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深田地質研究所年報

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公益財団法人深田地質研究所 第19号 2018


2017年九州北部豪雨による斜面災害
-斜面堆積層,遷急線,および,崩壊・地すべりとの関係-
Slope disaster caused by the 2017 heavy rainfall in the area of northern Kyushu, Japan
– An approach on relation among slope sediments, break of slope and landslides –
大八木規夫・金子 誠・佐藤 浩・安村和俊・内山庄一郎
OYAGI Norio, KANEKO Makoto, SATO Hiroshi P., YASUMURA Kazutoshi and UCHIYAMA Shoichiro
要旨:2017年7月6日の九州北部豪雨災害時に土砂災害により甚大な被害をうけた朝倉市妙見川,乙石川,北川流域で発生した崩壊・地すべりを調査し,以下のことを明らかにした.土砂災害発生の源となる斜面構成物は根系・表土の下位の構成物(赤色・赤褐色土,赤褐色風化帯,黄褐色〜灰色風化帯,砂質土と角礫の岩屑,断層ガウジ)によって5種類に区分出来る.さらに,これら斜面構成物は,斜面下部から稜線までの間に認められる複数の遷急線との位置関係によって,制約をうけていることが認められた.
キーワード:土砂災害,斜面構成物,遷急線,赤色・赤褐色土,風化帯
Abstract: We studied landslides and debris flows caused by the heavy rainfall on July 6, 2017, at the areas of Asakura city in northern Kyusu,Japan. Slope deposits in which source areas of the landslides occurred, specifically for those of shallow or superficial slides, can be classified into five types due to combination among surface soil, reddish brown soil-weathered zone, yellowish brown or grey soil-weathered zone, debris and fault gouge. Those five types seams to be controlled by two or three breaks of slopes from riverbeds to crests in the study area.
Keywords: landslide disaster, slope deposits, break of slope, reddish brown soil, weathered zone
p. 1-22
研究航海の実際と野外自然科学
-グローマー・チャレンジャー号と白鳳丸航海-
Field research sciences through the investigative cruises
– Glomar Challenger and Hakuho-maru Cruises –
石井輝秋
ISHII Teruaki
要旨:野外調査・観察を主体とする自然科学研究は文献だけではなく,野外調査という実体験を共有することを通して,調査・観察方や自然科学観を獲得し継承していくことが可能となる.海洋底地質学・海底基盤岩研究においては研究船での共同研究の場が実体験の場となる.しかし陸上での野外調査と異なり,研究船での共同研究の機会はかなり限定的なため,継承が滞り先人と同様な困難を繰り返す場合が見られる.この滞りの緩和を目指して,本稿ではグローマー・チャレンジャー号と初代白鳳丸航海を初め,過去40年に渡る多くの研究航海上の成功例ばかりではなく,失敗例をも報告する.研究船の概要と船内生活,ORI-TI型ドレッジシステムに関する詳細,ドレッジ観測のハイテク化,つまり関連する深海ビデオカメラと新水中画像伝送装置やトランスポンダー等の機器開発についても述べる.更に効率的な甲板作業や船内研究室作業及び関連事項をも紹介する.
キーワード:グローマー・チャレンジャー,初代白鳳丸,ORI-TI型ドレッジシステム,深海ビデオカメラ,新水中画像伝送装置,トランスポンダー
Abstract: Young natural scientists based on the field research and field observation, can comprehend research and observation methods as well as scientific opinion through not only subscription of scientific documents, but also experiences on field research together with their seniors, then they can succeed their ideas. Onboard collaboration is so restricted than on-land field work that it is very difficult to comprehend experiences on to the next generation in the field of marine geology and marine petrology on abyssal igneous bedrocks. The author has been working on the field research sciences through the investigative cruises e.g. R/V Glomar Challenger and R/V Hakuho-maru etc., during about 40 years. He will report not only good results but also failure products, and want to avoid for young scientists having the same difficulties. The followings will be reported, i.e. cruise life on the research vessel, ORI-TI type dredge system, transponder system, deep sea TV-camera system, on-deck work and efficient research in the onboard laboratory.
