第34回 夏季研修会論文集 2013/07/20

書籍「地すべり線の形状推定法」の紹介
基礎設計室 齊藤龍太

１．はじめに災害発生直後に現地に行き、応急対応を決める場面は少なくない。末端に大型土のうを何段積むのか、あるいは頭部を何ｍか切土するのかを決めるのは、経験的な部分が多い反面で、一定の数字的根拠が必要とされる。安定解析を行うのだが、そのためにはボーリング等の調査前に、すべり面を推定しなければならない。
2013 年 5 月に独立行政法人土木研究所らが「地すべり線の形状推定法」1)（以下、本書）を出版した。本書では、地すべり発生直後の情報が少ない中で、地表面の変位（以下、地表面変位ベクトル）からすべり面形状を推定する方法が記載されている。我々も、これまでの実務の中で、地表面変位ベクトルからすべり面の形状を推定しており、同様の手法が書籍となったことは心強い。さらに、同書籍では地表面変位ベクトルを計測する視点から、地すべり地形の読み解き方が記載されている。
今回は、本書に記載されている研究内容と、地表面の変位からすべり面の推定する方法の紹介を報告する。なお、本文中に記載したページ数は「地すべり線の形状推定法」1)の引用箇所である。

２．前提となる考え方
まず、すべり面形状の推定にあたり、以下の仮定を前提条件とする（図-1)。

①地すべりの発生によって、地山は亀裂や段差で分断されていくつかの地すべり土塊となる。
②個々の地すべり土塊は剛体的に挙動し、それ自体に大きな変形を生じることなくすべり線*上を滑動する③地すべり土塊の変形量は変位量に比べて無視し得る。
④したがって、地すべり土塊の地表に設定された変位追跡点（以下、計測点）の軌跡は、鉛直方向に形成されているすべり線と平行になる。
p.9

図-1 すべり線推定方法の仮定(p.9)* すべり線：本書の定義は「２次元断面のすべり面形状を推定するため、計算により得られる線形」である。本書では、すべり面形状を計算で求めることが１つの目的であり、実務に合わせてすべり面形状を簡略化している。

図-2 地表面変位ベクトルとすべり線形状の概念(p.10)

すべり線推定方法について、上記の仮定をすると、地表面変位ベクトルとすべり線形状の概念は図-2 で示される。層状すべりなど局部的に鉛直成分が大きくなる地すべりでは、単純には適用できない場合がある。

３．推定法の分類
本書ではすべり線の推定法として 4 手法が紹介されている。すなわち、1)多角形平行法、2）多角形回転法、3）単独式多項式法、4）複合式多項式法（土研式多項式法）である。1）と 2）は、地すべり土塊をブロック分けし、図学的に地すべり線を推定する手法、3）と 4）は、地表変位ベクトルと平行になるようなすべり線を、多項式により近似する方法である。本稿では、多角形平行法の手順を紹介する。

４．多角形平行法の推定法
多角形平行法の手順を図-3 に示す。基本的な考え方は、変形の既知の点から、地表面変位ベクトルと平行となるようにすべり線を順次引いていく。図-3 は下端境界点が既知の場合の推定例である。

図-3 多角形平行法によるすべり線の推定手順の例(p.10)

図-3 に示した手順を単純に行うと、上端の点から推定した場合と誤差が生じる。本書では、この誤差を平均値や重みを付けた計算によって埋めるとしている。

５．地表踏査から得る情報
すべり線を推定するとき、まずは地すべりの運動様式を見極める必要がある。すべり線推定法の仮定から、推定法が適用できる地すべり運動様式は「スライド(slide)」に限られる。スライドは、地中に連続したすべり面を形成し、その上部の地すべり土塊が鉛直方向の速度差をほとんど持たずに運動する現象である。いわゆる一般に用いられている（狭義の）地すべりである。トップリングやフローでは、上記の推定方法によるすべり線推定は難しい。
スライドの模式を図-４に示す。図中①から③にかけて運動量が大きくなり、③は地すべり土塊がフローとなり流下した段階である。図-４に示したスライドの変形構造のうち、すべり線の推定には以下の変形構造に注目する。実務では、これらの変形構造に注目して地表面変位ベクトルを計測する。

