調査研究
不法投棄等現場の堆積廃棄物の斜面安定性評価に関する研究結果
はじめに

坂口 伸也（前田建設工業（株）、平成22年度は同・

本研究は、産業廃棄物不法投棄等のうち堆積廃小原孝之）

棄物の斜面崩壊の危険がある現場を対象に、評価方法が確立していない堆積廃棄物の斜面安定性評

２．実施した実験・試験と目的価方法について、研究・開発したものです。平成

国内7、海外2の計9現場で表1に示す実験・試

22年度〜24年度に行った研究の結果を報告しま

験と採取試料による室内実験を行いました。これす（平成22年度の中間報告を産廃振興財団NEWSらのうち、安息角試験と現場土圧試験は不法投棄No.63に、平成23年度の中間報告を同No.67に等現場用に新たに開発した試験法で、一面せん断掲載しています）。

試験と引張試験はわが国に適するようにポータブル化、小型化した試験機を作成して行ったもので１．研究メンバー

す。

山脇 敦（代表研究者；財団）、島岡 隆行（九州大学）、勝見 武（京都大学）、大嶺 聖（九州大学）、 ３．現場での載荷・崩壊実験結果
川嵜 幹生（埼玉県環境科学国際センター）、土居

わが国の不法投棄等現場と廃棄物性状が類似し洋一（NPO最終処分場技術システム研究協会）、た上海市廃棄物老港処理場内の区画で写真1のと柴 暁利（中国・同済大学）、川井晴至（九州大学）、おりに、従来の土質力学に基づく円弧すべり解析

表1

強度実験等の実施項目と目的

実験・試験項目

実験・試験の概要と目的

載荷・崩壊実験

堆積廃棄物層の斜面安定性や崩壊メカニズムを探ることを目的に行う現場実験。（国内1箇所、海外1箇所で実施）

安息角試験

不法投棄等現場の安定斜面勾配判断のために新たに提案するもの。現場試験により適用性を確認する。（国内外9現場で実施）

衝撃加速度試験（キャスポル）

国土交通省近畿地方整備局が開発した簡易地盤強度測定法。現場試験により不法投棄等現場への適用性を確認する。
（国内外9現場で実施）

一面せん断試験

地盤のせん断強度測定のための試験法。不法投棄等現場向けのポータブル試験機を作成して、現場試験等により適用性を確認する。（国内外7現場で実施）

現場土圧試験

不法投棄等現場のせん断強度を比較的容易に計測することを目的に新たに提案するもの。現場試験等により適用性を確認する。（国内3現場で実施）

引張試験

ブラウンシュバイク工科大学のケルシュが開発した試験法。国内用に小型の試験機を作成し、適用性を確認する。
（室内試験）

その他、基礎実験等

堆積廃棄物層の基礎的挙動を探ることを目的とした試験、実験。（現場引抜試験、室内引抜試験、大型土圧試験、非破壊試験等）

産廃振興財団ニュース No.71

19➡
写真1 載荷実験（斜面高9m、勾配63.5°、載荷重8.6kN/m 2）

写真2 不法投棄等現場（中部地方）での崩壊実験（左写真：矩形トンネル状の掘削 右写真：崩壊後）で安全率（Fs）が0.6となる崩壊が想定された斜面kN/m2で、室内引張試験で堆積厚5m相当の垂直を構築して、載荷実験を行いました。載荷後、斜荷重で得られた引張応力を上回っています。崩壊面の両側面及び背面を掘削し、背面から10m3のは、通常の土のように鉛直方向ではなく、40°の注水、背面からのバックホウによるプッシュを行角度で流れ落ちるように崩壊しました。これは繊いましたが、斜面の崩壊はもとより変位も生じま維状物等の引張抵抗に起因していると考えられ、せんでした。このことから、従来の土質工学に基繊維状物等を有する廃棄物層の崩壊は、引張抵抗づく斜面安定解析法では、明らかに廃棄物層の斜が働きにくい繊維の主方向である水平方向に近く面安定性を過小評価していることがわかりました。 なるよう、比較的緩い勾配で生じやすいことが示
斜面崩壊現象の把握のために、国内不法投棄等唆されました。

現場で写真2に示すとおりに、天端から約0.8mを残しその下をバックホウで矩形トンネル状にゆ４．不法投棄等廃棄物を用いた強度実験等の結果っくり掘削しました。その結果、約0.9m掘り進①実験結果についてんだところで急激な変位が生じ崩壊しました。こ