Keywords: R/V Glomar Challenger, Hakuho-maru, ORI-TI type dredge system, deep sea TV camera, new underwater acoustic communication system, transponder system
p. 23-50
マチュ・ピチュ遺跡の文化地質学
-地形的立地条件,土地利用,石造建造物の石工技術について-
Culture geology of Machu Picchu ruins, about geomorphic site conditions, land use and masonry technique for the stone buildings
横山俊治
YOKOYAMA Shunji
要旨:マチュ・ピチュ遺跡は,ウルバンバ川の穿入蛇行谷がつくる景観に触発されたインカ人が建設した宗教都市である.崩壊跡地の緩斜面を開墾してアンデネスとよばれる段々畑が作られ,二重山稜の尾根上に多くの石造建造物が建造されている.神殿や大神官の館,インカの宮殿といった重要な石造建造物は西南西側の高い尾根に建設されている.しかし,線状凹地内の平らな土地には建物はない.石造建造物の石材は,中粒白雲母含有黒雲母花崗岩の岩盤から採掘したものではなく,地震動によって破壊され,尾根上に転がっている一定のサイズの直方体の石を使っている.石材の形状と大きさを規制しているのは,おそらくウルバンバ川の下刻によって生じた応力開放で形成された板状節理である.インカの人々は,巨石を運び出したり,小割にしたりする技術を持たず,多くの巨石群が採石場に放置された.居住地区内に転がっている巨石は,神が降臨する場所を意味する磐座に相当するワカとして神殿と一体化させている.建物の石積み壁は,布積みにして積み重ねた直方体の石材でできているのが一般的で,ほとんど整形されていない自然石を並べた野面積み,部分的に整形した自然石を並べた打ち込み接ぎ,周りの石と完全に結合するように厳密に整形し形を整えた切石を使った切り込み接ぎの石積み様式で築かれている.インカの石工は,切り込み接ぎの石材の合端を密着させることに重点を置いている.そのために,凹凸のある石材は相欠きつぎで周囲の石材と繋ぎ,すべての石材の稜の面取りを行って,石積み壁の表面の凹凸を目立たなくしている.

キーワード:マチュ・ピチュ遺跡,二重山稜,地震動,石造建造物,ワカ,磐座,石工技術(布積み,乱積み,野面積み,打ち込み接ぎ,切り込み接ぎ,相欠きつぎ,面取り)

Abstract: Machu Picchu ruins are a holy city constructed by the Incas who were probably inspired by landscape formed by incised meandering valley of Rio Urubamba River. Gentle slope of collapse ruin is created terrace field called by Andenece, and many stone buildings are built on the top of double ridges, and the important houses such as temples, home of the high priest and Inca palace are built on the higher ridge of west-southwest side. However house does not exist on the flat field area of the linear depression. Stones of the stone buildings do not use blocks of rock quarried from rock mass of medium-grained muscobite-bearing biotite granite, but use rectangular shaped stones with a definite size broken by earthquake motion and scattered on the ridges. The shape and size of the building stones are probably controlled by platy joints which were formed by stress release yielded by bottom erosion of Rio Urubamba River. Lots of megalithic blocks remained in the quarry area, according as the Incas did not have masonry technique to carry them out, and to cut and divide them into small building stones. The megalithic blocks scattered in the settlement are integrated with temples and enshrined as Huaca being comparable to Iwakura that means dwelling place of a god. The stone walls of houses generally consist of rectangular shaped stones stacked by range work, and constructed by the method of Nozura Zumi laid with mostly unprocessed natural stones, Uchikomihagi laid with partly processed natural stones and Kirikomihagi used cut stones which are minutely processed and shaped to fit perfectly together with surrounding stones. Inca’s stone masons place importance on closely fitting contact planes of stones of Kirikomihagi with each other, and then they combine an irregular shaped stone with the surrounding stones by helving joints and make inconspicuous the irregularity of the surface of stone walls by carrying out beveling of edges of all stones.
