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井良沢, 道也

勝又, 善明

Japanese

Iwate University Repository

東北地域災害科学研究 第 43巻 (2007) 19 土質特性の相違が崩壊発生に与える影響の分析岩手大学農学部勝又善明 井良沢道也1.背景と目的土砂災害への対策を行うためには、地質種別ごと土質特性ごとに降雨に対する相対的な抵抗度を把握するこ とが重要であり、そのために斜面崩壊実験の実施し、土砂崩壊の発生メカニズム・傾向を把握することが必要である。そして、土砂崩壊の傾向を把握することにより土砂崩壊の警戒避難に役立てることができる。以上のことから、本研究では様々な条件による室内崩壊実験を行い(表ー1)、土質特性が斜面の崩壊発生メカニズムにどの様な影響を与えているかを探り、そのことを土砂災害の警戒避難に役立てることを目的にしている。2. 実験概要本研究で使用した供試体(写真一1)は長さ 80c皿(内、折れ曲がり部分 10Cl日)、幅 50cm、高さ20 cmのサイズで傾斜を 00"'45。まで変更できるものである。試料は岩手県姫神山の麓から中生代白亜紀花闘岩類(姫神岩体マサ土)を撹乱状態で採取し、土壌硬度 2.2kg/c皿3で設置した(実験条件によっては硬度の異なる場合もあり)。供試体には土壌水分センサー (DECAGON社製:ECHOプロープ EC-20)を孔板から 25cm・50cm、底板から 3cm • 10 cm・18c皿の位置に 6本設置 し、これに対し人工降雨装置(写真-2)によって高さ 3mの位置から lmXlmの範囲に降雨を行い、体積含水率を 1分間隔で測定した。また、この測定値から飽和度を算定した。流量は水路下端の孔板から流れる流量を電子天秤を使用 して 1分間隔で測定した。崩壊実験は、傾斜角度を 30。と 45。に した供試体に人工降雨装置で 30、50皿 /hの強度の降雨を与え、崩壊の形態及び土壌水分の変化、孔板からの流量を計測した。3. 試験結果崩壊実験の結果、斜面の崩壊は降雨の浸透により試料の飽和度が上層から中層、下層と次第に上昇し、上層部のものよりも下層部のものの方がより高い値を示した。また下層の飽和度の上昇が始まった付近から孔板からの流水の流量が上昇を始め、流量の値が最大値を迎える直前に崩壊が発生する(図-1、2・写真-3， 4)。その後、流量は最大値を迎え、徐々に減少する。また、試料中に土壌硬度の差による層を設置した場合は、設置した層へ降雨が達した時に流量が上昇し始め流量のピークが 2つ存在する(図 3、4・写真一 5、6)。なお、飽和度並びに流量の変化傾向は崩壊が発生しなかった傾斜角度 300での実験でも同様である。また、崩壊の様子は斜面の一部が崩壊 しだした後、その規模が拡大 していき最終的には斜面全体が崩壊するという過程になるが、 2層の土層を設置した場合は天板との折れ曲がり部分に亀裂が発生 し、土層が滑り面となって一度に崩壊する。The analysis of the inf1uence which the difference in the soil quality characteristic gives the collapse occurrence，I wate U niversity 20 実験No.傾斜角度(0 ) 30 2 30 3 30 4 30 5 45 6 45 7 45 8 45 9 30 10 45 11 30 12 45 写真-1 供試体外枠表-1 崩壊実験一覧表降雨量 土壌硬度 密度 初期含水比(凹/h) (kg/ cm 2) (g/ cm 3) (%) 30 2.2 1. 57 17.47 30 2.2 1. 56 13.37 30 2.2 1. 49 14.85 50 2.2 1. 50 22.05 50 2.2 1. 58 15.52 50 2.2 1. 58 18.65 30 2.2 1. 50 4.41 50 2層 1. 55・1.59 19.08 50 1.1 1. 38 18.91 50 1. 1 1. 40 16.65 50 2層 1. 48・1.44 21. 17 30 2層 1. 38・1.68 16.38 ※土壌硬度が 2 層のものは、表面~8cmまでを1. 1kg/cm 3、8 cm~底板までを 4.0 kg/cm 3と設定したものである。写真-2 人工降雨装置120 f← 上部一下層d ~ -ー崎上部ー中膚 I E |噌ー上部ーよ鷹'1'繭 25下部ー下層| 堅l十 下部時'1 喜三今下部 上層|草創 60~ ilI 。経過時間(5分間隔)図一1 実験No.5一飽和度写真-3 実験No.5 降雨開始 72分後100 (E¥23咽MmE富貯田町配属膚膚一下中上下中上↑部部部部郡部上上上下下下++十十+S E50  ilI 。経過時間(5分間鴨)図-3 実験恥8一飽和度写真 -5 実験No.8 降雨開始 77分後21 50 -_1時雨量~I1 15 29 43 57 71 85 99 113 経過時間(分)図-2 実験No.5一流量写真 -4 実験No.5 降雨開始 75分後60 ー一時間流賞15 29 43 57 71 85 時間時間(分)図-4 実験No.8一流量写真 一6 実験No.9 降雨開始 80分後(横)22 4、まとめマサ土を使った斜面崩壊実験を実施し、その崩壊条件には土壌硬度・傾斜角度・降雨強度といった様々な条件が土砂崩壊の発生に対して多くの影響を及ぼしている事がわかった。これらの条件による影響は飽和度や流量から理解することができ、特に流量は土質による影響を大きく受けており、実際の斜面においても斜面からの流量を推定する重要性が示唆された。現在、それらの結果を飽和一不飽和浸透流により再現計算を実施しており、実験値と計算値との対比を検討する予定である。土砂災害への警戒避難には降雨量のみならず、日頃から斜面からの流水や湧水が見られる斜面においてはとりわけ注意を払う事が重要であり;降雨時にそれらに異常(急激な増加、減少、濁水発生など)が見られる場合は斜面が飽和状態に達しており崩壊の危険性が高まっている可能性がある。今後はこうした斜面内の地下水流動の観測調査を実施していきたい。代表的な地質・地形毎の現地観測、斜面崩嬢実験の積み重ねによって、ある程度は表層崩壊の予測が可能になるものと考えられる。しかし、実際には膨大な土砂災害危険箇所の地下の情報(風化土層厚、基岩の状態、飽和透水係数、不飽和透水係数など)はほとんど無い状況なので、できるだけ簡易に推定できる手法の開発が急がれる。最後に、本研究は(社)岩手県土木技術センターとの共同研究であり、研究にご協力を頂いた(社)岩手県土木技術センターの方々に深く御礼申し上げます。引用・参考文献遠藤康多佳(2006): ;岩手県のマサ土斜面における崩壊特性に関する研究，岩手大学大学院修士論文塚本良則・小橋澄冶 (1991):新砂防工学，朝倉書庖， pp1'"'-'5， 73'"'-'96 古谷元・末峯章・日浦啓全・他 3名 (2004):結品片岩地域の崩積土層で発生した斜面崩壊に関与する流動地下水脈，日本地すべり学会誌， Vo1.40， No.6， pp10'"'-'21 矢橋農吾・雨宮悠(1992):人工降雨による土壌構造の変化について，千葉大国学報，第 46号， pp1l1'"'-'121 

土質特性の相違が崩壊発生に与える影響の分析

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