| 研究課題/領域番号 |
26560190
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
松浦 純生 京都大学, 防災研究所, 教授 (10353856)
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| 研究分担者 |
岡本 隆 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, チーム長 (30353626)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 地すべり / 地温 / 膨張性粘土鉱物 / 残留強度 |
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| 研究実績の概要 |
日本有数の地すべり多発地帯である新潟県では，融雪期に発生する地すべりの他，晩秋～初冬から移動を開始する地すべりや，厳冬期から移動が活発化する地すべりが報告されている。近年の研究により，これらの地すべり地に広く分布する膨潤性粘土鉱物（スメクタイト）に富む粘土の残留強度特性が，低温ほど強度低下する特性が明らかとなっている。本研究では，寒候期に地すべり発生のポテンシャルが高まる要因として，すべり面における季節的な地温変動が関与している可能性に注目し，室内実験と現地観測の両面から，その機構解明を進めている。
初年度となる平成26年度は，新潟県上越市の伏野地すべり地において，ボーリング調査を実施し，土質試験用の試料をサンプリングした。不撹乱のすべり面試料を直接用い，温度環境を変化させながら繰り返し一面せん断試験を実施した結果，すべり面のせん断強度が温度環境に依存する特性を確認した。温度低下に伴ってせん断強度が低下し，粘着力よりもせん断抵抗角の低下に影響を及ぼすことも明らかとなった。また，温度低下によるクリープ変位の開始を検証する実験を行ったところ，停止状態から変位が開始し，冷却を継続している間，緩慢に変位が継続する挙動が確認された。以上の一連の実験により，温度低下が地すべりの誘因となる可能性について検証が進んだ。
野外観測では，地すべり地内の地温の季節変動の実態を調査するため，新設の調査孔に温度計を深度別に設置し，孔内水温の観測を開始した。また，1m深地温探査，調査ボーリング孔内での高分解温度検層を無積雪期を中心に定期的に実施し，地温および地下水温の観測を進めた。一方で，伏野地すべりの移動が沈静化していることもあり，地すべりの不安定化と地温の季節変動との因果関係については，まだ議論できるような観測データが得られていない。次年度以降も観測を継続し検証を進めていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成26年度は，調査ボーリングで採取した不撹乱のすべり面試料を用いて繰り返し一面せん断試験を実施し，せん断強度に及ぼす温度の影響を検証した。温度低下により強度が低下する挙動を確認し，当初の研究計画に挙げた目的の一つを検証できたことで，一定の成果・知見を得たと判断している。また，残留状態に達したリングせん断試験後の試料のせん断面や，実際のすべり面の表面を走査型電子顕微鏡で観察を進めた結果，せん断面上にスメクタイトの特徴的な構造が発達することを確認した。スメクタイトの残留強度が温度に依存するメカニズムを考察する上で鍵になる組織と考えており，今後より詳細な観察と考察を進めていく。
先行研究を含め，これまで残留強度の温度依存性を検証した試料の含水比のデータを整理すると，ある程度以上の含水比を持つ試料に強度変化が現れることがわかってきた。スメクタイトを含むこととともに，土中の水の存在が温度低下時の強度低下に関与していることを示している。現在，様々な含水比で調整した種々の粘土鉱物や地すべり粘土のコンシステンシーやレオロジーの特性について予備実験を進めているが，含水状態にあるスメクタイトは，他の粘土鉱物に比べ温度依存が顕著な挙動をとる傾向がみられる。平成27年度以降も，追加実験を進め，スメクタイトの残留強度の温度依存特性について理解を深めていく予定である。
現地観測については，1m深地温探査や温度検層を１年間実施し，地温の季節変動が起きやすい場所や深度，深度別の水温の季節変動の状況が把握されつつある。平成26年度から観測を開始した調査孔もあるため，まだ年間の変動の実施を把握できていない箇所がある。次年度以降もデータ蓄積を進めていく。
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| 今後の研究の推進方策 |
繰り返し一面せん断試験機を用いたすべり面の不撹乱試料での実験が終了し，平成27年度は，すべり面部位の再構成試料を用いた実験を予定している。リングせん断試験機を用い，地温が緩やかに季節変動する状況を模擬した実験を行い，緩やかに温度低下・上昇させた際の残留強度の長期変動を検証する。また，スメクタイトのせん断強度が温度に依存するメカニズムを検証する方法として，当初の研究計画では，走査型プローブ顕微鏡を用いて，リングせん断試験後のせん断面やすべり面の表面の摩擦特性や粘性を計測する予定であったが，温度・湿度の管理などの面で技術的に難しいことが判明した。この装置を用いた計測は断念する予定であるが，せん断面やすべり面の詳細な観察を進めるとともに，各種の粘土鉱物や地すべり粘土のコンシステンシーやレオロジー特性の温度依存性を検証する実験を進めることで，メカニズムについて理解を深めていく方針である。
現地観測については，平成27年度も1m深地温探査，温度検層を定期的に継続実施し，季節変動の実態を明らかにしていく。1m深地温は，融雪直後の5月～6月期にかけての温度変化が非常に大きいことがわかったため，平成27年度は，その期間中のデータを増やすことに主眼を置く予定である。現地に設置した地温計や水温計の観測データに加え，現地で継続的に取得されている気象データや，地すべりの動態観測のデータも含めながら，地すべりの不安定化と地温の季節変動との因果関係について検証を行っていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の予定価格よりも安価に購入できたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
室内実験に必要な消耗品の一部として使用する。
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