発表論文

地層科学研究所では、個々の技術力の向上や専門的知識の追求を目指し、業務成果としての論文発表を行っております。そのいくつかをご紹介します。 業務成果としての論文発表を紹介、随時更新いたします。

  • 2021-2025年
  • 2019-2020年
  • 2016-2018年
  • 2011-2015年
  • 2006-2010年
  • 1999-2005年

2021-2025年

  • 岩盤斜面の大規模崩壊における岩塊到達エリアの3次元個別要素法による予測

    著者

    中川光雄(地層科学研究所), 太田克己・浅井博憲・宮澤洋介(北陽建設(株))

    KW:steep slope failure, prediction of area in danger, distinct element method, polyhedron rock masses

    概要

    急峻な岩盤斜面での大規模な崩壊のリスクを数値解析による予測や検討を試みても、モデル化に必要な情報を得るための発生源での地質調査は危険性が高く困難です。本報告では、崩壊地斜面下での施工に先立ち、UAVによる空撮とレーザー計測を組み合わせて地質学的所見に基づく解析モデルを構築し、岩盤崩壊に伴う危険なエリアを予測するために、3次元個別要素法によって崩落シミュレーションを行いました。任意多面体でモデル化した岩塊の現実性のある崩壊挙動に基づく最終停止位置の分布が得られ、現場施工前に岩塊到達の影響を考慮すべきエリアを設定しました。

  • 仮想ドレーンモデルを用いた地すべり地における抑制工の効果予測のための3次元浸透流解析

    著者

    細野賢一(地層科学研究所)、若井明彦(群馬大学大学院)

    KW:地すべり,3次元浸透流解析,排水ボーリング,地下水位,排水量,landslide,3D seepage analysis,drainage boring,ground water level,discharge

    概要

    仮想ドレーンモデルは、地下に建設される排水構造物(例えばトンネルや排水ボーリングなど)をメッシュ化せずとも、その効果を解析的に求めることができる新しい3次元浸透流解析手法です。同手法を用いることで解析モデルの構築に要する労力の低減や時間短縮に大きく寄与することが期待されます。
    本研究では、仮想ドレーンモデルの現場に対する実用性を検証する目的で、国土交通省の直轄地すべりである譲原地すべりを対象として実際に施工された抑制工(横ボーリング、集水井工、排水トンネル)を仮想ドレーンモデルで表現し、水抜き効果による地下水位の低下傾向や、排水ボーリングからの排水量を再現することを試みました。この結果、抑制工の建設による地下水位の低下が良好に再現され、排水総量についても実測に近い値を算出することが示されました。解析結果を利用することで、地下水位の低下範囲を描くことが可能となります。このような対策効果の可視化は、実現場における抑制工建設の最適化・省力化に対しての意思決定に大きく貢献すると考えられます。

  • Surrogate Model Development for Slope Stability Analysis Using Machine Learning

    著者

    Xianfeng Li(東京大学大学院),Mayuko Nishio(筑波大学), Kentaro Sugawara/Shoji Iwanaga(地層科学研究所),Pang-jo Chun(東京大学大学院)

    KW:斜面の安定性、安全率、機械学習、サロゲートモデル

    概要

    多くの国では、斜面崩壊が深刻な自然問題となり、地滑りダムなどの災害を引き起こす可能性があります。本研究では、斜面の安定性評価における課題に対処するため、880の斜面データ(不安定266斜面、安定614斜面)を使用して、代理モデルとしてシミュレーションモデルを活用し、斜面の安定性を分析するための機械学習の実装を検討しました。回帰モデルを用いて傾斜の安定度を示すFOS(安全率)値を推定し、さらにその値から安定、わずかに安定、不安定の3つの状態に分類しそれぞれの精度を評価しました。結果より、FOS値と選択した勾配パラメーターの間に強い関係があることが示されました。従来の方法と斜面安定性解析用に開発された代理モデルとの解析時間の差は、機械学習の潜在的な利点があることがわかりました。

  • デジタルツインを活用した地下水流動予測技術地山予報システムの開発

    著者

    福田毅(清水建設(株)), 岩永昇二(地層科学研究所), 𠮷河秀郎(清水建設(株)), 細野 賢一(地層科学研究所)

    KW:mountain tunnel forecasting system, digital twin, numerical simulation, water inflow

