One deteriorating slope, four lifelines: applying the Accumulated Geotechnical Deterioration (AGD) framework to climate-driven infrastructure damage, monitoring and operational recovery in the Toledo–Samoré corridor, Colombian Andes

コロンビア・アンデス山脈の険しく雨に濡れた山岳地帯において、地面は静止した土台ではなく、天候とともに変化する、生きている、呼吸する実体である。道路を建設し、これらの斜面にパイプラインを敷設するエンジニアやマネージャーにとって、中心的な課題は単に「どこで地滑りが起きるか」を知ることではなく、「土壌そのものが時間の経過とともにどのように変化しているか」を理解することである。豪雨が大地に浸透すると、土粒子間の結合が弱まり、地面は柔らかくなり、滑りやすくなる。しかし、乾燥期には、土壌はその強さをいくらか取り戻すことができる。この弱体化と部分的な回復のサイクルを、研究者は「累積的な地盤工学的劣化（accumulated geotechnical deterioration）」と呼んでいる。これは、「この斜面は安定しているか？」という問いを、「この斜面のコンディションはどう変化しており、それが上に載っている構造物に何を意味するのか？」という問いへと転換させる概念である。この区別は極めて重要である。なぜなら、今日危険に見える斜面であっても、土壌が回復する時間があれば明日は異なる挙動を示すかもしれないし、逆に、一見安全に見える斜面であっても、繰り返される湿潤と乾燥によって弱体化していれば崩壊する可能性があるからである。

トレド・サモレ回廊は、4つの重要なインフラストラクチャが並行して走る狭い谷であり、研究者たちはここでこのプロセスの劇的な例を記録している。ここでは、国道、石油パイプライン、ガスパイプライン、そして高圧送電線が、同じ不安定な丘陵地帯を横断している。2021年8月、このエリアで4つの地滑りの大規模な再活性化が発生し、これら4つのライフラインすべてに影響を及ぼした。しかし、各構造物の壊れ方は完全に異なっていた。道路は川が下の土壌を洗い流したことで基礎支持を失い、石油パイプラインは移動する土壌によって露出され押し出され、ガスパイプラインは地面の突然の破断によって引き裂かれ、送電線は基礎の変動による被害を受けた。本論文は、斜面の地質学的履歴と、各構造物に対する具体的な工学的応答を結びつけ、一つの地盤事象がいかに、その上に何が建設されているかによって4つの異なる結果をもたらすかを示している。

物語は地面そのものから始まる。2017年から2021年の間に、研究者たちはこの地域の最大級の地滑りの一つである「地滑りD」の土壌を測定した。その結果、土壌の結合力（粘着力）が著しく低下し、土層が厚く緩くなっていることが判明した。2021年8月、数週間にわたる豪雨の後、斜面は壊滅的に崩壊した。地面は約70メートル移動し、その巨大な変位がインフラを切り裂いた。しかし、物語は崩壊で終わらなかった。その後数年間、研究者たちは現場のモニタリングを継続した。彼らは、土壌が回復し始めていることを見出した。粘着力が増し、土壌は硬くなり、大規模な滑りの可能性は減少した。この回復は単なる理論ではなく、ラボでの測定や、地面が強度を取り戻していることを示す地球物理学的テストによって確認されたものである。

この状態依存的な挙動を示す最も顕著な証拠は、2つの雨季の比較から得られた。2021年、わずか16日間で合計1,150ミリメートルを超える激しい降雨が、壊滅的な崩壊を引き起こした。驚くべきことに、2024年には、この地域にほぼ同等の、1,151.3ミリメートルという同様の期間の降雨があった。もし斜面の反応が降雨量のみに依存していたならば、再び崩壊していたはずである。しかし、そうはならなかった。地面の動きは数センチメートルにとどまり、インフラは無傷であった。この違いは、土壌の状態が降雨量そのものよりも重要であることを証明している。2021年には、土壌はすでに弱体化しており、滑る準備ができていた。一方、2024年には、土壌はあの豪雨に耐えられるほど十分に回復していたのである。

