全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO126】堤防開削調査による電気探査の適用性検討
応用地質株式会社〇横井 恵太，大藪 剛士，塚田 秀太郎，小泉 慎太郎

1. はじめに
河川堤防は，治水に際してその都度嵩上げや拡幅による補強がなされてきており，構造（築堤履歴）が複雑な土構造物である．堤防開削調査は，樋門等の河川構造物を構築する際に行われ，堤体の土層構成の把握，築堤履
歴等を確認することで，堤防の質的向上を検討する際の基礎資料を得ることを目的に実施される 1)．
本稿では，堤防の耐震対策工事に伴い開削した堤防断面において室内土質試験，現場透水試験，山中式土壌硬度測定及び，簡易電気探査を実施し，その結果，特に土壌硬度と比抵抗値に相関性がみられたことからその結果

図-1 現場透水試験装置（GPI 法）2）

を中心に報告する．

2. 開削断面の築堤履歴及び調査方法
既往の文献資料をもとに開削断面の築堤履歴を調査した結果，築堤履歴は大きく3回に分けられ，江戸時代後期に築堤（履歴Ⅰ）された後，明治から昭和の中期にかけて2回拡築されている（履歴Ⅱ，Ⅲ）．開削断面の観察の結果，履歴Ⅰは粒径が均一な中砂主体の砂質土，履歴Ⅱ，
Ⅲは砂礫や礫混じり砂を主体としている（写真-1）．
写真-2 簡易電気探査状況

3. 調査結果（1）物理特性＜開削断面＞※メッシュは1m 格子

表-2に，築堤履歴毎の代表的な試験結果を示す．
履歴Ⅰは砂分を主体としているが，湿潤密度は
ρt=1.664Mg/m3と相対的に小さく，履歴Ⅱ及び履歴Ⅲは礫分を含んでおり，湿潤密度はρt=1.914～1.942 Mg/m3と相対的に大きな値を示している．

砂礫

中砂

＜履歴Ⅰ＞

砂混じり砂

砂礫

＜履歴Ⅱ＞

＜履歴Ⅲ＞

図-2に，築堤履歴毎の粒径加積曲線を示す．履歴Ⅰの粒径加積曲線は立っており，均等係数 Uc＝1.58～2.29の写真-1 開削断面および各築堤履歴の土質状況範囲にあることから粒径が均一な材料であるといえる．

表-1に，実施した室内土質試験内容一覧表を示す．現

表-2 築堤履歴毎の代表的な試験結果一覧表

2)

場透水試験の手法は図-1に示す GPI 法を用いた ．また，

築堤履歴
試料

履歴Ⅰ
OL1(-1)

履歴Ⅱ
R2R3(0)

履歴Ⅲ
OL1(0)

簡易電気探査は電極棒を鉄丸釘（N65）とした携帯型の装土粒子の密度ρs（Mg/m 3 ）自然含水比wn（％）
礫分（％）
砂分（％）
粒度
シルト分（％）
粘土分（％）
最大粒径（mm）
試験方法
最大乾燥密度締固めρdmax（Mg/m 3 ）最適含水比（％）

2.722
5.2
0.1
95.5

2.715
4.3
60
37.4

2.714
3.3
38.1
60.7

置（試作品）を用いて試行的に実施した（写真-2）．
表-1 実施した室内土質試験内容一覧表
試験項目
土粒子の密度試験

準拠する基準・規格番号
JIS A 1202

土の含水比試験JIS A 1203

土の粒度試験JIS A 1204

土の液性限界試験

JIS A 1205

土の塑性限界試験

JIS A 1205

土の湿潤密度試験

JGS 0191

JIS ：日本産業規格

突固めによる土の締固め試験

JIS A 1210

JGS ：地盤工学会基準

分類
分類記号

湿潤密度ρt（Mg/m 3）
現場密度試験 乾燥密度ρd（Mg/m 3）
締固め度（％）

4.4

2.6

1.2

4.75
A-c

75
B-c

37.5
B-c

1.642

2.045

1.934

17.2
分級された
砂
(SP)

7.3
分級された
礫質砂
(SPG)

9.4
分級された
礫質砂
(SPG)

1.664
1.549
94.3

1.942
1.862
91.1

1.914
1.853
95.8

全地連「技術フォーラム 2024」新潟(2)透水係数
図-3に，現場透水試験結果を開削断面図上に示す．
開削調査箇所の堤体は全般に透水性が高い材料で構成されている．
履歴Ⅰの透水係数は10-4m/s オーダーであり，一般的な

（青線）
：履歴Ⅰ
（赤線）：履歴Ⅱ（橙線）：履歴Ⅲ

砂よりもやや透水性が高い．これは，粒形が均一な材料であり間隙が大きいことに起因している．
履歴Ⅱは10-3m/s オーダーと透水性が高く，履歴Ⅲは

図-2 築堤履歴毎の粒径加積曲線

10-4m/s 程度を示す．
(3)土壌硬度および比抵抗値
図-4に，開削面のメッシュの交点毎に測定した土壌硬度のコンター図を示す．土壌硬度は，試験時に測定した貫入量から式-1により算出した．履歴Ⅰは，履歴Ⅱや履歴Ⅲと比較してやや緩い状態にあるが，履歴Ⅰの中でもばらつきがみられる．特に履歴Ⅰの下位のゾーンで相対的に土壌硬度が低いことから，当ゾーンは堤体土ではな

図-3 現場透水試験結果図

く自然堤防の可能性も考えられる．

P=10X／0.7952(4-X)2×98.1
・・・式-1
ここで，P：土壌硬度（kN/m2）
X：貫入量（cm）

図-5に，開削面のメッシュの交点毎に測定した比抵抗値の分布図を示す．比抵抗値は200～2000Ω･m を示し，一般的な礫材の範囲にある．履歴Ⅰは，概ね履歴Ⅱ及び図-4 土壌硬度分布図