    概要

    最近、IoTやICT技術の進展により、建設現場で得られるデジタルデータの入手が容易になってきています。この論文では、デジタルデータと数値シミュレーション技術を組み合わせ、デジタルツインの概念を基に、山岳トンネルの掘削時に得られる「切羽湧水量」と「施工時地山調査結果」を仮想空間で再現し、これらの情報を更新し、将来の湧水量を数値シミュレーションする基本システムを構築しました。予測情報はリアルタイムに理解しやすい形式で共有できるため、リスク回避と安全な施工に貢献できると考えられます。

  • Development of a ground forecasting system based on the geological and groundwater conditions in mountain tunneling

    著者

    T.Fukuda・S.Yoshikawa(清水建設(株)), K.Hosono & S.Iwanaga(地層科学研究所)

    KW:mountain tunnel forecasting system, digital twin, numerical simulation, water inflow

    概要

    本稿では、建設に関連するデジタルデータを容易に取得できる環境を活用して、デジタルツインの概念に基づくシステムを開発しました。このシステムでは、トンネル掘削時に取得される「切羽湧水量」と「施工時地山調査結果」を仮想空間で再現し、情報を定期的に更新します。さらに、数値シミュレーションを使用して、近い未来に生じる湧水量や地質変化などの兆候を予測します。このシステムで予測された情報は、誰でも理解しやすい形でリアルタイムに共有することができるため、安全で安心な施工に貢献できる技術です。

  • A method for rockfall risk quantification and optimal arrangement of protection structures along a road

    著者

    Hasuka Kanno(森北出版(株)),Shuji Moriguchi(東北大学 災害科学国際研究所), Yuto Tsuda(東京都市大学大学院),Shoji Iwanaga(地層科学研究所)

    KW:Rockfall protection structur,Design planning,Optimization,Knapsack problem

    概要

    落石被害のリスク低減のために落石防止構造物の設置を支援する新しいフレームワークの導入を目的とし、道路のリスク分析と落石防護構造の最適な配置を計画する計算手法を提案する。3次元数値解析法を用いた落石軌跡のシミュレーションからリスク解析に必要なデータを得る。そして、岩塊量と落石頻度の関係、岩塊の移動量、危険な要素の脆弱性などを考慮して一定期間の自動車交通の危険度を定量化し、予算制約を満足しつつ道路上の総リスクを最小化することを目的としたナップザック問題を解く。提案手法を実際の現場に適用し、費用対効果を最大化する保護構造物のレイアウトを導出できることを示した。得られた構造物保護計画の結果は、道路管理者の意思決定を支援するために利用することができる。

  • 3次元個別要素法岩盤崩壊シミュレーションにおける模型による崩落岩塊モデル作成の試み

    著者

    中川光雄(地層科学研究所),阿部 正・猪股慶久((株)メイセイ・エンジニアリング), 大場久義(国土交通省北海道開発局留萌開発建設部留萌開発事務所)

    KW:rock slope failure,distinct element method,arbitrary polyhedron,rock model

    概要

    岩盤崩壊の対策計画立案のために予測・評価シミュレーションを用いる場合に、岩塊のモデル化に模型を利用する意義や課題について考察した。多様で明瞭な亀裂を含む凸状露岩を対象として、現地調査で得られた情報を用いて可能な限り精度の高い岩塊模型を作成する方法で、岩塊群全体と個々の岩塊を任意多面体としたモデル化を試み、デジタル化したデータを用いて3次元個別要素法による崩落シミュレーションを実施した。すべりや転がりを伴う岩塊の相互接触など、岩塊を任意多面体でモデル化したことによる特徴的な運動を得られたことを報告する。

  • 仮想ドレーンモデルによる地すべり地の排水ボーリングの効果予測

    著者

    細野 賢一(地層科学研究所)、若井 明彦(群馬大学)、蚊爪 康典(応用地質(株))

    KW:地すべり,浸透流解析,排水ボーリング,抑制工,Landslide,Seepage analysis,drainage boring,control work

    概要

    地すべり地での排水ボーリング効果予測にあたり、不均質な地盤中に排水構造を反映した解析メッシュを生成するためには多大な労力が必要となる。また、解析対象領域のスケールに対して排水ボーリング径が小さいことから、近傍の解析メッシュの細分化による節点総数の増加、それに伴う解析時間が長期化する。このような課題を解決する方法として、抑制工を解析メッシュとして表現せずとも、排水効果を含む地下水流れのシミュレーションが行える手法を考察し、本研究では、地すべり地で計画される抑制工について、仮想ドレーンモデルを用いた計算事例を示す。

  • Reinforcement Measures for Tunnels with Large Deformationand Verification by Deformation Analysis

