技術資料

難風化酸性硫酸塩土壌の判別法確立に向けた検討
横濱充宏

山本弘樹

田中稔

工法は、厚層基材吹付工法の一種であり、厚さ5cmの１．はじめに厚層基材吹付層と切土基盤との間に、炭酸カルシウ
酸性硫酸塩土壌（以下、ASS）は、パイライト（FeS2）、硫化鉄（FeS）など容易に酸化して硫酸に変化する物

ム、粘着剤、バーク堆肥および客土材を混和した厚さ1.3cmの炭カル吹付層を挟在させたものである。

質（以下、易酸化性硫黄）ならびに硫酸を含有し、こ

著者らは、中和緑化工法の施工実績がある天塩町、れらが原因となって強酸性（pH3.5以下）を呈する土

遠別町および北斗市の全施工地点において、施工後長壌である 。北海道のASSは、大部分が現世、洪積世期間が経過した切土法面において、植物の繁茂状況のおよび第三紀の海成堆積物層の泥岩、頁岩あるいは粘調査を行った。その結果、一部の施工区域では、厚層土から見出されている。また、安山岩が熱水変質作用基材吹付層の剥落が発見された。この原因は、植物根により粘土化した変質安山岩や火山砕屑物に由来するが伸長できるような亀裂がASS層表層に発達しなかっ火山性のASSも発見されている 。

たために、厚層基材吹付層をASS層に固定できなかっ1)

2)

大規模な切土工事を行った場合、地中深くに埋没したことが原因であった4)。資源保全チームは、令和元ていたASSが露出する恐れがある。このような切土法

年度より「難風化酸性硫酸塩土壌の中和緑化技術に関面を緑化した場合、植物が酸による被害を受けることする研究」を実施している。この研究の目標の一つは、になる。したがって、ASSが露出した切土法面に植物

このような難風化ASSの露出した切土法面においてもを定着させる場合、酸による害から植物を保護する対厚層基材吹付層が剥落しない中和緑化工法を開発する策が必要である。寒地土木研究所（旧北海道開発局開ことである。もう一つの目標は、難風化ASSと既存の発土木研究所）は、ASSが露出した切土法面の低コス

中和緑化工法の施工対象となる易風化ASSの判別方法

ト緑化工法として、中和緑化工法を開発した 。このを確立することである。この判別方法の確立を目指し

3)て、北海道各地のASSについて性状の調査を行った。
２．調査方法２．１

調査地の概要選定した調査地点は、切土法面あるいは露頭にASSが露出している7地点である（図－1）。各調査地点の地質は、既往の地質調査結果によると表－1の通りである。このうち、遠別町、天塩町および北斗市の調査地点では、平成4年から20年にかけて、中和緑化工法
図－1が施工されている。この3地点のうち、天塩町（写真調査地点－1）および北斗市（写真－2）の施工箇所では、植物が正常に繁茂している。一方、遠別町の施工箇所（写表－1地点

地質年代
紀

調査地点の概要

層名世岩種真－3）では、厚層基材吹付層の剥落が認められる。

中和緑化工法施工実績

中和緑化工法
厚層基材層の状況
剥落あり

遠別町

新第三紀 中新世 東野層下部泥岩層

頁岩

平成15年施工

天塩町

新第三紀 中新世 遠別層泥岩

平成4年施工異常なし

北斗市

新第三紀 中新世 茂辺地川層

泥岩

平成20年施工

異常なし

稚内市

新第三紀 中新世 稚内層頁岩

施工実績なし豊富町

新第三紀 鮮新世 更別層

粘土施工実績なし蘭越町

新第三紀 鮮新世 賀老山安山岩熔岩

変質安山岩

施工実績なし粘土

施工実績なし浜頓別町 第四紀

更新世 ポンチタチナイ層

寒地土木研究所月報№805

2020年５月

２．２

調査内容

海成堆積層のASSに中和緑化工法を施工した切土法面における厚層基材吹付層剥落の原因は、ASS層において亀裂が発達せず、植物根のASS層への伸長が認め43あるいは露頭におけるASSの亀裂の発達程度や風化の状況を確認した。
ASSの硬度は、地盤工学会基準岩盤のシュミット式ハンマー試験方法JGS3411-2012によって測定した。
スレーキング特性は、地盤工学会基準岩石のスレーキング試験方法JGS2124-2009によって測定した。
３．結果
写真－1

天塩町の中和緑化工法施工地点

３．１

調査地の切土法面あるいは露頭の状況

遠別町の中和緑化工法施工箇所のうち、厚層基材吹付層が剥落した切土法面は、表面にバックホウの爪跡が残り、堅密である様子がうかがえた（写真－4）。また、亀裂が認められなかった。切土法面表層に薄層剥離が認められることから、本調査地点の地質区分は、頁岩と判定された。
天塩町の露頭には、亀裂が認められなかった。露頭を掘削すると、角塊状の破砕塊が発生し、薄層の破砕
写真－2