この変化する地面の状態に関する理解は、エンジニアが被害をどのように修復したか、特に石油パイプラインに関して直接的な影響を与えた。パイプラインは地面から押し出されており、当初は仮設の柔軟なバイパスラインで稼働していた。これを恒久的に復旧させるため、エンジニアたちはまずハイテクな解決策を試みた。地滑りを完全に回避するために、地下深くを水平に掘り進むトンネルを掘削するという方法である。水平方向掘削（HDD）として知られるこの手法は失敗に終わった。この地域の地質はあまりにも複雑であり、岩石は褶曲し、破砕され、水で満たされていた。掘削が進もうとすると岩石が崩落し、機器がスタックしてしまったのである。地中をトンネルで貫通しようとする試みは、地面が固形なブロックではなく、砕け散り水に浸かった混乱状態であったために不可能であることが証明された。

この失敗に直面し、エンジニアリングチームはモニタリングデータに基づいた別の戦略に転換した。彼らは、地滑りは依然として動いているものの、その速度は年間12センチメートル未満という非常に緩やかなクリープ現象であることを理解した。地滑りを止めたり、そこをトンネルで貫通したりする代わりに、彼らはパイプラインの周囲に保護シェルを作ることに決めた。彼らは溝を掘り、波形の鋼製ケーシングを設置し、その中に剛性の高い石油管を配置した。この設計により、鋼製ケーシングが地面の緩やかなクリープに伴って動きつつ、パイプが押し潰されたり曲げられたりするのを防ぐことができる。このシステムには点検窓も備わっており、エンジニアは動きを観察し、地面の動きが速まった場合にケーシングを調整することができる。2024年初頭に構築されたこのソリューションにより、石油パイプラインは正常な運用へと無事に復帰した。

他のライフラインは、異なる回復の物語を伝えている。国道は新しい盛土の上に再建されたが、川がその基礎を洗い流すリスクに対しては依然として脆弱であり、河川の流れを継続的に監視する必要がある。2021年に引き裂かれたガスパイプラインは、現在も仮設の柔軟なバイパスラインで稼働している。石油パイプラインとは異なり、ガスラインについては恒久的な対策が実施されていない。なぜなら、ガスラインは複数の地滑りゾーンを横断しており、斜面全体の安定化にかかるコストと複雑さが極めて高いためである。送電線は緊急事態の後に復旧したが、それらが崩壊した正確なメカニズムは、センサーによる計測が行われていなかったため、地面の動きに基づく仮説の段階にとどまっている。

この研究の価値は、土壌と構造物の間のつながりを明らかにすることにある。土壌の強度と剛性を時系列で追跡することで、研究者たちは地面の状態に関する明確な全体像を提供した。この情報は、エンジニアが、地面の緩やかな動きに適応する設計を用いて、同じ場所で石油パイプラインを再接続するという計算された決定を下すことを可能にした。また、なぜガスパイプラインを同様の方法で修理できなかったのかについても説明を与えた。本研究は、変化する気候におけるインフラ管理には、単なる災害への反応以上のものが必要であることを示している。それは、地面がどのように劣化し、回復しているかを継続的に理解することである。斜面が崩壊寸前なのか、それとも単に濡れて回復過程にあるのかを区別する能力こそが、これらの重要なライフラインを維持するための鍵となるのである。

今後の道筋は、この知識を用いてより優れた警告システムを構築することである。研究者たちは、地上での測定値と衛星データおよび新しいセンサーを組み合わせ、回廊全体のデジタルモデルを作成することを提案している。これにより、オペレーターは地面の状態をリアルタイムで把握し、崩壊が発生する前に意思決定を行うことができるようになる。これらの高度なツールはまだ導入されていないが、核心となる教訓はすでに証明されている。すなわち、地面は人間工学のための固定された背景ではないということである。地面は変化するダイナミックなシステムであり、その信号に耳を傾けることで、私たちはそれと共に生き残るための解決策を築くことができるのである。