    著者

    K. Sakai(愛媛県土木部道路建設課)、Y. Furuya((株)大林組)、M. Matsumoto((株)大林組)・K. Sugawara(地層科学研究所)

    KW:NATM,Pelitic schist,Large deformation,Numerical analysis,Initial stress,Ground degradation model

    概要

    During excavation of the Matsukaya Tunnel in fragile pelitic schist, a horizontal displacement of up to 770 mm occurred on one sidewall, damaging the primary support and heaving the invert. To stabilize the tunnel during excavation and to prevent the deformation risk during service, the invert was reinforced with struts and the lining was fiber-reinforced. Moreover, a numerical analysis was performed to reproduce the actual phenomenon of the decrease in the ground strength after plasticization, and the effectiveness of the countermeasures was confirmed. This paper describes the deformation countermeasures during tunnel excavation in pelitic schist and the verification results of the deformation mechanism by numerical analysis.

  • 地質環境回復現象把握に対する地表面変位計測の有効性に関する検討

    著者

    松井 裕哉((国研)日本原子力研究開発機構)、佐ノ木 哲(地層科学研究所)

    概要

    近年著しく進歩している地表面の形状変化計測技術を用いて、地下研究施設の埋め戻し時に得られた地表面変位の評価を行い、その有効性を検討した結果を報告する。

  • DFNモデルを用いた坑道掘削解析における解析領域の影響

    著者

    石橋 正祐紀・三好 貴子・升元 一彦(鹿島建設(株))、竹内 竜史((国研)日本原子力研究開発機構)、川原 秀二・関野 真登(地層科学研究所)

    KW:DFNモデル,定常浸透流解析,坑道湧水用,解析領域,DFN model,Steady osmotic flow analysisc,Tunnel inflow,Analytical field

    概要

    DFN モデルを用いた浸透流解析における解析領域の影響の検討事例として、日本原子力研究開発機構の瑞浪超深地層研究所の割れ目密度が低い地質で取得されたデータに基づき推定されたパラメータセットを対象として、坑道湧水量解析に対する解析領域の影響について報告する。

  • AIによる地山の透水係数の同定と予測解析への適用性

    著者

    福田 毅・吉河 秀郎(清水建設(株))、細野 賢一・岩永 昇二・佐ノ木 哲(地層科学研究所)

    KW:地山予報,地下水環境常時予測システム,AI,デジタルツイン,透水係数,Ground Forecasting,Groundwater Environment Prediction System,AI,Digital Twin,Permeability

    概要

    デジタルツインの概念を基本に山岳トンネル掘削時に取得される情報のうち「切羽湧水量」を仮想空間に再現し、近い未来に生じる予兆を精度よく予測する基本システムを構築した。 この基本システムのAI部(透水係数の同定)において、精度向上を目的に一部改良を行い、その成果を報告する。

  • 青函トンネル作業坑・先進導坑における変状現象の数値解析による評価

    著者

    今泉 光智哲・野城一栄((公財)鉄道総合技術研究所)、小原 雄一((独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構)、眞野 宏之(地層科学研究所)

    KW:海底トンネル,維持管理,数値解析,土圧,undersea tunnel,maintenance,numerical analysis, earth pressure

    概要

    青函トンネルの作業坑と先進導坑における、これまでの数値解析の結果とコアの室内試験結果とを比較して、解析結果の妥当性を確認した結果と断面形状別に地山劣化にともなう変状の傾向について報告する。

  • 地盤改良体のひずみ軟化を考慮した弾塑性FEMによるPHC杭の水平載荷試験の再現解析

    著者

    菊地 輝(群馬大学)、鎌田 敏幸(ケミカルグラウト(株))、若井 明彦(群馬大学)、岩永 昇二(地層科学研究所)

    概要

    杭基礎の補強における増杭に代わる方法として、高圧噴射撹拌式の地盤改良工法による補強が考えられる。 既往の研究より地盤改良による補強効果(水平抵抗力の増加)が確認されているが、杭と地盤改良体の複合構造としての補強メカニズムは未解明な部分が多い 。本研究は、高圧噴射撹拌式の地盤改良を施したPHC杭に対する既報告の水平載荷試験について、弾塑性FEM解析で再現を試みた。

  • 地すべり斜面における抑制工の最適構造選定のための3次元浸透流と変形解析の利用

    著者

    細野 賢一(地層科学研究所)、蚊爪 康典(応用地質(株))

