■はじめに　2012年7月の九州北部豪雨を誘因とし，熊本県阿蘇地方では崩壊を契機とした甚大な土砂災害が発生した。佐藤ほか（2017）は，阿蘇カルデラ内において降下テフラとテフラ混じりのク土（以降，ク土と呼ぶ）からなる互層が複雑に重力変形している斜面堆積物（図－1－A）を観察し，荷重痕の存在から変形の原因をク土層の流動によるものであることを説明した。また，今後の豪雨により重力変形した堆積物が再び流動化し崩壊する可能性を指摘した。しかしながら，将来的な崩壊の可能性については，流動によってク土層の強度が低下したか，あるいは強度が上昇していないか，力学的特性を確認することが求められる。前者の場合，流動にともないク土層の土粒子間の結合が弱まることで強度低下すると考えられるのに対し，後者の場合，ク土が流動後に再堆積する過程で土粒子が再配列すること，また上載荷重による圧密で強度が逆に大きくなるとも考えられるからである。

■方法と結果　図－1－Aに示した斜面堆積物の強度特性を把握するため，原位置試験と土質試験を実施した。原位置試験には土層強度検査棒（土木研究所，2010）を用いたベーンコーンせん断試験を採用した。対象としたのは，変形および非変形域のク土（F層）と，その下位にある往生岳スコリア（OjS；H層）である。各層で試験を実施したのは，実線で示した範囲内にある。非変形域と変形域のク土の最大せん断応力の結果は，変形域のク土で相対的に低下していることがわかる（図－1－B）。参考に測定結果から求められるク土の粘着力（c）と内部摩擦角（φ）は，非変形域のものでcが22.5，φが29.4°，変形域のものでcが14.3，φが32.0°だった。内部摩擦角の値はおおまかには変わらないが，変形域の粘着力は低くなっている。非変形域では，OjSも対象に試験を行っているが，最大せん断応力は，ク土と比較し高い値を示している。土質試験はク土層を対象に土粒子の密度試験，土の湿潤密度試験，土の含水比試験を行った。試料は非変形域のK－1，変形域のK－2（図－1－A）から採取した。ク土の土粒子の密度は，非変形域で2.79 g/cm³，変形域で2.53 g/cm³と同じ層準ではあるが，若干変形域で小さくなっている。湿潤密度は非変形域で1.32 g/cm³，変形域で1.15 g/cm³，乾燥密度は非変形域で0.68 g/cm³，変形域で0.59 g/cm³と，湿潤密度・乾燥密度ともに変形域のク土で低下している。これに対応するように間隙比も非変形域で3.10，変形域で3.29と後者で高くなっている。

■考察とまとめ　非変形域のク土の最大せん断応力はH層を構成するOjSよりも小さい値を示した。佐藤ほか（2017）は非変形域における飽和透水係数が，ク土で9.83×10^-5 m/s，OjSで8.12×10^-6 m/sとク土で高い値を示すことを報告している。これらの物性の違いを反映し，豪雨を契機としてH層の上位でF層の間隙水圧が上昇し流動変形したと考えられる。また，非変形域と変形域におけるク土の湿潤および乾燥密度は，変形域で低い値を示すとともに，間隙比も高くなっている。このような低密度の堆積物がせん断を受けると，負のダイレイタンシーが生じて有効応力が減少することが予測される。すなわち，豪雨時の流動変形により土層がほぐされた結果（土粒子間の結合が弱くなり），変形前よりも強度低下した状態にあると考えられる。

【文献】土木研究所材料地盤研究グループ地質チーム（2010）：土層強度検査棒による斜面の土層調査マニュアル（案），土木研究所資料，4176号，40p．佐藤ほか（2017）：阿蘇カルデラ内で発見されたテフラ被覆斜面堆積物の重力変形，日本地すべり学会誌，54，199-204．本研究はJSPS科研費JP17K01232の助成を受けた。

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有機質土の中で, とくに分布範囲の広いク土について, その物理性の特徴を軸として土地利用との関係を考察した。ク土の物理性としては, よく発達した団粒構造, 高い保水性, 侵食性を取上げて鉱質土との比較を中心としながら, それがク土の土地利用を特徴づけている点を明らかにしようと試みた。また, 農地保全事業での侵食性の評価を重視した土地分類の一例について紹介した。