履歴Ⅲと比較し相対的に高比抵抗値を示す．特に履歴Ⅰの下位のゾーンでの比抵抗値が相対的に高く，これは図-4に示した土壌硬度による相対的に緩い箇所と概ね一致している．図-6に，土壌硬度と比抵抗値との関係図を示す．土壌硬度と比抵抗値との相関性が高く，今回の開削
断面での比抵抗値の違いは地盤の締まり具合が大きく起因しているものと考える．

４. おわりに図-5 比抵抗分布図

現地で確認できる貴重な調査である．今回実施した開削
調査では築堤履歴が大きく3回に分けられ，土質構成は砂質土～礫質土を主体とするが，江戸時代後期に築堤された履歴Ⅰは粒径均一な砂質土であった．開削断面において，室内土質試験のほか，現場透水試験，土壌硬度測定

比抵抗値（Ω m）

河川堤防の開削調査は，通常ならばボーリング等の点データしか確認できない堤体の土層構成や築堤履歴等を

2500
履歴Ⅰ

2000

履歴Ⅱ

1500

履歴Ⅲ

1000
500
0

0

50

100

150
200
土壌硬度（kN/m2）

250

300

図-6 土壌硬度と比抵抗値の関係図

及び，簡易電気探査を実施した結果，土壌硬度と比抵抗値に相関性がみられ，地盤の締まり具合を比抵抗値で検《引用・参考文献》

出できる可能性も確認できた．一方，今回の調査では透

1) 河川堤防開削時の調査マニュアル(2011)：国土交通

水係数に大きな差異が見られなかったことから比抵抗値との有意な関係が把握できていない．
今後も現地調査を通じて各調査手法の適用性を検討していく．

省 河川局治水課．
2) 竹下祐二，三木愛実，池田 結（2021）：簡易型変水位透水試験による現場飽和透水係数の原位置測定方法，土木学会論文集 C（地圏工学），Vol.77(No.3,)．

【9【CO127】

全地連「技術フォーラム 2024」新潟

電気探査及び弾性波探査、放射能探査を用いた温泉物理探査事例
株式会社キタック

1. はじめに

〇古田嶋

峻大，金岡

民善

・放射能探査土木設計や施工を行う上で基礎資料となる地質調査は

岩石中の亀裂に沿って上昇するガンマ線を観測するこ非常に重要である．地質調査の中にも様々な種類があるとで岩盤に生じた亀裂等，破砕帯の箇所を把握する手法が，その中で代表的なものとしてボーリング調査がある．

である．

ボーリング調査は地面を掘削し土質サンプルの採取や原（4） 探査手法の問題点

位置試験を実施することで基礎地盤の性状を調査する手・電気探査法である．ただし源泉の湧出が地表に近い温泉地でボー

電極から地下に電気を流す性質上，金属構造物が埋設リング調査を行う際は掘削により源泉の利活用に影響をされている場合は金属の比抵抗値を計測するため，金属及ぼすことが懸念される．安全にボーリングを実施し，構造物付近は地下水調査及び土質性状の調査には不向き

源泉の利用に影響を及ぼす可能性が少ない手法を用いてである．当該地においても消雪パイプが埋設されている基礎地盤の性状を把握し，ボーリング調査の補完資料と箇所で金属による偽像を確認した．

することが重要である．

・弾性波探査

本稿では温泉地で計画されているボーリング調査に先地下の地層構造を把握することを目的とした調査ではんじて非破壊検査である物理探査を実施し，地質構造や弾性波探査が用いられることが一般的であるが，金属や地下水の分布状況を確認した事例について報告する．

コンクリート構造物が付近にある場合や埋設されている
場合にはその信号を観測してしまうため，地層構造の把2. 調査概要

握が困難になる性質がある．当該地においても擁壁によ（1） 経緯る偽像を確認した．

当該地は温泉街に位置しており，温泉街中心部を流れ（5） 物理探査測線の配置

る河川は河川整備計画では改修区間に位置付けられてい探査測線は河川両岸に設置（図-1）し，測線長及び電る．地質調査及び施工の実施に伴い，源泉に影響を及ぼ

極間隔は表-1 の通りとした．また配置結果を空間的（準す可能性が否定できないため、これらの実施を前に当該

三次元的）に解析を行うため，河岸上部で 2 測線，河岸地の地質性状及び地下水（温泉水）位置を概略的に把握の法尻付近で 1 測線の計 3 測線を計画した．

する必要があった．
（2） 調査地の地質
当該地全域の基盤岩は主に花崗閃緑岩から構成するが，北西方向に貫入する安山岩やアップライトの岩脈が確認できる．貫入している岩脈は北西方向の直線形を示しており，岩質が破砕されているほか，
熱水変質作用を受け，暗色に変色している．温泉地の源泉は基盤岩の断層や亀裂等の破砕帯を介し地表に湧出している．
（3） 実施した物理探査の概要
地下水（温泉水）の分布把握を目的とした調査では電気探査手法を用いることが一般的であるが，電極を地盤に打ち込む必要があるため，舗装箇所での実施が困難で

図-1 物理探査測線位置図

あることから，当該地舗装箇所では弾性波探査を用いた．
・電気探査（比抵抗二次元探査）
電極から地下に電気を流すことにより，地下の電気的表-1 測線ごとの調査内容
測線名な性状を解析し，地盤の種類や分布，地質構造，特に地下水の分布状況などを調査する手法である．
・弾性波探査（スタッキング法）

