IAEG Bulletin 紹介 (10)

四川省 red-bed 分布域における降雨による浅層斜面崩壊に関する理論解析と土槽モデル実験国際委員⻑⾕川

信介（体積含水率，間隙水圧，サクション）を計測した．また，１．はじめに新たに開発した修正Green-Ampt浸透モデル 5),6)による数値

この記事を執筆するにあたり，今回初めて IAEG の解析を実施した．その結果，降雨による表面侵食，斜面へ

Bulletin に触れた．ここ数年の Bulletin を見ただけでも実にの降雨浸透（なかでも引張クラックによるチャネルに沿っ多様な分野の論文が掲載されており，論文タイトルだけをた浸透）が斜面崩壊に関連することがわかった．また，基眺めていても，なかなか面白い．まだ Bulletin を読んだこ

盤岩上面に地下水位が存在する場合，あるいはチャネルにとのない方は，タイトルだけでも眺めてはいかがであろう

沿った浸透により急速に基盤岩上面に地下水位が形成されか．なお，現在 Bulletin は完全オンライン化がなされておた場合には，降雨が地表から徐々に浸透する場合に比べてり，With Bulletin の国際会員になれば全ての Bulletin を容易に斜面崩壊を引き起こすことが分かった．

Web 上で閲覧・ダウンロードが可能である．
さて，今回は，第 77 巻，2018. November に掲載された

３．red-bed 分布域の地形・地質「Theoretical analysis and model test for rainfall-induced

red-bed は主に大陸地域に特徴的に分布し，酸化鉄等によshallow landslides in the red-bed area of Sichuan」1)を紹介す

り赤色を帯びた砂岩や泥岩からなる，主として古生界からる．近年，地球規模での気候変動により世界各地で災害が中生界の堆積岩類である．アメリカのアリゾナ地方が有名多発している．中国でも豪雨による斜面災害が多発しておである．

り，斜面災害に関する研究も数多く行われている．斜面崩

中国全土で広く red-bed は分布する（図-1）．特に南⻄部壊の危険度評価では GIS を利用した地形情報・地質情報に地域（V），四川盆地および周辺地域では中生界の red-bed

基づく統計的なデータ処理が行われることが多い．たが広く分布し，四川省が代表的である．北⻄部地域（IV）

だ，最近は極端に激しい豪雨が頻発しており，統計データ

では，その 1/4 が⻩⼟に覆われており，しばしば⻩⼟と2),3),4)に頼るだけでなく，斜面崩壊メカニズムの解明も必要と感じている．そこで，この問題に関する中国の研究者の取り組みを紹介する．本論文が中国における斜面崩壊メカニズ
ム研究の最先端に位置づけられるか定かではないが，中国での斜面問題の取り組み状況を知る一助になることを期待する．

２．論文要旨
この論文は，浅層斜面崩壊が多発する red-bed 地域の斜面の変形・崩壊の特性を究明することを目的に，土槽モデル実験及び数値解析を実施したものである．
red-bed 地域の斜面崩壊地で採取した土試料を用いて作

図-1 red-bed の分布域 (Wu, L.Z. et al, Fig.1)

製した人工斜面に人工降雨を降らせ，３D レーザースキャ

Reprinted by permission from Springer Nature,

ナーで斜面表面の変形を斜面内の計測センサで湿潤状態

License Number 4534000016387.

red-bed の境界で斜面崩壊が発生する．東部地域（I，II，III）
では，白亜紀と古第三紀の小さな盆地で見られる．⻄部地
域（VI）は新生界の red-bed が分布する．⻘海チベット⾼原（VII）では，海成の red-bed が主要な断層帯に沿って分布する．
南⻄部地域（V）の red-bed は泥岩と砂岩の互層であり 7)，
傾斜は 3〜5°と緩い 8)．ここは強いテクトニックな場に位置し，節理が発達する．豪雨による斜面崩壊が頻発し，“地すべりが発生しやすい地域”と呼ばれている 9,10)．2011 年の豪雨では 250.4mm/日の降雨が観測され，四川省南江県では数千箇所で浅層斜面崩壊が発生した．研究対象地は四川

図-2 モデル斜面の模式図と計測センサの設置位置 (Wu,盆地の北部に位置する．この地域では，斜面崩壊は基盤岩

L.Z. et al，Fig.3). Reprinted by permission from Springerに沿って発生している．red-bed はジュラ紀の砂岩で構成さNature, License Number 4534000016387.

