第64回(2020年度)

北海道開発技術研究発表会論文

釧路川の堤防強化に向けた基礎地盤調査について―電磁探査調査の有用性―
釧路開発建設部 治水課○稲垣 乃吾若松 延幸
池田 共実

近年、釧路川では降雨による堤防法面の被災が発生している。被害対策の検討は、堤防本体の法面勾配や土質特性に加えて、不均質な基礎地盤の地質特性を連続して把握することが重要となる。今回、長大な堤防の基礎地盤の把握にあたり、連続的に広範囲の縦断調査ができる電磁探査を採用した。釧路川での既知の地質調査結果や地質縦断図等と比較し、基礎地盤特性の把握における有用性について報告する。
キーワード：堤防強化、電磁探査、表面波探査

1. はじめに
近年、釧路川では大雨により堤防の法面すべりなどの被災が発生している。堤防の主な被災形態には浸透による裏法すべりやパイピング、洪水流による表法の侵食、地震動及び液状化による被災など様々であるが、釧路川では、降雨による堤防天端の法肩からの崩壊や法面中腹からの崩壊が発生している。
対策工の検討は、堤防本体の土質特性に加えて、基礎地盤が不透水層の場合、堤体内の浸潤面が上がりやすく、被災の危険性が高くなるおそれがあることから、不均質な堤防の基礎地盤の地質特性を連続して把握することが重要となる 1)。
自然蛇行により河道変遷が複雑な釧路川では、堤防の基礎地盤の不均一性が著しいと推測され、ピンポイント情報のボーリング調査のみでは、地質特性が適切に評価されない恐れがある。
本報告では、釧路川の堤防強化対策を検討する上で、堤防の基礎地盤の把握を目的として電磁探査を連続的に実施し、既知の地質調査結果と地質縦断図と比較し有用性について考察を行うものである。

標茶雨量観測所で観測史上最大の降水量を記録している。釧路川では堤防から越水するような外水氾濫に至らなかったが、この大雨により、標茶町市街地の釧路川左岸 45.8k 付近（標茶町富士地先）で堤防の法面すべりが発生した（写真-1、写真-2）。
気候変動による気象の激甚化が懸念される中で、全国どこでも発生し得る大洪水に対して、釧路川流域においても計画高水位を超えて堤防から越水、越水に伴う堤防決壊に対する水害リスクへの対策が急務となっている。

写真-1 釧路川で発生した堤防法面の被災（平成 28 年 8 月）

2. 釧路川の被災概況
近年、激甚化する気象現象により全国では大雨により堤防からの越水、越水に伴う堤防決壊による洪水氾濫で甚大な被害が発生している。北海道でも平成 28 年 8 月 17 日から 31 日までの 2 週間に 3 つの台風が上陸、１つの台風の接近により、北海道東部を中心に記録的な大雨となり、北海道内各地で河川の氾濫や家屋の浸水、農地浸水、道路冠水などが発生している。釧路地方では平成 28 年 8 月の台風第11 号の影響により釧路川流域に強い雨が降り続き、
INAGAKI Daigo,WAKAMATU Nobuyuki,IKEDA Tomomi－ 384 －

写真-2 被災時の河川堤防状況（平成 28 年 8 月）

3. 釧路川堤防技術検討委員会
釧路川の堤防被災を受けて、平成 30 年 5 月から釧路川堤防技術検討委員会を設置した。（本報告では、以下「検討会」とする）本検討会では、専門的知見を有する学識経験者で構成され、雨水や外水に対して、安全性の高い堤防整備手法の立案を目的として設立された。検討会は 5 回の委員会と現地調査と現地実験を実施し、雨水や外水に対して安全性の高い堤防形状について検討を行うとともに、釧路川の堤防整備手法を立案するため、専門的知見から提言がなされた。提言では、堤体表層の土質が火山灰質でシルトを多く含む粘性土の部分に、雨水が浸透して飽和度が上昇し、表層の強度が低下したことが被災原因であると結論づけた。特に堤防の基礎地盤が浸透しづらい粘性土の場合、川裏の火山灰質の砂質土法面でも法尻の被災の危険性が高くなるとされた。釧路川の堤防特性を踏まえると、現況堤防の安定性確保のためには堤防の川表及び川裏法面勾配 3割以上の緩傾斜化が必要と提言された。

