１．調査内容
この章では、前章までに述べた空洞調査の結果をどのように解析し、さらに空洞充填工事の概略設計に必要な諸要素をどのようにして決めて行くかという手順についての解説を試みました。説明に使用した図は、名古屋東部丘陵に分布する新第三紀東海層群中の亜炭採掘跡の調査を仮定して作成した模式図です。調査内容は通常の手順にしたがったものですが、あくまで想定されたものに過ぎないことをご承知下さい。亜炭の場合は採掘当時の状況が不明の場合が多く、坑内図を入手することが出来ても必ずしも正確ではないので、このような慎重な調査が必要になります。なお地下壕の場合は掘削当時の資料が入手できる場合が多く、前章で述べたようなボーリング計画を実施すれば良い結果が得られると思われます。
図－１は土地造成工事に伴って行われた空洞調査の経過を示したものです。最初に、聞き取り調査によって推定された立坑の位置（△印で示す）や、当時亜炭採掘が行われたとされる箇所をカバーするように、調査区域を設定します。ここで概略の地質状況を知るための地表踏査や予察ボーリングを実施しました。予察ボーリングは空洞の有無よりも地質を調べるのが目的ですから、貫入試験は行わず全コアを採取することが必要です。また区域全体を代表するような地点を選び、少なくも30m以上の深度まで掘るのが普通です。なお図－１に示す３本の予察ボーリングのうちNo.2で空洞が捕捉されました。（図－２）
図ー１ 空洞調査模式図
次にA,B,CおよびDの４本の測線を設定し、電気探査（比抵抗探査）を実施しました。図－１に示すように、A,B,Cの３本は50～75m間隔でほぼ平行に、Dはそれにだいたい直交するように設定することで、区域全体をできるだけカバーするようになっています。この地区の地下水面の深度は丘の上では5～7mでしたから、地下水面より上の空洞は高い比抵抗値を示す筈です。探査の結果何らかの比抵抗異常が検知された所でボーリング調査を実施しました。B-1からB-18まで１８本のうち、空洞を捕捉したのは８本でした。予察調査のボーリング３本を加えると、ボーリングによって空洞を捕捉した比率は約43%で、これは亜炭空洞の調査では比較的高い方だと言えるでしょう。通常は、30%前後の場合が多いようです。
２．ボーリング結果と断面図の作成
２．１ 地層の構成
合計２１本のボーリング柱状図を測線ごとに図－２にまとめました。柱状図は幅を大きくすることで地層の重なり方を分かり易く示してあります。個々の地層の厚さの変化は隣接する柱状図を比較することである程度読みとることができます。ここでは亜炭層について連続状況を推定することで、各測線に沿った地質断面の概況を示しました。これらの柱状図から次のようなことが明らかになりました。
１）この地区の地層には、少なくも２枚の亜炭層が挟在する。上位の亜炭層は厚さ1～3mで下位層は2m以下である。確認された空洞は、すべて上位層を採掘したものである。空洞の高さは平均0.6mであった。
２）２枚の亜炭層の間に、火山灰が見出されることがある。火山灰層はその組成・性状から同一の火山起源であることが判明した。ただ必ずしも連続していない。
３）亜炭層付近には、粘土に富み砂層を挟む地層が分布する。
４）上部には厚い砂礫層が分布する。
５）下部は砂層に富み一部に砂礫層が認められた。
図－２ 測線ごとのボーリング柱状図と亜炭層の対比結果を示す模式図
２．２ 地層の対比と断面図の作成
地層の対比（同じ層と判断すること）で重要なのは鍵層です。ここでは火山灰が最も重要な鍵層になります。次いでその上下にある厚い亜炭層も鍵層として使えそうです。このような信頼できる鍵層がない場合は、非常に慎重なコア観察が必要になります。図－２では、火山灰との関係を基に亜炭層の対比を行い、これを断面図に示しました。鍵層のつながりが合理的に解釈出来れば、解析作業は大きく前進したことになります。
地層の対比で最も悩まされるのは断層の存在でしょう。名古屋東部丘陵には大小無数の断層があり、東海層群の地層も断層で寸断されていると言えます。図－２でも、A-A’, B-B’, C-C’の３断面では、鍵層が大きくずれていることから、断層が存在することはほぼ確実です。正確な位置や断層の数は不明ですが、この断層の活動で南東側が約30m上昇したと推定されます。
ただ若干地層の違いがあるからと言って、すぐに断層をひくことは間違いのもとです。図のD-D’断面のB-15とB-16の間には明瞭な食い違いがありますが断層とするにはデータが足りません。このような場合は対比が可能と思われる地層を点線で示し、結論は今後の調査にゆだねるのがよいでしょう。