①滑落崖、分離崖と地すべり頭部②側方崖、側面崖③すべり面下端④地すべり土塊末端部、先端⑤滑落崖直下の凹陥地（頭部陥没帯） ⑥亀裂⑦隆起、圧縮リッジ⑧スラスト⑨地表面の傾斜および勾配の変化
p.54

図-4 スライドの模式(p.41)

変形構造の他の手掛かりとして、地すべりの「平面形状と深さの関係」が知られている（表-１および図-5）。両者の関係は、推定したすべり面が極端に外れていないかを確認する目安になる。

表-1 地すべりの平面形状と深さの関係（p.70)

図-5 地すべり土塊の模式図(p.70)

６．地表面変位ベクトルの計測
地表面変位ベクトルを計測する手法として、本書では、まずトータルステーションと GPS が挙げてある。補助的な計測手法として、ぬき板・現地で直接計測する方法・地形図を用いた原地形の復元による間接方法を挙げられている。地形図を用いた方法では、道路・擁壁などの構造物・家屋の移動などから、地表面変位ベクトルを推定する。さらに、3D レーザースキャナ、写真測量という手法もある。
私は、初期対応を想定した場合、現地で直接計測する方法が最も重要だと感じている。ポールやクリノメーターを用いて、亀裂や擦痕から地表面変位ベクトルを計測する。三次元の組合せは、①（鉛直変位量、水平変位量、方位）、あるいは②（移動変位量、移動の傾斜角度、方位）とする場合が多い。
以前、方位を計測するときに、移動量を計測した伸縮ポールに直接クリノメーターを当ててしまい、磁石が狂ってしまったことがあった。方位を計測時には、長さを測る道具との相性に注意が必要である。
地表面変位ベクトルは、地すべり発生初期の短期間で計測することが望ましい。実際の地すべり土塊は剛体ではないため、移動とともに変形してしまい、すべり面形状とは異なる変位ベクトルを含む可能性が高くなる。
計測点は、頭部・中腹・末端部にバランス良く設置する必要がある。計測点を多くするほど、すべり線の推定精度は向上する。しかし、情報量が多いとかえって混乱し、エラーを見極める力も必要と成る。本書では、「異常値を示す計測点を除いてもなお、頭部・中腹・末端部に少なくとも 1 点ずつ以上、合計 3 点以上の計測点が設置されているのが望ましい」と記されている。

７．おわりに地表面変位ベクトルからすべり線を推定する手法の研究例を紹介した。地表面の変位からすべり線を推定する手法は、実務では行われてきたが、これほど体系的にまとめた書籍は見当たらない。
本書の知見に加えて、さらに地層の走向傾斜などの情報も加えることで、さらに初期対応におけるすべり面形状の推定精度は向上すると考えられる。踏査ですべり面の形状を推定し、さらにコア観察・パイプひずみ計観測結果で検証することを繰り返すことで、踏査力が養われるような気がする。
先日、技術者の集まりでこんな話を聞いた。
「すべり面切る集水井の中で、図面上出ているはずの位置に露出しなかったすべり面を探すとき、私はすべり面がどこにあるか話しかけるのですよ。そうしたら、ライナープレートに隠れているとか、もうあと数 m 下にあるとか、声が聞こえるような気がするんです。すると、実際にそこにすべり面があるんですよ。
」技術者とは、地盤の声を聴くことができるようになるものなのか。私はまだまだ修行が足りないが、比較的分かりやすい地表面変位から声を集めることからスタートし、ゆくゆくは地すべりの声を聴き取れるようになりたい。

参考書籍
1)

独立行政法人土木研究所・国際航業株式会社・日本工営株式会社・基礎地盤コンサルタンツ株
式会社・株式会社キタック・株式会社レイディック (2013) 地すべり線の形状推定法, 鹿島出版会, p.127