Keywords: Machu Picchu ruins, double ridges, earthquake motion, stone building, Huaca, Iwakura, masonry technique(range work, random masonry, Nozura Zumi, Uchikomihagi, Kirikomihagi, helving joint, beveling edge)
p. 51-69
大阪府交野市小松寺の古代の四度の地震記録
Four earthquakes in ancient ages recorded in the old documents of Komatsudera temple in Katano city, Osaka prefecture
都司嘉宣
TSUJI Yoshinobu
要旨:『群書類従』に納められた『小松寺縁起』(大阪府交野市)の元となった京都・教王護国寺に保存された『観智院史料』の翻刻文を調査し,『縁起』が信頼度の高い文書であることが確証された.『縁起』には,和銅五年(712)の小堂の開創以来,天平六年(734),寛和元年(985),永長二年(1097)十一月二十日,および承徳三年(1099)八月二十七日に地震があって,寺院の建物が被害を受けたと記録されている.この四回の地震のうち,最初の二個の地震は,これまで知られていなかった地震である.3番目の地震は,永長元年(1096)十一月二十四日の東海地震の約一年後に起きており,また4番目の地震は,承徳三年(=康和元年,1099)一月二十四日の南海地震の7ヶ月後に起きている.ともに海溝型巨大地震に誘発された内陸地震と理解される.小松寺は丘陵地帯の中にあった寺院であるが,生駒断層の北端付近で東に分岐する交野断層の南方わずか1kmの所に位置しており,生駒断層,あるいは交野断層を起震断層とする地震であったと理解することができる.小松寺のあった場所は現在ゴルフ場となっているが,その場所には石碑が建てられている.
キーワード:歴史地震,小松寺縁起,1096年永長東海地震,1099年康和南海地震,生駒断層,交野断層
Abstract: Four earthquakes in the ancient ages of A.D. 734, 985, 1097, and 1099 are recorded in an old document called “Komatsudera-Engi (Chronological Records of Komatsudera Temple)”. Komatsudera temple was situated on a slope near a ridge line of the hill at the north end of the Ikoma mountain chain, Katano city, Osaka prefecture. This temple was founded in A.D. 712, and main buildings were destroyed by those earthquakes. It was dilapidated and disappeared in the early years of the 18th century. The Ikoma active fault runs about 3 kilometers west of this temple, and its branch fault called Katano fault runs about one kilometer north of the site of this ruined temple. It is suggested that some earthquakes out of those four earthquakes occurred due to the actions of Ikoma and Katano fault(s).
Keywords: historical earthquakes, The Chronicle of Komatsuji Temple, The 1096 Eicho Tokai Earthquake, The 1099 Kowa Nankai Earthquake, Ikoma fault, Katano fault
p. 71-79
津波研究上に生じた10個の謎
Ten riddles appeared in process of the study of tsunamis
都司嘉宣
TSUJI Yoshinobu
要旨:津波研究を進める上で生じた謎を10個取り上げて論じてみた.ここに取り上げた謎は次の通り.(1)2011年東日本震災の津波の高さ分布が,地震計測や測地学的計測によって得られた海底地変の分布とは一致していない.(2)沖合を流れる海流の色は緑色であるのに沿岸を襲った津波の海水の色は真っ黒である.(3)百人一首の「末の松山」の和歌の謎.(4)北海道日高地方のアイヌの古老が伝える,いくつかの年代層にまたがる津波の伝承.(5)島根県江津市の江ノ川の河口で記録された年代の定まっていなかった津波記録は,既知の津波カタログのどの津波であるか.(6)和歌山県御坊市の安政南海地震(1854)による津波が小被害であったのに,コンピュータによる津波の数値計算の結果は,9~10mにも及ぶ大津波であったはずである,という矛盾した結果が得られた.(7)台湾北海岸に建設された原子力発電所が1771年明和八重山津波について全く考慮されないで建設された.(8)2011年東日本震災の津波の浸水限界線のすぐ上に,多くの神社が並んでいる.(9)アフリカ東海岸沖合に浮かぶマダガスカル島,ソコトラ島に巨大津波痕跡がみられる.(10)だれの目にも津波に危険と明らかな沿岸町村に,なぜいつまでたっても根本的な津波対策が取られないのか.