北斗市の中和緑化工法施工地点塊は生成しなかった。このことから、本調査地点の地質区分は、泥岩と判定された（写真－5）。

岩石の薄層剥離バックホウの爪跡
写真－3

遠別町の中和緑化工法施工地点

写真－4

遠別町での露出した岩盤の状況られなかったことであった4)。岩石には、スレーキン
グと呼ばれる乾湿の繰り返しにより形態を変化させる性質がある5)。岩石の形態変化は、亀裂が少数発達する程度から岩石が泥状に完全崩壊するまで多岐にわたる6)。岩石は、膨潤性粘土含量が大きいほどスレーキ
ングしやすい5)。よって、スレーキングし難いASSほど、亀裂が発達し難いと予想される。また、植物根の伸長は、土壌の硬さの影響を受ける7)。よって、堅密なASSほど、植物根が伸長し難いと予想される。これ
らの予想を考慮の上、難風化ASSの判定指標として有力と考えられる硬度およびスレーキング特性を各調査地点で調査した。また、調査地点において、切土法面
44

写真－5

天塩町の露頭での掘削時の岩塊の状況
寒地土木研究所月報№805

2020年５月

写真－7
写真－6

稚内市の切土掘削面での岩盤の状況

北斗市の切土法面での岩塊の状況

北斗市の切土法面の掘削面では亀裂が認められず、角塊状の破砕塊のみが認められた。このことから、本調査地点の地質区分は、泥岩であった（写真－6）。稚
内市の切土掘削面には、バックホウの爪跡が認められ、堅密である様子がうかがえた。また、亀裂が認められなかった。表層には薄層剥離が認められたことから、
本調査地点の地質区分は、頁岩と判定された（写真－7）。
豊富町の露頭のASSは、堅密であるものの固結はし

写真－8

豊富町の露頭の状況

写真－9

蘭越町の露頭の状況ていなかった。このことから、本調査地点の地質区分は、粘土と判定された（写真－8）。
蘭越町の露頭は、風化細粒化して厚く堆積した崖錐堆積物に覆われていた（写真－9）。このことから、本調査地点に露出している変質安山岩は、風化しやすいことがうかがえた。
浜頓別町の露頭にも、崖錐堆積物が厚く堆積していた。このことから、本調査地点に露出している泥岩は、風化しやすいことがうかがえた（写真－10）。
３．２

シュミット式ハンマー試験の結果

各調査地点におけるシュミット式ハンマー試験の結果を図－2に示す。シュミット式ハンマーの反発度がスレーキングしやすく、他の調査地点は、スレーキン大きいほど、測定対象の硬度が大きいことを示していグが認められなかった。

る。粘土粒子を構成物質とする頁岩、泥岩および粘土では、頁岩の硬度が大きかった。熱水変質作用を受け４．考察た変質安山岩の硬度は、小さかった。
資源保全チームは、令和元年度より「難風化酸性硫
３．３

スレーキング試験の結果酸塩土壌の中和緑化技術に関する研究」を実施していスレーキング試験の判定基準 を表－2に示す。表る。この研究の目標の一つは、緑化したい切土法面の－3に示す通り、シュミット式ハンマーの反発度が20ASSが、難風化のASSか、あるいは、既存の中和緑化を下回っている蘭越町と浜頓別町の調査地点2カ所で工法が適用できるASSなのかの判別方法を確立するこ

6)

寒地土木研究所月報№805

2020年５月

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判別に有望である項目の選別を試みる。
４．１

地質区分石田ら8)は、平成22年までに北海道で発見されているASSの地質区分と発見場所の位置についてまとめている。これによれば、平成22年までに67カ所でASSが発見されており、その地質区分の内訳は、泥岩34カ所、頁岩10カ所、粘土20カ所、変質安山岩3カ所火山砕屑物1カ所である。
中和緑化工法が施工された切土法面での厚層基材吹付層において、地質区分が頁岩であった遠別町では剥写真－10落が発生していたが、泥岩であった天塩町や北斗市で浜頓別町の露頭の状況は剥落が発生していなかった。
泥岩は、海底などに堆積した粘土層が地殻変動によって陸化すると、上部の堆積物によって圧力を受け、年数の経過とともに非固結の粘土から固結したものである。頁岩は、泥岩が更なる高温・高圧条件のもとに置かれて、粘土鉱物が層理面に平行に配列して劈開面が発達したもので、粘土や泥岩に比べて固結度が高い9)。
変質安山岩は、熱水変質作用を受けて軟化しており10)、固結度は低い。火山砕屑物も、非固結であり固結度は低い。
従って、北海道でASSが見出されている地質区分の

図－2

シュミット式ハンマー試験の結果

中では、中和緑化工法で厚層基材吹付層の剥落が発生した頁岩は、他の地質区分から固結度により判別でき

表－2

スレーキング試験の判定基準

区分

る可能性がある。

判定基準

0 変化なし。

４．２

1 割れ目が少しできるか供試体の原形を保っている。
全体に割れ目が多数でき、幾つかの岩片にわかれる。
2
供試体の原形はおおむね判別できる。
全体が細粒化し、供試体の原形は判別できない。
3
泥状化の進行は顕著でない。
4 全体が泥状化。

