28．複数の物理探査手法を用いた石灰岩地域における空洞調査
Cavity Survey of Limestone Areas Using a Variety of Geophysical Methods○遠藤 晴美，橋本 圭太郎，田口 修（日本地研）
Harumi Endou, Keitarou Hashimoto, Osamu Taguchi②地中レーダ探査

1．はじめに空洞調査では，空洞の規模や深さ，対象地の地形地

地中に電磁波を放射し，電気特性の異なる境界面で質条件を考慮して，有効な調査計画を立案することが反射した電磁波を受信し，地中の空洞・緩みや地層境重要である．

界面などの地下構造を推定する手法である 2) ．

本 調 査 地は 石灰 岩 が分 布 する 地 域の 道 路改 良 工事

周波数 400MHz で表層 3m 程度の深さまで数 cm～数区間であり，切土法尻に地下空洞が露見したため，計10cm の高分解能で探査が可能なため，全 7 測線で実施

画本線にも分布していると危惧された．

した．

そこで，本調査では石灰岩特有の溶食空洞を対象に，③高密度表面波探査

大小様々な地下空洞を想定して，同一測線上において人工振源から地盤の表面付近を伝わる表面波を観測

比抵抗法二次元探査，地中レーダ探査，高密度表面波して，深度 10 数 m までの S 波速度分布(低速度帯)を求探査の物理探査手法を実施した．
本発表では，3 手法の結果を比較し，空洞検出に対め，空洞部や土砂充填部といった緩みなどを推定する手法である 2) ．

する各物理探査手法の優位性や適用限界について報告

探査深度と分解能を考慮し，受振器間隔を 1.0m とする．

して，測線 CL で実施した．
2．地質概要凡

調査地は大分県臼杵市南部に位置し，石灰岩を主体．法面沿いには風化の測点 測線No.61付
No.61 付近
近(軟 岩 Ⅱ)

3000

750

0.

3000

（ 路肩 ） （ 車道 ）

57500
750

度合いが様々な石灰岩が露頭する．また，周辺には人（ 車道 ） （ 路肩 ）1:とする長大法面に面している

1)

例

比抵抗法二次元探査(電気探査)
地中 レーダ 探査
地中レーダ探査高密 度表面 波探 査
高密度表面波探査法面

探査 幅6m
測線 幅1mが出入りできる規模の鍾乳洞もあり，露頭には節理面
1: 0.5沿いに溶食空隙の発達も観察できる．
河川

3．調査概要(1) 調査目的

図-1

本調査は計画道路下に潜在する空洞の分布・形状・CL
L-1 R-1
L-2
R-2
L-3 測 線 No. R-3

物理探査位置断面図(測点 No.61 付近)

規模を把握することが目的である．調査手順として，

4．調査結果調査地域周辺の空中写真判読などの机上調査を行い，①比抵抗法二次元探査(電気探査)

現地で石灰岩の節理方向を踏査した．その上で，空洞3 測線とも概ね類似した比抵抗分布を示し，全体的の存在が危惧される区間を抽出し，3 手法の物理探査に 10Ω･m の低比抵抗帯から 10,000Ω･m の高比抵抗帯を進め，重機で開削試掘した．

まで分布する．

(2) 調査方法

亀裂・空洞の発達，または亀裂を充填する流入土砂の

これは，石灰岩の緻密度合い，風化・変質の程度や探査範囲は測線長 92.5m(測点 No.58～No.62+12.5)，性状を反映しており，低比抵抗帯は石灰岩の風化・土探査幅は道路幅員の 6m とし，1m 間隔に測線を配置し砂部，高比抵抗帯は石灰岩の硬質・緻密部であると推て，物理探査を実施した(図-1 参照)．なお，物理探査定される．

3 手法全てを実施したのは測線 CL である．

測線：CL
測点 No.60①比抵抗法二次元探査(電気探査)
地表面に配置した電極に電流を送り，地盤の比抵抗2)する手法である ．
今回の調査では対象とする探査深度が 7～8m のため，電極間隔は 0.5m に狭め，3 測線で実施した．

5060No.627080

No.62+12.5
90
凡例(Ωm）標
高 10(DL.m)

値を測定物理量として，地盤の状態や地質構造を推定

No.61

40 距離(m)

硬 質・ 緻 密 部
風 化・ 土 砂 部

5図-2

比抵抗法二次元探査解析縦断図

盛土

②地中レーダ探査5．まとめ
測線 CL において物理探査 3 手法の解析を比較した

地中レーダ探査の反射面は，その深さにおける電磁波の反射の強弱であり，媒質(地盤)の性質変化面に対結果，特徴として表-2 に示すような 3 つのパターンが応する．

得られた．

探査の結果，5 つの反射パターンが得られた．地中
レーダの一般的な反射パターン 3) に基づき，それぞれの地盤状況について推定した(表-1 参照)．
空洞と推定した反射パターン c は，測線 CL の 2 地探査手法検出されたパターン