キーワード:東日本震災の津波津波の色,アイヌの津波伝承,津波の古文書記録,津波事実と数値計算結果の不一致,明和八重山地震津波,神社と津波限界,マダガスカル島の津波,ソコトラ島の津波,隕石落下による津波

Abstract: In processing of tsunami study, I found out ten riddles, and they are argued in the present paper. The riddles taken up here are as follows: (1) height distribution of the tsunami of the 2011 Great East Japan Earthquake isn’t match with the distribution of terrestrial upheaval of sea bottom, (2) the color of the ocean current which flows through the offing of the Sanriku coast is green, but the color of the seawater of the tsunami which hit the coast was black, (3) the mystery of the poetry of “Sue-no-Matsuyama” a traditional Japanese playing card. (4) folklores of tsunamis which handed down by elderly Ainu people in Hokkaido Hidaka area, (5) which tsunami out of the authorized tsunami catalog is the tsunami recorded by Momoi To-ou at a mouth of the Go-no-kawa river in Gotsu-shi, Shimane Prefecture in 18th century, (6) the tsunami of the 1854 Ansei Nankai Earthquake damaged slightly in the towns of Gobo City, Wakayama Prefecture, while that the numerically calculated tsunami height was as huge as 9-10meters in height, (7) The nuclear power stations on the north coast of Taiwan had been constructed without considering the Meiwa Great Yaeyama Earthquake-Tsunami of 1771, while that the equivalent magnitude tsunamis of which will be expected to occur once every 1000 years in average, (8) why shrines are arranged on the line just on the flooding limit of the tsunami of the 2011 Great East Japan Earthquake, (9) huge tsunami traces are seen on the south and east coasts of Madagascar Island and the south coast of Socotra Island, Africa, and (10) why is not taken a fundamental tsunami measures on the towns on the south coasts of Kinki and Shikoku, where a huge damage is expected by the tsunami of the future Tokai and Nankai Earthquake.

Keywords: The tsunami of the 2011 Great East Japan Earthquake, color of sea water of a tsunami, tsunami legends of Ainu, tsunami described in old documents, discrepancy of heights of tsunami between facts and numerically calculated ones, the 1771 Yaeyama earthquake tsunami, Ryukyu, arrangement of shrines at the tsunami limit line, tsunami of Madagascar Island, tsunami of Socotra Island, tunamis caused by a falling down of a meteorite
p. 81-103
武蔵野台地における水環境と社会生活との関連についての事例
Case study on the relationship between water environment and social life
on the Musashino Terrace
滝口志郎
TAKIGUCHI Shiro
要旨:武蔵野台地における湧水や表流水とそこに発達する遺跡や集落などの関連について考察した.氷期から間氷期にかけての多摩川の河床変化に伴い,武蔵野台地の水環境が変化し,旧石器時代から縄文時代の遺跡の位置が変化した.奈良時代に建立された武蔵国分寺は,段丘崖からの湧水により十分な水が得られ,そのような場所に建設された.武蔵野台地上ではシマッポと呼ばれる地形からわずかな水を得て集落が発達した.それらの社会生活の実態は,地形の成り立ちと関連している.
キーワード:武蔵野台地,国分寺崖線,湧水,遺跡,水環境
Abstract: The paper discusses the relationship between spring water and surface water on the Musashino Terrace and the paleolithic ruins and historical villages that are present in the area. During the transition from the glacial period to the interglacial period, the bed of the Tama River was degraded, causing the water environment of the Musashino Terrace to change and the position of the Jomon period ruins to shift from its position in the paleolithic age. Constructed in the Nara Period, the Musashi Kokubunji Temple was built so as to have access to a spring in the terrace cliff. On the Musashino Terrace, villages developed around smaller water sources called shimappo. The actual condition of social life in such villages is related to the topographic conditions.
Keyword:Musashino Terrace, Kokubunji cliff line, spring, ruins, water environment
p. 105-114
白亜系蝦夷層群における炭酸塩コンクリーション中の空間の自己閉塞作用
Self-filling process of cavities in carbonate concretions from the Cretaceous Yezo Group.
