全地連「技術フォーラム 2022」那覇【57】

琉球石灰岩中の空洞・流入粘土の物理探査事例
日本物理探鑛株式会社

1. はじめに〇金城亜祐美，高久和彦，田中剛, 千鳥雅由

4. 物理探査及び調査ボーリングの結果

沖縄県中南部に分布する琉球石灰岩は、空洞を形成す(1)電気探査
比抵抗値
Ω・mることが多く、沈下や陥没等の被害をもたらす問題があ0-性土露頭が切土面に表れた（図-1白点線内）。この粘性土

深度[m]る。今回、新設道路の掘割工事にて、琉球石灰岩中に粘10-による道路の沈下や空琉球石灰岩洞による陥没の危険性

粘性土

20-

02040の分布（範囲、深度）を
図-1 流入粘土が表れた切土面

80100120

図-4 電気探査断面図が懸念されたため、そ調べることとなった。

60
距離[m]

図-4に示すように、地表部に高比抵抗部(〇)と低比抵抗部(〇)の分布が確認された。また、既存地質資料を参考に、GL-10m 付近を琉球石灰岩と島尻層群泥岩の地層境

2. 沖縄島中南部の地質(2)地中レーダ探査
反射強地 下水湧水

沖縄島中南部は、概ね難透水層である島尻層群泥岩界と推定した。
0-

なっている（図-2）。雨水は、島尻マージや琉球石灰岩の4-670

20406080100120(-)

距離[m]図-5 地中レーダ探査断面図

中を浸透して島尻層群泥岩上面を流下しており、空洞や鍾乳洞はその過程で形成されると考えられている。

(+)

強反射

反射強表を島尻マージと呼ばれる粘性土が被覆する３層構造と深度[m]

図-2 地質概略図

水性の高い琉球石灰岩、地

減衰

減衰

強反射

2-反射 弱を基盤とし、その上位に透図-5に示すように、レーダ波の強反射部(白紫)と減衰部(赤黒)のコントラストが明瞭に表れ、想定よりも深い

3. 調査手法の選定

GL-5m 程度までの反射信号が得られた。しかし、減衰区掘削工事で確認された粘性土分布の把握を目的に、既間では地表部のみのデータしか得られなかった。

存地質資料に基づき調査深度を想定した。また、現地の電気探査と地中レーダの結果を比較すると、高比抵抗特徴を踏まえて、表-1に示す3種類の調査手法を選定し帯と強反射区間、低比抵抗帯と減衰区間が一致することた。

が判った(図-4,5)。調査ボーリングを行う地点は、各探電気探査は、粘性土確認区間を中心に道路縦断方向に4ｍ間隔で L=160m×3 測線とし、地中レーダ探査は周波査の代表的な異常箇所を選定した。
(3)調査ボーリング

数 200MHz の HS (ハイパースタッキング)アンテナを用い多数の空洞を確認

粘性土を確認て区域 L120m×W=7m を 1m 間隔で探査を行った(図-3)。
表-1 計画した調査手法とその特性・長所・短所
項目
調査深度特性⻑所短所

電気探査
（2極法）

地中レーダ探査200MHzHSｱﾝﾃﾅ(泥岩深度まで)(琉球石灰岩中)

10m

調査ボーリング約3ｍ10ｍ(泥岩確認)

図-6 ボーリングコア(B1)

図-7 ボーリングコア(B2)①B1(図-6)…レーダ波が強反射し、電気探査にて高比抵2次元的な比抵抗分 電磁波の反射から土層構成と空洞の抗を示した深度は、琉球石灰岩中に多数の空洞が確認さ布を得る有無を把握れた。なお、硬質で密な結晶質石灰岩は確認されなかっ地下の情報を得る

地形補正可

簡易で安価

探査深度10〜2次元平面図化可能 地下水位確認

琉球石灰岩硬質部

探査深度が浅いと空洞の区別不可

平坦地のみ探査可客観的な土質情報
点の情報②B2(図-7)、B3…レーダ波が減衰し電気探査にて高比抵抗を示した箇所では、琉球石灰岩の割れ目を埋めるように粘性土が確認された。また、B2 においては、琉球石タブレット粘性土た。