電気探査

弾性波探査

放射能探査

測線長

電極

探査

測線長

受信点

測線長

（m）

間隔

深度

（m）

間隔

（m）

（m）

（m）

（m）

受信点
間隔
（m）

1

100

2

20

-

-

100

1~5

2

150

2

20

-

-

100

2.5~5

2’

-

-

-

-

-

85

2.5~5

物性の異なる境界で弾性波が反射する性質を利用し，

3

152

2

20

-

-

85

2.5~5

4

110

2

20

-

-

110

2.5~5

人工的に弾性波を発生させ，波を観測・解析することで

5

158

2

20

-

-

-

-

6

158

2

20

-

-

-

-

7

-

-

-

50

2

-

-

8

-

-

-

34

1~2

-

-

合計

828

-

-

84

-

480

-

地質構造を把握する手法である．

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
3. 調査結果（1） 電気探査結果
目視可能な温泉湧出箇所（測線 4140m～155m）は低比抵抗部に位置しており，岩盤の亀裂が確認できることから，当該地の温泉は岩盤の亀裂から湧出していると考察できる（図-2）．

図-4 放射能探査結果図

図-2 電気探査結果図（2） 弾性波探査結果
一般的に弾性波速度は深度方向に従って増加する傾向を示し，当該地における速度構造もその傾向を示す．当
該地で測定された弾性波速度は最大で 3.4［km/s］であり，花崗岩の弾性波速度一般値 4.0［km/s］～6.0［km/s］
1)

より若干遅い結果となった．これは風化や熱水変質の影響を受けたためであると想定される．測線 7 の 25m～

図-5 測線 3 の放射能探査と電気探査比較図

30m 間及び測線 8 の 15m 付近には低速度帯（2.0［m/s］
程度）を確認できる．これは貫入岩又は花崗岩の破砕帯であると考察される（図-3）．

4. まとめ
物理探査結果より岩盤の亀裂及び地下水を示す測定値
は河川左岸側に集中していることが分かった．このこと
から河川右岸側での掘削が源泉の利活用に影響を及ぼす
可能性は低いと考察し，調査ボーリング位置は当初計画
位置の通りとした．調査に際して温泉噴出時の対処法を立案した後，現場作業を実施した．

5. おわりに温泉地では源泉の湧出量確保は重要な問題であり，そのような箇所で調査・施工を行う際には源泉に影響を及
ぼさないことに留意する必要がある．当該地のように広図-3 弾性波探査結果図（3） 放射能探査

範囲で温泉の湧出が確認される場所では，物理探査のような源泉に影響を及ぼす可能性が低い調査を行い，源泉

一般にガンマ線量は健全な岩盤や亀裂が密着した岩盤

湧出箇所の推定を行うことは，掘削作業で源泉の利活用

では値が低く，亀裂が卓越する箇所では高い値を示す傾に影響を与えないよう留意するにあたり，非常に有効な向が見られる．

手法であると考える．また探査の際は，実際の湧出箇所

当該地では表土の被覆がある区間では相対的に低いガ
ンマ線量が計測され（概ね 0.06～0.08μsV/h 程度），露でデータの測定を行い測定値の比較を行うことが望まし
いと考える．

岩する箇所（測線 3）ではガンマ線量のブレが大きいが相対的に高いガンマ線量が計測された（概ね 0.09～0.14《引用・参考文献》

μsV/h 程度）
．各測線におけるガンマ線が平均値よりも1) 日本道路協会：道路トンネル技術基準（構造編）
・同

高い箇所は河川下流側に位置している．このことから岩盤亀裂は河川下流側分布していると考察される（図-4，
図-5）．

解説（1989）p48

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO128】レーダー探査を使用したトンネル補修設計事例
基礎地盤コンサルタンツ株式会社

〇池澤

彩、植田

健太

1. はじめに
矢板トンネルは、施工時のコンクリート打込み不良等
により覆工コンクリート背面に空洞が発生しやすい。
本稿では、矢板トンネルの背面空洞に対するレーダー
探査を使用した対策工設計事例について示す。

測線 No.1（L2.2m）

孔内観察①

測線 No.2（L1.1m）
測線 No.3（天端）
測線 No.4（R1.1m）

2. 対象トンネルと定期点検結果

孔内観察②

測線 No.5（R2.2m）
孔内観察③(1) 対象トンネル
対象トンネルは、三重県が管理する矢板トンネルであ

穴（欠落）
孔内観察④

凡例
地中レーダー
探査測線
孔内観察位置る。完成から50年以上経過しており、延長は284m、幅員4.5m、1車線の狭いトンネルである。
（写真-1）
図-1 レーダー探査範囲(2) トンネル全体のレーダー探査

覆工コンクリート欠落部周辺だけではなく調査範囲全
体で空洞が確認されたため、図-2に示すトンネル全延長のレーダー調査を天端と天端から左右2m 離した車道端部真上の計3測線で実施した。解析結果より、最大空洞厚103cm、全体の空洞量は約216m3が推定された。
左側

写真-1 起点坑口

測線 1(2) 定期点検結果

測線 2

天端
2m

測線 3

前回の定期点検の健全性診断で、「予防保全段階」はうき、漏水、目地劣化が確認されている。
「早期措置段階」

2m

起点側

右側

終点側

図-2 レーダー測線位置

で覆工部の打ち継ぎ目で覆工コンクリートの穴（欠落）が確認され（写真-2）、内部を確認した結果より背面空洞が判明した。

(3) 判定方法①覆工内面の補強対策判定
覆工厚が不足している場合、覆工背面充填対策を実施
する前に覆工内面補強対策を実施する必要がある。そこ
で「トンネル補修工法に関する手引き」1）（図-3）を参考に、平均覆工厚と最大空洞厚より、平均覆工厚が10㎝以穴（欠落）下、もくしは最大空洞厚70㎝以上の際に平均覆工厚が15㎝以下の箇所を対策が必要な箇所とし、Ⅲ評価とした。
該当しない箇所を対策不要とし、Ⅰ評価とした。
（表-1）