村宮悠介
MURAMIYA Yusuke
要旨:白亜系蝦夷層群からは,炭酸塩コンクリーションに包有されたアンモナイト化石が豊富に産し,その多くは,ゾーニング構造を持つ方解石によって充填されている.本研究ではコンクリーション中のGaudryceras tenuiliratum Yabeの殻内部に形成した方解石充填物について,地質学的観察および地球化学的分析を行い,コンクリーション中の空間を炭酸塩が充填する過程を考察した.コンクリーションの炭素同位体比は,その炭素起源が,生物遺骸であることを示す.コンクリーション中の化石は,鉱物学的にも物理的にも保存状態が良く,コンクリーションは,堆積物が圧密を受ける以前に,堆積物表層近くで急速に形成されたと考えられる.アンモナイトの殻内部は,住房部内側の殻側に形成した軸放射状の方解石(BCcal-1),さらにその内側に形成したスパーライト質の方解石(BCcal-2),気房部の各部屋を充填するスパーライト質の方解石(PHcal)の3種類の方解石によって充填されている.酸素同位体比が示す方解石の沈殿温度は,BCcal-1が堆積物のごく表層部で形成し,その後,BCcal-2,PHcalの順に形成したことを示している.BCcal-1の炭素同位体比は,海水中の溶存無機炭素を由来とする方解石に特徴的な値を示す.一方,BCcal-2とPHcalの炭素同位体比は,これらが,堆積物中に含まれる有機物の分解過程で発生する炭素を起源にしており,堆積物の比較的深部で形成されたことを示唆している.
キーワード:炭酸塩コンクリーション,方解石セメント,初期続成過程,アンモナイト
Abstract: The Cretaceous Yezo Group yields ammonites which contained in carbonate concretions and most of them are filled by zoned calcite precipitates. This study revealed the formation process of calcite fillings in Gaudryceras tenuiliratum Yabe contained in carbonate concretions based on geological observations and geochemical analyses. The δ13C value of the concretion indicates that organ-derived bicarbonate is the source of the concretion. Mineralogically and morphologically well-preserved fossils in concretions suggest that concretion had probably been formed rapidly at near the sediments surface and prior to compaction. In side of ammonite shells are filled by three types of calcite, as follows: 1, radiaxial fibrous calcite on the wall of body chamber (BCcal-1); 2, sparitic calcite filling the remined cavity of body chamber (BCcal-2); and 3, sparitic calcite filling each chamber of phragmocone (PHcal). Precipitation temperatures of calcite estimated by δ18O values suggest that BCcal-1 was precipitated near the water-sediment interface, after that BCcal-2 and PHcal were precipitated in this order. δ13C values of BCcal-2 and PHcal indicate that these calcites were derived from organic decomposition and had been formed respectively deeper in the sediments.
Keywords: carbonate concretion, calcite cement, early diagenesis, ammonite
p. 115-123
石材の地質的背景およびその強度と利用開始時期との関係について
Geological background and compressional strength of building stones
with their relation to historic initial usage
藤井幸泰
FUJII Yukiyasu
要旨:著者は1998年から本年2018年まで在籍した深田地質研究所において,岩石の破壊や風化ならびに遺跡の修復・保存に関する研究に従事してきた.その際,日本産の数種類の石材を研究対象にする機会を得た.さらに理工学系学会の研究委員会なども通じて,その他石材やその産地を見学する機会にも恵まれた.この報文では日本各地に産出するこれら石材を取り上げて,その地質的背景ならびに石材としての利用開始時期など文化的背景について記す.さらにそれぞれの石材の一軸圧縮強度を比較することにより,強度が高い石材ほど,その利用開始時期が近年であることを示したい.
キーワード:大谷石,多胡石,来待石,小松石,稲田石
Abstract: From 1998 to 2018, the author had worked in Fukada Geological Institute and conducted on some research related to building stones. The research contains two topics, fracturing and weathering of rocks, and restoration and preservation of historical structure composed of rock and soil materials. The author joins the research committees of academic societies, and some field excursions had been conducted by the committee. There were some chances to visit the production areas of those building stones by the excursions. In this report the building stones are described about their geological background and the historic initial usages of them. In addition, the building stones are compared from the view point of uni-axial compressional strength. It shows finally that the stones with higher compressional strength had been used more recent age as building materials.