表2に主な強度実験の結果を示します。のとき廃棄物層の崩壊部に働いた引張応力は34

一連の実験により国内の産業廃棄物不法投棄等

表2

主な強度実験結果
一面せん断試験結果
φ（°）

c（kN/m2）

停止安息角（°）

現場法面勾配
（°）

繊維状物等

46

3

50

40〜62、
90（表層崩壊）

不法投棄等現場

繊維状物等

51

4

45〜52

40〜60（クラック発生）

中部②

不法投棄等現場

繊維状物等

（47）

（3）

45

24〜25

九 州

不法投棄等現場

土砂分主体

45

3

4430〜42関東②

不法投棄等現場（産廃管理型処分場）

土砂分主体

―70以上

（35）

30
（当初計画勾配で埋立）

関 西

一般廃棄物処分場（斜面崩壊発生地）

土砂分主体

―

―

3640
（崩壊場所の勾配）

現場名

現場種類

廃棄物種類

関東①

不法投棄等現場

中部①

東 北

震災廃棄物仮置場

篩い下残渣

47

114038〜42

中国・上海

都市ごみ埋立地繊維状物等

33〜43

6〜4（45）

42〜53

ジャカルタ

都市ごみ埋立地

繊維状物等（水分多い）

――

36〜40

約40

注1）「一面せん断試験結果」の（ ）内は、現場土圧試験による結果。
注2）「停止安息角」の（ ）内は、本研究で定めた試験法によらない、廃棄物の積み上げ勾配。

20

産廃振興財団ニュース No.71

現場は通常の盛土地盤に比べ高い強度定数を有し比較的緩勾配での崩壊が生じています。ていることを確認しました。内部摩擦角（φ）
や停②斜面安定性評価のための試験法について

止安息角（盛りこぼしを含む角度）は、砂がおおよ

一面せん断試験のφと安息角試験で得られた停そ30°であるのに対し、表2に示した国内不法投止安息角は、各現場でほぼ同じ値をとりました。

棄等現場では、プラスチック等の繊維状物等を含また、これら試験値は、不法投棄等現場で形成さむ現場の場合は45°以上、土砂分主体の現場でもれている急勾配斜面の勾配とほぼ同じ値でした。

35〜45°と非常に大きな値を示します。要因としこのことから、各試験の不法投棄等現場への適用て、不法投棄等現場では投棄量を増やすため良く性と、停止安息角が概略検討段階でφの代替とし締め固められていることや、がれき等による噛みて活用できることが窺えました。さらに、原地盤合わせ効果によるものと考えられます。また、繊が平地の場合の不法投棄等現場での表層崩壊やク維状物等を含む現場は土砂地盤には無い引張抵抗

ラックの発生は、いずれも停止安息角以上の急勾を有し弾性体的挙動を示します。引張抵抗は、図配部で発生していることや、安息角の現場確認実1のとおり、不法投棄等現場の繊維状物の主方向験（重機による載荷実験）の結果から、停止安息角が水平方向であることから、すべり面のうち垂直が安定斜面勾配の判断指標になり得ることを確認に近い部分で良く働き、これが廃棄物斜面が非常しました。キャスポル試験は、現場内の部分的なな急勾配で安定することに大きく寄与しています。 強度の高低や締め固めが不十分な場所の特定が可
また、廃棄物層の水分量が飽和状態に近くなるまでに増加するとせん断抵抗が低下することを室能であることが推察されました。提案した主な試
験法を図2に示します。

内実験で確認しました。わが国の不法投棄等現場
では水分を多く含む廃棄物が少なく、このことが廃棄物層の大規模崩壊がわが国ではほとんど無く、５．堆積廃棄物の斜面安定性の解析・評価方法
ケルシュ（ドイツ）による引張抵抗を考慮した

東南アジア等の生ごみ等の埋立地で多発している（1）式で円弧すべり法による斜面安定解析を行う一つの原因と考えられます。実際に、東南アジアことにより、例えば、関東①現場（計算結果を図等では、写真2のようなイメージで廃棄物層内で3に示す）で堆積廃棄物層が90°の直壁で安定していることが計算上で説明できます。他の8現場の解析結果でも現場の状況を良く表しており、不法投棄等現場に適用できることを確認しました。また、わが国の不法投棄等現場の特性をふまえて（2）式に示す簡易評価式（無限長斜面法で引張抵抗を考慮し粘着力を無視したもの）を新たに提案し、試算の結果、（1）式による円弧すべり計算とほぼ同様の安全率が得られ、不法投棄等現場用の簡易評価式として適用性が高いことを確認しました。

図１

繊維状物等を含む現場での斜面崩壊モデル

産廃振興財団ニュース No.71

21

図2 「不法投棄等現場の堆積廃棄物の斜面安定性評価マニュアル（案）」に示した主な試験法（左：新たに提案した安息角試験 中：作成した現場一面せん断試験機 右：衝撃加速度試験）

G・tanφ+c・b＋G・tanζ・sin（1.5θ）
T = ―――――――――――――――――
μ・sinθ・tanφ＋cosθ
………（1）

政等による迅速な一次的な判断が可能になる概略評価と、対策立案等のため必要な詳細評価を示しています。同マニュアル案での現場分類と強度定数の目安値を表4に、繊維状物等を含む現場でのtanφ tanζ・sin（1.5θ）
Fs ＝ ―＋―
tanθsinθ・cosθ………（2）

