[H-GM03] 地形

[HGM03-04] 豪雨に伴う表層崩壊のすべり面形成過程:
土層と基盤岩における水理性の鉛直構造と地中水の透過様態に着目して

*近藤 有史¹、松四 雄騎² (1.京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻地球物理学教室、2.京都大学防災研究所 地盤災害研究部門 山地災害環境分野)

キーワード：透過、透水性、土層、斜面、剪断破壊

降雨による表層崩壊の発生条件を明らかにするためには、山地斜面における水文学的プロセスがどのように剪断破壊を引き起こすのか解明する必要がある。土層と風化基盤岩の境界のような透水性の急激に変化する深度では、浸透した水が鉛直方向に透過できず、間隙水圧の上昇によって剪断破壊が発生することが知られている。しかし、土層内部のような透水性があまり低下しない深度では、剪断破壊の原因となる水の動きが明確には明らかにされていない。本研究では、令和元年東日本台風の際に多数の表層崩壊が発生した、宮城県南部の花崗岩類を基盤とする斜面を研究対象とし、テンシオメーターを用いて降雨に伴う斜面浅部の圧力水頭の変化を観測し、水理水頭の時系列変化を空間投影することで、土層内部が剪断破壊されるまでの斜面水文過程を明らかにしていく。
まず、調査地として、花崗岩と花崗閃緑岩を基盤とする斜面からそれぞれ1つずつ斜面を選定した。これらの斜面は、0次谷内にあり、付近には崩壊源頭部があるが、崩壊の発生を免れた斜面である。前者は土層と風化基盤岩の境界がすべり面に相当する例であり、後者は土層の透水性が鉛直方向へわずかに変化する深度がすべり面に相当する例である。次に、観測地点を最大傾斜方向に沿って斜距離約1.5 m間隔で設置し、各観測地点にテンシオメーターを3-6本/1地点 (合計25本)埋設した。雨量計は花崗閃緑岩崩壊地の堆積域に1台設置された。観測期間は2021年5月から11月であった。最後に、2021年7月末の降雨イベントを対象として、観測点の水理水頭を計算し、観測点間を線形補間した上で、10分ごとに水理水頭の変化を空間投影した。対象とした降雨イベントは、少し弱い雨が継続した後に強い雨が降ったという特徴があり、2019年の豪雨の特徴と類似している。
計算した結果、わずかに鉛直方向に透水性が変化する深度では水の透過が滞る可能性が示された。花崗岩斜面では、浸透した水は速やかに鉛直方向に透過し、土層と風化基盤岩の境界では鉛直浸透が遮られ、圧力水頭が大気圧と同程度になり、飽和側方浸透流が発生することが示唆された。他方、花崗閃緑岩斜面では、上部土層と下部土層の境界において鉛直浸透が一部遮られ、水が滞留する可能性があることが示された。以上を踏まえて本発表では、上部/下部土層境界、土層/風化基盤岩境界にかかわらず、鉛直方向に透水係数が10^-1(cm/s)オーダー低下する深度は潜在的なすべり面であるか議論する。