れ，傾斜は 15〜22°である．その上位には層厚 1〜5m の崖錐層が堆積している．降水量は年間 1150mm である．多くの斜面で地下水位は崖錐堆積物の中に存在する．
南江県の小規模浅層斜面崩壊の事例としてグーフェンピン（Gufenping）を取り上げる．斜面崩壊の末端部と滑落崖との比高差は 101m，斜⾯⻑は 250m，崩壊幅は 50〜120ｍ，土塊の平均層厚は 7.5m，土量は 5.81×104 m3 である．崖錐層はシルト・粘土で構成され，基盤は砂岩である（注：グーフェンピン斜面崩壊は，崩壊規模・崩壊深さから見て日本の浅層崩壊とはイメージが異なることに留意して欲しい）．

４．モデル斜面による実験
図-2 にモデル斜面を示す．グーフェンピン斜面崩壊地の土塊から採取した試料を使ってモデルを作成した．モデルの幅は 50 ㎝，土質はシルト，傾斜角は 30°，層厚は 15 ㎝，高さ 75 ㎝である．基盤へは浸透しない構造となっている．
土槽内には深度を変えて 4 箇所にサクション計（S1〜S4）と土壌水分計（W1〜W4）を設置し，基盤上の 4 箇所に間隙水圧計（P1〜P4）を設置した．実験では 72 ㎜／時の人工降雨を 6 時間降らせ，1 分間隔で計測するとともに，分解能 1 ㎜の３D スキャナーで斜面表面の変状を計測した．図-3 に 3D スキャナーによる斜面変状を示す．斜面崩壊は以下のように進展した．

図-3 崩壊の進展．(a) 初期状態，(b) 法尻の侵食と局所

図-3(b)法尻部の侵食と局所的な崩壊．

崩落，(c) 法肩の引張クラック，(d) 崩壊 (Wu, L.Z. et al，図-3(c)法肩部にクラックが発生．クラックは次第に深Fig.9). Reprinted by permission from Springer Nature,

く・広くなる．法尻部では侵食が進む．

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

図-3(d)崩壊．累積雨量の増加とともに地下水位が上昇，もっとも早く崩壊が発生することがわかる（数値について斜面浅部の飽和度が上昇．基盤面においてすべり破壊は，原著を参照して欲しい）．

が発生．法尻は隆起し数多くの引張クラックが発生．

７．結論

５．降雨浸透解析

土槽モデル実験と数値解析により，四川省の red-bed 地Wetting front（浸潤前線）が各センサに到達した時間と域では，降雨による浅層斜面崩壊は以下のように発生するGreen-Ampt 浸透モデルによる計算結果の比較を行った．

ことがわかった．

なお，S4 の計測データは法肩に位置し引張クラックの影響

不飽和層において，降雨浸透により飽和度が上昇し，を受けていると考えられるため検討から除外した．表-1 にサクションが失われる結果，土の強度が低下する．土

計算結果と観測値の比較を示す．両者は良く一致している．

槽モデル実験の結果によると，降雨時の表面流によるこのことから， red-bed 地域における斜面における降雨浸侵食に関連して斜面の変形が生じる．斜面の変形は時透の研究に，今回のモデルパラメータを使うことができる間とともに拡大する．崩壊の過程は，法尻における侵と考えられる．

食と局所的な崩壊，法肩における引張クラックの形成，浅層崩壊の 3 段階で進展する．

表-1 Wetting Front の到達時間：観測値と計算値の比較 1)



引張クラックなどによる斜面への優先的な降雨浸透が深さ

Wetting Front の到達時間

乖離生じるチャネルがなく，初期の地下水位が非常に低い

(cm)