ここに、T：すべり面でのせん断抵抗（kN/m）、
G：自重等による鉛直荷重（kN/m）、
μ：安全率（Fs）の逆数、ｂ：すべり面長（m）、（kN/m2）、
φ：内部摩擦角（°）
、c ：粘着力
θ：すべり面の傾斜角（°）
、ζ：引張抵抗角（°）
Fs：安全率斜面整形の参考断面を図4に示します。わが国の不法投棄等現場の廃棄物層は概して非常に高いせん断強度を有しており、廃棄物層内のすべりよりも、谷地等の傾斜地上での廃棄物層の一体的なすべりや地すべり地帯等での原地盤のすべり、水の集中的な浸透等の水に起因したすべりに注意する必要があります。

６．堆積廃棄物の特性に応じた堆積廃棄物の斜面安定性評価方法の提示

７．今後の研究課題

研究結果を整理し、表3に示す構成の「不法投繊維状物等を含む廃棄物層は、東日本大震災で棄等現場の堆積廃棄物の斜面安定性評価マニュアも崩壊事例が報告されていないことや、海外でもル（案）」を提示しました。マニュアル案には、行地震による崩壊事例がみあたりません。このため、

cc

図3 円弧すべり解析による斜面安定解析結果(関東①現場)
左図：従来解析法(引張抵抗なし) 右図：引張抵抗考慮 （計算は、GGU-STABILITY VERSION9による）

22

産廃振興財団ニュース No.71

表3 「不法投棄等現場の堆積廃棄物の斜面安定性評価マニュアル（案）」の構成（1）適用範囲（2）わが国の不法投棄等現場で考えられる斜面崩壊のパターン（3）評価手順（4）概略評価方法
・現場分類、安息角試験方法、衝撃加速度試験方法、斜面安定解析方法、概略評価方法（5）詳細評価方法
・一面せん断試験方法、現場土圧試験方法、引張試験方法、斜面安定性評価方法（参考）
整形断面について （備考）
長期間堆積させる場合の留意事項

表4①安息角を上回る急傾斜斜面での表層崩壊②谷地等の傾斜地上に堆積した廃棄物層の大雨時等における大規模崩壊③谷地等の傾斜地上の堆積地での原地盤（下層土）のすべり④廃棄物層内への水の集中的な浸透に起因したすべり⑤生ごみ等の水分や降雨、その他崩壊要因による廃棄物層内でのすべり（主に海外事例）

不法投棄等現場の斜面安定評価上の現場分類と強度定数の目安値

現場分類

現場特性

大型がれき、角材等の 小規模不法投棄等
粗大物主体（最大高さ10m程度）

斜面安定評価方法

概略評価時に用いる強度定数の目安値

c（kN/m2）

現場評価

φ（°）

ζ（°）

安息角試験等により評価

繊維状物等混入多（粗 急傾斜大規模不法投棄 引張抵抗を考慮した廃大物少）等になり得る
棄物層の安定評価

0〜540注1）

10〜15（0〜10）注2）

細粒分主体（プラ、繊 小規模不法投棄等維分あり）（最大高さ10m程度）

0〜535注1）―

土砂分、がれき主体（プラ等ほぼ無し）

引張抵抗を考えない廃棄物層の安定評価

土砂特性。燃え殻等で 既往土質工学に基づく固結化の場合あり
評価法【安定計算結果】
最小安全率Fs=1.41（(2)式によるFs=1.44）【安定計算条件】
・廃棄物地盤の強度定数c =3kN/m2 φ=40°
ζ=15° γ=9 kN/m3
・地下水位なし
・震度なし
・ビショップ法により引張
抵抗考慮
・計算は、
GGU-STABILITY
Version.9 による「道路土工 盛土工指針」
等による―

注1） 安息角試験による値を用いることが基本。
注2） ( )内は、締め固め不十分等の場合。

図4 繊維状物等を含む不法投棄等現場での整形断面参考図（景観上の問題がある場合等で45°勾配が難しいときは、現場特性に応じて法勾配を設定する）

産廃振興財団ニュース No.71

23

本研究では、地震振動に対する廃棄物地盤挙動の費の大幅な削減が可能になります。

検証は行っておらず、今後の研究課題です。また、さらに、繊維状物等を含む廃棄物地盤は、高い廃棄物地盤中への降雨浸透による細粒分連行や帯せん断強度特性を示すことから、例えば、プラス水の可能性等と強度との関係の検証、地盤中のプチック等を含む安定型処分場の設計や、未利用廃ラスチック等の物理・化学的な長期安定性の検証

棄物地盤に重量物を設置しようとする場合等、廃も今後の研究課題です。

棄物力学を必要とする際に、本研究成果を応用することにより、経済的な設計等に資すことが期待おわりにされます。

研究結果として提示した「不法投棄等現場の堆なお、「不法投棄等現場の堆積廃棄物の斜面安積廃棄物の斜面安定性評価マニュアル（案）」には、定性評価マニュアル（案）」は当財団ＨＰに掲載予行政が自前で実施できる簡易な概略評価や、廃棄定です。また、同マニュアル（案）に解説編や参考物地盤に対応した現地調査や安定解析の方法を示資料を加えた「不法投棄等現場の堆積廃棄物の斜しており、行政による堆積廃棄物の斜面安定性の面安定性評価方法（大成出版社）」も発刊予定です。

