皆さんこんにちは。
エンタです
イロイロしらべながら継ぎ足して言ったらメチャ長くなって・・・
今回は暇のあるときに呼んで下さいｗ
書きながらなっが！って思いながらｗｗｗ
途中支離滅裂の可能性もあるので今回はジョーク程度に
そして最近は一般の方もよく読んでおられるようで一般の方にも分かりやすく書くようにしているので、回りくどい書き方もしています。
森林伐採とメガソーラー開発を巡る斜面安定の議論
ニュースやSNSを見ていると、
「山を切り開いてメガソーラーを建てたから土砂崩れが起きた」「木を切り倒して自然の森を壊すから山が崩壊するんだ」という批判的な意見を本当によく目にします。
一般的には、木がなくなることで山の保水力が失われて、地面が水を支えきれなくなって崩れるというイメージが定着しているようです。
確かに、豪雨の後に無惨に崩れ落ちたソーラーパネルの映像を見せられたら、誰だって「やっぱり森をなくしたせいだ」と思ってしまいますよね。
ですが、我々法面屋、土木工学的な視点や、実際の設計実務の観点からこの問題を真剣に凝視してみると、単なる感情的な「森林保護論」だけでは説明がつかない、力学的な矛盾と水理学的な部分がはっきり分かるんです。
実際の現場では、ソーラーパネルを載せる架台を固定するために、金属製のスクリューパイルという大きな杭が、斜面へ非常に密なピッチで打ち込まれます。
この施工方法は、我々が現場で法面の安定性を高めるために日常的に用いている「鉄筋挿入工（ロックボルト工など）」と、構造的・力学的に見ればめちゃ類似していますよね。
工学的な机上設計の上だけで言えば、むしろ木が存在していた頃よりも斜面のせん断抵抗力や摩擦力が高まっていて、斜面はマイナスではなくプラス側の安全率。
ようは「補強されているよね？」って事を思うんですよｗｗｗ
にもかかわらず、なぜ現実のメガソーラー建設地において、大雨による斜面崩壊のトラブル報告が後を絶たないのでしょうか。
木を切ったから崩れたのか、それとも別の原因があるのか。
今回は、スクリューパイルが法面にもたらす力学的な補強メカニズムを解説した上で、その補強効果を一瞬で完全に打ち消してしまう水理学的なリスク要因と、実務における排水計画の重要性について、工学的なエビデンスに基づいて客観的に考えてみようかとｗ
ソーラーのニュースみてふと気になって、AIに壁打ち質問を1時間も続けてしまいました。
結果的にいろいろ話した結果、分からないと言う結論も出ましたが、取りあえずその過程も書いていきます。
スクリューパイル打設にともなう地山の力学的補強メカニズム
メガソーラーの現場で、架台の基礎として広く採用されているのが、鋼管の先端にらせん状の羽根が付いたスクリューパイルです。
一般的に広く使用されているパイルの仕様を調べてみると、パイプの外径が70mm〜76mm程度、長さが1.5m〜3.0m程度のものが標準的であるとされています。
このスクリューパイルですが、斜面に対して1.5m〜3.0m程度の打設で、実務設計の多くでは1.7m〜2.5m前後という、極めて密な打設ピッチで規則正しく配置されるのが特徴です。
この配置寸法や密度を見たとき、ピンとくる方も多いのでは？
そうです、それです！！
法面の表層崩壊対策として一般的に用いられる「鉄筋挿入工」の設計基準と、やっていることは驚くほど重なる部分がありすｗ
うちでも過去に法面にこのスクリューパイプを打設する仕事を2回ほどやりましたのでよく分かります。
「道路土工－のり面工・斜面安定工指針」ではこの中の鉄筋挿入工における「経験的手法」の項目を確認すると、概ね1.5m〜2.0m程度の長さの補強材を斜面全体に密に配置することによって、想定される滑り線よりも上にある土塊と補強材を一体化させ、斜面全体の安定を図るという設計手法とされています。
数理的に斜面の安定性を評価する場合、土質力学の基本である以下のクーロンの法則に基づく「土のせん断強度式」がすべてのベースとなります。
τ ＝ ｃ ＋ σ ｔａｎφ
この式において、τは土のせん断強度、ｃは土の粘着力、σは垂直応力、φは内部摩擦角を表しています。
地山に対して、こうした鉄筋や鋼管パイルが格子状にギッシリと挿入されると、斜面がズレようとする変形にともなって、パイル自体に強烈な引張力やせん断抵抗力が発生します。
これにより、計算上としては、土の擬似的な粘着力（ｃ）が劇的に増加したとみなすことができるわけです。（あくまでも法面的には）
規則正しく並んだパイル群が、周囲の土壌を挟み込んでガッチリとホールドすることで、斜面全体がひとつの強固なコンクリート構造物のようになる俗に言う「疑似擁壁化（補強土塊）」を形成することが出来ます。