    概要

    地すべりの抑制工の配置条件による地下水低下効果の違いや、それによる地すべり変位の抑制状況を推定するため、地下水位分布よりすべり面の水圧を求め、これを応力解析に反映する方法で安定解析を実施した例を紹介する。 抑制工による地下水位低下予測には、筆者らが考案した仮想ドレーンモデルと呼ぶ、排水ボーリングをモデル化せずとも、これと同等の効果が表現できる浸透流解析手法を適用した。

  • Variation in fault hydraulic connectivity with depth in mudstone: Ananalysis of poroelastic hydraulic response to excavation in theHoronobe URL

    著者

    Yusuke Ozaki・Eiichi Ishii(日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センター)、Kentaro Sugawara(地層科学研究所)

    概要

    Faulted mudstones have low effective hydraulic conductivity if the faults have limited hydraulic connectivity. Therefore, the hydraulic connectivity of faults is a crucial consideration in the geological disposal of high-level radioactive waste. There is a simple method based on single-borehole investigations to classify domains of faults in mudstone as having either high or low hydraulic connectivity. However, the nature of the hydraulic connectivity’s transition with depth around the boundary between domains of faults with high and low hydraulic connectivity remains poorly understood. At the Horonobe Underground Research Laboratory (Japan), three shafts have been excavated in a Neogene siliceous mudstone, and hydraulic pressure has been monitored at boreholes during the laboratory’s construction and operation. This study analyzed long-term hydraulic pressure data to estimate the variation of effective hydraulic conductivity and explore the nature of the variation of fault hydraulic connectivity with depth around the predicted boundary (at~400m depth) between domains of faults with high and low hydraulic connectivity (with less connectivity below the boundary). As the observed hydraulic pressure was greatly affected by the Mandel-Cryer effect, numerical simulations considered poroelastic effects. They showed that the effective hydraulic conductivity gradually decreased from ~400 to~500m depth, becoming comparable with that of intact rock below ~500m. Theoretical analysis of the observed data also indicated the same variation with depth. These results suggest that the hydraulic connectivity of faults does not change abruptly, but instead varies gradually over several tens of meters around the domain boundary.

  • 数値解析を用いたトンネル覆工における繊維シート接着工の適用性検討

    著者

    森本 真吾(ドボクリエイト(株))、菅原 健太郎(地層科学研究所)、田部 美月((株)ケー・エフ・シー)、林 久資(山口大学大学院創成科学研究科)

    KW:tunnnel,maintenance,numerical analysis,carbon fiber sheet

    概要

    山岳トンネルの維持管理段階において、偏土圧などに伴う外力性と推定される変状がみられることがあり、必要に応じて補修や補強工法の適用について検討が行われている。トンネル覆工の補強工法の選定については点検要領に基づいて行われるものの,定量的な手法は確立されておらず技術者の判断に委ねられる部分が大きい。そこで、繊維シート接着工の補強効果を適切に表現できるようにモデルを構築し、繊維シートとトンネル覆工の界面におけるはく離や滑りを表現した。その結果、平面ひずみの条件下で繊維シート接着工の補強効果を確認した。本報告では、局所的・帯状に代表される偏土圧によるせん断・斜め方向ひびわれなどといった三次元的な変状に対して、本検討手法の適用可能性について検証した。

  • 固相内拡散を接続した移流分散モデルによる見掛けの分配係数の評価

    著者

    肴倉 宏史((国研) 国立環境研究所)、細野 賢一・河原 裕徳・横山 裕之(地層科学研究所)

    KW:Batch leaching test,Column percolation test,Liquid-solid ratio,Diffusion coefficient,Partitioning coefficient

    概要

    上部構造物がある状態での増杭に代わる方法として高圧噴射撹拌式の地盤改良工法による増強が考えられる。本研究では、高圧噴射撹拌式の地盤改良を施したPHC杭に対する既往の水平載荷試験について、弾塑性FEMで再現を試みた。補強された杭基礎の水平抵抗特性の把握に対する弾塑性FEMの有効性、また今後実施予定の実大水平載荷試験に関する課題抽出を行った。

  • 固相内拡散と吸脱着平衡を接続した物質移動モデルによる汚染物質の吸収現象に関する考察

    著者

    肴倉 宏史((国研) 国立環境研究所)、細野 賢一・河原 裕徳・横山 裕之(地層科学研究所)

