「地盤材料（Geomaterials）」とは、一般に土（粘土、砂、礫など）と岩（軟岩～硬岩）を指すものであり、セメントや石灰による改良土なども含まれます。これは、個々の構造物等の設計において土と岩及び改良土を同時に扱うことが多いためです。この地盤材料なる用語は比較的新しい用語です。それまでは、土質材料と岩石材料とに分けて議論していました。これは、室内試験法、原位置調査法および設計体系が異なっていたためと考えられます。最近は、材料や設計法、品質管理システムなどの国際規格化が進んできたことも地盤材料という呼び方が浸透してきたものと思います。さらに、土質材料と岩石材料を別々に扱うことは学問的にも、また、実務においても不都合なことが多く、両者の境界は不連続ではなく、連続していて曖昧である場合が多くあります。

小生がこれまで取り扱ってきた地盤材料も土、岩、改良土などです。これは、小生が直面した地盤工学的問題が盛土や切土などの土工、圧密沈下、斜面崩壊（地すべりも含む）、液状化、地中構造物（トンネルなど）及び各種構造物基礎などであったため、地盤材料だけではなく、地盤も含めて多様だったからに他なりません。

地盤材料や地盤は、鉄やコンクリートなどの建設材料と異なり、その種類や状態によって固有の値にはならないため、地盤材料や地盤に関するトラブルが多く発現します。

ここでは、発現したトラブルが地盤材料や地盤に潜むリスクによって発現することを紹介するとともに、トラブルを回避するためにはリスクマネジメントが必要であることも紹介します。

（1） 地盤工学について
土質力学は、応用力学の分野の中の一つでした。応用力学の分野には、構造力学、材料力学、土質力学の3つがありましたが、土質力学として派生し、現在は土質力学だけではなく、基礎工学、岩盤工学、土木地質、地盤環境工学などを取り込み「地盤工学（Geotechnical Engineering）」と称されるようになってきました。

地盤工学の項目としては、表－1に示すa～uが挙げられます。この中で、a～jの項目は、土質力学・土質動力学・岩盤力学に属するものです。kの地盤調査と計測は、l～sに示す地盤工学に属する構造物の設計に用いる様々な数値を求めるために行われるものです。tは、人間に及ぼす様々な地盤に関する環境問題を扱い、uの地盤防災は、地震動災害・豪雨災害・火山災害などの自然災害に関する防災を取り扱います。このように、地盤工学の取り扱う範囲は多岐に亘っています。

（2） 地盤について
地盤（ground）とは、構造物を設置する、あるいは工事で掘削するなどの対象となる地球表層部分です。地盤は、固結の程度によって硬い固結した地盤、半固結状態の地盤、未固結の土からなる地盤に分けられます。また、地盤は、地質的な物体であり、それぞれ過去の地質的出来事が地盤に刻み込まれており、また、それぞれ特徴ある地形のところに分布しています。したがって、「地形と地質（表－1のvとw）」に関することも必要となるとともに重要な項目でもあります。

（1） 地盤材料・地盤の地盤工学的問題
地盤材料には、工学的分類方法2）があり、岩石質材料、石分混じり土質材料、土質材料および土に分けられます。また、土質材料は、粗粒土（礫・砂などで礫質土・砂質土ともいう場合があります）、細粒土（粘土・シルトなどで粘性土ともいう場合があります）、高有機質土（黒泥、泥炭など）および人工材料（汚泥、改良土など）に分けられます。

これらの地盤材料にはいくつかの問題があります。つまり、礫・砂などの粗粒土は、土粒子の粒径が粗い（大きい）ため、透水性が良く、締め固めやすいことから強度が大きく、変形しにくいのですが、粒子のそろった砂は、地下水位以下に分布する場合には地震時液状化を発生することが多く、問題となります。シルト・粘土などの細粒土は、粒子が細かい（小さい）ため、透水性が悪く、締め固まりにくいので強度が小さく、変形しやすいなどのことから材料としても地盤としても問題が多くなります。

ここで、土を土質材料の砂・礫の粗粒土とシルト・粘土の細粒土のみを考えると、土は主に土粒子・水・空気から構成されています。このため、

• 変形しやすい（応力・ひずみ関係が直線的ではない）
• 土の挙動は、荷重（応力）、時間と拘束条件に依存する
• 土は、場所や土粒子の種類（大小やその混ざり方）、水・空気の混合率によって性質が変わるという特徴を持っています。

また、表面の土を見ることはできますが、地中の土を見ることは出来ないため、地中から取り出した少量の土試料で地盤全体を判断せざるを得ないことになります。地中から取り出すサンプリングの方法によっても乱されやすく、地中と同じ条件を再現することも非常に難しく、高額となるため、原位置における土の挙動を忠実に把握することが難しいという問題もあります。

