

ボーリング・標準貫入試験(左右岸計2本/断面)

10m×10本

439万円

-

-

-

-

表面波探査

-

-

5断面81万円

5断面81万円

地中レーダ探査--5断面55万円--

河床材料調査5断面35万円

--

-

-

画像解析

-

-

-

-

10点

5万円

解析等調査

5断面15万円

5断面15万円

5断面15万円

概算費用合計(直接費)

489万円

151万円

101万円

所要日数(概数)

53日

24日

17日

精度

ボーリングコアから目視で判断可能なため、最も精度が良い評価点での確認となるため，全体を把握不可
迅速な対応に不向き

既往でボーリング調査との比較検討を実施 表面波探査と地中レーダ探査によって，当しているため、精度が良い箇所においては精度を確保している
V s や粒度の数値的判断が可能
表面波探査･地中レーダの手配が必要
地中レーダの判読技術が必要
粒度試験の検討点数が少ないためさらに検迅速な対応に不向き証が必要⇒5断⾯(延⻑100m)程度の測定は、約100万程度
ボーリング調査を実施する⼿法と⽐較して約1/5の経済性、約3倍の作業効率⇒測定精度は、精度よく把握可能な②⼿法から得られた想定砂礫層厚と⽬視確認を基に検討しているため、はデータの信頼性は濱⽊らと同程度である。

まとめ～ 4. 結論 ～ 本研究では、2種類の物理探査の内、数値的指標(Ｓ波速度Ｖｓ)を示すことができる表面波探査と粒径に着目し、迅速かつ簡易的、客観的に砂礫層厚把握を可能とするVs目安値算出式を提案した。得られた所見を以下にまとめる。
 (1)土層境界について
当箇所においては、Vs=143～237m/sの範囲が表層砂礫層の目安となる。

 (2)S波速度Vsと粒径についてVsは、表層粒径によって影響を受ける可能性がある。
簡易的に砂礫層厚把握を可能とするVs目安算出式として、以下を提案する。
・Vs目安値算出式

Vs＝-0.9214x+203.29※ただし、試験点数が少ないため、今後も検討が必要である。

 (3)測定精度について当箇所においては、精度向上を目的とした規格の変更は必要ないものとする。
※ただし、既往研究では礫岩層を挟在する場合において、Vsが相対的に速い傾向を示す場合が確認されており、今後も検討する予定である

 (4)生産性・経済性・データの信頼性について
表面波探査と画像解析の組合せ手法は、ボーリング調査の実施と比較して約1/5の経済性、約3倍の作業効率で実施が可能であり、データの信頼性は濱木らの手法と同程度であることが示唆された。