式ハンマーの反発度の数値で判定できる可能性がある。

表－3地点
遠別町

地質区分
頁岩

シュミット式
スレーキング
中和緑化工法ハンマー反発度 試験判定区分 厚層基材層の状況0天塩町

泥岩

300

異常なし

泥岩

240

異常なし

稚内市

頁岩

390

豊富町

粘土

250

蘭越町

変質安山岩

192182シュミット式ハンマー試験の結果では、頁岩は、泥岩や粘土や変質安山岩に比べて硬度が大きくなっておって、シュミット式ハンマーの反発度は、ASSの風化の難易を判別する有用な指標となる可能性がある。

剥落あり

北斗市

浜頓別町 粘土

岩石や非固結堆積物の固結度の違いは、シュミットり、頁岩はいずれも反発度が30を越えていた。したが調査結果の総括表

33シュミット式ハンマーの反発度４．３

スレーキング特性

厚層基材吹付層の剥落があった遠別町の施工地点の頁岩と剥落がなかった天塩町および北斗市の施工地点の泥岩のスレーキング試験の判定区分は、いずれも0であった。したがって、スレーキング試験の結果は、とである。この判別方法を確立するための指針を得る

ASSの風化の難易の判定に利用できない。

ため、ASSの地質区分、シュミット式ハンマーによる反発度の測定およびスレーキング特性について調査を行った。ここでは、調査を行ったこれらの項目のうち、
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４．４

小括

今回の調査結果から、ASSの風化の難易の判定手法
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2020年５月

として、地質区分とシュミット式ハンマーの反発度のA.L.M.:Acid Sulfate Soils, Handbook of Soil

組み合わせによる判別が有望であると考えられた。

Science, pp. G-121-154, CRC Press, 2000.

今後、地質区分が泥岩あるいは頁岩である緑化工法

2)

石渡輝夫・沖田良隆・斉藤万之助：北海道におけが施工された切土法面を重点的に調査する。このようる各種酸性硫酸塩土壌の区分、分布および性状、な切土法面における緑化基盤の崩落の有無、亀裂の発

日本土壌肥料学雑誌、第63巻、第1号、pp.86-90、

達度合い、シュミット式ハンマーによる反発度の測定

1992.の調査を行い、ASSの風化の難易の判定基準として、

3)シュミット式ハンマー反発度による判定が適用可能か

横濱充宏・斉藤惣一・石渡輝夫：酸性硫酸塩土壌の露出した切土法面における植生工法、日本土壌を確認していく。

肥料学雑誌、第68巻、第6号、pp.703-707、1997.
4)

山本弘樹・横濱充宏：中和緑化工法施工法面の長期経過後の追跡調査報告、寒地土木研究所月報、５．まとめ

第790号、pp.60-65、2019.
北海道で発見されている代表的地質区分のASSにつ5)

中田英二・小野雅弘・市原義久・飯島幸夫：地下いて調査を行った。その結果、以下のことが明らかと水水質と堆積岩の急速スレーキング特性の関係、なった。

資源地質、第56巻、第2号、pp.133-144、2006.

1) 北海道において中和緑化工法の施工実績がある3地

6)点のうち、厚層基材吹付層の剥落が生じていた施工地点の地質区分は、頁岩であった。

地盤材料試験の方法と解説、p.286、2009.
7)2) 頁 岩のASSは、他の地質区分のASSに比べて硬度が大きい傾向があった。

社団法人地盤工学会：岩石のスレーキング試験、土壌物理研究会：土壌の物理性と植物生育、養賢堂、pp.11-13、1979.

8)

今後更に調査データを集積し、ASSの風化の難易の石田哲也・中谷利勝・石井邦之・平野正則・片山勝・細川博明・長畑昌弘・幸田勝・西山章

判定基準として、シュミット式ハンマー反発度による

彦・蝦名健二：北海道で出現した酸性硫酸塩土壌判定が適用可能かを確認していく。の位置（緯度・経度）および参考文献の紹介、寒地土木研究所月報、第695号、pp.39-47、2011.

謝辞：調査を進めるにあたり、道路管理者、施工業者

9)横山俊治：実務者のための岩石肉眼鑑定法堆積の関係各位にご協力を賜った。ここに記して謝意を表岩、https://www.jasdim.or.jp/gijutsu/ganseki/する。

yokoyama/yokoyama.html（参照：令和2年2月3日）
10) 倉敷市自然博物館：熱水変質作用、http://www2.

参考文献

city.kurashiki.okayama.jp/musnat/geology/1) Ritsema,C.J., van Mensvoort, M.E.F., Dent,
D.L., Tan, Y., van den Bosch, H. and van Wijk,

横濱 充宏
YOKOHAMA Mitsuhiro

山本 弘樹
YAMAMOTO Hiroki

寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
上席研究員（特命事項担当）

寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
資源保全チーム
主任研究員

寒地土木研究所月報№805

2020年５月

tisitugensho/nessuihensitu/nessuihensitu.html（参照：令和2年2月3日）

田中 稔
TANAKA Minoru（現 国土交通省
北海道開発局
札幌開発建設部農業整備課
上席治水専門官）

寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
資源保全チーム
主任研究員

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