写真-2 点検時に確認された欠損Ⅲ評価

3. レーダー探査結果(1) 穴（欠落）周辺のレーダー調査及び孔内調査

Ⅰ評価

点検で確認された覆工コンクリートの穴（欠落）の天端周辺でレーダー探査を5測線及び孔内調査を4箇所で実施し（図-1）、調査範囲全体で空洞が解析より推定され、最大74cm の空洞が確認された。この調査範囲での全体空洞体積は27.03m3であった。

図-3 突発性崩壊の目安1)

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
表-1 覆工内面補強対策の要否
判定基準

評価
Ⅲ

作用するとその部分に曲げが発生し、コンクリートに引張応力が発生することにより、耐荷力が不足するため、背面空洞を残したままで内面補強等の裏込め注入工以外

平均覆工厚＞10 ㎝
最大空洞厚≧70 ㎝の時、平均覆工厚＞15 ㎝(1) 工法選定
覆工背面に空洞を有する場合は、地山崩壊等の外力が平均覆工厚≦10 ㎝
最大空洞厚≧70 ㎝の時、平均覆工厚≦15 ㎝

5. 対策工の選定

Ⅰの対策を行っても効果が期待出来ない。このことから覆工背面の空洞を充填工により無くすることが必要である
ため、裏込め注入工を選定した。

②空洞の突発性崩壊対策判定

また、定期点検と現地踏査の結果より、覆工表面に外空洞の突発性崩壊対策の判定は「道路トンネル維持管力による変状は確認されず、レーダー探査より全スパン

理便覧」2）（図-4）を参考に判断した。背面空洞厚30cm 以において、平均覆工厚が設計覆工厚25㎝以上かつ判定基上かつ覆工厚30cm 未満の箇所はⅣ評価かⅢ評価に該当

準を満たしているため、覆工の状態は良好とし、裏込めするが、点検結果や現地踏査結果よりトンネル全体で覆注入工のみで突発性崩壊への対策は可能と判断した。

工面に大きな変状が確認されていないため、覆工の性状(2) 注入材の選定は良いと判断し、Ⅲ評価とした。背面空洞厚30cm 以上か

対象トンネルの空洞は最大厚103㎝と設計覆工厚25㎝

つ覆工厚30cm 以上の箇所はⅢかⅡa 評価に該当するが、の4倍以上のものが確認されており、充填量が多い。そのレーダー探査測線が車道真上であり、突発性崩壊が発生

ため、裏込め注入工における注入材は、単位重量が小さすると車両交通に影響するため、最大空洞厚30㎝以上のく経済性に優れている非セメント系の発泡ウレタンを採箇所は平均覆工厚30cm を満たしていても対策が必要と用案とした。

判断し、Ⅲ評価とした。また、最大空洞厚が30cm 未満の

なお、対象トンネルは突発性崩壊防止の空洞充填が目箇所は覆工厚に関係無く対策不要と判断し、Ⅰ評価とし的であるため、協議結果より剛性が小さい40倍発泡の発

た。
（表-2）

泡ウレタンで問題無いと判断した。

6. おわりに対象トンネルは定期点検時に覆工欠落箇所の背面に空
Ⅲ評価

Ⅰ評価

洞が確認され、レーダー探査実施に至った。レーダー探査の結果、トンネル全体に背面空洞が確認されたが、覆工表面に背面空洞が想定される変状は確認されなかったことから、定期点検時に背面空洞の可能性が低い場合でもレーダー探査等を実施することで早期に背面空洞を把図-4 突発性崩壊の目安2)

握し、対策検討、施工実施することに繋がることが期待される。

表-2 突発性崩壊対策の要否
判定基準

評価

《引用・参考文献》

最大空洞厚≧30 ㎝

Ⅲ1) トンネル補修工法に関する手引き（案）（2007年3月）：

最大空洞厚＜30 ㎝

Ⅰ

4. 対策範囲と対策方針(1) 補修対策範囲
対象トンネルは終点スパン以外の全スパンで30㎝以上の空洞が確認され、最終スパンも天端で最大28㎝の空洞が確認されたため、対策範囲はトンネル全体とした。
(2) 対策方針
レーダー探査の結果より、全体的に空洞があることから、地山崩壊に対する耐荷力不足が考えられるため、外力対策を行うこととした。

国土交通省中国地方整備局、p.252) 道路トンネル維持管理便覧【本体工編】（2020年8月）：
日本道路協会、p.206

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO129】

レーダ探査を活用した城郭石垣の健全度評価
応用地質株式会社

1. はじめに
近年、地震や台風・集中豪雨等の自然災害により、石垣の不安定化が進み、崩落等が各地で発生している。
文化庁は、大地震等の災害で人命に重大な影響を与え

〇中静

美波，高瀬

尚人，小林

恵，竹内

幸輝

盛岡市

佐々木

亮二

ているところであるが、我々は非破壊による石垣の形状・性状および石垣背面の構造調査の手法としてレーダ探査が有用であると考えている。そこで石垣におけるレーダ探査の例として、盛岡城石垣の調査事例を紹介する。