迅速な概略判断や、地質調査会社、コンサルタン
ト等への委託費用の大幅な削減が期待できます。

［謝辞］

また、これまで、不法投棄等現場で斜面安定対策

本研究は平成22年度「循環型社会形成推進科学研究補助金」を講ずる場合は盛土の安定勾配にならって1:2勾（課題番号K22033）、平成23年度「環境研究総合推進費補配（約27°）や、それよりも緩い勾配で整形される助金」（課題番号K2304）、平成24年度「環境研究総合推進ことがほとんどでしたが、本研究により、平地で費補助金」（課題番号K2402）の支援を受けて行われた。の繊維状物等を含む一般的な不法投棄等現場ならば、1:1勾配（45°）でも斜面安定が説明されるよ
うになり、行政代執行により投入される対策工事

24

産廃振興財団ニュース No.71

不法投棄等現場堆積廃棄物の斜面安定性評価に関する研究(中間報告)
本研究は、産業廃棄物不法投棄等現場(堆積廃棄物)の斜面安定性評価方法をマニュアル化することによって、都道府県等の方々に一層効率的に支障除去を行うためにお役立て頂くことを目的として研究を進めており、研究初年度の平成22年度は文献調査や中国上海市での裁荷・崩壊実験等を行いました。これまでの研究で、今まであまり認識されていなかったような事項も確認できましたので、中間報告としてご紹介致します。(本研究は、平成22年度｢循環型社会形成推進科学研究費補助金｣(課題番号K22033)の支援を受けて実施した。)

間に、堆積廃棄物崩壊による支障等があった事案

研究の背景と目的は15件もありました。さらに、平成21年度末で依当財団が行っている不法投棄等現場の生活環境

然全国に約1,700万tの産業廃棄物の不法投棄等保全上の支障やそのおそれの除去についての都道が残存しており、この中にも急勾配に盛られ崩壊府県等への支援事業では、平成10年度～22年度のの危険にある現場が多数存在し、早急な対応が望

図1

研究(3 年計画)の概要
産廃振興財団ニュース No.63

23

まれている状況にあります。

・せん断強度の構成要素には、都市固形ごみに含まれる繊維質(廃プラスチック類等)による一方、堆積廃棄物の斜面安定性については、廃引張抵抗もある。

棄物堆積斜面が盛土斜面に比べ安定性が高いことが現場経験的に知られていますが、確立した評価・せん断強度には都市固形ごみに含まれる繊維方法が無い状況にあり、盛土等の土構造物の斜面質の方向により強度が異なる異方性が存在す安定性評価方法を援用するなどして類推しているることや、密度の増加に応じてせん断強度がのが現状です。

増すことが窺える。

このようななかで、本研究は堆積廃棄物の工学・ごみ層の強度(せん断抵抗)の試験方法として的特性を踏まえて適切に堆積廃棄物の斜面安定性は、一面せん断試験が一般的に適する。

評価を行えるようにすることで、社会的な課題である残存不法投棄等現場の適切かつ経済的な支障

都市固形ごみ層の斜面安定性評価は、現状で除去の推進や合理的な現場管理(危機管理)に資すは土質工学で用いられる断面方向の2次元の極ことを目的としています。さらに、中国等のアジ限平衡法(円弧すべり解析等)によりなされるケ

ア地域にも同様の現場は多数あり、海外への技術ースが大多数です。例えば、ドイツのKoelsch

移転も可能となるという効果も期待できます。

は廃棄物の引張抵抗を考慮した極限平衡式を次研究メンバー
山脇 敦(代表研究者；財団)、島岡 隆行(九州大のとおりに示しています。
T＝(G・tanφ+C・ｂ＋Ｇ・tanζ・sin(1.5θ))／(μ・sinθ・tanφ＋cosθ)学)、勝見 武(京都大学)、大嶺 聖(九州大学)、川T：すべり面でのせん断抵抗、Ｇ：自重等によ嵜 幹生(埼玉県環境科学国際センター)、土居 洋

る鉛直荷重、μ：安全率の逆数、ｂ：すべり面

一(NPO最終処分場技術システム研究協会)、柴 暁

長利(中国・同済大学)、小原 孝之(前田建設工業株式会社)［強度定数］
φ：せん断抵抗角、C：粘着力、ζ：引張抵抗

国内外の既存研究文献の整理結果
堆積廃棄物の斜面安定性評価に関する研究は、都市固形ごみに関してドイツ、米国、英国で主に行われています。これらの論文の整理結果等から、各国の研究者は総じて次のようにみていることが把握できました。

角(繊維質による引張抵抗による)［異方性］
sin(1.5θ)で与えており、θ(繊維方向の水平面となす角)＝60°で最大値をとる
堆積廃棄物層の崩壊事例について
国内1件、海外15件の堆積廃棄物層(鉱物残渣を①都市固形ごみ層の力学的特性や試験方法について除く)の崩壊事例について文献調査を行った結果

