地すべり地における地下水排除施設の機能低下防止に関する試験調査

１　はじめに

　地すべり防止工事に用いる工法には横ボーリング工や集水井工があります(図-1(a)、(b)）。これらは、斜面の地表面や掘削した井戸の中から集水ボーリングを行い、地下水を排除して地下水位を低下させる工法です。
　近年、これらの工法を用いた地下水排除施設が機能低下を生じ、地下水を集水排除できなくなっているものが数多くあり問題となっています｡

　新潟試験所では、この問題を解決するための研究を行っています。その成果の一部は新潟試験所ニュース第２号及び第８号で紹介しました。今回は、その後実施された地下水排除施設機能低下防止に関する基礎試験について紹介します。

２　集水管内スライム付着防止のための基礎試験

　写真-1は、機能低下を起こした横ボーリング（小見地すべり　新潟県）の状況を示したものです。集水管孔口には、スライム（ヘドロ状物質）が付着し、地下水が排除できない状態になっています。このような状況は数多く見られ、機能低下の原因の１つとなっています。
　また、このスライムの成分分析を行った結果、その主成分は酸化第二鉄であることが分かりました。この他、顕微鏡によるスライムの観察では鉄細菌（写真-2）が確認され、その生態から鉄細菌がスライムの主成分である酸化第二鉄の生成に大きく関与していることが分かりました。

　鉄細菌は、酸素中で活性化する好気性細菌です。また、水中の細菌は菌体が帯電している場合が多く、菌体内に電流が流れた場合細菌は電気的バランスを崩し細胞膜の破壊などにより死滅すると言われています。
　そこで、これらの特性を利用した集水管内スライム付着防止のための基礎試験を行いました。

(1) 酸素濃度と鉄細菌のスライム生成量に関する試験
　鉄細菌によるスライム生成量が、集水パイプ内の酸素濃度を減少させることでどのように変化するかを試験しました。なお、スライム生成量は主成分である酸化第二鉄の量として測定しました。
　図-2は試験装置です。試験では、ガラスビンに鉄細菌を含んだスライムを地すべり地の地下水に溶かし入れ、それらをチューブで連結し、酸素濃度を調整した窒素・酸素混合気体を最大10日間にわたって流し続けました。また生成された酸化第二鉄の量は、２日毎にガラスビンを１本はずし壁面に付着した量を測定しました。なお、鉄細菌以外による酸化第二鉄の生成も考えられるため、ホルマリンにより鉄細菌を死滅させた試料をブランク（基準値）としました。

　図-3は､酸素濃度別の酸化第二鉄の量を示したものです。 酸化第二鉄の量は酸素濃度５％を境に増加する傾向があります｡
　この結果、鉄細菌によるスライム生成は、空気中の酸素濃度を５%以下にすることにより抑制できる可能性のあることが分かりました。
(2)　通電による鉄細菌のスライム生成量に関する試験
　水中に直流電圧を加えた場合、鉄細菌によるスライム生成量が、その電圧の強さによりどのように変化するかを試験しました。
　図-4は、試験装置です。試験では酸素濃度に関する試験と同様に試料を作成し試験しました。

図-5には、水中に加えた電圧別の酸化第二鉄の量を示しました。0V、0.5Vでは酸化第二鉄の量がブランクより大きな値を示しますが、1.0V以上では急激に小さな値を示しています。
この結果、鉄細菌によるスライム生成は、水中に1.0V以上の直流電圧を加えることにより抑制できる可能性のあることが分かりました。