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シンガポールにおける広域3次元地質モデリング

基礎地盤コンサルタンツ株式会社

　　

　＜概　要＞

国土面積が狭いシンガポールでは，地下空間の有効活用が国家戦略として考えられており，実際にその必要性が増し開発が増えている．地下開発に先立ち地質状況を理解するために，5つのエリアで地質調査を実施し，3次元地質モデルを構築した．また，大深度地下の開発に適した場所を見つけるために，3次元ハザードマップを作成した．
　シンガポール島の約40%をカバーした広域3次元地質モデルの構築について，その成果を紹介するとともに課題を報告する．

1．はじめに

近年，シンガポールでの地下空間の有効活用の必要性が高まり，開発が増えている．シンガポールの基盤岩は主として三畳紀のブキティマ花崗岩（BT）と三畳紀～ジュラ紀のジュロン層（JF）の堆積岩で構成されており，後者には北東-南西の圧縮場による褶曲・断層が多く認められる．過去の地下開発工事で起こった事故は，地質状況やそれに伴うリスクの理解不足によるものである．
地下開発に先立ち地質状況を理解するために，2012～2017年にかけて，シンガポール建築・建設庁（BCA）の依頼で，基礎地盤コンサルタンツ（株）が5つのエリアで地質調査を実施し，3次元地質モデルを構築した．作成した3次元地質モデルは英国地質調査所（BGS）による照査を受け，2018年に完成した．
3次元地質解析システムとしてGOCADを使用し，トレーニングを受けた地質技術者とオペレータがモデリングを実施した．

2．使用した地質情報

  • 深掘りボーリング（掘進長100～200 m主体, オールコア）：約170地点

  • ボーリング（掘進長30～70 m主体）：約13,200地点（公共データおよび民間データ）

  • 弾性波探査結果（探査深度300～500 m）：約155 km

  • 公表地質平面図・断面図，地質記録

  • 空中写真

  • 地表地質踏査結果

  • 原位置試験結果

  • 物理検層結果

  • 室内試験結果

  • DEM，DTM

KisoJiban_図1.png

3．ワークフロー

KisoJiban_図2.png

4．構築した3次元モデル

①　地質モデル：地層(地質構造)と断層の3次元分布

KisoJiban_図3.png

②　地盤工学的モデル：風化区分および岩盤分類(Rock Mass Rating, RMR)に基づく

KisoJiban_図4.png

③　ハザードマップ：ハザード指数による相対的・概略的な地盤災害リスクの可視化
　　ハザード指数は，岩種・RMRクラス・断層/褶曲からの距離に応じて決めたハザードスコアの総和．算出したハザード指数をフェンスダイアグラム上にカラースケールで表示した．

KisoJiban_図5.png

5．品質管理

◆入力データの妥当性・整合性チェック
　　入力データセット毎に，その妥当性や整合性を3次元上で確認し，一覧表に記録した．チェック結果に基づき，ボーリングデータ

　を信頼度で以下の3区分に振り分けた．
　　区分A：信頼度高．ほぼ全項目が適切に明記してあり，その妥当性が確認されたデータセット．モデリングに使用．
　　区分B：信頼度中．妥当性・整合性を判断するための項目については最低限記載があり，妥当と判断されたデータセット．

　　　　　　モデリングに使用．
　　区分C：信頼度低．モデルへ組み込まない．

◆記載基準の統一
　　強度・風化区分の記載基準が既往調査と今回調査で異なったため，既往調査での区分を今回調査で適用した基準に基づき再解釈

　　した．

◆メタデータの作成・納品

◆BGSによる第三者照査
　　モデリングの入力データおよび地質学的解釈、構築した3次元モデル自体についての照査
 

6．シンガポールでの3次元モデルの利活用と課題

◆3次元地質モデルの利用
　　地質データベースとして利用
　　シンガポールの複雑な地質・地質構造を理解・解釈するためのツール

◆3次元ハザードマップの利用
　　大深度地下開発の適地の選定に利用できた．
　　しかし，ハザード指数の算定について定量的手法の更なる研究が必要．
　　また，断層や褶曲の影響範囲を推定するための調査データが少ない．

◆3次元モデルの限界
　　モデル範囲の面積は約300 km2に及ぶが，その範囲に約170本の深掘りボーリングしかない．また，用地占有許可の関係で調査地点の分布には偏りが見られる．結果として，深掘りボーリング間の距離は0.5～3 kmとなっている．さらに，弾性波探査は最大で深度500 mまでカバーしているが，深掘りボーリングのほとんどは深度200 mまでしか掘進していない．地質情報が少ない部分は特にモデルの不確実性が増し，信頼性が損なわれている．より多く，深く，ボーリング調査を実施することでこの課題を軽減することができる．
 

参考文献
◆Tomohiro Yasuda, Khun Tun Lu, Lau Chui Leh, Kiefer Chiam and Lau Sze Ghiong (2019). “Development of 3D Geological Model of Singapore”. Japanese Geotechnical Society Special Publication Volume 6 Issue 2, 67-72

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