Pb-02
超音波導波管を用いた現場透水試験法の提案
立命館大学大学院理工学研究科○稲垣大基

独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所

平岡伸隆

立命館大学大学院理工学研究科 伊良知慎太郎

1．はじめに立命館大学大学院理工学研究科

藤本将光

立命館大学総合科学技術研究機構

田中克彦

立命館大学大学院理工学研究科

深川良一

2．実験対象地

斜面崩壊の予測精度向上をはかるために，土中のこれまでに清水寺の奥之院後背斜面で行われた 1m

含水状態などの崩壊発生誘因のモニタリングと，透深地温探査 2)と地中音探査 3)の結果を基に，地下水が水係数などの地盤パラメータなどを組み込んだ物理存在する可能性が高いと考えられる場所の中から，モデルの解析を組み合わせた手法が提案されている．

多地点計測が可能である場所を実験対象地に選んだ

しかし，現場の地盤パラメータを多地点で入手する(図 1)．対象地に水平距離 80cmのグリッド状に測点をことは安易でなく，簡便な地盤パラメータの測定技設定し，その内の 4 地点で現場透水試験を行った(写術の確立が求められている．そこで Tanaka et al.1)が提真 1)．測定対象深度は，V13~V15 地点で 25～85cm，案した超音波測定システムを応用し，空間的不均一

W13 地点で 45～85cm，測定間隔は 10cm で透水試験性を反映した現場飽和透水係数を簡便に測定する手を行った．

法の構築を検討している．これまでに室内土槽実験

3．試験手法
超音波測定システムでは導波管内の水位を伝搬時を行った結果，地下水位より上の不飽和地盤における本試験手法適用の妥当性が得られた．本研究では提案している試験手法の現地実験を行い，現地での適用における課題の抽出を行った．

間で測定する．試験方法は非定常法を採用し，試験孔の形状は用いる導波管径が小さいため，水の交換面積が広く算出値が安定するピエゾメータ法を用いた．本試験手法の概略図を図 2 に示す．超音波測定システムの導波管上端に注水器具，下端にピエゾメータ用ジグと貫入コーンを取り付けている．これを測定深度まで貫入し注水を行う．注水器具の排水口から排水が始まった時点で注水を止め，導波管内の水位が 0cm になるまでを 1 サイクルとした．図 3 に不飽和地盤での試験データを示す．不飽和地盤での試験では，注水を数回行うことで現場飽和状態になる．現場飽和状態では，水位上昇から水位低下までの試験時間がほぼ一定となり，測定データが安定す

写真 1 後背斜面の状況と測定地点

図 1 1m 深地温探査と地中音調査の結果と対象地位置- 606 -

図 2 試験手法概略(左：上端，右：下端)

る．安定後のデータを 3 サイクル以上測定し，算出された値の平均値を各地点，各深度の現場飽和透水係数として記録する．算出は Hvorslev3)の式を用いて行い．図 2(右)に示すパラメータを用いると以下の様に表される．
𝑟02ℎ1
𝐿𝑘=ln ・ ln2𝐿(𝑡2 − 𝑡1 ) ℎ2𝑟𝑤
ここに，k：透水係数(m/sec)，t1，t2：水位 h1，h2 時の経過時間(sec)．

4．現地実験結果

図 3 現場飽和状態の測定データ

各地点，各深度の実験結果を表 1 に示す．透水性が高く，水位の上昇が確認できなかったため測定不可であった深度は，「―」と表記をしている．
実験結果から，対象地の地盤の透水性は空間的に不均一であることが示された．V13地点の結果からは非常に透水性の高い地盤であると判断できるが，同一縦断測線上にある V14，V15 地点では異なる結果となっている．特に V15 地点の深度 25cm～55cmでは透水係数 10-5 m/sec 程度の値が測定されており，V13 地

図 4 W13 地点測定データ

点と V15 地点では同じ深度で，透水係数に一桁程度

表 1 現場飽和透水係数の測定結果の差がみられる．これらの透水性の違いは，各地点，各深度における地盤の構成材料，植生などの影響を深度(cm)

W13V1325――

2.30×109.97×1035――5.69×10-5

1.68×10-545

3.35×10-5

2.2×10-555

4.53×10

1.89×10-4―

7.01×10-5-5-5

4.51×10

2.42×10-565

2.12×10-4―

4.01×10-575

6.83×10-5―

7.56×10-5―

含めた空間的不均一性を反映した実験結果であると考えられる．
図 4 に W13 地点の全深度の測定データを示す．
W13 地点，深度 65～85cmの試験データでは，地下水位と導波管内の水位の間にダルシー則が成り立ち，平衡状態での水位低下のペースが等しいことから，85

W13 地点の深度 55～65cmの間に地下水位があると考えられる．そのため，W13 地点の深度 65～85cmでの透水試験は，飽和状態での測定であることがわかった．しかし，測定時間の制約により水位低下中に測定を中断してしまったため，正確な地下水位は断定できなかった．

5.まとめ
現地実験により，本試験手法の現地適用が可能であることが示され，現場では透水係数が 3 次元的に不均一であることが認められた．また，地下水位が検出された際のデータを収集できたため，現地における地下水位のない不飽和帯でのデータと地下水位より深い飽和帯での測定データの違いを把握できた．
ま た 課題として，現在の測定器具では透水係数 105 m/sec より透水性の高い地盤での本試験手法の適用が難しい，ということが挙げられる．この課題に対し

4.32×10

V15-5-5-4

1.22×10

3.65×10―-67.05×10-5単位(m/sec)

様々な地盤への本試験手法の適用を確認する必要がある．

謝辞
本研究は，科研費基盤研究 C(No.15K01265 H27-30)の助成を受けて行った．
【参考文献】
1) K. Tanaka, T. Suda, K. Hirai, K. Sako, and R.
Fukagawa. Monitoring of soil moisture andgroundwater level using ultrasonic waves to predict
slope failures. Japan. J. Appl. Phys., Vol. 48, No. 9, pp.
09KD12– 1–09KD12–4, 2009.
2) 仲矢順子. 重要文化財後背斜面における表層崩壊の誘因となる表層地下水流路の探査, 立命館
大学博士論文. 2011.
3)て，測定器のデータプロット間隔を短縮する，もし藤本将光, 檀上徹, 土山拓也, 木村亘, 深川良一.
清水寺後背斜面における地中音測定を用いた地
下 水 流 動 の 把握, 歴 史 都 市 防 災論文 集, Vol.9,

くは最大注水量を増やすために注水口を大きくするなどの改善を行うことで，測定範囲を大きくするこ-5V144)とが可能である．これらの改善を行うとともに，豊浦砂などの粒形の小さい土質で構成される地盤など，- 607 -

pp.9-16, 2015.
Hvorslev M. J, Time lag and soil permeability inground water observations. Waterways Experiment
Station, Vol. 36, pp. 01-48, 1951.