さらに、斜面の上に設置される架台や、そこに並ぶ多数のソーラーパネルには、それなりの連続性としっかりとした自重があります。（最大20kg/m2程度）
土質力学の観点からこれを捉え直すと、斜面の上部に適度な重量が載るということは、地盤に対する垂直応力（σ）をダイレクトに増加させることにつながります。
結果として、土の粒子同士が押し付けられる力が強くなり、摩擦抵抗力を向上させる「押さえ盛土」のようなポ効果として作用する可能性も！？。
このように、純粋に杭の打設密度や部材の引抜き耐力、せん断強度といった「設計計算書」の机上だけの数字をみる限りにおいては、メガソーラーの施工は地山に対してマイナスを及ぼすどころか、むしろ力学的な補強効果（プラス側）を与えているという、意外と筋の通った論理的なロジックになるイメージです。
まぁ風が強いときは風荷重が上（引き抜）に向かって行きますけどｗ
計算上の補強効果を無効化するすべり面と構造的剛性の問題
計算上は「木が生えていた頃よりも疑似擁壁化して強くなっているはず」の斜面が、なぜ現実の現場ではいとも簡単に滑り落ちてしまうか？
その第1の理由は、「すべり面をどこに想定しているか」と「杭の長さ」の関係にあります。
現場の人間として正直に書いておきますが、ｗ
鉄筋挿入工の設計図書や計算書を見ると、法面は「移動土塊」と「不動土塊」にキレイに分かれていて、補強材はすべり面を突き抜けて、奥の安定した地盤にしっかり定着している、という計算になっています。
これを見ると、地中にはっきりとした境目があって、その下には硬い岩盤が待っているようなイメージを持ってしまいますよね。
ですが実際の現場はそうではありません。
ほとんどの場合、鉄筋は上から下まで同じような土質の中に打設されています。
掘ってみても「ここから下は動かない地盤です」なんて線が引いてあるわけではなく、すべり面がどこにあるかなんて、正直なところ誰にも分かりません。
じゃあ設計上の移動土塊・不動土塊とは何なのかというと、「ここですべるだろう」という想定のすべり線を計算上で引いて、その線より奥にある部分で必要な定着長を確保しましょう、という考え方なんです。
地盤が物理的に分かれているのではなく、あくまで想定したすべり線に対して、補強材の長さが足りているかをチェックしているわけです。
ここがメガソーラーとの決定的な違いになります。
鉄筋挿入工は、少なくとも「想定すべり線」を設定して、その線を越えた先に定着長が取れているかを計算で確認した上で長さを決めています。
一方でメガソーラーのスクリューパイルは、主にパネルの自重や風による引抜き・押込みに耐えられるかで長さが決められていて、法面のすべりを想定した長さの検討はされていないケースがほとんどだと思われます。（逆にそれを想定して考えられているのか？）
先ほど確認したように、スクリューパイルの長さは1.5m〜3.0m程度が主流です。
日本の山林でよく発生する表層崩壊では、すべり面が地表から2m〜3m前後、場合に寄っては5m程度で発生しています。
もし実際のすべりが地表から2.5mの深さで起きて、打ち込まれているパイルが2.0mしかなかったらどうなるでしょうか。
パイルは丸ごとすべる土塊の中に入っているだけなので、「スクリューパイルも、その上のアルミ架台も、ソーラーパネルも、すべてが土塊ごと一体となって」斜面下部へズルズルと滑り落ちていくことになります。
すべり面を越えた部分の長さがゼロである以上、いくら杭頭部が等間隔でキレイに並んでいても、地山を繋ぎ止める根串効果（ピンニング効果）は働きようがないわけです。
もちろん、鉄筋挿入工であっても、想定したすべり線と実際のすべり面が違えば同じことが起こり得ます。
ただ、想定をして長さを検討しているかどうか、ここの差はやっぱり大きいと思うんですよね。
さらに、構造物としての「剛性（硬さ・頑丈さ）」の違いも大きく影響してきます。
本格的な鉄筋挿入工を施工する斜面では、鉄筋を打設するだけで終わることはまずありません。
法面一般論的には「現場吹付法枠工」や、「受圧板」で連結し、斜面の表面を面全体で締め付けて拘束します。
これによって、土などが雨や土圧でこぼれ落ちるのを防いでいますよね。
一方で、メガソーラーの架台はどうでしょうか。
あれは主に、風荷重（台風などの風圧）やパネルの自重を支えるためだけに組まれた、軽量なアルミ製や薄肉の亜鉛メッキ鋼材によるフレーム構造です。土木的な「土圧（横方向から迫ってくる土の力）」を面全体で受け止め、斜面を抑え込むような剛性は最初から設計されていません。
1m2あたり最大で20kg程度らしいです。
