Geotechnical Assessment of Slope Instability Triggered by Solid Waste Dumping in Engineered Landfills and Informal Waste Dumps

丘の斜面を、岩や土による自然の造形物としてではなく、巨大な人工のゴミの山として想像してみてください。一般の観察者にとって、ゴミ集積場は環境上の厄介ごとや公衆衛生上の脅威、つまり廃棄物が腐敗していく場所です。しかし、地盤工学エンジニアにとって、それは自然の丘や人工のダムと同様に、斜面、基礎、そして特有の崩壊メカニズムを持つ物理的な構造物なのです。この構造物を構成する材料は都市固形廃棄物であり、有機物、プラスチック、瓦礫が混ざり合った混沌とした混合物であり、分解が進むにつれてその強度と重量が変化します。その下にある土壌とは異なり、この廃棄物は予測通りには振る舞いません。水を閉じ込め、ガスを発生させ、沈降するにつれて弱体化することがあります。この材料が高すぎたり、急勾配であったり、あるいは適切な排水が行われなかったりする場合、それを繋ぎ止めている力が打ち負かされ、壊滅的な地滑りを引き起こす可能性があります。なぜこれらの山が崩壊するのかを理解することは、単にゴミを片付けることではなく、人口増加に正式な廃棄物管理が追いつかない急速に成長する都市において、命や財産の損失を防ぐことなのです。

テキラ工科大学の研究チームは、これらの廃棄物の山がまさにどのように、そしてなぜ崩壊するのかを理解するために着手しました。彼らは、固形廃棄物を衛生上の問題としてではなく、地盤工学的な問題、すなわち「特定の種類の材料が自重と水の圧力の下でどのように耐えるか」という問いとして捉えることで、この問題にアプローチしました。研究者たちは、世界中の記録された斜面崩壊の事例を収集・分析するという系統的なレビューを行いました。彼らは、コロンビアのドニャ・フアナ埋立地、フィリピンのパヤタス集積場、中国の深圳建設廃棄物集積場、スリランカのミートホタムラ開放型集積場、エチオピアのコシェ埋立地の5つの主要な災害を調査しました。これらの現場は、ライナー（遮水シート）や排水システムを備えた正式に設計された施設から、廃棄物が単に地面に積み上げられた管理されていない非公式の集積場まで多岐にわたります。これらの事象を比較することで、チームは安定したゴミの山を致命的な地滑りへと変える共通の引き金を特定しようと試みました。

調査の結果、これら5つの事例すべてにおいて、明確かつ一貫したパターンが明らかになりました。あらゆるケースにおいて、水が主要な原因でした。管理されていない堆積物に雨が染み込んだのか、廃棄物の分解によって生じる浸出液（リーチエート）が埋立地内に閉じ込められたのか、あるいは地下水位の上昇であったのか、流体の蓄積が斜面を不安定にする鍵となりました。水は粒子間の摩擦を減少させ、山内部の圧力を高め、実質的に固形物としての塊を流動するものへと変えてしまいます。2015年の深圳の災害（273万立方メートルの建設廃棄物が関与）の場合、崩壊は急速な埋め立てと、下層の土壌が支えきれないほど上昇した地下水位の組み合わせによって引き起こされました。同様に、スリランカのミートホタムラ集積場では、91メートルもの高さのゴミの山が崩壊する直前に3日間の豪雨がありました。エチオピアのコシェの悲劇においても、ブルドーザーが集積場の上で作業を行っていましたが、研究者たちは、数十年にわたる無管理な投棄によって廃棄物の塊が飽和し弱体化しており、建設機械による荷重に対して脆弱になっていた可能性が高いと指摘しています。

また、本研究は、設計された埋立地と非公式の集積場の間の決定的な違いも浮き彫りにしましたが、結果はどちらにおいても同様に致命的となり得ます。深圳のような設計された現場では、例えば廃棄物と底部のプラスチックライナーとの間の弱い界面や、設計時に十分に考慮されていなかった地下水の状態など、特定の技術的な欠陥によって崩壊が起こります。これらは技術的な問題であり、材料のより優れたテストや、水位に関するより保守的な仮定といった技術的な解決策が存在します。しかし、非公式の集積場には、そもそも正式な設計が全く存在しません。それらは安全限界を超えて高く、急に成長していきますが、排水システムや基礎の確認は行われません。研究者たちは、これらの規制されていないサイトには、貧困や住居の選択肢の欠如によって、不安定な斜面のすぐ上や隣にコミュニティが居住していることが多いことを発見しました。フィリピンのパヤタス災害（300人以上の死者を出した）とコシェの崩壊（100人以上の命を奪った）は、ともにこのような非公式のサイトで発生しました。研究者たちは、設計された失敗については科学文献に詳しく記録されている一方で、より多くの死者を出しているにもかかわらず、非公式の災害については厳密な技術的調査が不足していることが多いと指摘しています。例えば、コシェの崩壊から約10年が経過しても、その事象に関する技術的な事後解析（バックアナリシス）はまだ発表されておらず、これらの特定のタイプの失敗がどのように起こるのかという理解に大きな空白を残しています。

本論文の重要な知見は、これらの廃棄物斜面の安全マージンがしばしば危険なほど薄いということです。研究者たちは、本来は自然の土壌のために設計された標準的な工学基準を、これらの廃棄物の塊に適用した信頼性に基づく研究をレビューしました。その結果、多くの崩壊した斜面において、計算された安全率は災害が発生する前から崩壊点に近い状態であったことが判明しました。これは、材料が土壌のように振る舞うことを前提としている現在の設計基準が、廃棄物がもたらすリスクを系統的に過小評価している可能性があることを示唆しています。都市固形廃棄物は、土壌よりもはるかに変動性が高く、時間依存的です。それは分解に伴って変化し、湿ると強度が著しく低下します。天然の土構造のための基準に頼ることは、偽りの安心感を与え、エンジニアや当局が、実際には崩壊の瀬戸際にあるにもかかわらず、斜面が安定していると誤認させることにつながります。

結論として、将来の災害を防ぐために新しい科学を発明する必要はなく、既存の地盤工学の原則をより厳格かつ緊急に適用することが求められます。解決策は単純です。適切な排水と浸出液回収によって水を管理し、山の高さと勾配を制御し、動きの兆候がないか継続的に監視することです。研究者たちは、廃棄物集積場を、それが正式に規制されているか否かにかかわらず、他の大規模な土工と同様に安定性の検討対象となる地盤構造物として扱うべきだと主張しています。この視点の転換は、非公式の投棄が一般的である発展途上地域において極めて重要です。本研究は、安全性の欠如は主に知識の不足ではなく、実施の欠如であると強調しています。排水システム、斜面制限、監視機器といった、これらの悲劇を防ぐための道具はすでに存在しています。欠けているのは、特に失敗による人的被害が最も大きかった非公式のサイトにおいて、それらを適用するための制度的な意志とリソースです。廃棄物を単なるゴミの山としてではなく、物理法則に従う物理的な構造物として認識することで、コミュニティはこれらの斜面を安定させ、予防可能な破滅の次の発生源にさせないための必要な措置を講じることができるのです。