・ごみ層の斜面安定性評価等のための強度算定を表１に示します。調査結果から、崩壊は斜面勾は土質工学的アプローチで可能。

24②斜面安定性評価方法について

配が15～20度程度でも多数生じていて斜面勾配・変位が大きくなってもせん断破壊が生じにくが崩壊の決定的な要因にはなっていないこと、崩いなど、ごみ層は土層と比較して、弾性体的壊した全16事例で大量降雨や浸出水位の上昇な挙動を示す。

ど何らかの形で水による影響があげられているこ

産廃振興財団ニュース No.63

(堆積高さ 60～70m。斜面勾配 30～45°の堆積地で 3 日間の激しい降雨後に崩落。Koelsch らによる)

図２

表１

代表的な崩壊事例(インドネシア、2005)

堆積廃棄物層(鉱物残渣を除く)の既往崩壊 16 事例の崩壊要素（わが国の産業廃棄物不法投棄等事例 1 件、海外の都市固形ごみの堆積事例 15 件の計 16 件の崩壊要素）

崩壊に関連した要素
遮水工のない堆積地や埋立地等で発生した事例
遮水工のある処分場で発生した事例
堆積高さ(標高差)が 30m を超える事例
堆積層の斜面勾配が 35 度以上の事例
下層土(原地盤)が 5 度程度以上の傾斜地での事例
崩壊面が廃棄物と下層土の間で生じた事例
うち崩壊が遮水工内で生じた事例(6 事例中)
内部水位上昇等、水に関する事項に起因した事例
うち崩壊前に大量の降雨があった事例
過去に火災・爆発が確認された事例
低密度埋立てまたは締め固めが不十分な事例
地震が崩壊原因の事例

該当事例数
961157105168540と、地震による崩壊は世界的にも確認されていな

崩壊面(すべり面)は、廃棄物層と下層土(原地盤)

不明数
11102210011120

現場での載荷・崩壊実験等い（ただし鉱物残渣事例では散見されます）、といったことが分かりました。

非該当数6941174008----------16

急勾配廃棄物斜面の安定性や崩壊現象を把握するために、実験可能な中国上海市の老港廃棄物処の間で多くが生じており、廃棄物層が全体的に滑分場内で、載荷・崩壊実験等を行いました。

るような崩壊が主であり、特に遮水工のある事例①急勾配廃物斜面の安定性に関する予備実験(裁については、該当判明5事例の全てが遮水シートと粘土材との境界面等の遮水工内を崩壊面とした崩壊です。

荷実験)
土質力学に基づく既存の計算法から斜面崩壊が十分想定される廃棄物斜面(勾配63.5度、高さ

また、崩壊は東南アジア地域等の低密度埋立場

9m 、 延 長 6m 、 覆 鋼 板 に よ る 上 載 荷 重所で多く発生しています。廃棄物層の密度が増す8.6kN/m )を構築し載荷実験を行いました(図と強度も増す関係があるとの既存研究結果と考え２)。この条件では変位は計測されなかったため、併せると、わが国の不法投棄等現場で崩壊がほと斜面背後を掘削し斜面背面から重機(バックホんど発生していないことは、不法投棄等の現場でー)によりプッシュしましたが、斜面は振動する

は行為者がより受入量をより増やそうとして高密ものの、はっきりとした変位は計測できません

度埋立になっていることが要因として推察されます。

でした。さらに、水による影響をみるために斜2

産廃振興財団ニュース No.6325

図3

上海市老港廃棄物処分場での載荷実験(左：載荷断面図、右：実験時写真)

表2

上海市老港廃棄物処分場での崩壊実験方法と実験結果
自重による せん断
密度地点・ケース
kN/m

ピーク時変位３

強さkN/m2

kN/m2mmGL-1.0m 不撹乱5.45.411.6159

GL-1.0m 再構成4.97.610.1221

GL-3.0m 不撹乱

12.419.014.9

155

面背後から地下水位高よりやや高い位置から斜おわりに面前面方向へ水が流れるように注水(2度に分け3て計約10m )を行いましたが、やはり変位は計測できませんでした。
②廃棄物層の崩壊実験

中国・老港廃棄物処分場での実験により、急勾配堆積廃棄物層の極めて高い斜面安定性を確認しました。また、密度とせん断強さの間に比例的な老港廃棄物処分場での急勾配斜面が想定以上関係がみられたことから、実験室で再整形した廃の安定性を示したことから、当該廃棄物層のせ棄物であっても密度を現地と同等にすれば現地並ん断強度や崩壊現象を把握するために、現地でみのせん断強さが得られることが窺えました。ま原地盤から周辺を掘削することにより切り出した、別途現場で行った廃棄物の安息角試験では、3た概ね3m の廃棄物層に水平荷重を与えて、崩安息角が約60度を示し急勾配斜面(裁荷実験での壊過程及びせん断強度を計測しました(表２)。