Keywords: Oya, Tago, Kimachi, Komatsu and Inada Stones
p. 125-135
石油探鉱におけるシール能力評価の重要性(その1)
-等価粒径法によるシール能力の予測-
Importance on Seal Evaluation in Petroleum Exploration (Part I)
– Seal Evaluation by Equivalent Grain Size Method –
中山一夫
NAKAYAMA Kazuo
要旨:帽岩は油ガスを貯留するとはいえ, 無限大に保持できるものではない. トラップには油ガスを保持し得る物理的な限界が存在する. トラップのシール能力なるものは定量的に評価されなければならない最も重要な要素でありながら, これまで軽視されてきた. 本論においては, まず基礎理論として油ガスがキャピラリー(毛細管)圧力によってトラップされる現象を復習する.その延長として実際の油ガス田で観察される油ガスコラム高から, シール能力を「孔隙のくびれ径」の関数として定量化する. しかしながら, 「孔隙のくびれ径」なるものは, 深度によって変化する上に我々地質技術者にはなじみの薄いパラメータであることから, これを深度不変の「粒子径」に置き換えようという試みである. このときの「粒子径」とは, 堆積物がすべておなじ大きさの球からなっていると仮定したいわば想像上の等価粒径である. この変換においては, 孔隙のくびれ径の粒子径に対する比(=COEF)は理論的には孔隙の関数とみなされる(Nakayama and Van Siclen, 1981). この比すなわちCOEFと孔隙率との関係式を確認するために, 等価粒径をビーズで再現した人工シール盤を用いた物理実験を行った. 以上のようにして, 我々は置き換えた仮想粒径のサイズによってシール能力を評価することができる(これを「等価粒径法」と名づける).
キーワード:トラップにおける静的平衡,キャピラリー(毛細管)圧力,キャピラリー制御型トラップ,スピルポイント制御型トラップ,等価粒径法
Abstract: Oil and Gas is observed to be trapped by Cap rock, however its capacity for holding oil and gas columns is limited according to its physical nature. Sealing capacity of cap rock is the most important parameter for quantitative evaluation of how much oil or gas to be trapped. In this paper, the fundamental feature of how oil or gas to be accumulated by capillary pressure is reviewed. As an extension of its physical phenomenon, the oil and gas column height to be trapped is quantitatively related to a pore throat radius among grains consisting of cap rocks. We try to such relationship to be a function of grain size, which is easier to image rather than pore throat itself and is not affected by the depth as pore throat is. As the grain size here, we introduce “Equivalent Grain Size” as an hypothetical parameter, in which all the grain of cap rock consists of same grain size. To find out this relationship between grain size and oil or gas column to be held, the parameter, Ratio of throat diameter to grain size (COEF) is geometrically assumed to be a function of porosity (Nakayama and Van Siclen, 1981). Then the relation was updated by the physical experiment that mimics the sealing nature using the equal sized beads as an artificial seal. Thus, the sealing capacity is successfully evaluated in terms of “Equivalent Grain Size” (EGS Method).
Key word: Hydrostatic Trap Equilibrium Equation, Capillary pressure, Capillary limited trap, Spill-point limited trap, Equivalent grain size
p. 137-146
地盤工学における物理探査データのロックフィジックスをベースにした解釈技術に関する研究(その12)
-研究成果のまとめ-
Study on rock physical interpretation of geophysical data for geotechnical applications (Part XII)
– Summary of the study-
高橋 亨
TAKAHASHI Toru
要旨:物理探査で得られる物理量は弾性波速度や比抵抗などの物性であり,事業者が直接必要としている透水係数のような水理学的特性や支持力のような力学的特性ではない.そこで,探査で得られる物理量から事業者が必要とする特性を推定するための探査結果の解釈技術の高度化が求められている.本研究は,近年資源探査分野で急速な発展を遂げているロックフィジックスのような物理モデルに基づく物理探査データの解釈技術を地盤工学分野での物理探査データに適用,高度化し,この分野での物理探査のより効果的な利用を図ることを目的に実施した.本稿では,これまでの研究成果をまとめることを目的に,まず,地盤工学分野の浅層物理探査で最もよく利用される探査物性として弾性波速度と比抵抗の2つの物性の物理モデルについて述べる.次に,地盤工学分野における物理探査データの解釈上の課題として取り上げた3つの課題,1)物理探査データを利用して土質地盤の土質構成および透水係数を推定する,2)動弾性である弾性波速度から工学で必要される大ひずみ領域の静的力学特性を推定する,3)亀裂性岩盤において最も重要な亀裂特性をモデル化し,トンネル等の掘削による地山の弾性波速度の低下量を予測する,について適用結果を示し,物理探査データの解釈における物理モデルの有効性を示す.