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火山灰性および非火山灰性ク土の各団粒の安定性を, 繰返しに伴う団粒分布, 保水性, 貫入深の各変化から検討した。これら実験から, 非火山灰性ク土は, 火山灰性に比べて, その粗団粒の微細化が著しいこと, 低pF領域において, 火山灰性ク土は保水性が増大するのに対し, 非火山灰性ク土では保水性が減少すること, さらに, 貫入深は, 火山灰性土に対し, 非火山灰性ク土では著しく増大する事実がわかった。

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構造性および保水性を含めたク土の土壌物理性は, 土壌深さによって規則的に変化する。土壌深さによる変形挙動の差異については不明である。側方拘束条件におけるク土の応力緩和試験を行い, 緩和現象を規定する応力緩和時間について実証的検討をした。土壌深さによる緩和時間の変化の特徴を示し, 土壌の性状変化の種々の要因が緩和時間に及ぼす影響を考察した。
土壌深さが浅いほど緩和時間は減少し, 自然構造の有無にかかわらず有機物含有量とともに緩和時間は減少した。また, 土壌の緊密化によって緩和時間は増大し, 含水状態によって複雑な変化を示した。さらに内部構造に由来する変形特性との関係も検討した。

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　近年, 局地的な豪雨にともなう火山体周辺での土砂移動が深刻な災害を引き起こしている。1990年7月および2012年7月の九州北部豪雨を誘因とし阿蘇地域で発生した土石流災害は, 降下テフラとク

土が互層する斜面堆積物が崩壊することで発生した。筆者らは阿蘇カルデラ内における表層崩壊の調査を進めるなかで, テフラとク土からなる互層が複雑に重力変形している露頭を発見した。そこでは, 最下位のスコリア層とその上位のク土層との境界付近にせん断面が形成されるとともに, ク土層内には水底堆積物にみられる荷重痕 (load mark) に類似する構造が認められた。露頭記載と土質試験の結果から, こうした堆積物の重力変形構造は, 相対的に透水性の低いスコリア層の上位のク土層が流動することで形成されたものであり, 表層崩壊に先行する現象を示すと結論づけた。

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非アロフェン質のク土の緩和特性を指摘し, 収縮, 強度, 変形挙動および構造性の面から検討した。応力緩和時間は土壌水分の特定の領域 (含水比で約45%, pFで4.8) で最小値をもつ凸曲線で表わされる。この水分領域で収縮挙動は変曲部分となり, 締固め曲線では極大部分となる。緩和スペクトルの傾向, 緩和による強度増加と脆性化を示し, 緩和様式を力学的変形, エネルギおよび内部組成の変化に基づき考察した。

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わが国に広く分布するク土は, 農業生産の場として最近開発が進められている畑地とくに台地, 丘陵地に多い。ク土は, 通気性, 保水性, 易耕性が作物生産上好都合であることを有機物含有量との関連から明らかにし, また, 真比重, 仮比重が小さく, 軽しょうであるため, 乾燥時風食を受けやすく, 降雨や地表水のために水食を受けやすい。そのための検討が必要であることを指摘した。

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ク土の突固め土の透水性と “突固め効果” との関連性を検討した。
ク土は火山灰質粘性土や非火山灰土に比べて不撹乱状態の (飽和) 透水係数は高いが, 突固めにより, 透水係数は著しく低下する。
突固めたク土の透水係数は,“突固め効果” が最大となるとき, 最小値を示す。
またこの透水係数の最小値は, 湿潤過程の方が乾燥過程よりも大きい。

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ク土の有機物分解能が他の土壌より優れている理由を, その物理性と微生物性から説明する。最近, この自然浄化能を利用し, 各種の産業有機廃棄物を土壌処理しようとする試みがある。筆者らが行ったク土における家畜ふん尿の農業利用に関する研究の反省を踏まえて, その処理と利用はいかにあるべきかを, 土壌中における有機物の分解と無機成分の動態に焦点を合せて考察し, 安全な資材の供給と利用法について考える。

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三重県安濃町の林地から採取したク獄ボク土とその下層土を供試土として, 乾燥過程における巨視的な充填ならびに強度特性を, SEM写真から求めた微視的な行動単位としてのaggregateの分割・結合とaggregate内の間隙や亀裂の発生・閉塞の面から追究した。
その結果, 乾燥ならびに突固めに伴うaggregateの変状には両試料間に差異の存在することが明らかとなった。それらの結果と乾燥収縮に伴うaggregate自体の強度増加を併せ考えることによって, 巨視的な充填・強度特性を理解し得た。また, 最大一軸圧縮強度の発生には, aggregateの形状も大きく関与していることを明らかにし得た。