勾配63.5度)の高い安定性を裏付けました。

実験は、深度1m、深度3m及び一旦掘り起こし以上のようなことから、不法投棄等現場についた廃棄物を再構築したものの計3ケースで行い、ても現地での安息角試験等や実験室での一面せん

実 験 結 果 は 、 廃 棄 物 自 重 に よ る 垂 直 応 力 5～

断試験等により強度定数が求まれば、斜面安定性

2評価ができることが窺えました。今後は、廃棄物

215kN/m 程度、そのときの変位量は引張抵抗と特有の引張抵抗、異方性の他、わが国の不法投棄して主に働いたと考えられる廃プラスチック類等現場の多様な廃棄物の性状や、崩壊主因になっの平均長25cmに近い15～22cmでした。3ケーている水の影響を考慮した強度定数の定め方や安スの比較では、廃棄物密度が高いケースほどせ定性評価の方法を中心に研究を進めることを予定

ん断強度も高くなっています。

しています。

19kN/m に 対 し て 、 せ ん 断 強 さ は 10 ～

26

垂直応力

産廃振興財団ニュース No.63

不法投棄等現場の堆積廃棄物の斜面安定性評価に関する研究(平成23年度末中間報告)
はじめに層が従来の土質力学による試験・解析法では説明

本研究は、産業廃棄物不法投棄等のうち堆積廃できない高い斜面安定性を有することを確認しま

棄物の斜面崩壊の危険がある現場を対象に、確立した。平成23年度は、斜面崩壊のおそれが指摘さした評価方法がない堆積廃棄物の斜面安定性に関れていた国内の3つの不法投棄等現場で、以下にする評価方法について、研究・開発するものです。

示す一連の強度試験等を行いました。

堆積廃棄物の斜面安定性評価方法を提案すること(1) 一面せん断試験で、都道府県等の方々が一層効率的に支障除去を廃棄物地盤の強度定数を把握することを目的行えるよう、平成22年度～24年度の3ヵ年計画でに平成22年度に製作した一面せん断試験機(図研究を進めています。研究の中間報告として、平1)を用いて、現場実験および採取試料を用いた成23年度までの研究結果をご報告致します。(平室内実験を行って、廃棄物地盤の強度特性を調

成 22 年 度 の 結 果 報 告 は 、 産 廃 振 興 財 団 NEWS

べました。現場実験は、千葉、佐世保、秩父のNo.63に掲載しました。)

3箇所の産業廃棄物不法投棄等現場で行いました。このうち、千葉はプラスチック等の繊維状

1．研究メンバー(平成23年度)

物やシート状物を多く含む現場であり、佐世保、山脇秩父はほとんど繊維状物等を含まない現場です。

敦(代表研究者；財団)

島岡隆行(九州大学)

現場一面せん断試験で得たせん断応力－せん断勝見武(京都大学)

変位関係曲線(図2)では、繊維状物等を多く含む

大嶺聖(九州大学)

川嵜幹生(埼玉県環境科学国際センター）

土居洋一(NPO最終処分場技術システム研究協会)

柴暁利(中国・同済大学)

坂口伸也(前田建設工業株式会社)

2．現場実験および室内実験結果
平成22年度は中国上海市老港廃棄物処分場内での大規模な載荷・崩壊実験により、堆積廃棄物
4

産廃振興財団ニュース No.67

図1

一面せん断試験機の概要

～1.5m)を形成させ、その法面勾配を計測しました。試験で廃棄物を撒き出し続けると、ある傾斜を超えると斜面の表面崩壊や盛りこぼしにより流下する現象が発生し緩勾配化し、やがて勾配は一定化します。この勾配は、現場内の急勾配盛り立て部の平均的な勾配とほぼ等しく、廃棄物が長期的に安定する勾配であると考えられます。試験結果(表1)には安息角試験の初期に現れる最大勾配と安定化した緩勾配部の角度を示しています。なお、標準的な砂の安息角は概図2Shear Displacement(mm)ね30°であり、建設工事で規定される標準盛土せん断応力－せん断変位曲線勾配(27°～34°程度)と対応しています。表1で繊維状物等を多く含む現場(上海、千葉)の安息角

千葉現場ではせん断応力にピークが現れません

は45°を超えており、高い斜面安定性を有するが、繊維状物等をほとんど含まない佐世保現場ことがわかります。

ではピークがみられ、密な砂や過圧密粘土の曲(3) 一連の現場・室内実験結果のまとめ線に類似しています。各現場の強度定数(C、φ)

この他、堆積廃棄物層中の繊維状物等の引きの試験結果(表1)では、内部摩擦角(φ)が33°～46°と抜き抵抗を確認するための現場引抜試験(写真

盛土の一般的な値(25°～35°程度)よりも高く、2)や、廃棄物層の有する引張抵抗力を測定する崩れにくいことがわかります。

ための室内での引張試験(写真3)を行って、堆積廃棄物層が通常の土砂地盤にはない引張抵抗を(2) 安息角試験
廃棄物層の安定的な法面勾配を調べることを持つことを確認しました。また、キャスポル試目的に、重機を用いた安息角試験を不法投棄等