図-1 釧路川中上流域の捷水路整備（釧路川河川整備計画より）

5. 電磁探査と表面波探査について
今回の調査では物理探査のうちスリングラム法電磁探査と表面波探査を実施した。電磁探査は全区間で実施し、電磁探査で土質区分が不明確な箇所では4. 物理探査調査について補完的に表面波探査を実施した。
釧路川堤防技術検討委員会では法面すべり被災の（１）電磁探査原因として、旧流路に埋立てられた粘性土（不透水
電磁探査は地盤の比抵抗を求めることで、土質地性地盤）の存在が指摘されている 2)。釧路川では、盤構成や地下水状況を把握することができる。測定装置は手持ち式で送信コイルから交流磁場を地盤内
自然蛇行による複雑な河道に対し捷水路工事が実施へ送信し、受信コイルで地盤内に生じた電流によるされ、掘削工事と併せて河川堤防が築造されている2 次磁場を受信するものである（写真-2、写真-3）。
（図-1）。
スリングラム法電磁探査は、シルトや粘性土といっ
釧路川堤防の基礎地盤は、基本的には礫質土、砂た比抵抗の低い地層への採用が適している 3)。
質土が主体であるが、部分的に旧流路に埋立てられた粘性土を含む多様な地盤構成であると推察される。
今回調査では堤体基礎地盤における粘性土を把握
一般的なボーリング調査では、堤防被災の危険性がするため有効な手法と判断して採用した（図-2）。
高まる粘性土地盤の分布を連続的に把握することはスリングラム法電磁探査の主な特徴は下記のとお困難であることから、長大な河川堤防の基礎地盤をりである。
効果的かつ効率的に把握するため、物理探査を用い① 電極棒やケーブル敷設する必要がないて基礎地盤の内部構造を推定することとした 3)。
② ボーリング調査に比べて、短時間で測定が可能で広い範囲を迅速かつ安価に調査ができる
物理探査の主な特徴は下記のとおりである。
③ アスファルトやコンクリート舗装上からの調査① 非破壊調査（計測）であり、既存堤防の安全性が可能への影響がない④ 探査可能な深度は通常 10m 程度である② 現地測定の作業性や操作性が容易で、データの⑤ 法面や不整形地などでも容易に測定できる解析処理も簡便⑥ 樋門や埋設管などの金属物の影響を受ける③ 探査深度 20m 程度までを対象とする調査⑦ 商用電源の影響を受ける④ ボーリング調査に比べて、測定から結果出力ま金属を含む河川構造物である樋門や側帯（金網）、で比較的安価
CCTV カメラポール、情報掲示板、河川標識又は橋物理探査では、河川カルテ、築堤履歴、被災履歴、梁周辺は強く反応するため、探査としては不適区間
ボーリング調査資料などの点的な既存資料を、物理となる。
探査結果に反映させることで、縦断的な調査結果を得ることができる。

INAGAKI Daigo,WAKAMATU Nobuyuki,IKEDA Tomomi－ 385 －

写真-5 表面波探査の実施状況
写真-3 スリングラム法電磁探査の探査イメージ

6. 調査の実施
電磁探査の実施区間は堤防法面被災区間を含む釧路川左岸 KP38.2～KP49.2、右岸 KP37.6～KP46.2 までの左右岸合計 L=19.6km、測定間隔は 2m で実施した（図-3）。調査期間は令和 2 年 7 月 30 日～8 月 7 日で、日調査量おおよそ 2km/日であった。また、電磁探査を補完する区間として表面波探査は、令和 2
年 11 月 4 日～6 日、11 日の 3 日間で 10 箇所（L=200m/箇所）を実施した。

