地質調査業務

建設事業を対象とした地質調査は、種々の調査手段によって地盤を調査し、そこに築造される構造物の計画・設計・施工および維持管理に必要なデータを得ることを目的とするもので、その内容は次のように大別されます。

  1. (1) 地盤を構成している土質・地質とその分布状況
  2. (2) 地盤を構成している土や岩石の強さや変形特性
  3. (3) 地下水やガスの挙動、および地下水や地盤の化学的性質
このうち、何れを重視して調査を行うかは、実施しようとする調査の目的によって決められます。
建設事業に伴う地質調査業務には、建設事業の段階毎にその目的に応じて種々の方法が行われていますが、それは間接的な方法と直接的な方法に区分されます。一般的には、事業初期の計画段階においては間接的な調査方法で当該地の大まかな地質状況の把握をすることに努め、事業が進んで設計や施工を行う中・後期の段階においては直接的な調査方法によって、より詳細な地質状況や地盤の物性値等を把握して詳細設計や設計変更の資料とすることが多くなります。
一般的に行われている調査方法を間接的なものと直接的なものに分けその代表的な方法をまとめると表のようになりますが、調査の目的や方法あるいは規模や適応する地盤の種類によってさらにいくつかの調査方法に細分されます。

調査方法の区分と種類
区  分 代表的な調査方法
間接的な調査方法
  • ・既往文献調査
  • ・空中写真判読
  • ・物理探査(弾性波探査、電気探査、重力探査、磁気探査、放射能探査、音波探査)
  • ・地形調査
直接的な調査方法
  • ・地表地質踏査
  • ・ボーリング調査(孔内における原位置試験を含む)
  • ・トレンチ掘削
  • ・オーガーボーリング調査
  • ・土質試験および岩石試験
  • ・調査横坑
  • ・調査縦坑
  • ・原位置試験(標準貫入試験、岩盤試験、透水試験)

また、地質調査は、建設事業の計画や設計あるいは施工の段階に伴って順次その精度を高めていくのが一般的で、それぞれの段階において実施される地質調査の内容はフロー図の通りです。

建設事業の流れと地質調査業務

建設事業の流れと地質調査業務

地表地質踏査

地表踏査に使用する地質用ハンマー(岩石用)とクリノメーター(クリノコンパス)

山を歩いて探し当てた露頭においてハンマーで表面を削って岩盤の層理面や節理面等の走向傾斜を測定できるように整形中です。

クリノメーターを使用して岩盤に生じた亀裂面の走向と傾斜角を測定しています。

四万十層群堅田層の砂岩中に挟まれて分布する泥岩層の露頭です。
【城山の東側 切り土斜面の露頭】

地表地質踏査は、地質調査の基本でありすべての調査に先立って実施する必要があります。地表踏査技術は、地質技術者が地質技術者たる所以の最も基本的な技術で、他の技術者にはとうてい及ばない特殊な技術であると言えます。近年相次いで発生している豪雨災害の調査においても、「専門家による現地調査」に地質技術者が参加し地表踏査を実施して災害発生のメカニズム解明の一翼を担っており、地表踏査の重要性が改めて認識されています。
地表踏査は、一般に縮尺1/5000~1/500程度の地形図を用いて、現地の露頭および転石あるいは崖錐堆積物などの被り層の分布状況を調査するもので、当該地の地質構造や岩質あるいは断層の有無さらには風化・変質の状況,湧水箇所などを調べ、地質学的解析を行って、地質平面図及び地質縦断面図等を作成し、以降の調査を適切かつ経済的に実施するために、地形・地質上の問題点や、設計・施工上の留意点を抽出しておくために行われるものです。
作成した地質平面図や地質断面図は、この他の調査結果を反映させて修正し、最終的な成果品とします。

ボーリング調査

陸上ボーリング 傾斜40°の急斜面地に単管にて足場を組みボーリング調査を実施する。
【砂災害防止対策に係る地質調査】

海上ボーリング 水深10m程度の海上にてスパット台船を用いてボーリング調査を実施する。
【護岸新設工事に係る地質調査】

ボーリング調査は、コアの採取状況や採取率あるいはRQD等がボーリングの施工技術や掘削孔径によって大きく左右されるので、必ずしも一律の判定基準とはなりません。しかし、ボーリング工は削孔しながらコアを採取し、掘進状況(送水状況、掘進速度等)の解析,コアの観察,室内試験,原位置試験(標準貫入試験など)を行って、直接的に分布地質やその構造が判るため多くの地質調査において実施されています。建設事業によっては、概略の地質状況を把握する目的の調査と、より詳細な地質状況を把握する目的の調査とに分けて実施すると効果が上がる場合があります。
なお、調査結果はボーリング柱状図として、調査位置の住所や緯度・経度,コアの詳細な観察結果,N値,コア採取率,RQD,地下水位や湧水状況,掘削時の状況等多くの情報を記載した上で、コア写真と共に成果品とします。
ボーリング調査が求められる現場は、地形が平坦地である場合や急傾斜地である場合、運搬用トラックの進入路が確保できない山の尾根である場合、さらに陸上ではなく水上・海上であることもあります。このような様々な現場条件に応じた機材を用いてボーリング調査は実行されます。