このような問題があることから、

• 建造物の基礎とする場合、
  建造物の荷重を支えられるか？
  沈下しないか？
  支えるためにはどれくらいの耐力が必要か？

などの問題もクリアしなくてはならなくなります。
車両（車や鉄道など）が通行する場合にも同様であり、この場合には

• 繰り返し載荷される交通荷重に耐えられるか？

などの問題も付加されます。
敷地を広げるために盛土や切土をした場合や地下に構造物を築造する場合にも

• 地山は安定しているか？

などの問題があります。
つぎに、土を建設材料として用いて、道路や堰堤や堤防や造成盛土などを造る場合にも

• 用いる土の種類は？
• 締め固めるための道具は？
• 締め固めるためのエネルギーは？
• そのときの含水比は？

などの問題をクリアしなくてはなりません。
さらに、豪雨時の雨量（表流水による洗掘、斜面の崩壊、河川の増水・氾濫などが引き起こされる）、台風時等の風速・風力、地震動などが作用した場合に

• 地盤や斜面の安定性は？

などの問題もクリアしなくてはなりません。
これらの問題に応えるための基礎となるものが土質力学であり、地盤工学です。

（2） 地盤材料の変形・強度特性の工学的特性
地盤材料の強度定数つまり地盤材料の変形・強度特性（粘着力c、内部摩擦角φ、変形係数Eなど）を求める場合には、せん断試験を行うことが一般的です。これは、表－13）に示すようにせん断試験法（せん断試験の方法・供試体寸法・せん断荷重・圧密時せん断時の応力状態など）、各種条件（含水の状態・排水条件・密度の大小・圧密の状態・構造の状態など）および地盤材料の種類によって強度・変形特性が異なるためです。つまり、強度定数が地盤材料の状態、地盤材料の種類およびせん断試験の方法等によって固有の値とはならないことが分かってきたために、その現場の状態・状況や構造物の荷重などを考慮した個々の設計に用いる強度定数が必要となるためです。

また、図－1に示すような箇所にある地盤材料の要素（A、B、C）は、せん断される方向が異なるため、得られる変形・強度特性も異なり、潜在すべり面に沿ってピーク強度が同時に発揮されるという保証もありません^4）。

また、地盤材料は、表－1に示した状態の他にダイレイタンシー、インターロッキング、粒子形状、クリープ、セメンテーション、エイジングなどの地盤材料固有の性質も考慮する必要があります。
さらに、地盤材料は、有効応力の原理に支配されていることも事実ではありますが、実務的には地盤材料の材料力学的解釈による土の破壊基準として、二次元応力状態のモールの応力円、クーロンの破壊基準、モール・クーロンの破壊基準などを用いています。今後は、各種解析手法の三次元化に伴い、三次元応力状態での破壊基準も考慮する必要が生じてきています。
地盤工学の実務としては、地盤構造物の設計法、施工技術、種々の計測および保守（維持・補修）があります。

（1） 地盤材料に関するリスク（特殊土）
地盤材料において、普通ではない土や問題な土を「特殊土」と呼んでいます。このことは、各種構造物の設計・施工において困難であったり、何らかの対策をしなければならない地盤材料・地盤であることを意味しています。また、ローカルソイルという視点でも「特殊土」と呼んでいます。 （公社）地盤工学会の土質試験法では、高有機質土、関東ローム、まさ土及びシラスの4土質を「特殊土」として扱っており、表－3に注意すべき試験方法を示しました。

高有機質土は、有機質土が日本全国に分布しているため、ローカルソイルではありませんが、有機成分を含む土質であり、50%以上の有機成分を持つものを高有機質土としており、高含水比、卓越した二次圧密、塑性流動性などの工学的特性を持っていますので設計・施工が困難な土質です。この工学的特性は、他の地盤材料とは極端に異なりますので地盤工学的特異性（geotechnical engineering peculiarity）とも呼ばれています。

関東ロームは、火山灰が風で運ばれて堆積した粘性土で風成堆積物です。関東ロームは、関東地方の台地や丘陵地の地表に見られる赤褐色の火山灰質粘性土ですが、我が国では、北海道から九州各地まで火山活動に伴う関東ロームと同種の土が広く分布しています。この関東ロームは、一般の粘土と比較して、含水比や間隙比の値が非常に大きく、標準貫入試験のN値が小さいという特徴があります。しかし、自然の状態では粒子間の結合力が強いため強度は比較的大きいのですが、一度乱されると強度が低下するという特徴があり、地盤材料として利用する場合には注意が必要です。福島県内には那須ローム、安達太良ロームと呼ばれるものがあります。

まさ土は、花崗岩質岩石が風化して土砂化し、そのままの場所に残っている「風化残積土」です。このまさ土の分布地域は、花崗岩質岩石の分布する地域です。風化残積土であるため、風化の程度によって岩に近いものからシルト・粘土のような細粒分を含むものまで広範囲です。土粒子は、脆弱であり、形状、粒度分布も不規則であることから、外力による粒子破砕、締固めによる過転圧現象などの他、砂質土的であったり、粘性土的挙動を示す場合もあり、中間土の特徴を持っています。福島県内の阿武隈山地一帯に分布しています。