写真-4 スリングラム法電磁探査の機器（GEM-2）（電気流れやすい）（電気流れにくい）
比抵抗
導電率

実施箇所図

10,000Ω-m
100μS/m

空洞（含水していない ）（含水している ）（含水している ）空隙の多い地盤

1,000Ω-m
1mS/m

砂層（含水している ）（イオン濃度高い ）

粘土・泥岩

温泉水

金属鉱床

400Ω-m
2.5mS/m

硬質岩盤

１00Ω-m
10mS/m

砂礫層

1Ω-m
10Ω-m
1000mS/m 100mS/m

オソベツ川
←
←
釧路川

帯水層

〔左岸〕
KP38.2～KP49.2

図-2 電磁探査の物性値と地質の分類指標（２）表面波探査
表面波探査は地盤の地表面付近を伝わる表面波（レイリー波）を多チャンネルで測定、解析することにより、地盤の S 波速度分布を求める手法である
3)。S 波速度は地盤の剛性と密接な関係にある物性値であり、S 波速度分布から概略の土質構成や強度特性を推定することができる。測定装置は振源（カケヤ打撃）と受振機器（ランドストリーマー）、記録器から構成される。10kg 程度のカケヤを人力により地面を打撃する方法で表面波を発生させる。ランドストリーマーは受振点間隔が 1m で、打撃とともに順次移動して測定する（写真-5）。
今回調査では、電磁探査で基礎地盤の推定が難しい区間を表面波探査で補完し、土質判定に有効な手法として採用した。
表面波探査の主な特徴は下記のとおりである。
① 個々の受信機を地面に固定する必要がない② ボーリング調査に比べて、短時間で測定が可能
で広い範囲を迅速かつ安価に調査ができる③ 探査可能な深度は地盤にも依存するが条件が良ければ 15～20m 程度④ 計測時は風の影響を受ける

電磁探査
表面波探査
〔右岸〕
KP37.6～KP46.2

堤防法面被災箇所〔KP45.8〕

図-3 電磁探査の物性値と地質の分類指標

7. 調査結果
電磁探査結果をもとに、表面波探査や既往の地質縦断図との比較により手法の有効性を検証した。また、調査結果は 4 パターンに分類し考察した。
（１）法面被災箇所での検証結果（左岸 KP45.8）
平成 28 年 8 月の大雨により被災した左岸 KP45.8
は、被災後のボーリング調査や開削調査等により、堤体及び基礎地盤の土質構成が判明している区間である。その既往調査では、堤体がシルト質砂、基礎地盤が粘性土であると判明している（図-4、図-5）。
電磁探査結果では、堤体地盤の比抵抗値が 80ohmm～60ohm-m 程度、基礎地盤では、60 ohm-m ～40ohmm 程度の値が連続して確認された（図-6）。既往の開削調査やボーリング調査で確認された地質区分と電磁探査の比抵抗値の傾向は合致した。このことか
ら、物理探査の手法や精度確保の有効性が検証され、電磁探査による土質区分の傾向把握は妥当であると判断される。

INAGAKI Daigo,WAKAMATU Nobuyuki,IKEDA Tomomi－ 386 －

被災箇所 KP45.8② 地質縦断図から把握できない軟弱地盤が一連で推定される区間（左岸 KP39.0～KP41.6）
釧路川左岸 KP39.0～KP41.6 までの基礎地盤は、既往の地質縦断図から主に砂、砂質土で構成され、局所的には泥炭、有機質土の区分となっている。一方、
電磁探査の結果では基礎地盤で比抵抗値 100ohm-以下が連続して観測されている（図-8）。このことから、既往の地質縦断図では一部区間で泥炭、有機質土と区分されていたが、上流側の広範囲で泥炭、有機質土又は粘土シルト層が連続して分布している可能性が高いと推定された。

基礎地盤
粘性土層

基礎地盤

粘性土層

図-4 被災後の土質調査結果（左岸 KP45.8）
横断図 KP45.8

五十石橋

比 抵 抗

2 / 40

シルト質砂
堤体
基礎地盤
粘性土
25

図-5 被災後の土質横断図（左岸 KP45.8）
8 / 452 / 45（ohm-m）

T.P. (m)

土凡例例
土質質 凡

五十石橋

記号20BAsAg

100 / 46

AS 砂 砂質土

基礎地盤

粘土、砂、礫Ap

泥炭、有機質土Ac粘土、シルトAs
Ag

K2v

比 抵 抗

K3

砂、砂質土
砂礫、礫質土細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫

00/39
距離標

Ak10/40

8 / 414 / 40堤体

主な土質B

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物比 抵 抗基礎地盤
堤体基礎地盤（ohm-m）

被災箇所 KP45.8 付近

図-6 電磁探査の比抵抗値（左岸 KP45.8）（ohm-m）

T.P. (m)
25

土土 質
凡例例
質 凡

五十石樋門

20（２）被災箇所以外での結果① 地質縦断図と合致する区間（右岸 KP37.6～
KP42.0）釧路川右岸 KP37.6～KP42.0 までの基礎地盤は、既往の地質縦断図から KP37.8 付近は泥炭、有機質土の土層、KP38.0～KP42.0 までは粘土、シルトの区分となっている。電磁探査結果においても基礎地盤は、主に比抵抗値 100ohm-m 以下の値が連続して確認された（図-7）。既存のボーリング調査をもとに作成した地質縦断図の地質区分と電磁探査の比抵抗値が合致した区間と判断された。
五十石橋