キーワード:物理探査データの解釈,弾性波速度,比抵抗,物理モデル,ロックフィジックス
Abstract: Geophysical methods provide geophysical properties such as seismic velocity and resistivity, but not provide subsurface properties such as hydrological and mechanical ones which are required in engineering design and construction. It is, therefore, necessary to develop and advance interpretation technologies of geophysical data to estimate subsurface engineering properties. This study aims to develop interpretation technology based on physical models such as rock physics models and to enhance geophysical applications in civil engineering. This paper summarizes the study results so far. Firstly, physical models with seismic velocity and resistivity which have been widely used for many applications in civil engineering are described. Then effectiveness of physical model-based interpretation of geophysical data is demonstrated through following three actual applications of physical models to geophysical data; 1) classification and permeability estimation of soils using geophysical data, 2) estimation of static Young’s modulus of sedimentary rocks required for engineering design and construction from seismic velocity as dynamic elasticity, 3) prediction of seismic velocity reduction due to tunnel excavation by modeling a cracked rock.
Keywords: Interpretation of geophysical data, seismic velocity, resistivity, physical model, rock physics
p. 147-160
岩盤不連続面のラフネスとせん断強さについて
Measurement and Evaluation of Roughness of a Rock Discontinuity
and Its Relation with Shear Strength
船戸明雄・金子 誠・細田光一
FUNATO Akio, KANEKO Makoto and HOSODA Kohichi
要旨:節理や層理などの岩盤不連続面の力学特性は,岩盤構造物の安定性評価には不可欠の重要な要素でありこれまでに様々な研究がなされてきた.不連続面の力学特性は,表面の凹凸に大きく依存しており,Barton and Choubeyは凹凸を表すラフネス指数JRCを導入して不連続面のせん断強さを評価する経験式を定式化している.著者らはレーザーによる三次元形状測定器(コニカミノルタ製 VIVID900)を用いて室内一面せん断試験供試体のせん断面の凹凸を測定し,それを8,000~10,000個の格子データに変換して凹凸を表す定量的指標Z2を求め,提案されている関係式を用いてJRCを算定している.一面せん断試験を行った117個の不連続面供試体について,JRCからBarton and Choubeyの提案式で推定したせん断強さと,試験による実測のせん断強さを比較したところ,ばらつきはあるものの概ね両者は一致した.中でも特定の軟岩については良い一致が認められた.
キーワード:凹凸測定,ラフネス,レーザー,JRC,一面せん断試験
Abstract: The mechanical properties of rock discontinuities such as joints or bedding planes are indispensable and most important elements for the stability evaluation of rock structures, and various studies have been done about them. The mechanical properties of rock discontinuities greatly depend on the surface irregularity. Barton and Choubey have introduced the roughness index JRC expressing the irregularity of the surface and have proposed the empirical formula for evaluating the shear strength of the discontinuity. Authors have measured surface irregularities of shearing planes of laboratory direct shear test specimens using the three-dimensional digitizer with a laser (KONICA MINOLTA VIVID900). A quantitative index Z2 is calculated with 8,000-10,000 grid data which are converted from digitized polygon mesh data. JRC can be calculated using suggested empirical expressions, then shear strengths of discontinuities can be evaluated by the formula of Barton and Choubey using JRC. Estimated shear strengths using JRC are compared with measured ones about 117 direct shear test specimens of discontinuity, then both strengths vary considerably and are not necessarily corresponding. Although, a good agreement is accepted about a certain soft rock.