計算値

観測値(分)（基盤岩上面に地下水位がない）場合には，red-bed

S3526.625

1.6

層内において Wetting front に沿って崩壊が発生する．

S110106.2

1051.2

一方，基盤岩上面に地下水位がある場合には，red-bed

S215238.9

233

5.9

層内ではなく基盤岩上面がすべり面となって崩壊する．

センサ

８．おわりに６．浅層斜面崩壊モデル解析による考察

この論文は，red-bed 分布地域において発生する斜面崩壊

グーフェンピンが位置する南江県の red-bed 地域におけの多くが崖錐堆積物と基盤岩との境界で発生する原因につる浅層斜面崩壊は，その多くが層厚 1〜5m，すべり面の傾いて，土槽モデル実験と数値解析で明らかにしたものであ

斜は10〜30°である．
そこで，無限斜面の解析モデルでは，る．ただ，グーフェンピンの斜面崩壊は日本で言う“地すべすべり面の傾斜角を 20°，red-bed 層厚を 5m として検討り”に相当し，土槽モデルや数値解析では，いわゆる日本でを行った．その他の解析パラメータは室内試験結果等によ言う浅層崩壊を扱っており，発生している事象が異なるのり設定した．数値解析の結果は以下の通りである．

ではないかという疑問を少々感じる．



基盤岩との境界がすべり面となる場合において，基盤

さて，日本では斜面崩壊に関する研究は古くから数多く

岩上面に地下水位がある場合には，Wetting front が行われている．本論文の参考文献を見ると，そのほとんど1.82m のとき崩壊が発生する．このとき，red-bed 層が 2000 年以降の中国の研究者によるものであり，この種の内の安全率は 1.56 であり red-bed 層内では崩壊は発生

研究は中国ではあまり行われてこなかったのかもしれない．

しない．

本論文を読んで，日本の研究が滞っているというより，日基盤岩との境界がすべり面となる場合において基盤岩本の発信力が滞っていると私には感じられた．本稿を読ん

上面に地下水位がない場合には，崩壊は発生しない．

でいただいた読者はどのような感想を持たれたであろうか．

基盤岩上面に地下水位がない条件で Wetting front で崩壊が発生する場合 には，Wetting front が 4.32m で崩壊が発生する．
以上のことから，基盤岩上面に地下水位がある場合に，参考文献
1) Wu, L. Z., Zhang, L. M., Zhou,Y., Xu, Q., Liu, G.G.,and Bai, L.Y. (2018): Theoretical analysis and model
test for rainfall-induced shallow landslides in thered-bed area of Sichuan, Bulletin of Engineering
Geology and the Environment, 77(4), pp.1343-1353.
2) Ismail, E. H., Rogers, J. D., Ahmed, M. F., Usery, E. L.,
and Abdelsalm, M. G. (2018): Landslide susceptibility
mapping of Blue Nile and Tekeze River Basins using
oblique rainfall-aspect rasters, Bulletin of Engineering
Geology and the Environment, 77(4), pp.1311-1329.
3) Qiu, H., Cui, P., Regmi, A. D., Hu, S., Zhang, Y., andHe, Y. (2018): Landslide distribution and size versus
relative relief (Shaanxi Province, China), Bulletin ofEngineering Geology and the Environment, 77(4),pp.1331-1342.
4) Zhao, H., Tian, W., Li, J., and Ma, B. (2018): Hazard
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6) ⻑⾕川周⼀（2007）：古典を読む：W.H.Green and G.A.
Ampt 著「土壌物理に関する研究 第 1 部 土壌中の空
気と水の流れ」，土壌の物理性，105，pp.111-115
7) Zhang, M., Yin, Y., Huang, B. L. (2015): Mechanismsof rainfall-induced landslides in gently inclined red bedsin the eastern Sichuan Basin, SW China. Landslides,
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8) Fan, X. M., Xu, Q., Zhang, Z. Y., Meng D. S., and Tang
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9) Jian, W. X., Wang, Z. J., and Yin, K. L. (2009):
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Reservoir,

China,EngineeringGeology,

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