6 / 3710AsAsAp（ohm-m）

基礎地盤

0As
K2v

泥炭、有機質土

Ac粘土、シルトAs

砂、砂質土

Ag

砂礫、礫質土0/39

0 / 404 / 40粘土、シルト

AsAg

砂、砂質土砂礫、礫質土
細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫
Ak1

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物③ 地質縦断図では把握できない軟弱地盤が局所的に推定される区間（左岸 KP47.3、右岸 KP43.5）
釧路川左岸 KP47.3 付近、右岸 KP43.5 付近の基礎地盤は、既存の地質縦断図では砂や砂礫層と区分されているが、電磁探査では比抵抗値が、それぞれ90ohm-m 以下、60ohm-m 以下となり局所的に小さい値が確認された（図-9、図-10）。また、表面波探査の補完調査により基礎地盤で粘性土、シルトの存在が推定されることから、既往の地質縦断図と異なり粘性土、シルトの存在が局所的に推定される区間である。
ときわ橋

4 / 474 / 48

比 抵 抗

細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫

0/38

距離標

五十石橋

粘土、砂、礫Ap

K3

泥炭、有機質土

Ac

主な土質

B

Ak1

K2v

主な土質
粘土、砂、礫Ap

図-8 電磁探査と地質縦断図の比較図（KP39.0～KP41.6）

土凡例例
土質質 凡
記号

基礎地盤

0/41

距離標

比 抵 抗

五十石橋

B
Ac AC 粘土シルト
Ag
K2s

ApAS 砂 砂質土

B

K3

堤体

AP 泥炭 有機質土

Ac0

基礎地盤
T.P. (m) 下オソベツ樋門
20Ac

Ak110

記号

BAs

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物

堤体
基礎地盤

比 抵 抗（ohm-m）

S波速度-0堤体
基礎地盤

T.P. (m)2010010（ohm-m）

五十石橋

AC 粘土シルト

土凡例例
土質質 凡
記号BAcAsAg
K2v
K2s

基礎地盤

AS 砂 砂質土

主な土質

B

粘土、砂、礫Ap

泥炭、有機質土AcAsAgK30/39
距離標

0/40

20

粘土、シルト
砂、砂質土
砂礫、礫質土10

細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫
Ak1

T.P. (m) ときわ橋
30

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

2000
旭町樋門

旭第1樋門

AG 砂礫 礫質土

土 質 凡 例
土質凡例
記号BAsAgAsK2v

基礎地盤
AS 砂 砂質土0 / 42

堤体

T.P. (m)20100
距離標

AC 粘土シルト

BAcAs

土土 質
凡例例質 凡記号

AS 砂 砂質土

基礎地盤

Ag
K2v

粘土、砂、礫泥炭、有機質土

Ac粘土、シルトAsAg

K2s

主な土質B
ApK3

砂、砂質土
砂礫、礫質土細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫

0/410/42

Ak1

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物図-7 電磁探査と地質縦断図の比較図（KP37.6～KP42.0）

