北大谷古墳
1899年(明治32年)、地元小宮村の村民によって古墳の発掘調査が行われた。この時の調査によると北大谷古墳は円墳で、南側に向けて開口した横穴式石室があることが報告された。この明治時代の発掘時点ですでに盗掘されており、石室内から副葬品は発見されなかった。しかし現在では崩壊が著しい石室が、築造当初の原状をある程度留めており、現状では確認できない点をうかがい知ることのできる貴重な資料となっている。
1933年(昭和8年)にも調査がなされ、この時の調査では北大谷古墳は直径29メートルの円墳で、墳丘は大きく崩れて南側に伸びてしまっていることがわかり、埴輪と葺石は存在しないとされた。この時点では石室内の状況は1899年の調査時よりも悪化し、現状に近い状態であったことがわかる。
そして1993年9月から10月にかけて、古墳全体におよぶ調査と、周濠の確認と他の古墳の存在の有無を調査することを目的とした地下レーダー探査が、多摩地区所在古墳確認調査の一環として実施された。
古墳の主体部は玄室、前室、羨道から構成される三室構造の横穴式石室であり、全長は約10メートルである。玄室は丸みを帯びた胴張り型をしており、石室は極めて軟らかいシルト岩を、石の角の部分を欠きとって隣の石と組み合わせる方法で造られている。玄室の奥には約10センチメートルの円礫が残っており、かつて玄室全体に敷石が敷かれていたと推定されている。これらの特徴は東京都多摩地域の終末期古墳である、府中市の武蔵府中熊野神社古墳や三鷹市の天文台構内古墳などと一致している。
主体部基礎ではもともとの黒褐色土層を掘り込み、そこへ黄褐色のシルトを突き固める版築工法を用いて、掘り込み地業と呼ばれる基礎工事が行われていた。突き固められたシルト層は0.9~1.2メートルに及び、もともとの地面よりも約20センチメートル高いところまで達しており、その上に石室が築造されていた。主体部基礎に掘り込み地業が行われている点でも、北大谷古墳は武蔵府中熊野神社古墳、そして天文台構内古墳と類似している。
北大谷古墳の石室は崩壊が目立っており、1899年の発掘当時、玄室の石組みは天井に向かうにつれてややアーチ型をしていたこと、石室の入り口である前庭部には閉塞石があったことなど、現在ではわからなくなってしまった特徴があったことがわかる。しかし1899年の発掘時、玄室の石組みが崩れている部分を考証をすることなしに再積み上げしてしまったようで、現状では玄室内の石組みの中に、隣の石と明らかにかみ合わない組み方が散見される。
1993年の調査終了後、石室を構成する石材のこれ以上の劣化を防ぐため、石室は埋め戻されている。