ないことを目標として「石垣耐震診断指針（案）」を策定
し、診断手法の検討を進めている。その診断を行ってい

3. 盛岡城における石垣背面構造調査

く上で、石垣の形状・性状把握や石垣背面の構造調査結(1) 探査概要

果を用いることを挙げている。

レーダ探査の概要を図-2に示す。

本稿では、石垣の背面構造を推定する非破壊調査手法

築石 栗石層得ることを報告するものである。

振幅

（-）

として石垣のレーダ探査を紹介し、レーダ探査による石垣調査が耐震診断指針の健全度評価の基礎データになり

盛土層

0

（+）
直接波＋表面反射波

送受信
アンテナ

時間

電磁波

2. 文化庁の石垣耐震診断指針

築石背面の反射波
栗石間の反射波
栗石背面の反射波(1) 石垣耐震診断指針とは
石垣耐震診断指針は、石垣の耐震対策を進めるにあた

図-2 石垣背面の探査状況と波形摸式って推奨される標準的な手順や方法と、補強を行うにあ

石垣表面に配置した送信アンテナから放射した電磁波

たって取り得る補強方法や留意点をまとめ、外力に対すは拡散・減衰しながら内部を伝播し、築石や栗石層の背る工学的な検討と対策方法について示したものである。

面など異なる物質の境界で反射し、それらの反射波が受対象は、主に特別史跡・史跡に指定されている中・近世

信アンテナで捉えられる。この築石や栗石層の厚さは伝城郭の石垣、及び国宝・重要文化財（建造物）の基礎と播時間に電磁波速度を乗じて求められ、また石垣背面やなっている石垣のうち、石垣の最も高い部分が高さ1m 以

栗石中に生じた空洞は、電磁波の反射振幅の大小から推上かつ天端、下端長さがいずれも3m 以上の石垣である。

定することができる。

診断の流れは図-1の通りであり、耐震診断は「予備診断」、「基礎診断」、「専門診断」の三段階からなる。

盛岡城では，築石および栗石の層厚を連続断面として測定する『連続測定』、空隙・空洞位置を推定する『深度スライス解析』、築石の控え長を測定する『個別測定』を実施した。
レーダ探査の測定装置は SIR System 3000（米国・GSSI社製）を用いた。連続測定では、中心周波数400MHz のアンテナを使用し、調査用に製作した台車にアンテナを固定してロープで石垣上端と下端にかけゆっくりと移動させながら測定を行った（写真-1）。
牽引者

図-1 石垣耐震診断指針の簡略フロー1)(2) 石垣調査の手法に関して

アンテナと台車

石垣耐震診断指針の診断では、「基礎診断」において『（非解体による）石垣の形状・性状把握』、「専門診断」
において『石垣背面の構造調査』を挙げている。その詳細な調査手法などは現在文化庁において検討が進められ

測定者

写真-1 盛岡城石垣における測定状況2)

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
また個別測定では、分解能が高い900MHz のアンテナを層に相当する。反射振幅の強い部分は石垣背面が不均質使用することで、築石控え長の計測精度を向上させていになっている箇所である。石垣背面の栗石の落ち込みなる。

どにより空隙、空洞ができている可能性を示している。

(2) 石垣背面断面推定結果（連続測定）

このように石垣背面の性状を深度スライス解析によっ

レーダ探査の記録と、石垣積み直し時の発掘調査結果
を図-3に示す。

て把握することで、今後雨や地震などの外的要因によって石垣背面がさらに不安定になる恐れがある箇所を抽出

発掘調査結果（断面図）

レーダ探査記録することができる。

築石

栗石層

石垣表面
栗石層

(3) 築石の控え長測定結果（個別測定）
個別測定の一例を図-5に示す。
900MHz アンテナ

0 距離程(m)
0

築造時の
盛土層

築造時の
盛土層

石材表面

0
0.5

10

石材

1

0

1

2

3

20
往
復
走
時 30
(ns)

4m

背面

1.5

換
算
2 深
度
2.5(m)

40

控え長（実測） ＝120cm
往復走時（実測）＝18.01ns
電磁波伝播速度（計算）＝13.33cm/ns

反射振幅の弱い範囲（均質な媒体＝石材内部）

3

図-3 発掘調査結果とレーダ探査記録2)50

レーダ探査記録において、換算深度0m の反射面が石垣

図-5 発掘調査結果とレーダ探査記録2)

表面であり、深部に向かって石垣背面が続く。石垣表面

連続測定と同様に、反射振幅の弱い範囲は均質な媒質直下の反射振幅が弱い範囲（黒く抜けている部分）が築であり、ここでは石材の内部を示している。個別測定で石石材であり、その下の反射振幅が強くなる境界面が築は、築石の控え長が実測可能な隅石で背面までの往復走

石石材と栗石層の境界を示している。栗石層は礫が集中時を計測することにより、石材の電磁波伝搬速度を算出

して不均質であり、背後の地山や盛土と比べて強い反射できる。これにより個々の築石の控え長を推定することとして捉えられている。

ができる。

当該石垣におけるレーダ記録では、築石、栗石層、盛土層が捉えられており、発掘調査結果と比較しても、そ

ただし、石材の岩質等によっては築石背面からの反射が明瞭でない場合もあるため注意が必要である。

の層厚や形状がよく整合していることがわかる。栗石層の厚さや盛土層の形状が分かると、石垣の不安定化が背４. まとめ面の構造に起因しているのか推察することができる。ま

城郭石垣のレーダ探査では、目的に応じた探査手法やた、石垣築城当時の施工方法の推察にも活用でき、積み解析方法を用いることにより、栗石層の厚さや盛土層の直しが必要になった際の検討材料にもなる。