一般的な空洞パターン

ABC

高比抵抗帯
(1000～3000Ω･m以上)

低比抵抗帯(50Ω･m以下)低比抵抗帯

連続的な強い明瞭な反射

弱い反射
反射していない

凸状で強い多重反射

高密度
低速度
表面波探査

高速度帯
(Vs500m/s以上)

低速度帯(Vs500m/s以下)

低速度帯

推定地盤状況

石灰岩の硬質・緻密部

石灰岩の風化部・土砂部

石灰岩の風化部・土砂部

空洞の可能性

潜在性は低い潜在性は低い小規模な空洞の可能性あり

比抵抗法
高比抵抗
二次元探査
地中レーダ
探査

点だけで検出された．

物理探査 3 手法の解析画像の特徴一覧表

表-2凸状の強い多重反射

測線：CL
測点 No.58

No.59

0 距離(m)
01020

No.60
3040a1
深 2度 3(m)4

い ず れ の解 析結 果 にも 石 灰岩 特 有の 硬 軟や 岩 相をb反映したパターンを検出しているが，明らかに空洞として合致するものはなかった．これは，調査区間に規5模の大きな鍾乳洞のような地下空洞が存在する可能性

測線：CL

空 洞反 射測点 No.60

40 距離(m)050が低いと推定する根拠となる．
No.6160c

1No.62+12.58090

ただし，地中レーダ探査の一部に空洞と思われる強い多重反射が検出されたため，実際に開削試掘を行っ

edc

深 2度 3(m)470

No.62た．試掘の結果，表-3 に示すような内空 0.5～1m，奥行き約 5m の空隙や空洞を確認し，物理探査での想定にほぼ合致した．

5表-3図-3

地中レーダ探査解析縦断図

測線
No.

反射パターンにおける推定地盤状況

表-1

反射パターン

推定される地盤状況a

断片的で乱れた反射

粘性土と礫質土の混在した土砂部b

直線上に傾斜した反射岩盤の硬質・緻密部と風化部の地層境界面

CL

測点
No.

空洞までの想定深さ(m)

試掘結果一覧表
試掘結果
深さ(m)空洞規模

地盤状況

開口φ10cm
奥行き約1m

土砂が充填されて、僅かに空隙が残った状態

No.60+7.0m

0.70.7

No.60+11.5m

1.71.7

開口φ30～60cm 坑内に礫や岩塊が崩落し奥行き約5m た明瞭な空洞

石灰岩中の鍾乳洞など，密度差が大きな境界面を検出するには，地中レーダ探査は非常に有効な調査方法

c

凸状の強い多重反射

空洞部※岩盤の硬質・緻密部のような明瞭さはない。

d

連続的な石灰岩中の狭い空隙を示す岩盤の硬質・緻密部
強く明瞭な反射e

弱い反射であり，本調査でも小規模の空洞を検出することができた．ただし，精度よく探査できる深度は 2～3m で，それ以深の空洞検出は困難である．

地盤に亀裂が少ない均質部
電磁波の減衰が激しい土砂(粘性土)部

一方，電気探査や表面波探査は，地中レーダ探査より分解能が低く，今回のような小規模空洞の検出は困③高密度表面波探査難であった．ただし，より深部の空洞の有無を確認す

S 波速度 500m/s 以下を示す低速度帯から 500m/s 以るためには調査へ起用する必要があると考える．

上を示す高速度帯が分布する．
前 者 は 土砂 部や 風 化部 ま たは 盛 土な ど の地 盤 の緩

6．おわりに物理探査手法を組み合わせ，それぞれの解析の特徴

み領域，後者は岩盤の硬質・緻密部を示していると推から，空洞の可能性を評価し，試掘で具体的に把握し定される．

たことは，地盤リスクを総合的に解釈する上で大切で

測線：CL
測点 No.60
40 距離(m)

No.61
5060

70

No.62

No.62+12.5

あり，公共の安全に貢献するためにも重要なファクタ

8090ーであると思う．
凡例Vs(m/s）

文献標
高 10(DL.m)

盛土
硬 質・ 緻 密 部
5

風 化・ 土 砂 部1）酒井彰（1993）：三重町地域の地質，地質調査所．
2）物理探査学会（2008）：新版 物理探査適用の手引
き，pp.91-109，pp.159-188，pp.281-300．

図-4

高密度表面波探査解析縦断図

3）物理探査学会（1989）：図解 物理探査，pp.216．