インパルス式
レーダ探査機200 MHz

灰岩と島尻層群泥岩層境界を、付近のボーリングで確認された深度より 1.55m 深い位置にて確認し、その 1.55m区間にはその深度と同じ厚さの地下水層があった。以上

電極棒

図-3 電気探査(左)と地中レーダ探査(右)から、この地下水は島尻層群泥岩上面を流下する“水みち≒谷”となっている可能性を示している。

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5. 結果のまとめ・物理探査の整合性

GL-1.4～1.6m
400MHzアンテナ

表-2に示したとおり、今回実施した電気探査、地中レーダ探査及び調査ボーリングの結果から、それら2つの物
黒色はレーダ波減衰箇所(粘性土)理探査手法には整合性が認められる。

反射強(+)

探査結果

調査ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ結果

電気探査(図-4)

地中レーダ(図-5)高比抵抗(暖色)

強反射(白紫)空洞

減衰(赤黒)

琉球石灰岩+粘性土

低比抵抗(寒色)

距離[m]表‐2 物理探査結果と調査ボーリング結果の対比
反射弱(図-6,7)

反射強(-)

矢印の先に湧水がある♨

6. 考察: 粘性土の分布と水みちについて
電気探査の高比抵抗帯と地中レーダ探査の強反射区間の拡がりを平面的にとらえることにより、粘性土の分布範囲の把握を試みた。

距離[m]図-10 隣接工区での地中レーダ探査タイムスライス平面図(3)粘性土と水みち(1)電気探査結果

図-10 で示したレーダ波減高比抵抗帯衰帯(白矢印)は定常的な湧地表部での高比抵抗帯
地表部での低比抵抗帯

水箇所に向かって伸びていることから(図-11)、電気探図-11 図の配置

査および地中レーダ探査で検出した今回の異常は、水みちと関連して形成されたもB3B2B1のと推定される。つまり、水みちが石灰岩を溶蝕し、空洞を成長させ、空洞上部が重力崩壊により空隙の多い地盤となる(図-8 の斜行する高比抵抗帯の発生、図-4 の高比抵抗部、レーダ強反射部)。その際、初期に発生した空洞は崩壊土砂により緩く埋積される。その後、特に空隙の多い区間に雨水が水みちを形成し、流入粘土で空隙を埋めたと考えられる(図-9、10 のレーダ減衰箇所)。図12 にて、流入粘土の模式断面図を示す。

図-8 電気探査(2次元比抵抗法)探査断面図

島尻マージ起源の粘性土

図-8の赤点線に示すように、測定した3測線の中心付近

旧地表(推定)B1B2B3で高比抵抗帯が連続的に斜行していることが見受けられ琉球石灰岩(透水層)る。
(2)地中レーダ探査結果

B2

B102040200MHzHS アンテナ

B36080

島尻層群泥岩 地下水(難透水層)

幅 17m

減衰箇所と強反射が並ぶ

GL-1.5100120

図-12 土壌構成と成り立ちの推定模式図

距離[m]
反射強(+)

反射弱

反射強(-)

図-9 地中レーダ探査タイムスライス平面図

7. 今後の課題
沖縄県で空洞調査を計画する際には、調査地周辺の地任意の深度での平面構造を把握するため、複数の探査形・地質(琉球石灰岩の分布状況、地下水の有無、不透水側線を利用し平面図(タイムスライス)を作成した。今回、層の深度及び傾斜方向等)を考慮して、探査手法及び測線

図-9に GL-1.5m のタイムスライス平面図を示す。同深度位置や測点間隔（探査深度）を選定する必要がある。なにおいては、調査地中央部の2箇所で減衰区間の赤色部分

お、今回の探査結果により、粘性土が分布しない琉球石が一定の幅で調査地を斜めに横断していることが見受け

灰岩切土部にて 200MHz の HS アンテナを使用することで、られる。

深度約 5m まで探査が可能な場合もあることが判明した。

図-10 は、本調査地の隣接工区にて実施した地中レー

沖縄県内では、「深度 10m 以内の空洞調査を精度よくダ探査(400MHz)の結果をタイムスライス平面図にしたも行いたい」との要望が多い。今後も種々の物理探査手法のである。

を活用し、これらの期待に応えていきたい。