形状、石垣背面の不均質（空隙、空洞）箇所の抽出、築(3) 深度スライス解析結果（連続測定）

石の控え長等を把握することができる。

石垣のレーダ探査においては、道路上や平坦地と同様

非破壊・非解体で石垣の形状・性状把握や石垣背面の
ƒm
ŠÛ
¼
‘ ¤
—
–
§
}
Ê
に深度スライス解析を行う事ができる。盛岡城では測線Ž O
構造を把握することができるレーダ探査は、石垣の健全
S=1:50間隔を1ｍに設定して深度スライス解析を行った。
石垣表

度評価において有効である。今後は文化庁石垣耐震診断

面から1.5ｍ-2.5ｍの深度スライス解析結果を図-4に示

指針の健全度評価の基礎資料としての活用も見込まれ、す。

さらにその必要性が高まると言える。

反射振幅
強

10

《引用・参考文献》
1)

文化庁「文化財石垣 耐震診断指針（案）」p.4の「図2診断の流れ」をもとに筆者作成

弱

5

2)

盛岡市公園みどり課提供

0
0

5

10

図-4 深度スライス解析結果（1.5ｍ-2.5ｍ）2)
盛岡市

石垣表面から1.5ｍ-2.5ｍは盛岡城では築石から栗石

平成26年度史跡盛岡城跡
石垣測量図化業務委託
全

1枚ノ中
三ノ丸西側立面図
其1
平成

26年度
工事

縮

尺

S=1:50

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO130】岩盤斜面の緩み領域の推定を目的とした、弾性波探査結果とボーリング調査結果との整合について
大日本ダイヤコンサルタント株式会社

1. はじめに〇小玉聡、遠藤 理釈精度を向上させた。

岩盤斜面の緩み状況を把握することを目的として、初①

解析1：深いほど速度増加すると仮定した一般的なめに弾性波探査により斜面の速度分布を求め、斜面の緩み領域を推定した。推定した緩み領域に対して、ボーリ

方法②

解析2：深いほど速度増加すると仮定しない方法（速ング調査を計画し、ボーリングコア状況及びボアホール

度逆転層の有無を検討）

カメラの観察結果と速度分布を比較した。その結果、弾

デジタル
波形記録

性波探査で推定された岩盤斜面の緩み領域とボーリング
コアの状況やボアホールカメラ解析結果は概ね整合が見

受振点

パス経路

起震点

セル

↓
パソコン画面上での初動読み取り

られた。

↓

接点

走時曲線の作成↓

2. 弾性波探査
弾性波速度は地層の硬軟、風化・変質の状況、割れ目

ハギトリ法による
最下速度層の決定↓の発達状況、断層の有無により変化する。その速度値は、

初期モデルの決定
ミラージ構造良く固結した岩盤で高いが、風化が進み土砂化が進んだ↓

岩盤では低くなる。本調査では、屈折法の原理を利用しSIRT法による
速度値の修正弾性波探査を行った。原理は人工的に発生させた地震動のうち、縦波（P 波）や横波（S 波）が直接または異地層

ΔＳj=∑（Ｔi ・ｌij・Ｓj／Ｔi ）／∑ｌij ・・・式-1
ΔＳj=∑（Ｔi ・ｌij・Ｓj／Ｔi ）／∑ｌij ・・・式-1

ここで、Ｓj ：ｊ番目のセルのスローネス
ｌij ：ｉ番目の波線がｊ番目のセルを通過する長さ↓

Ｔi ：ｉ番目の波線の全ての残差

トモグラムの完成（速度分布図）間で屈折して地層中を伝わっていく状況を地表で観測

Ｔi ：ｉ番目の波線の理論走時

図-1 トモグラフィ法の解析手順

し、それを基にして地下の地質状況を調査した。表-1に弾性波探査の諸元を示す。
表-1 弾性波探査の諸元
起震方法

ハンマー打撃データ取得方法

スタッキング法

受振点間隔

2～5m

4. 緩み領域の推定
P 波速度の全国的な統計資料の平均値を表-2に示す。弾
性波探査および解析で得られた速度分布図を図-2に示す。
160-27
585

受振器
解析ソフト

585

固有周波:2Hz 型
高精度屈折法地震探査探査

P 波速度（km/sec）

580

580

575

575

570

570

565

565

560

560

高550

550

545
(m)

545

弾性波探査の解析は、図-1に示す SIRT 法に基づくトモ

540

540

グラフィ法を適用した。
トモグラフィ法の初期モデルは、

535

535

530

530

525

525

走時曲線からハギトリ法で求めたハギトリ曲線の見掛け
速度値を参考にした。セルサイズは、水平方向が受振点

520

P波速度

0.8
0

2.8
2.6

1.0
0

2.8
2.8

2.4

1.00

26-31.5

2.2
2.0

1.2
0

1.2

2.0
2.0

1.8
1.6

1.4
0

1.4

1.4

1.2

0.6

0.60

1.0
0.8
0.6

1.8
0

0.4

1.8

520

0 0 5

間隔の水平2～5m 以下、深度方向は地表から深度約10～

3.0

0.80

標555 555

3. 弾性波探査の解析

0.4

0.40

5

1010 1515 2020 2525 3030 3535 4040 4545 5050 5555 6060
距 離 程

(m)

(km/sec)

縮尺＝1/50030m の層厚を15区分に設定した。SIRT 法は、速度構造モ

図-2 速度分布図

デルを複数の四辺形（セル）に近似し、各セル内の速度

速度構造は、深いほど徐々に速度増加する速度漸移帯を一定と仮定した上で、j 番目のセルのスローネスの修が尾根で厚く、谷で薄くなる風化帯のパターンや逆に低正量（ΔSj）を、式-1で繰り返し修正しながら、実測値