そのため、法面の一部分に不均等な土圧が少しでも発生すると、架台のフレームは簡単にねじれたり、ボルトの接合部が破断したりして変形してしまう恐れがあります。
フレームが一度でも変形してしまえば、杭同士を一体化させて「疑似擁壁」にしていた連続性はバラバラになります。
その結果、杭と杭の隙間（1.7m〜2.5mの間隔）にあるむき出しの土壌が、抑えを失って個別に崩れ始め、杭の間をすり抜けるようにして泥水とともに流出していく現象が発生するということですね。
森林の保水機能とソーラーパネルの雨水処理を考える
斜面崩壊のメカニズムを語る上で、こうした力学的な強度バランス以上に、最も決定的であり、かつ最大の破壊力を持つのが「水（水理学的メカニズム）」の存在。
土質力学の鉄則として、地盤は水が含まれていない乾燥した状態、あるいは適切にコントロールされて水が抜けている状態が最も高い強度を発揮します。
逆に、土の中に水が過剰に進入して飽和状態になると、斜面の強度は劇的に、それこそ一瞬で低下します。
先ほど紹介したクーロンの法則ですが、土の中に水が入ってきた場合、有効応力の概念を導入すると言うことになります。
水の圧力を考慮したせん断強度（τ）の式は以下のようになります。（教科書ｗ）
τ ＝ ｃ ＋ （σ － ｕ） ｔａｎφ
この式の中に出てくる「ｕ」が、今回の問題の主犯である「間隙水圧（こうげきすいあつ）」です。
これは、土の粒子の隙間に存在する水が、周囲を押し広げようとする圧力。
※芋じゃなく土粒子だから！
数式が示している通り、雨水が地中に大量に染み込んで間隙水圧（ｕ）が上昇すると、引き算である有効垂直応力（σ － ｕ）の数値がどんどん減少。
垂直応力が減るということは、土の粒子同士が噛み合う力が弱くなり、摩擦抵抗力が失われていくことを意味します。
ゲリラ豪雨などで間隙水圧が極限まで高まると、上からの重み（σ）と水圧（ｕ）が相殺されて引き算の結果がゼロに近づき、土粒子は完全にバラバラになって、摩擦力はゼロになります。
つまり、斜面全体が液体（ドロドロの泥水）のようになって滑り出してしまうわけです。
よく言われる山林の「水源かん養機能（天然のダム効果）」は、間隙水圧が急激に上がるのを抑える役割があると言われています。
林野庁の資料を見ると、森林の表面にある腐葉土層や、地中に張り巡らされた細根は、降った雨水を一時的に貯めて、地中へ「ゆっくり時間をかけて」しみ込ませていく機能を持っている、と書かれていました。
メガソーラーの開発では重機が入り、伐採と「抜根（根っこを引き抜くこと）」が行われるので、この機能は少なくとも弱くなると考えられます。
では、そこにソーラーパネルが並ぶとどうなるのか。
よく「パネルが雨を弾くから地面に水が染み込まなくなって危ない」という話を見かけますが、ここは少し冷静に考えたいところです。
まず、パネルの真下に直接雨が当たらないというだけで、斜面に降る雨の総量は変わりません。パネルに当たった雨は軒先（下端）から地面に落ちて、結局はそこから地盤に染み込んでいきます。
そもそも土質力学で考えれば、地盤は水が染み込まないほうが強く、染み込むから弱くなるわけです。
パネルの下が濡れにくいことは、どちらかと言えばプラスの要素とも言えます。
次に「軒先に水が集中する」という点。
確かに、パネルの下端のラインには雨水が集まります。ただ、多くの発電所ではパネルの下に砕石を敷いて、落ちてきた水を受け止めて分散させています。
砕石は土よりもはるかに水を通しやすいので、ここで水が詰まることは考えにくいです。
結局、地盤にどれだけ水が染み込むかを決めているのは、砕石の下にある土の性質です。
これは木が生えていても、パネルが並んでいても変わりません。
分散がうまくいっていれば、斜面全体で見た水の量は森林のときと大きく変わらないはずです。
森林の腐葉土だって、一時的に受け止められる雨の量には限界があります。
つまり、パネルがあるから水が集中して一気に崩れる、という説明だけでは、正直説明がつかないと思うんですよね。
では何が原因なのか。
私の考えとしては、斜面が滑るかどうかは、その場所に降った雨だけでなく、もっと上流側の広い範囲から集まってくる地下水の上昇による影響のほうが大きいのではないか、と思っています。
これはソーラーがあってもなくても、森林であっても同じように起こり得る話です。
実はこれ、私たちが普段施工している法面でも似たようなことが言えます。
鉄筋挿入工と吹付法枠工やモルタル吹付を組み合わせた法面は、表面をコンクリートやモルタルで覆うので、パネル以上に水を通しません。