INAGAKI Daigo,WAKAMATU Nobuyuki,IKEDA Tomomi－ 387 －As

Ak1

距離標

砂、砂質土
砂礫、礫質土細礫、砂軽石混じり

0/47段）の比較図（左岸 KP47.3 付近）（ohm-m）

粘土、シルトAg

0/48

図-9 電磁探査（上段）と表面波探査（中段）地質縦断図（下基礎地盤

泥炭、有機質土

K3

火砕流堆積物比 抵 抗粘土、砂、礫

Ac

K2v K2s 砂・礫

06 / 40

主な土質

B
Ap

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物2 / 42

比 抵 抗

6 / 43堤体
基礎地盤（ohm-m）

S波速度-010T.P. (m)020030

土土質質凡
凡 例
例
記号

BAc
Ag
10K2v
K2s20

基礎地盤

AG 砂礫 礫質土

主な土質B

粘土、砂、礫Ap

泥炭、有機質土Ac粘土、シルト

As

砂、砂質土

Ag

砂礫、礫質土K3

細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫
Ak1

0

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物0/43

距離標

図-10 電磁探査（上段）と表面波探査（中段）地質縦断図（下段）の比較図（右岸 KP43.5 付近）④ 堤防周辺の構造物により電磁探査が機能しない地点（左岸 KP46.3、KP46.6、KP46.9）
釧路川左岸 KP46.3 及び KP46.6、KP46.9 の電磁探査結果は天端から基礎地盤まで比抵抗値が小さい値を示し、90ohm-m 以下となっている（図-11）。当該区間は、河川情報掲示板や階段護岸等が設置されている地点である。情報掲示板は電気設備であり支柱は鉄柱を採用している。また階段護岸は、手摺や連結鉄筋の金属が採用されている。電磁探査では金属や電源に強く反応して比抵抗値が局部的に小さく反応したと推察される。また、表面波探査の補完調査により当該区間を実施した結果、軟弱地盤を示す反応は無かったことから、電磁探査が金属等の影響により機能しない地点として判断された。
2 / 46ときわ橋

6 / 46

比 抵 抗

堤体

土質分布の推定を実施した。土質区分の判定にあたっては、異なる物理探査の組み合わせとボーリングによる調査結果を対比させ、物性値と土質性状について解析、評価を行う必要ある。
今後、この電磁探査と表面波探査区間からボーリング調査を行い、釧路川の河川堤防における物性値と土質性状の関係について解析し、土質区分の把握を試みたい。
堤体及び基礎地盤構造の把握にあたり、従来はボーリングによるピンポイントでの調査結果から縦断的な地質構成を推定していたが、釧路川の自然蛇行による河道変遷の不均質な地盤構成では推定精度に限界がある。今回の電磁探査により、釧路川中流部の堤防法面の被災区間を含めた探査データの収集は、既存の地質データを補完し、堤体や基礎地盤の不均質な地質構造を縦断的に推定することができた。釧路川では堤防法面の被災を受けて、堤防強化対策を実施する予定であるが、基礎地盤に粘土、シルト土層が存在する区間を精度よく推定できたことで、効率的に必要最低限のボーリング調査等を行い必要な土質性状が把握できる。
釧路川の堤防強化検討にあたり、堤体及び基礎地盤の忠実な把握により、安全性の評価向上へ繋がるものである。今後、表面波探査等の異なる物理探査とボーリング調査からデータ蓄積を図り、堤防強化や堤防管理、洪水後点検、地震後点検での活用を図りたい。

基礎地盤（ohm-m）

S波速度-010T.P. (m)
開運橋
30B20 As
AgAs10 Ag
K2v-0-0200

0100200

100200
ときわ橋

標茶樋門

土質凡例
土 質 凡 例
記号

AG 砂礫 礫質土
AS 砂 砂質土

基礎地盤

主な土質

B

粘土、砂、礫Ap

泥炭、有機質土Ac粘土、シルト

AsAg
K3

砂、砂質土
砂礫、礫質土細礫、砂軽石混じり

K2v K2s 砂・礫
Ak1

謝辞：釧路川の表面波探査では、北見工業大学川尻峻三准教授に現地調査から解析まで、コロナ禍の制約の多い中で貴重な時間から、全面的にご協力をいただいた。関わったすべての方に深く感謝し、 ここにお礼申し上げます。

砂、細砂礫、シルト、火山灰、火山灰質シルト

火砕流堆積物0
距離標

図-11 電磁探査（上段）と表面波探査（中段）地質縦断図（下段）の比較図（左岸 KP46.3、46.6、46.9）

8. まとめ
全区間一連で実施した電磁探査では、比抵抗の低い粘土・シルトの区間が推定され、補完が必要な区間については、表面波探査で S 波速度によるINAGAKI Daigo,WAKAMATU Nobuyuki,IKEDA Tomomi－ 388 －

参考文献
1) 川岸ら：旧河道等の河道変遷に着目した釧路川の堤防づくり－国土交通省北海道開発局第 62 回（平成 30 年度）北海道開発技術研究発表会
2) 釧路川堤防技術検討委員会:釧路川堤防技術検討委員会報告書3) 土木研究所・物理探査学会（編）(2013):河川堤防の統合物理探査-安全性評価への手引き-,120p,愛智出版