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鬼ヶ城砂防堰堤における UAV を用いた急崖斜面の崩壊特性評価・対策工への適用事例
国土交通省 北陸地方整備局 立山砂防事務所 高橋 至，柳川磨彦，山根恭子※1八千代エンジニヤリング株式会社 池田 誠，長谷川怜思，○横尾公博(現所属 ※1

１．はじめに鬼ヶ城砂防堰堤は，立山カルデラに端を発する湯川と真川との合流点から約 2km 下流の常願寺川本川に位置している．昭和 32 年に本堰堤及び第 1 副堰堤が完成した後も，複数回の集中豪雨に見舞われ，都度復旧・補強工事が行われている．現況の鬼ヶ城砂防堰堤も，本堰堤の水通し天端摩耗(5m)や副堰堤の水通し断面の不足といった課題が多く，補修や補強等の対策が求められている．
一方で，鬼ヶ城砂防堰堤の右岸は，勾配 40°～60°の極めて急峻な崩壊地となっており，過去から繰り返し崩壊が発生していること，今後も落石の可能性のある浮石が複数箇所で確認されることからも，施工時の安全対策が課題といえる．
本論は，急崖かつ植生が繁茂した斜面において，転石・浮石評価や，落石シミュレーションにより斜面対策工への適用性の検討を行う目的で，UAV を導入した事例について報告するものである．

国土交通省 北陸地方整備局 新潟国道事務所)

３．右岸崩壊地の崩壊特性評価
3.1 特徴的な地形要素の抽出
新たに作成した DSM・DTM・樹高モデル，オルソフォトを用いて地形判読を行い，急崖・崩壊地，露頭・浮石，過去の崩壊地や，転石の密集範囲を抽出した．
その結果，①対象斜面では頂部緩斜面(尾根)直下に大規模な急崖が認められ，②崩壊地・急崖には岩盤が露出し今後落石の可能性ある浮石が点在している
こと，③渓流または緩斜面には，崩壊・崩落によって露頭から生じた転石や崩積土が広く分布していること，④樹高モデルや DTM からは過去の崩壊地形を見いだすことができ，⑤当該斜面が崩壊と植生の回復を繰り返している様子を精度良く把握することができた．

3.2 地質踏査結果を踏まえた崩壊特性の整理(1) 岩相と崩壊特性の違い
当該斜面は，中生代トリアス紀に形成された「眼球状マイロナイト」と，更新世に噴出した「立山溶結凝
２．UAV LiDAR システムによる簡易地形測量
灰岩」から構成される．前者は，全体に圧砕・破砕を
2.1 調査概要受けていると考えられ，巨大な浮石として残存する
鬼ケ城砂防堰堤の右岸崩壊地調査における斜面，範囲はごく一部に限られ，全体に細片化して肌落ち転石および浮石の分布，植生に覆われた斜面や現地しやすい．一方，後者は，割れ目の少ない低溶結部と，踏査が不可能な急崖の岩盤状況を，安全かつ効率的に把握するため，地質踏査に先立ち，UAV LiDAR(UAV： 発達した割れ目沿いが開口した弛み岩盤の代表となる中～強溶結部とに大別される．
エ ン ル ー ト Zion CH940 ， レ ー ザ ー ス キ ャ ナ ：(2) 浮石と転石の安定性
YellowScan Surveyor，デジタルカメラ・レンズ：Sony
地質踏査結果から，本論では浮石・転石について，α6000，16ｍｍ単焦点レンズ)による簡易測量実施し「浮石：不安定な露岩で将来的な崩落の可能性が示た．
唆されるもの（これから崩落する転石の発生場）」，
2.2 調査結果「転石：過去に浮石であったものや転石が移動してUAV LiDAR により取得した点群データ（総数：定置したもの（過去に発生した崩落現象の結果）」と128,735,075 点）のうち，最高標高地点で反射した「フして定義し，検討を行うこととした．
ァーストリターン」と，最低標高地点で反射した「ラ(3) 今後発生しうる落石発生規模の推定ストリターン」ポイントを抽出し，これらから地形解析や地質踏査結果を基に，急崖斜面や露頭DSM(Digital Surface Model，建物や樹木データを含上に分布する不安定岩塊を浮石として抽出した.一む数値表層モデル），DTM（Digital Terrain Model，
方転石については，密集範囲毎の平均径・最大径の分地表面のみの数値地形モデル）ならびに，樹高モデル
布をヒストグラムとして図 2 にとりまとめた．加え（Tree height classification map）を作成し，地て，転石分布範囲において約 600 個の転石を抽出し表地質踏査時の基礎資料とした．
た結果，最大径は 2.6m，平均径（中央値）は 0.50m と高 度 なり，両検討結果とも整合する結果であった．
DTM
樹高モデル

数値地形モデル

東北20

眼球状マイロナイト
頻度分布

15

平均径
最大径

最大転石径：2.3m
平均転石径：0.3m

1050
0 0 ～ 0.2 ～ 0.4 ～ 0.6 ～ 0.8 ～ 1.0 ～ 1.2 ～ 1.4 ～ 1.6 ～ 1.8 ～ 2.0 ～ 2.2 ～ 2.4 ～ 2.6 ～ 2.8 ～ 3.0 ～20

立山溶結凝灰岩
頻度分布

15

凡例

凡例

斜度(°)

推定樹高(m)