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自然構造をもつク土を側方拘束下で圧縮し, 変形挙動を構造性とその関係で考察した。圧縮変形の過程を団粒の崩壊, 団粒分布の変化および土層の密度変化から検討した。反復圧縮において最終応力が団粒の圧壊強度を越えるとき変形は進行し, そうでない場合は変形は収束する。またエネルギーからみた場合も定まった傾向が得られる。これらは土層中の団粒の挙動との関連で整理されることを示した。

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鳥取県の海岸クロマツ林36ケ所で林分構造と広葉樹の侵入状況に関する調査を行った。クロマツ林の上層に出現した広葉樹は,砂地に成立するクロマツ林とク上に成立するクロマツ林とで種組成や種数などに違いがみられた。ク土で出現率が高かったのはタブノキやモチノキなどの常緑広葉樹であった。一方,砂地で出現率が高かったのは,ハゼノキやヤマザクラなどの落葉広葉樹であった。ク土のクロマツ林では,植栽されたクロマツが枯死した後,次第にシイ-タブ林へ移行していくと考えられる。砂地のクロマツ林は当面,上層に落葉樹が優占する広葉樹林へ移行すると考えられ,その後シイ-タブ林に移行してゆくものと考えられた。

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火山灰性ク土および非火山灰性クローボク土の物理的特徴を概説した。農地基盤として大切なものは, 1) 現場乾燥密度が低い。2) 自然含水比が高い。3) 保水性は大きいが, 有効水分量はそれほど大きくない。4) コンシステンシーが大きな値をもつ。5) 透水性は良好。6) 乾燥により物理性が大きく変化する。7) こね返しにより大団粒が崩壊し, これらの物理性に変化を与える。などに要約される。

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ク土壌は排水のよい, 中緯度多雨地帯にあって, アルミエウムと結合した腐植化度の高いムル状の有機物を大量に含む厚いA層をもつ。火山地帯に多く, 火山灰を母材とし, アロフェンなどの非晶質物を粘土の主成分とすることが特徴とされたが, これから外れたタイプが最近つぎつぎと発見されている。不安定 (遷移的)な草本植生下で, 10³年のオーダーの期間を要して生成したと推定される。

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Actual furrowing practices and soil erosion conditions were surveyed on sloping farmland of Dilluvial volcanic ash soil to make the source of sediment and the runoff process clear. Test fields were composed of some reclaimed fields at original slope after World War II and some at improved slope or by terracing after 1970, s, which have been cropped with a Japanese radish in wide area monoculture of the fields with 2 — 7 slope degrees and 30—100 meters long. Analysing the geomorphic features of furrowing practices showed that furrows tended to be formed in a more gentle and shorter direction of a field lot along its boundary and the steeper they became under 5 degrees, the shorter they were less than 50 meters long. Factors causing soil erosion were considered to be a furrow direction and a flow treatment at the furrow end. When runoff flowed torrentially along a border, it caused gully erosion and when runoff flowed over a steep slope between fields, it caused strip erosion and when runoff flowed through a few outlets collecting runoff with pillow ridges or ditches, it caused severe erosion like a slope collapse. Accumulating erosion traces showed that gully erosion along borders accounted for the most part (90%) of soil loss and was a main source of sediment. Bare fields without furrows has yielded much more sediment than with furrows. Therefore, soil conservation practices need a suitable field arrangement for the runoff process and a grass waterway along the border as well as a subsoil pan break and a rotational cropping system. Effective measures which improve soil structure, cropping workability and draining systems in a field are combined to conduct the sustainable furrowing practices.

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ク土の圧縮性の改良方策の一つとしてシラスを混合した。非乾燥状態の混合試料は十分に練返して圧密試験に供した。過圧密条件で得られた拘束圧縮弾性係数は, シラス混入率0.5以下でク土の値に近似し, それ以上の混入率になると混合土の弾性係数は増大した。混合土の圧縮指数および2次圧縮係数は粒径0.074mm以下の細粒分含有量の影響を受け, それらの値は含有量が40%以上で粘土質土, 30%以下で砂質土に類似することを示した。このような圧縮性の変化には混入率0.4まではク土, 0.7以上ではシラスによる骨格の形成が関与し, 圧縮指数が0.2以下になるシラス混入率は0.7以上であった。

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