財団法人 電力中央研究所

電力中央研究所 研究報告書(電力中央研究所報告)
[CRIEPI Research Report]

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研究報告書 詳細情報
[Detailed Information]

報告書番号 [Report Number]
N20003
タイトル
ドローン電磁探査による斜面の比抵抗構造調査
[Title]
Investigation of Slope Subsurface Structure using the Drone Electromagnetic Survey
概要 (図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております)
背  景
比抵抗は地質の種類や含水量等に応じて変化することが知られており,地下の比抵抗構造は地層境界や地下水位の指標となる。そのため,斜面地盤の比抵抗構造は,斜面の緩み域の分布を抽出する上で重要な情報である。電磁探査は比抵抗構造調査に用いられるが,送信源と受信点の設置に多大な労力を要する。特にアクセスが困難な斜面の場合,簡便に比抵抗構造を推定出来る手法が必要である。近年,ドローンで受信センサを曳航するドローン電磁探査が開発されており(図1),ドローン電磁探査を斜面に適用し比抵抗構造を推定出来れば,効率的に斜面の地盤特性を把握することが可能となる。

目  的
ドローン電磁探査の斜面比抵抗構造調査への適用方法を提案する。

主な成果
ドローン電磁探査を斜面へ適用するために解析手法を改良し,妥当な比抵抗構造を得た。
1.斜面適用時における課題と解析手法の改良
機体の昇降によるノイズや操縦の難しさから,斜面に沿った測線では,1測線を複数区間に分割し各区間を一定標高で飛行した(図2;図3測線A, B, C)。水平地点で用いる解析手法を斜面に用いると,ドローンの対地高度が切り替わる測点を境に,比抵抗構造が不連続となる(図4a)。これは,切り替え地点の対地高度落差が大きいことに加え,斜面での理論磁場と測定磁場の向きが異なるためである。そこで,斜面における理論磁場の3成分から測定磁場方向の成分を抽出すると共に,対地高度をドローンと斜面の最短距離とする解析手法の改良を行った。その結果,比抵抗構造の不連続性が改善された(図4b)。
2.ドローン電磁探査による比抵抗構造
ドローン電磁探査より,深度約50 m以浅に高比抵抗層(800 Ωm以上),50−100mに低比抵抗層(200−600Ωm)の分布が推定された。ボーリング調査と地下水位計測によると,頁岩からなる基盤岩の上面は深度約15−30m,水位は基盤岩上面より数mから20m下位に位置する。そのため上記の低比抵抗層は地下水を含む頁岩を捉えたものと考えられる。一方,崖錐・崩壊堆積物・移動岩塊が分布する深度30m以浅では,2500Ωm以上の特に高い比抵抗層が見られ,同測線の電気探査でも同様の傾向が認められる(図4 c)。以上よりドローン電磁探査を斜面に適用した場合でも比抵抗構造を推定出来ることが確認された。

今後の展開
複数の斜面へ適用し,ボーリング調査や電気探査との比較事例を増やすことで,斜面用に改良した手法の有効性や異なる地質構造への適用可能性を確認する。
[Abstract]
Artificial structures located in mountain region and near slope are often damaged by slope failures caused by heavy rain and earthquakes. To evaluate stability of the slope, it is necessary to survey the subsurface structure and identify areas having risk of collapses. Resistivity is one of the index which indicates rock geological features and groundwater level. However, much time and labor is associated with conducting resistivity surveys on slopes, and the range of the survey area is often limited. Therefore, in this study, the drone electromagnetic survey (D-GREATEM: Drone-grounded electrical source airborne transient electromagnetic system) was applied to a slope to reveal the resistivity structure. Bore hole survey and ground water level measurement were conducted in the study area. A ground electrical resistivity survey was also conducted to evaluate resistivity results of the drone. In the case of slope, direction of magnetic field is different between a vertical theoretical wave and a measurement wave. In this study, for applying to slope, a general analysis method was improved so as to fit the direction of the theoretical wave to the measured magnetic field.
The resistivity structure obtained from the drone electromagnetic survey showed three layers of resistivity: a higher resistivity zone at depths shallower than 30 m (more than 2500 ohm-m), a lower resistivity zone from 50-100 m (200-600 ohm-m) and a higher resistivity zone at greater depth (more than 600 ohm-m). The shallowest higher resistivity zone indicates the detritus and talus deposit distributed near the surface. The ground electrical resistivity survey also showed a higher resistivity zone in the area. The drone electromagnetic survey could easily obtain the resistivity structure in the slope.
報告書年度 [Report's Fiscal Year]
2020
発行年月 [Issued Year / Month]
2020/09
報告者 [Author]

担当

氏名

所属

森藤 遥平

地球工学研究所 地圏科学領域

窪田 健二

地球工学研究所 地圏科学領域

田中 姿郎

地球工学研究所 地圏科学領域

キーワード [Keywords]
和文 英文
ドローン電磁探査 Drone electromagnetic survey
TEM法 TEM method
電気探査 Electrical resistivity survey
斜面崩壊 Slope failure
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