標準貫入試験(S.P.T,N値測定)

半自動落下装置を使用して実施中の標準貫入試験。

標準貫入試験のペネ試料。(N値はN=18)

この試験は、地山の風化状況や非固結部の地耐力を把握するためにボーリング孔内において実施するものであり、その仕様はJIS-A-1219:2013において規定されています。試験によって測定されたN値からは、対象土質毎に砂の相対密度や粘土のコンシステンシーが判定でき、換算式を用いて概略の土質定数を算出することができます。
一般的なボーリング調査では、この試験を併用する場合が非常に多く、建築物を対象とした調査ではコアを採取せずにこの試験だけを実施する場合もあります。この試験では、先端のサンプラーで土質試料を採取することができるため、試料を観察してボーリング柱状図に反映させることができ、土の物理特性を把握する土質試験の供試体として利用することができます。

地質調査に関わる用語解説
地 質 「地層の状態や土地の性質」と記されており、その用例として「地質学、地質時代」が挙げられている。
【新明解国語辞典(三省堂),金田一京助ら編(1972)】
地質学 【新版 地学事典(平凡社),地学団体研究会編(1996)】
地質(geology)とは、「地球の組織・構造・諸過程ならびに歴史を研究対象とする自然科学の一分野。地質学の観点によって捉えられるある地域の性質(特徴)を地質(geology)といい、欧語では地質学と同じ表現をとる。」と記しており、地質学は、層序学を根幹として確立された後に岩石学(鉱物学)、構造地質学、資源地質学などに分化していった純粋な意味での学問である。
この地質学の知見をもとにして、自然のなかで人間が暮らしていく上で発生する様々な社会的な問題の対処法を工学的な知識を交えた観点から提案していくのが応用地質学(applied geology)であり、土木・建築や地質災害とその防災、あるいは地下水などの環境保全などの分野において主に土木建設方面に貢献するのが土木地質学(engineering geology)である。
一般的には、建物・道路・鉄道・トンネル・橋梁・ダムなどの土木建設に地質学の立場から貢献するのが土木地質学であり、地すべり・土石流・震災などについては、災害地質学と土木地質学の両方に含められるが、前者は現象の解明に重点を置き、後者は対策面を強調する場合に用いる。
地質調査 【新版 地学事典(平凡社),地学団体研究会編(1996)】
地質調査(geological survey)とは、「ある地域の地質状況(岩石・地層の分布、相互関係、形成年代や地質構造など)を知るために行う調査。一般的な地質の解明を目的とする場合や、鉱床・構造物の基礎など、特定の目的のために調査する場合があり、それに応じて、調査の規模・組織・手段は多様。ふつうハンマー・クリノメーターなどの携帯器具を用い肉眼観察を主とする地表地質調査を指すが、広義には物理探査・地化学探査・試錐(ボーリング)調査などを含める。」と記されている。
一般的には、広義の意味での地質調査をいうことが多い。
露 頭 岩石・地層・鉱床などの新鮮な部分が、自然にまたは人工的に地表に現れている部分ないし状態。地表地質調査(踏査)は、この露頭の多い場所(海岸線、谷や沢筋、道路沿いの切土斜面など)を調査して地質の岩種や地質面の走向・傾斜を測定しルートマップを作成し、最終的に地質平面図を作成する。
ボーリング調査 地中を探る地質調査で最も重要な手法のひとつで、地下の地盤を直接的に確認できる手段であり、深度方向に地盤の地質構成を把握するための優れた方法である。ボーリング調査で掘削した孔内で各種の原位置試験や物理検層を行うことが可能で、地盤の鉛直・水平方向の強度や透水性、弾性波速度値等を計測することができる他、ボアホールカメラ等によって壁面を画像として観察できる。
ボーリングマシンには、ロータリー(回転)式とパーカッション(打撃)式およびこれらの組み合わせ式があるが、一般的にはロータリー式のスピンドル型マシンが大半を占める。これは、原動機(エンジン、モーター)の動力をスピンドルとロッドを介してロッドの先端に取り付けたコアチューブとビットに回転力と圧力を伝え、地中の地盤を削りながら掘り進みコアチューブの中にコアを納めて試料を採取する構造である。
標準貫入試験 (Standard Penetration Test) ボーリング孔内で実施する原位置試験のひとつで、SPTサンプラーを地中に動的貫入させることによって地盤の硬軟、締まり具合の判定、および土層構成を把握するための試料の採取を目的として実施するもので、N値が測定できる。
試験は、質量63.5±0.5kgの鋼製ハンマーを760±10mmの高さから自由落下させてロッド頭部に取り付けたアンビルを打撃し、ロッドの先端に取り付けたSPTサンプラーを地盤に300mm打ち込むのに要した打撃回数を測定する。測定値をN値と言い、貫入量100mm毎の打撃回数と共に柱状図に記録する。
R.Q.D. (Rock Quality Designation) ボ-リング1m区間に付き得られた10cm以上のコアの総和のこと。長さ10cm以上の棒状コアの合計、その合計長さをトータルのボーリング長で割った率でもって評価する手法である。掘削孔径がφ66mm〔コア径φ52mm程度(欧米のNXビット:孔径φ75mm,コア径φ53mm)に相当〕以上のものに摘要する。