シンガポールにおける広域3次元地質モデリング

 <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

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3.ワークフロー

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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

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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

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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.

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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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