高 : 90低:0図1最大径

最大転石径：2.6m
平均転石径：0.5m

105

高 : 20

低:0

平均径

0100m

作成した地形モデル

0 0 ～ 0.2 ～ 0.4 ～ 0.6 ～ 0.8 ～ 1.0 ～ 1.2 ～ 1.4 ～ 1.6 ～ 1.8 ～ 2.0 ～ 2.2 ～ 2.4 ～ 2.6 ～ 2.8 ～ 3.0 ～転石径(m)

図2- 563 -転石密集域における礫径頻度分布

3.3 右岸崩壊地の崩壊特性評価(1) 落石到達線図の作成

方針②：上記施工箇所以外からの浮石の不安定化による落石及び転石の二次移動も想定されることから，落石防護工による待受け対策を適用する．
右岸崩壊地調査により把握した浮石を対象として，⇒落石防護工は，落石エネルギーの最大値が 3000kJ
DTM に基づく地形解析により落石到達平面図を作成
以下と想定されることから，高エネルギー吸収型した．結果として，右岸崩壊地からの落石経路は次のの落石防護柵とした．また，斜面長が約 400m と極4 通りに分類されることが明らかとなった．このうち，めて長大であることから，斜面の中間地点にも落「経路①」については鬼ヶ城砂防堰堤近傍に到達す石防護工を配置する計画とした．
ると考えられることから，落石対策(工事中の安全対策)が必要と評価した．
経路①：本堰堤～第 2 副堰堤近傍に到達する経路
経路②：鬼ヶ城護岸に到達する経路
経路③：第 2 副堰堤の下流側に到達する経路
経路④：鬼ヶ城谷に到達する経路(2) 落石シミュレーションを用いた崩壊特性評価
1) 計算条件
落石到達線のうち，「経路①」に関して落石シミュレーションを行い，発生エネルギーや跳躍高を評価した．落石シミュレーションの計算条件については
表 1 に示すとおりである．
表 1 落石シミュレーション計算条件
項目
地形データ

落石の形状
礫の単位体積重量条件
UAVによるDTMから作成
転石及び浮石の平均値及び最大値（計2通り）
球体を想定2.65t/m3

等価摩擦係数

0.35

発生位置
初速
計算回数

最上部の浮石0m/s
100回

落石規模（直径）

経路①
経路③

備考
－
平均直径：0.50m
最大直径：2.60m－
土質試験結果便覧 ※ 1 より現地状況を踏まえて設定
－－－

経路①

経路②2) 計算結果
落石シミュレーション結果に基づく落石エネルギ
ーから，落石影響推定図を作成した（図 3）．落石防護工の選定に際しては，落石エネルギーの大小が適用性の目安 1)とされていることから，落石影響推定
図の閾値は，1,000kJ 未満（落石防護網等で対応可），3,000kJ 未 満 （ 一般 的 な落 石 防 護 工 の上 限 値），3,000kJ 以上（発生源対策が必要）とした．経路①における落石エネルギーの最大値は約 5,000kJ である
が，これは右岸崩壊地下端部の勾配 60°以上の急崖部で生起するエネルギーである．急崖部を除いた場
合，最大で 2,300kJ 程度のエネルギーが発生し，平均的には 1,000kJ 程度のエネルギーが発生する結果となった．上記より，急崖部に到達した後での対策実施は困難であることから，発生源対策を行うことや，急崖部に到達する前に落石防護工等を設置する対策が必要であるといえる．
なお，跳躍高に関する落石シミュレーション結果
から，経路上の跳躍高は落石の規模によらず 1m 未満であるため，跳躍によって落石経路が変わる可能性は低く，また，高さ 2m～3m の落石防護柵で対応可能であると考えられる．

経路③
経路④

鬼ヶ城谷
本堰堤
第 1 副堰堤
第 2 副堰堤

常願寺川

図 3 落石到達線及び落石影響平面図

５．まとめと今後の課題
本論では，既存の空中写真に加えて UAV によるLP 地形データ計測を実施して，浮石及び転石の分布状況を定量的に評価した．さらに，落石シミュ
レーションを用いて落石エネルギーを評価することで，適用可能な対策工法を選定するとともに，斜面対策工の検討結果を報告した．
今後の課題については次のとおりである．
① 対象箇所は豪雪地帯に位置するため，斜面対策の維持管理手法の検討も求められる．
４．斜面対策工検討② 斜面対策工施工中にも小規模な落石が発生す
転石や浮石は現時点で認められない場合でも，斜る可能性があるため，覆式落石防護網や簡易面浸食により将来的にも生起する可能性を踏まえる防護柵等の対策実施が求められる．と，落石予防工で完全に落石を阻止することは困難③ オルソフォトを用いた目視評価を行う場合，であり，現在特定可能な落石及び転石の落下を防止
岩相が白色を呈する斜面では，可視光画像デすることや，落石の頻度を極力低減させる工法と位ータの白飛びを発生し，判読精度が低下する．
置付けられる．
また，樹木疎密度が高い場合，樹木下の地表したがって，当該斜面の落石対策としては，落石予までレーザーが到達せず，巨大な露岩や浮石防工と落石防護工を併用した対策が望ましいといえ，が分布する場合であっても，その範囲の判読次の方針に基づいて計画することとした．
精度に劣る場合もある．このような場合には，
方針①：現時点で把握された浮石箇所についてはワ
ザイルを用いた本格的な斜面調査により判読
イヤーロープ掛工による落石予防工を適用する．
結果を検証する必要性も想定される．
⇒落石予防工は，人力施工が可能であること，落石化した場合に大きなエネルギーを持つ浮石に適用可
能なことから，「ワイヤーロープ掛工」とした．

参考文献；
1) 落石対策便覧 社団法人 日本道路協会 平成 12 年 6 月- 564 -