表面の水は枠や小段の排水溝に集まって流れていきます。
それでも崩れないように、水抜きパイプ（有孔管）を入れて地下水を抜いたり、排水施設を設けたりして、地中の水をコントロールしているわけです。
そう考えると、「パネルで地表を覆ったから危ない」のではなく、
「地表を覆うかどうかに関係なく、地下水をどう処理するかの検討と対策が十分だったか」が問題なのではないか、という見方もできると思います。
もちろん、軒先の集中した水で表面が局所的に削られる（表面侵食）ことや、抜根によって根による表層の補強が失われることなど、影響がゼロとは言えません。
ただ、それがどの程度崩壊に効いているのかは、現場ごとの地形や地質、排水計画によって変わるので、一概には言えないというのが正直なところ。
あくまで可能性の一つとして、「パネルや伐採そのもの」よりも「地下水の処理がどう計画されていたか」という視点でも見てみる必要がある、ということです。
森林万能論の限界と、結局どこに原因があるのか
ここまで考えてきて、もう一つ気になったことがあります。 世間では「森のままにしておけば安全」というイメージが強いですが、これも言い切れるものではない、という点です。
反対運動やネットの情報では、森林の災害防止能力がまるで絶対的なものであるかのように語られることがあるようですが、土木の設計では扱いがかなり違います。
斜面の安定計算（円弧すべり計算など）をするとき、「樹木の根が土を縛る力」や「腐葉土の保水力」を、安全率（Ｆｓ）を上げる数値として見込むことは一般的にはありません。
樹木の種類や樹齢、根の深さ、腐葉土の状態は場所によってバラバラなので、数値として保証するのが難しいからです。
実際、人の手が入っていない山林でも、記録的な豪雨が降れば表層崩壊や深層崩壊は普通に起きています。
では、スクリューパイルを打った斜面はどうかというと、前の章で書いた通り「計算上は補強側に働く可能性がある」という程度の話です。
ただしそれは、パイルの長さが想定されるすべり面より深いこと、そして地盤の中の水がきちんと処理されていることが前提になります。
メガソーラーのパイルは、そもそも斜面のすべりを想定して長さが決められているわけではないので、この前提が満たされているかどうかは現場ごとに分からない、というのが正直なところです。
水の話についても、ソーラーパネルで雨水が集中するから崩れる、という説明は、考えれば考えるほどしっくりきませんでした。
降る雨の総量は変わらず、砕石で分散されていれば斜面全体への影響は森林のときと大きく変わらないはずです。
それよりも、上流側の広い範囲から集まってくる地下水がどう処理されているか、のほうが影響は大きいのではないかと思っています。
私たちが施工する法面でも、吹付や法枠で表面を覆う場合には、水抜きパイプ（有孔管）や排水施設で地中の水を逃がす対策をセットで考えるのが基本です。
表面を何で覆うかよりも、地下水をどう処理するかが重要だという点は、メガソーラーでも同じだと思います。
山間部でのメガソーラーの現場では、こうした地下水の検討や、大雨の水を一時的に貯める調整池の容量が十分でないケースがあるという指摘も見かけました。
ただ、これも現場ごとに状況が違うので、すべてのソーラーパネルに当てはまる話ではありません。
結論として、「森林を伐採してソーラーパネルを置いたから山が崩れる」という単純な話ではない、というのが今回の私の考えです。
かといって「ソーラーは斜面を補強しているから安全」とも言い切れません。（安全側ではあるのかなって感じはします）
崩れた原因は、伐採なのか、パイルの長さなのか、地下水の処理なのか、あるいはそもそもその斜面が持っていた地質や地形なのか、現場ごとに見ていかないと分からない、というのが正直な結論です。
冒頭に書いた「分からないと言う結論」というのはこういうことですｗ
わからんのかぁぁーーーーい！って感じですよねｗ
感情的な環境論や「ソーラーはすべて悪」という極論ではなく、その斜面で地下水がどう動いていて、それに対してどんな排水計画がされていたのか。
法面屋としては、まずそこを技術的な視点で見ていくことが大事なのではないかと思います。
私的に簡単に、パイルを決まったピッチで部分的に長くしていくと確実に強く出来るという事。
径をもう少し細くして、グラウトを圧入するとか。
今は2~3mのパイルも5mにするとかすれば斜面対策も出来るという事です。
また、部分的に水抜きを入れるとかすればもっとイイですね。
そこまですればソーラーパネルも批判されにくくなりますが、そもそも論で批判する方は環境破壊を前提としているので関係無いですね。
それではまた。