速度層が斜面下で厚くなる崩壊土砂等が反映された。深

（走時）と整合する最適な速度モデルを推定する方法であ部の高速度層は、表-2に示す平均速度と比較し同等以下る。また、解析は走時曲線をハギトリ法で検討し、速度のため、風化岩～弱風化岩に相当する。露岩地で崖錐堆断面をトモグラフィ（的）法で求めた。このトモグラフ

積物や空気の速度（≒0.34km/s）まで速度低下した箇所

ィ法は、受振・起振点が地表だけでも、急崖地では立体

は、浮石状で角礫状に剥離した箇所となっている。以上的な測定になるため、適用性が高い。この利点を生かし、の解釈から、地山は下記のように大別され、緩み領域は

下記の2つの条件でそれぞれ行い、比較検討することで解P 波速度0.4～1.4km/s と設定した。
①

約0.4～0.6km/s 以下：崩壊土砂、風化土～強風全地連「技術フォーラム 2024」新潟
化岩（遷急線直下で主な緩み部）②

約0.6～1.4 km/s：強風化岩～風化岩または崩壊
土砂の含水増加部

6. ボアホールカメラ観察結果
ボアホールカメラ解析によって得られる岩盤の緩み状③

約1.4～3.0km/s 以上：風化岩～弱風化岩態図を図-4に示す。図-4より、亀裂の開口幅について GL-④

低速度帯や低速挟み層：割れ目帯や軟質層の挟み13m 以浅は「0.5mm～2.5mm」であるが、GL-13m 以深の開層（泥質部）

口幅は「0.5ｍｍ」が主体となっている。また、割れ目の表-2 P 波速度の統計的資料（全国平均）
岩 石 名

中生代
堆積岩

1)

頻度について、GL-13m 以浅は1m あたり概ね20本以上の亀裂が見られたが、GL-13m 以深では、GL-19m～20m 区間

Max

Min

km/seckm/secを除けば、1m あたり概ね20本以下に減少する傾向が見ら

4.18±0.24

5.31

2.70

れる。これらの深度は、弾性波探査により想定された「風46

4.02±0.17

5.28

2.83

化層」と「基盤層」の境界（GL-12.02m）付近に位置して

167

3.93±0.09

5.26

2.26

個数

平均値 km/sec

砂岩類

33

頁岩類
互層類

おり、弾性波探査で想定された緩み領域内では、亀裂の幅が大きく亀裂の頻度が高いことが分かった。
以上より、ボアホールカメラ観察による岩盤の緩み状態と弾性波探

5. ボーリング調査結果

査による想定された緩み領域は概ね整合している。

図-3に速度分布図とボーリング柱状図の重ね合わせ図
およびコア写真を示す。ボーリング調査結果の地層およ開口幅（mm）

全割れ目頻度（本）20

0.00 5.00 10.00

崩壊土砂
0.4km/s～0.6km/s

び N 値等を表-3に示す。
層境界付近の P 波速度について、「崩壊土砂」と「風化層」境界および「風化層」と「基盤凡例層」境界の P 波速度や各層厚は概ね整合している。また、各層厚が概ね整合していることから平均 N 値および平均

崩壊土砂

開口幅
0.5～2.5mm

弾性波探査
風化層
による想定

RQD は、ボーリング調査結果と比較し大きな差はないと

基盤層

風化層

いえる。よって、ボーリング調査結果と弾性波探査によ

崩壊土砂

0.6km/s～1.4km/s

調査結果 風化層り想定された緩み領域は概ね整合している。

基盤層

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

0.4km/s～0.6km/s

開口割れ目
ルボ
カア
メ ホ
ラー

基盤層
開口幅
0.5mm

0.6km/s～1.6km/s

1.4km/s～3.0km/s

ヘアクラック
全割れ目頻度（白色部）
開口割れ目頻度（斜線部）

図-4 岩盤の緩み状態図

7. まとめ

1.6km/s～2.4km/s

岩盤斜面の緩み状況を把握するため、弾性波探査により斜面の緩み領域を推定した。推定した緩み領域に対して、ボーリング調査を実施し、想定された緩み領域とボ
図-3 速度分布図と柱状図およびコア写真ーリングコア状況及びボアホールカメラの観察結果等の表-3 ボーリング調査結果

調査結果による緩み領域を比較した。弾性波探査で推定

弾性波速度
平均N 値 平均RQD
調査結果（km/s）
弾性波探査による想定（コア）
弾性波探査による想定 調査結果 調査結果
崩壊土砂

4.25

0.4～0.6

された岩盤斜面の緩み領域は、ボーリングコアの状況や
ボアホールカメラ解析結果と比較して、亀裂の頻度分布
や N 値等が概ね整合した。本業務では、弾性波探査によ

6

4.69

る緩み領域の推定は有効であった。

風化層

0.6～1.4
254

11《引用・参考文献》
1) 服部保正、杉本卓司（1975）：岩石のＰ波伝播速度に12.02

関する統計的研究（Ⅰ）（Ⅱ）、物理探鉱第28巻第１号
14.92
基盤層

1.4～3.0300
20.00※N 値の上限は300とした。

20.00

62

全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO131】

埋没地形の推定における微動アレイ探査の活用事例
株式会社日さく1. はじめに

〇鮑

沁，石川

恵司，堺田

佳人，仲田

千佳子

(2)探査方法と使用機材

微動アレイ探査は、複数の地震計による同時観測（ア探査測線は既往および追加調査の全ボーリング地点

レイ観測）により、風や海の波、車の振動など日常的な(①～⑦)を通るように河川堤防上に配置した（図-3）。

微動に含まれる表面波の位相速度を求め、さらにその分散曲線を逆解析することにより地盤の S 波速度構造を推A 0m定する方法である 1)。深部地盤構造のモデル化において有用性が広く認知されているが、近年では地表から数⑦10m 程度の浅部探査における活用も進んでいる。
⑥