験(写真4)。測定器の錘を落下させたときの衝撃現場で行いました(写真1)。バックホウのバケッ

加速度：インパクト値を計測するもの）を行っ

トにより廃棄物を撒きこぼして廃棄物の山(1.0て、現場の締め固まり状況や堆積物種類に対応した値を得ました。さらに、繊維状物等が多い
千葉現場の試料を用いて行った室内大型土圧試
験では、土圧分布が土砂材料と異なり弾性体的土圧分布を示しました。一連の実験結果(表1)から、次の事項が窺えます。
・わが国の不法投棄等現場の強度定数は概して高い値を示す。産業廃棄物不法投棄等の現場
では、行為者が用地内に出来るだけ多くを投棄しようとし良く締め固めていることや、都市ごみには含まれないコンクリートがら等に

写真1

安息角試験(千葉現場)よる噛み合わせ効果によることが推察される。
産廃振興財団ニュース No.675

表1項

平成22～23年度に実施した主な現場・室内実験結果一覧
上海市老港処分場

目

国内産業廃棄物不法投棄等現場(都市固形ごみ)千葉現場

当該地の用途

海面埋立処分場

原地形(底面)平地
・プラ類 22%、石・廃棄物組成(重量比)

陶器 29% (GL-1m)(一面せん断試験実施地点)・プラ 9%、石・陶器
52% (GL-3m)

佐世保現場

秩父現場

旧中間処理施設

安定型処分場

管理型処分場平地

約 20°の斜面

平地

プラ類 16%、礫・陶磁器 がれき類・土砂等
46% 、 砂 類 28% 、 金 属

12%、プラ類 2%、

4％、木くず 1%(プラ類なし)1.2 g/cm 3

1.4g/cm 3

1.4g/cm 331%

23%

未計測

約 40m

約 40m

湿潤密度

0.6 g/cm 3 (GL-1m)（一面せん断試験実施地点）

1.3 g/cm 3 (GL-3m)

含水比

39% (GL-1m)（一面せん断試験実施地点）

45% (GL-3m)

廃棄物堆積高さ

9m(実験場所)

約 18m

42°～53°(付近の40°～62°(法部)

廃棄物築堤部法勾配)

約 90°(切削部)

廃棄物法面勾配100％

土砂・燃え殻等85%、がれき類

30°～42°金属 1%

約 30°(＝処分場計画勾配)

従来解析法で十分崩
載荷実験（現場）

未実施

未実施

未実施

未実施

未実施

未実施

46°～50°38°～44°

約 45°～60°(バケット 10 杯分、(バケット 10 杯分、約 35°～40°(掘削物積上げ勾配)

円錐高さ 154cm)

円錐高さ 130cm)(掘削物積上げ勾配)

6kN/m 2

未計測

70 kN/m2 以上

46°

未計測

未計測

壊が想定される断面、荷重で崩壊、変位なし

崩壊実験（現場）
せん断強さ(約 3m 3 の地盤に連続した立方体の強さ)
安息角試験（現場）(盛りこぼしを含む角度～最大限界勾配)
C(粘着力)
現場試験
φ(内部摩擦角)

12 kN/m2 (GL-1m）
15 kN/m2 (GL-3m）（平均繊維長と同等の約 20cm でピーク）

7 kN/m 2 (GL-1m）
4 kN/m 2 (GL-3m）
33°(GL-1m）
44°(GL-3m）

C(粘着力)

未実施

3kN/m 28kN/m 2φ(内部摩擦角)

未実施

44°

38°

室内試験
一面せん断試験
せん断変位－応力の関係

せん断応力のせん断応力のせん断応力のピークなし

ピークなし

ピークあり

キャスポル

結果=55kN/m 2 )(別途三軸試験
結果=35°)(固結状態に近く変位 35mm まで実験できず未計測）

6.3

試験(現場一Ir

4.7 (GL-1m）(現場内では締め固まり

面せん断試(インパクト値)

4.1 (GL-3m）

状況に対応して 3.0～

験実施地点)

7.8

20 以上7.4)
現場引抜試験

(廃棄物層からの１本の繊維状物等の引抜未実施

抵抗力試験)
引張試験（室内）(L=1m の引張箱を用いた
大型土圧試験(室内)

産廃振興財団ニュース No.67

抜ける場合試掘断面に

試掘断面に=40～100N

引抜対象となる

引抜対象となる

破断する場合繊維状物がなく繊維状物がなく=400～500N

未実施

未実施

未実施

実施

未実施

未実施

最大引張応力未実施=22 kN/m2 (上載圧200kN/m 2 ）

引張試験)6(別途三軸試験

未実施

弾性体的土圧分布を計測

写真 2

現場引抜試験

写真 3引張試験(試験実施後)

