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地質構造調査

山岳トンネルにおける物理探査技術

山岳トンネルは土木分野において最も多く施工されている構造物であり、施工前、施工中において詳細な調査が必要です。
山岳トンネルの調査において、従来から物理探査は重要な調査法として適用されてきました。
施工計画時におけるトンネルルート上及び山地の土被りの少ない抗口部の調査には主に屈折法地震探査、比抵抗2次元探査が適用され、施工中において切羽先方探査として水平ボーリングによるPS検層及び浅層反射法地震探査が用いられています。
又、トンネル掘削に伴うゆるみ領域を把握するための抗内弾性波探査も実施されています。
最近では電磁波、高密度弾性波探査、弾性波トモグラフィ等の新しい技術が用いられるようになってきました。

◎有効な手法で利用頻度が高い　○有効な手法で利用頻度がやや高い　△利用頻度がやや低い

結果例

トンネル調査でよく用いられる、屈折法地震探査（弾性波探査）および比抵抗２次元探査の結果例を示します。

【弾性波探査】

■弾性波速度に基づく岩盤分類の比較表

トンネルルートの選定及び施工計画立案においてトンネルルートに沿っての屈折法地震探査が多く適用されています。これはトンネルの施工法を決定するための岩盤分類において地質と弾性波速度が重要な要素となってからです。下表に弾性波速度と岩盤分類の比較表を示します。

※図をクリックすると拡大図が表示されます。

屈折法地震探査ではトンネルルート上の地表部に測線を設定し、5〜20m間隔に地震計を設置した上で一定間隔（50〜200m）毎に発破または人工起振により波を発生させて伝播する波動を記録します。
その伝播時間をもとに解析を行って弾性波速度分布を求め、断層破砕帯の存在等を把握するものです。
また近年は、高密度弾性波探査も多く実施されるようになり、高速度層下位の低速度層の分布状況や断層破砕帯の走向の把握などにも実績が増えつつあります。

■屈折法地震探査結果例（速度断面図）

※図をクリックすると拡大図が表示されます。

【比抵抗2次元探査】

電気探査による調査は近年屈折法地震探査の補足調査として併用されるようになってきました。トンネル掘削において岩盤の硬軟及び断層破砕帯の有無については弾性波速度分布により把握することはできますが、火成岩等の硬質な岩盤は、速度値は高いにもかかわらず実際に掘削すると亀裂が多く多量の湧水が発生することがあります。このようなケースでは電気探査法を併用することで岩盤の亀裂及び亀裂に伴う湧水状況を推定することができ、特に湧水の多い石灰岩系統の地山では有効です。

■比抵抗2次元探査結果例（比抵抗断面図）

※図をクリックすると拡大図が表示されます。