北海道の特殊土
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泥炭

1 泥炭とは

泥炭は,植物の遺骸が,地下水や気温等の環境条件によって未分解のまま堆積したものである。(『ボーリング野帳記入マニュアル H12.9 全国地質調査業協会連合会』より)

一般に,主として湿生植物の遺体が,低温多湿の条件のもとで多年にわたり分解が不充分のまま自然に堆積してできたものを泥炭と呼んでいる。泥炭は,その大半が有機物から成り,植物繊維は互いに交錯して海綿状の組織を形成している。(『泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル H29.3 寒地土木研究所』より)

上記の説明において,「未分解のまま」または「分解が不充分」とはどの程度を指すのか定量的な区分(境界値)は定められていません。
分解度の目安として,地盤材料の工学的分類方法(JGS0051-2009)では,高有機質土(工学的分類記号〔pt〕)は,泥炭(pt)と黒泥(Mk)に分類していますが,「泥炭(pt)は,分解の程度が低くて植物遺体が肉眼的に判定可能であるもの」に対し,「黒泥(Mk)は,分解が進んで植物遺体が肉眼的に判別できないもの」とされています。

 (泥炭地)
この泥炭が積み重なった土地を一般的に「泥炭地」といいます。
泥炭地とは,「有機物含有量が50%以上」で「排水後20cm以上の厚さの泥炭で被覆された土地」をさしている。(『泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル H29.3 寒地土木研究所』より)
この「泥炭地」に加えて「有機物含有量が20%以上」の土が表層部に堆積し,その下層に軟弱粘性土を有し,かつ地下水が高い地盤は,建設工事で問題となる地盤であり,これを一般に「泥炭性軟弱地盤」と呼んでいます。
 北海道では,各地に「泥炭性軟弱地盤」が広がっています。

北海道の泥炭性軟弱地盤分布図
北海道の泥炭性軟弱地盤分布図  (『泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル』より)


2 泥炭の調査・試験

原位置試験など
 せん断強さを推定する場合には,オランダ式二重管コーン貫入試験または電気式コーン貫入試験が原則的に用いられています。泥炭に対して標準貫入試験を用いても,N値がゼロ(ボーリングロッド,ドライブハンマーの自重による沈下)となる場合が多く,設計定数に換算できる値が得られないことになるからです。
 また,泥炭の土相状況の確認には,泥炭などが形成する軟弱地盤の下位にあって支持層となる砂や砂礫などの確認も含め,ボーリング調査を行うのが一般的です。

【メモ:泥炭のサンプリング】
泥炭をサンプリングする場合,分解度が低い泥炭では,植物繊維の影響に注意する必要があります。つまり,未分解の植物繊維を切断して採取することになるので,切断抵抗の小さい方法を選択する必要があるのです。このため,シンウォールサンプリングの場合には,肉薄のチューブを使用することがあります。
 乱した試料の採取には,下図のピートサンプラ―が多用されています。

ピートサンプラー断面図
(ピートサンプラ―は,スプーン内に周囲の泥炭を取り込む際に,試料を横方向にこね返しますが,縦方向にはこね返さないので,泥炭の成層状態を知ることができます。)

室内試験など
 土粒子の密度試験と含水比試験は普通に行われますが,粒度試験と液性限界・塑性限界試験は,泥炭の分解度によっては行うことができません。
 一軸圧縮試験では,供試体作製時に乱れやすいほか,圧縮過程では多量の間隙水が絞り出される,応力〜歪曲線に明瞭なピークが現れないなどの問題があります。このため,設計用のせん断強さを一軸圧縮試験結果から求めることはまれで,原位置におけるサウンディング結果が多く用いられます。(具体的には,非排水せん断強度(Su)を求める方法として,オランダ式コーン貫入試験の貫入抵抗(qc)や電気式静的コーン貫入試験の水圧で補正された貫入抵抗(qt)を用いるが原則とされています。Su=1/20*qc,Su=1/20*qt)
 圧密試験は,試験時の側方拘束条件が実際の地盤と異なることや,植物繊維自体の変形が無視できないほど大きいことなどから,試験結果の評価や活用には注意が必要です。

【メモ:泥炭のFEM解析】
泥炭性軟弱地盤の詳細検討では,近年,有限要素法(FEM)を用いた解析が採用されることがあります。『泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル』では,有限要素法による解析時には,構成モデルと利用方法,パラメータ決定法を十分検討することが重要とされています。
 解析の方法や入力パラメータの設定によって解析できる内容やその結果が異なることに注意を要する。このため,類似事例や試験盛土の結果を参考にして,結果の妥当性を評価することが重要であり,場合によっては,パラメータ修正などを検討する必要がある。(『泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル』より)


3 泥炭の利用と泥炭地の問題

 泥炭は,「ピートモス」として販売されている土壌改良材として用いられること多い材料です。また,固化材を混ぜて改良し,盛土材料とすることや緑化基盤材として利活用する方法が提案されています。なお,ウイスキーの原料・麦芽を乾燥させる際にも泥炭(=ピート:北海道産ではなく,輸入品が多いようです)を使用する場合があるようです。


4 関連資料など

 泥炭についての工学的な基準書として,国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所編『泥炭性軟弱地盤対策工マニュアル(H29.3)』が標準的に利用されており,ホームページでも公開されています(http://jiban.ceri.go.jp/pm/)。
 上記のマニュアルは,道路の建設・維持管理に主眼をおいていますが,河川部門については,北海道開発局建設部河川工事課編『泥炭性軟弱地盤における柔構造樋門設計マニュアル』や『泥炭性軟弱地盤における柔構造樋門設計マニュアル計算事例』があり,ホームページでも公開されています(https://www.hkd.mlit.go.jp/ky/kn/kawa_kei/ud49g7000000c4r6.html)。
 また,「泥炭モノリス」をはじめ泥炭に関する展示物が充実している『泥炭地資料館』を訪ねてみるのもよいでしょう。篠津中央土地改良区(当別町金沢1363番地21)内にあり,訪ねる際には「非営利法人 篠津泥炭農地環境保全の会(TEL:0133-23-1903)」への連絡が必要です。

泥炭資料館入り口
(泥炭資料館入り口)

泥炭資料館,泥炭モノリス
(泥炭資料館,泥炭モノリス)




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