・繊維状物等を多く含む場合(上海、千葉)と含まない場合(佐世保、秩父)を比較すると、試
験結果全般に差異があり、繊維状物等を多く

写真 4

キャスポル試験定解析を行いました。
T=（G・tanφ+ C・ｂ＋Ｇ・tanζ・sin(1.5θ)）／（μ・sinθ・tanφ＋cosθ）

含む場合は、通常の土砂材料にはない引張抵

T：すべり面でのせん断抵抗、Ｇ：自重等による垂直荷重、抗を有し、弾性体的挙動を示す。

μ：安全率の逆数、ｂ：すべり面長・現場で形成されている廃棄物法面勾配と、一面せん断試験のφ(内部摩擦角)、安息角試験

φ：せん断抵抗角、C：粘着力、ζ：引張抵抗角(繊維質による引張抵抗による)の下限側値(盛りこぼしを含む角度)は、各現引張抵抗角(ζ)を考慮することにより、繊維状場でほぼ同じ値をとっており、安価に実施で物等を多く含む現場(上海、千葉)の急傾斜(60°～きる安息角試験は平地での安定斜面勾配の評90°)での斜面安定を解析上で示すことが可能にな価法として有効と考えられる。

ります(図3で、引張抵抗を考慮した右図では、安全率Fs＞1となる)。

3．斜面安定解析
繊維状物等を含む廃棄物層は従来の円弧すべり

４．斜面安定性評価方法

解析で用いられる内部摩擦角(φ)、粘着力(C)の他一連の実験・解析結果から、堆積廃棄物層の強に引張抵抗を有することが確認できたことから、度特性は、繊維状物等の引張抵抗材の有無によりケルシュ(Koelsch)による引張抵抗を考慮した次大きく異なり、引張抵抗材が含まれる場合には斜の極限平衡式(下線部が引張抵抗)を用いた斜面安面安定性が通常の土砂盛土より高いことを確認し

Fs=1.06(φ=21° ζ=25°)

Fs=0.53(φ=46° ζ=0°)

図3

斜面安定解析結果(千葉現場)

左：従来解析法(引張抵抗なし)、右：引張抵抗考慮

注）計算には、“GGU-STABILITY Version9(Civilserve GmbH,Steinfeld)”を使用

産廃振興財団ニュース No.677表2

産業廃棄物不法投棄等現場の斜面安定性評価上での分類(案)

廃棄物の形状・種類

現場特性

強度パラメータ類似
挙動物

小規模不法投棄。
1)大型がれき、角材等の摩擦、噛み合わ最大堆積高 10m
粗大物主体
せ効果程度

石積み

2)繊維状物、シート状物 急傾斜大規模不法 摩擦、粘着、引混入多(粗大物少)投棄になり得る。 張弾性体

小規模不法投棄。
3)細粒分主体(プラ、繊最大堆積高 10m 摩擦、粘着維分あり)程度
土砂特性。燃え殻
4)土砂分、がれき主体
等で固結化の場合 摩擦、粘着(プラ等ほぼなし)あり

弾性体

盛土

[
適する試験、解析方法

噛み合わせ等が複雑で解析は難しいが、物理的に小規模投棄に限定されるため、現場評価で対応。
一面せん断試験、引張試
験、安息角試験。引張を考慮した安定計算。
一面せん断試験、安息角試
験。(三軸圧縮試験の適用性は今後の検討課題)
既存土質工学手法で対応可能。

計1)大型がれき・角材等現場

82)繊維状物等混入多現場対応事案件数]内：崩壊数3)細粒分主体現場

平地

傾
斜地

計

12[1]

382[1]

104041

1[1]2145[3]

194)土砂・がれき主体現場ました。このような強度特性の他、斜面崩壊のおおわりにそれが指摘されていた代表的な支障除去事業事案

一面せん断試験と安息角試験の結果が現場の堆と本研究で現地調査や現地実験を行った国内計積勾配と良く整合した結果を得ており、各々の試19事案をもとに、廃棄物種類や原地盤の傾斜状況験の有効性が確認できました。斜面安定解析では、で、現場を分類したのが表2です。

平地上の急勾配堆積現場が引張抵抗により安定状

表2のうち、2)は引張抵抗を有することから急態にあることを数値的に示しました。研究成果は、傾斜の大規模不法投棄になり得て、事案数が最も斜面安定性評価だけではなく、廃棄物を利用した多くなっています。2)の斜面安定性評価では引張地盤の物理的安定性を把握することへの応用も期試験等による引張抵抗の考慮が必要になります。

待できます。

原地盤が傾斜している場合は、堆積廃棄物の種研究最終年である平成24年度は、引張抵抗材の類にかかわらず、崩壊や表面くずれ等が発生して混入の程度や地山の傾斜状況等を考慮した斜面安おり、下層土のすべりや廃棄物層と下層土の間の定性評価方法に関する研究を進め、堆積廃棄物の境界面のすべりを考慮した斜面安定性評価が必要

斜面安定性評価方法を提案する予定です。になります。

注)本研究は、平成23年度環境研究総合推進費補助金(課題番号K2304)の支援を受けて実施した。

産廃振興財団ニュース No.67