シラスは、九州南部一帯に分布している火山灰質粗粒土で軽石とガラス質の砂（火山ガラス）から形成されており、軽くて粘性が小さいため水で流されやすいという特徴があります。このため、台風等の大雨時に急速に侵食されて土砂崩れなどの災害を引き起こします。福島県内にも磐梯シラスや沼沢シラスと呼ばれるローカルソイルの火山灰質粗粒土が分布しています。

（2） 地盤に関するリスク
表－4には、建設事業において工学的問題の原因となる地盤に関して、土質地盤、岩石地盤、人工改変地盤に分けて示しました。

土質地盤には軟弱な地盤、液状化しやすい地盤、地下水の豊富な地盤、侵食に弱い地盤、礫質地盤、有機質土地盤、埋没谷が存在する地盤などがあり、それぞれ地盤の安定、沈下、液状化、透水性などに関して問題の生じる地盤です。

岩石地盤には活断層に近接する地盤、崩壊性地盤、風化が進行しやすい地盤、膨張性地山、高温地山、重金属のある地山、湧水のある地山、破砕帯のある地山、吸水膨張する地山などがあり、施工時に問題として発現することが多い地盤です。

人工改変地盤は、もとの地形や地盤形状及び地表～地中が人工的に改変された地盤であり、広域的に地盤沈下が生じる地盤あるいは生じている地盤、土壌汚染・地下水汚染された地盤、造成地盤、解体跡地など過去の人間活動によって改変された地盤であり、計画や設計の前に資料調査等で調べる必要のある地盤です。

また、表－5には地盤リスクが発現した代表的例を示しました。この表によるとすべり破壊、崩壊、沈下、傾斜、出水・湧水、地震時液状化などが多く発現することが分かります。

（3） 地盤に潜むリスク
表－6には地盤リスクの対象と不確かさの原因を示しました。まず、地盤の性状と設計値決定の際の不確定性が挙げられます。この原因としては、地盤本来の不均一性、地盤評価の不確実性、調査・試験法の不確実性、測定値から設計値を決定する際の不確実性、データ数に依存する不確実性などが考えられます。

つぎに設計・施工・維持管理の流れの中での不確かさが挙げられます。これには計算式の精度、調査・設計・施工法の調査、施工精度、施工中の防災措置、周辺環境、構造物の劣化、社会・経済情勢の変化などが考えられます。

自然災害は、気象によってもたらされるものと地球の活動によってもたらされるものに分けることが出来ます。降雨・台風によって洪水、土砂災害、急傾斜地崩壊、深層崩壊、高潮、高波、海岸・堤防侵食が発生し、洪水によっては都市災害も発生します。地震では津波、土砂災害、急傾斜地崩壊、深層崩壊、都市災害などが発生します。さらに火山噴火では、噴石や降灰の堆積後の降雨によって土石流が発生します。

地盤環境としては、人間の活動の結果として悪影響を及ぼしたものであり、地下水枯渇、地下水汚染、土壌汚染、地盤沈下及び地球温暖化などがあります。

技術力不足・ミスは、地盤技術者によって引き起こされる悪影響です。その原因としては、地盤調査計画、地盤評価、地盤設計、地盤に係る施工などにおいて出現します。

最後に示した「技術力不足・ミス」は、地盤に潜むリスクではなく、人的要因に分類されるものであり、調査計画、地盤評価、設計、施工などの各段階において技術者などによる力不足やミスが原因として発現する場合のあることを示しています。このことを表－7に示す失敗原因の分類で見てみますと、②無知、③不注意、④手順の不尊守、⑤誤判断、⑥調査・検討不足および⑩組織運営不良などの要因が浮上してきます。

（4） リスクマネジメント
地盤リスクを「目的に対する“地盤に関する”不確かさの影響」と定義しました（前号参照）。

不確かさについては、表－6にその原因を示しました。また、技術者による技術力不足・ミスについては、表－7に示すような失敗原因を分類することも行われております。

しかし、ここでは、事前に事業計画のレベルや構造物の計画の段階において、図－2のリスク処理方法に示す基本方針に則り、表－3、表－4、表－5、表－6の項目などを参考としてリスクの洗い出しを行い、負の結果を生み出すリスクを抽出し、そのリスク評価（損害の大きさ）を行い、リスク処理を行います。

ここで、リスク処理とは、リスクコントロール、リスクファイナンスを行うことであり、図－3にその考え方を示しました。損害が小さく、発生頻度が低いものについては、リスクを「保有」することが考えられ、損害が大きく、発生頻度が高いものについては、リスクを「回避、予防、防護・軽減、転嫁」することが考えられます。