本稿では、既往調査にて地層境界の不明確な埋没段丘の存在が確認され、かつ軟弱層厚の変化に富む河川周辺⑤

地域において微動アレイ探査を行い、探査結果とボーリ④

ング結果を統合して検討することで、埋没段丘の分布域③

境界や軟弱層厚の詳細な分布状況の推定を試みた事例に②ついて紹介する。

B 540m①

2. 調査方法

100m(1)地盤状況

図-3 測線配置 3)

調査対象地である河川堤防は低地内の氾濫平野に位置し、南東方向には洪積台地の縁が迫っている（図-1）。

・・・ボーリング地点

地震計の配置にはリニア（直線）配置を採用し、10m 間隔で設置した。地震計は 9 個使用しており、理論的な探調査地

査可能深度は 45m（90m/2）程度である。
なお、微動アレイ探査装置は「McSEIS-AT（応用地質株

氾濫平野

式会社）
」を使用した。

砂州

3. 探査結果およびボーリングデータとの総合解釈
微動アレイ探査による S 波速度構造と推定地質断面図
を図-4 に示し、比較検討を行った。
台地

探査測線においては、軟弱な第 1 沖積層に対応した S

100m

波の低速度帯(桃色～赤色)、やや硬質な第 2 沖積層に対図-1 調査地付近の地質地盤図 2)

応した中速度帯(黄色～緑色)、および洪積層に対応した

当該地では、既往調査にて 3 本(下図①～③)、追加調査にて 4 本(下図④～⑦)、
計 7 本のボーリングを実施し、
うち既往調査にて実施した 2 本(①・②)において埋没段丘が確認されている（図-2）。

埋没段丘の存在が確認されたボーリングデータ①～②
付近(測線の終点部付近)では、S 波の高速度帯が①浅層部よりマウンド状に認められ、ボーリングデータ③に向かって高速度帯の分布が急激に深くなる傾向が読み取れる。また、沖積砂質土層が部分的に欠層となり、軟弱な

⑦

100m

高速度帯(緑色～青色)に大きく区分される。

沖積粘性土のみが厚く分布するボーリングデータ⑦付近⑥

では、低速度帯が深くなる傾向が読み取れる。
以上より、ボーリングデータから推定された埋没段丘
⑤

③
②
①

や厚い軟弱層の分布と、微動アレイ探査によって得られ④た S 波速度構造については、地層が概ね水平堆積してい・・・埋没段丘が確認されなかった追加調査地点

るボーリングデータ①や⑦付近では整合性が高いという・・・埋没段丘が確認された既往調査地点

結果が得られた。

・・・埋没段丘が確認されなかった既往調査地点

図-2 各ボーリング地点における埋没段丘の有無

2)

一方、地層が大きく傾斜しているボーリングデータ③～⑤付近においては、傾斜の傾向は読みとれるものの、

全地連「技術フォーラム 2024」新潟

軟弱層厚が大きい箇所は低速度帯も深くなる

軟弱層と低速度帯の下端が対応しない区間(下点線：ボーリングデータ、
上点線：探査結果)

洪積層に
対応する
高速度帯

A

B

図-4 微動アレイ探査結果と推定地質断面図

軟弱な第 1 沖積層の下端と低速度帯(桃色～赤色)の下端

査間隔を狭めることは調査全体の費用や工期の増大につ深度は必ずしも一致しない。これは、地層が傾斜していながることとなる。

るために第 1 沖積層・第 2 沖積層・洪積層の平均的な位

一方、微動アレイ探査単体による地層状況の把握は評相速度が解析に反映され、傾斜角が間延びしていると考価が難しい面があるものの、既存資料の検討や現地踏えられる。このため、地層の傾斜が著しい箇所において

査、ボーリングデータ等を統合して解釈することによっは、地震計の間隔を狭めて配置する、解析条件を精査すて、埋没地形の概略を想定する上で有用なデータとなりる等、改善の余地があると考えられる。

うる。微動アレイ探査を含む物理探査手法の活用により、地質リスクの抽出や詳細な追加調査箇所選定の効率

4. まとめ化に寄与すると考えられる。

本調査で実施した微動アレイ探査では、測線に沿って連続的に沖積層に対応する低～中速度帯や洪積層に対応《引用・参考文献》

する高速度帯を検出しており、これらはボーリングデー

1）池田達紀，松岡俊文，辻健，林宏一（2011）：SPAC 法タとも概ね整合する傾向が認められた。しかしながら、における異なる相関距離を考慮したマルチモード解

地層が大きく傾斜する埋没段丘の分布域境界における軟析,物理探査第 64 巻第 2 号,p.127-138.

弱層の下端部の把握については、地震計の配置間隔や解析条件にさらなる検討・改善を要する結果となった。
河川堤防のような線形構造物は、局所的な弱点箇所が全体の性能に影響するが、延長が長いことに加え、埋没地形の存在等、基礎地盤は不均質性を有することが多い。

2）産業技術総合研究所

都市域の地質地盤（に加筆），（最終閲覧日 2024 年 5 月 28 日）.
https://gbank.gsj.jp/urbangeol/ja/map_tokyo/in
dex.html
3）国土地理院地形図（に加筆），（最終閲覧日 2024 年 5

そのため、設計施工上問題となりうる箇所を抽出し、密月 28 日）.

なボーリング調査を実施する必要があるが、機械的に調https://mapps.gsi.go.jp/maplibSearch.do#1