３．層序の作成と地質構造
３．１ 層序の作成
層序の作成にあたって基本となるのはボーリング結果の対比です。図‐３には亜炭層を基準にして上部、中下部、下部を代表すると思われる４本のボーリング柱状図について、それぞれの対比を行いました。さらにほかのボーリング結果も参照しながら作成したのが左の総合柱状図で、これによってこの地区の東海層群の層序を示しました。この柱状図により、この地区の地層構成は次のようになると推定されます。
①下部層（砂礫および砂）
②中部層（粘土優勢、砂・亜炭および火山灰を挟む）
③上部層（砂および砂礫）
この中で、中部層を細かく見ると火山灰の厚さが場所により異なっており、時には砂に被われて消滅しています。
火山灰は同じ時期に静穏な環境で堆積したものですが、その後水面が下がって陸になった時期があり、この時削られて薄くなったり消失したりしたものと思われます。ですから火山灰の上面を境にして中部層を２層に分けることも可能と思われます。
図‐３ ボーリング結果の対比と層序の作成
注）凡例は図‐２と同じ
３．２ 地質構造の推定
採掘の対象とされた上位の亜炭層の上面の標高から、亜炭層の地下構造を推定しました。図‐４に、各ボーリング地点で判明した亜炭層の標高と、これから作成した地下等高線を示してあります。この等高線の間隔から亜炭層の傾斜が計算できます。また図‐２から推定された位置を結ぶように、断層を描きました。亜炭層の傾斜は、断層の南東側で7～15度、北西側で約12度と計算されました。断層の近くで傾斜が急になっていることが分かります。
空洞調査は充填工事の事前調査として実施されるものですから、「地下空洞と陥没」の中の「陥没し易い空洞の条件ー１」で説明したように、深部の空洞は工事の対象から除かれます。図‐４の東部の斜線で示した区域は、亜炭層の深度20m以上の所です。開発予定区域からこの部分の除いた残りの面積は、約48,000m2ですから、これが充填計画区域になります。
図‐４ 亜炭層の地下構造
４．総括
４．１ 空洞量の予想
上述したように概略の充填計画を作成する対象面積は48,000m2で、この範囲で空洞を捕捉したボーリング数は17本中8本ですから、空洞率は47%と仮定します。またp..2で記載したように平均空洞高は0.6mです。したがって予想される空洞量は
48,000×0.47×0.6=13,536m3となります。約14,000m3と言えるでしょう。これが充填工事の概略設計の対象になります。
ただしこれは、ボーリング間隔30～70mという粗い密度で行われた調査結果ですから、実際の充填工事ではさらに詳細な施工前調査を行って計画充填量を策定します。
４．２ 断層の扱い
なお最近断層というと不安を与えるということで、その存在を明記しない場合が少なくありません。しかし断層が危険な活断層かどうかは、詳細な断層調査を行った上でなくては分かりません。一つの指標は明瞭な断層地形が残っているかどうかという点です。図－４を見ますと、断層と現在の地形の間には特に関係はありません。地形の起伏が非常に緩やかなことは、断層形成後、長期間にわたって浸食作用を受けたことを示しています。断層が最近活動した形跡は認められないと言えるでしょう。
断層の存在は充填工事にも影響します。調査結果をきちんと記載することは、地質調査の基本と言えます。
４．３ まとめ
最後に亜炭空洞調査での重要な点を要約します。
① 調査の基本は亜炭層を挟む地層の層序と地質構造を明らかにすることです。したがってボーリング調査が中心になります。
② 予察ボーリングは大変重要です。ここで基本的な層序を把握することで、調査ボーリングでは貫入試験結果の解釈も容易になります。なお予察段階では全コア採取が原則です。貫入試験を併用すると火山灰など重要な鍵層を見落とすことがあります。
③ 火山灰が同じものかどうかは、慎重な観察（色・粒度・組織・鉱物組成等）によって判定します。特に必要な場合は、年代測定を依頼して噴出年代も知ることもできます。
④ ボーリング結果から断面図を作成する作業は、調査結果の解釈に不可欠です。互いに交わるように断面図を描くことで解釈が不自然だったと気づく場合も少なくありません。また採掘対象亜炭層の地下等高線は、地質構造を最もよくあらわしています。実際の地質調査では地質構造の推定で間違えることが少なくありません。柱状図・断面図・地下構造図の間に、出来るだけ矛盾がないようにするのが調査の基本姿勢と言えるでしょう。
（藤井紀之）