Keywords: irregularity measurement, roughness, laser, JRC, direct shear test
p. 161-168
岩盤構造物の性能評価における課題
-山岳トンネルにおける先進ボーリングの活用について-
On the Performance Evaluation of Tunnel and Underground Cavern
– Effective Use of Advancing Boring in Mountain Tunnel –
亀村勝美
KAMEMURA Katsumi
要旨:山岳トンネルの標準工法であるNATMの特徴は,切羽において得られる観察・計測結果を活用し地山条件に適合したトンネル構造を構築することにある.しかし施工において想定外の地質条件に遭遇し,支保の追加や補強,掘削工法の変更などを余儀なくされる事例は多く,結果として追加の費用と工期が必要となる.NATM本来の機能を発揮させるためには,切羽における情報を的確に評価し次の掘削に反映させることが不可欠であり,切羽前方の地山に関する大量の定量的データを得ることが出来る切羽からの先進ボーリングは重要な役割を果たすと考えられる.ここでは,北海道で建設された道路トンネルで実施された切羽からの先進ボーリングに基づく地山評価結果を分析し,その効果を示すとともに,先進ボーリングで得られるデータの評価に用いる地山分類表の適用性について検討を加えた.
キーワード:山岳トンネル,岩盤分類,先進ボーリング,情報化施工
Abstract: In the construction of mountain tunnel, a rock mass is classified based on the pre-investigation result. Then support pattern and excavation method corresponding to a rock class is decided based on the specification, and construction is executed. However, there are many cases where reinforcement of supports, change of excavation method and re-excavation become necessary because of the difference of rock condition from the initial assumption. As a result, the performance of tunnel may deteriorate. In order to avoid this situation, proper evaluation of geological information which is obtained at tunnel face is essential. Here, the rock classification result based on the advancing boring from the tunnel face executed in the tunnel constructed in Hokkaido was analyzed in detail, and the effectiveness of advancing boring was examined. And the rock classification table, which is used for the evaluation of data from advancing boring, is examined to have a better classification results.
Keywords: mountain tunnel, rock classification, advancing boring, observational construction
p. 169-179
水中浮遊型カプセルプローブを用いた新しい地下水検層技術の開発
Development of new groundwater flow logging technology using a self-driving capsule probe
下茂道人・竹内真司・竹内竜史・後藤和幸・中野勝志
SHIMO Michito, TAKEUCHI Shinji, TAKEUCHI Ryuji, GOTO Kazuyuki and NAKANO Katsushi
要旨:地熱,天然ガス・石油などの資源開発,二酸化炭素地中貯留,放射性廃棄物処分などにおいては,断層や亀裂系内の地下流体の移動や物質移動の定量的な評価技術が求められる,近年,地下流体シミュレーション技術の急速な発展により,岩盤の不連続性や不均質性を考慮した解析が可能となっている.しかし,その一方で,解析技術を最大限に活かすために必要な空間分解能の高いデータを原位置で取得する試験技術の開発は十分に進んでいるとは言えない.このような現状認識に基づき,著者らは,既往の検層技術と全く異なる原理に基づいた,新たな地下水検層方法を考案した.本検層は,メモリー式水圧センサーを搭載したカプセル型のプローブを,ボーリング孔内で上昇・降下させることにより,ボーリング沿いの様々な情報を連続的に取得するものである.また,水中浮遊型プローブの移動速度は,自重,浮力,流体抵抗のバランスで決まるため,プローブの速度変化から水みちの深度や孔内流速を連続的に把握できる.同検層技術は,ロッドやケーブルなどの昇降資材や設備を必要とせず外部動力が不要なため,検層の効率性を飛躍的に向上させることができると期待される.本論文では,水中浮遊型プローブを用いた検層の基本原理と測定技術の実用化に向けて実施した基礎実験結果について示す.
キーワード:地下水検層,水中浮遊型プローブ,孔内流量,水みち,透水係数,孔壁補正係数,模擬ボーリング孔試験
Abstract: The authors proposed a new borehole groundwater logging technology using a self-driving type underwater probe equipped with a pressure data logger. The flow rate profile along the borehole can be obtained from the velocity of the probe during falling and rising in the borehole, since the probe velocity is, theoretically, a function of the fluid velocity. For the future implementation of this technology, the authors performed a laboratory test using the prototype probes and found that the probe velocity, v, is influenced both by the borehole radius, R, and the flow velocity, U, and also found that the relationship among v, R and U follow the theoretical relationship considering the “wall correction factors” λ1 and λ2.
Keywords: groundwater flow logging, self-driving probe, flow rate, flow path, hydraulic conductivity, wall correction factor, simulated borehole test
p. 181- 190