[S-TT37] 空中からの地球計測とモニタリング

[STT37-05] ヘリコプター及びドローン空中電磁探査を活用した、紀伊山系での深層崩壊の危険性が特に高い斜面の抽出方法

*木下 篤彦^1,2、北本 楽²、山越 隆雄¹、中谷 洋明¹、河戸 克志³、金山 健太郎³、奥村 稔³、馬場 敬之³、城森 明⁴ (1.国土交通省国土技術政策総合研究所、2.国土交通省近畿地方整備局大規模土砂災害対策技術センター、3.大日本コンサルタント株式会社、4.有限会社ネオサイエンス)

キーワード：深層崩壊、ヘリコプター空中電磁探査、ドローン空中電磁探査、電気探査、断層、地下水

著者らは、2011年台風第12号で深層崩壊が発生した和歌山県田辺市の熊野地区の斜面において、ヘリコプターによる空中電磁探査やドローン(UAV)による2時期の空中電磁探査、電気探査を行い、深層崩壊メカニズムに支配的な地盤内部状況を調査した。この結果、断層を通って周辺から地下水が斜面に集まっていた可能性や、断層による斜面内での地下水の堰き止めが崩壊原因の一つになった可能性があることが分かった。本研究では、視点を深層崩壊が発生した斜面ではなく、今後発生しそうな斜面に切り替え、調査を行った。これまでの成果を基に、空中電磁探査や、電気探査等の物理探査技術を活用して、紀伊山系の広いエリアで多数存在する岩盤クリープ斜面の中から特に崩壊危険性が高い斜面の抽出手法について検討した。
　国土交通省では、2011年の災害直後から奈良県南部や和歌山県で定期的にレーザプロファイラによって詳細な斜面地形データを取得している。また、2012年～2014年にかけて、ヘリコプターによる空中電磁探査を実施している。レーザプロファイラを実施し、かつ空中電磁探査を実施した奈良県内の約280km²の範囲において、以下の調査を行った。
①レーザプロファイラによる地形図と航空写真を基に、上部尾根線付近に線状凹地や二重山稜などの変形が見られる斜面を抽出した。
②変形が生じている斜面の中心付近に測線を設定し、その測線に沿ったヘリコプターによる空中電磁探査の結果を基にした比抵抗縦断面図を作成した。
③①・②の結果を基に、変形が生じている斜面をリスクレベル1～3に分類した。レベル1は、ひずみ率が5%以上とした。なお、ひずみ率とは滑落崖の長さを斜面長で除した割合であり、Chigira et al.(2013)によると、2011年台風第12号による主な深層崩壊は、ひずみ率が5～21%であった。レベル2は、レベル1の条件を満たし、かつ、すべり面と考えられる等比抵抗線の集中帯が斜面方向に存在していることを条件とした。すべり面付近では、粘土分が多くなるため、比抵抗値が変化しやすくなり、等比抵抗線の集中帯ができると考えられる。レベル3は、レベル2の条件を満たし、かつ、斜面を横断する断層破砕帯と考えられる等比抵抗線集中帯が鉛直方向に存在することを条件とした。
　過去にレーザプロファイラ・航空写真を取得し、ヘリコプターによる空中電磁探査を実施した約280km²の範囲において、岩盤クリープ斜面(1ha以上を条件とする)を判読した結果、198斜面抽出された。そのうち、ひずみ率5%以上を満たす斜面(レベル1以上)は107斜面であった。レベル1を満たす斜面のうち、斜面方向にすべり面によると考えられる等比抵抗線集中帯が存在する斜面(レベル2以上)は27斜面であった。さらにこれらのうち、鉛直方向に断層と考えられる等比抵抗線集中帯が存在する斜面は13斜面であった。
　13斜面のうち、地上からのアクセスを考慮し、奈良県吉野郡天川村の栃尾地区の岩盤クリープ斜面で調査を実施した。対象斜面の大きさは約14.7haで、ひずみ率は約5.5%である。栃尾地区の斜面の空中電磁探査の比抵抗縦断図からは、重力変形が見られ、かつすべり面と見られる斜面方向の等比抵抗線集中帯が存在し、斜面を横断する断層とみられる鉛直方向の等比抵抗線集中帯が2箇所見られた。2021年12月期(12月15・17日測定、3か月間先行累積雨量272mm)の栃尾地区の主測線での電気探査の結果と空中電磁探査の比抵抗縦断図の比較結果から、鉛直方向の等比抵抗線集中帯の範囲はいずれも高比抵抗帯であることが分かった。これらは、空隙が多いエリアと考えられる。
　断層による地下水への影響を確認する目的で、栃尾地区の主測線においてドローン空中電磁探査を2021年の10月期(10月22日測定、3か月間先行累積雨量610mm)と12月期(12月9日測定、3か月間先行累積雨量296mm)の2時期で実施した。2時期の比抵抗変化を、10月期比抵抗を12月期比抵抗で除した値として表した。斜面上部の等比抵抗線集中帯には、10月期に低比抵抗化しており、地下水が流入、もしくは溜まったと考えられる。斜面下部の等比抵抗線集中帯は、上部ほど低比抵抗化しておらず、上部ほどは地下水が流入せず、継続的にも溜まる傾向にはないエリアと考えられる。
　以上のように、物理探査により、断層が地下水の挙動に及ぼす影響を可視化できることが分かった。また可視化することにより、深層崩壊の危険性が高い斜面を明らかにでき、さらには、地下水が溜まりそうな箇所は出水期にSWP工法(スーパーウェルポイント工法)等で急速に地下水を抜くことで斜面安全度を高めることができると考えている。