    概要

    微量汚染物質を含む土や地盤材料の溶出経路による土壌・地下水汚染の可能性を評価するには、地盤を構成する土や材料について、汚染物質の拡がり方やある地点での地下水濃度の変化を的確に捉える必要がある。そこで汚染物質の移動機構のうち、固相内拡散、吸脱着平衡、および境膜拡散を接続した物質移動モデルを作成し、バッチ試験モデルにより汚染物質の吸脱着現象の説明を試みた。バッチ溶出試験や吸着試験における固相、および液相濃度の経過は固相内拡散の関与によって全く異なることをモデル計算によって示した。

  • 高圧噴射撹拌工法により補強されたPHC 杭の水平載荷試験の弾塑性FEM 解析

    著者

    菊地 輝(群馬大学)、鎌田敏幸(ケミカルグラウト(株))、若井明彦(群馬大学)、岩永昇二(地層科学研究所)、坂東直哉(元群馬大学)

    KW:有限要素法,PHC 杭,杭の水平抵抗

    概要

    上部構造物がある状態での増杭に代わる方法として高圧噴射撹拌式の地盤改良工法による増強が考えられる。本研究では、高圧噴射撹拌式の地盤改良を施したPHC杭に対する既往の水平載荷試験について、弾塑性FEMで再現を試みた。補強された杭基礎の水平抵抗特性の把握に対する弾塑性FEMの有効性、また今後実施予定の実大水平載荷試験に関する課題抽出を行った。

  • 仮想ドレーンモデルを用いた3 次元浸透流解析による抑制工の効果予測

    著者

    細野 賢一・若井 明彦(群馬大学)、永田 雅一・上原 舞・星野 光男(国土交通省関東地方整備局 利根川水系砂防事務所)、山本 優介(地層科学研究所)

    KW:浸透流解析,地すべり,抑制工

    概要

    斜面災害対策のための抑制工の効果を検証する方法の1つに3次元浸透流解析手法が挙げられる。解析モデルの構築に要する労力や時間が課題となり実績は多くない。具体的には、数百メートルから数キロとなる解析対象範囲に対して、水抜きボーリングの径は約6cm~10cm程度であり、これを3次元座標に空間配置させた上で解析メッシュを発生させることは難易度が高いモデリングとなる。そこで、このようなモデリングに対する課題を解決するため抑制工をモデル化せずにその効果を解析することができる仮想ドレーンモデルと称する浸透流解析手法を考案した。本研究では、国土交通省関東地方整備局の直轄地すべりである譲原地すべりを対象として、本手法の適用性を確認した。

  • 矢板工法で施工されたトンネルにおける覆工形状計測に関する一考察

    著者

    土門 剛(中電技術コンサルタント(株))、菅原 健太郎(地層科学研究所)、大窪 克己(中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京(株))

    KW: timbering support method,lining shape,mobile mapping System,periodic inspection

    概要

    トンネル覆工にひびわれが観察された場合、その原因が外力によれば大規模な補強工が必要となる可能性があり、一方その原因が外力以外であれば補修工で十分な場合もある。本研究では、トンネルのひびわれ原因が外力によるものか否かを判定する手法の開発を最終目的に掲げ、その第一ステップとして MMS 計測により矢板工法で施工されたトンネルを対象として覆工の形状を詳細に計測および分析した。得られた覆工形状の特徴とひびわれとの関連性について、当時の施工方法を踏まえながらひびわれ発生原因を推定する方法を検討した結果を報告し、最後にトンネル点検におけるトンネル覆工の形状計測の活用について一つの考え方を提示する。

  • トンネル覆工補強工の定量的選定に向けた数値解析的検討の適用性

    著者

    岡部 正((株)ケー・エフ・シー)、岸田 展明(ドボクリエイト(株))、菅原健太郎(地層科学研究所)、林 久資(山口大学大学院 創成科学研究科)

    KW:tunnel,maintenance management,numerical analysis,carbon fiber sheet

    概要

    山岳トンネルの維持管理段階において、緩み土圧、偏土圧、塑性圧などに伴う外力性と推定される変状がみられることがあり、必要に応じて補修や補強工法の適用について検討が行われている。しかしながら、トンネル覆工の補強工法の選定については点検要領に基づいて行われるが、定量的な手法は確立されておらず、技術者の判断に委ねられる部分が大きい。
    本研究では、繊維シート補強工の補強効果に着目し、いくつかの外力性の変状パターンについて想定し、補強工法として施工実績が比較的多い「繊維シート接着工」を適用した際の数値解析的検討を行った。その結果、繊維シート接着工の補強効果については、外力性の変状パターンごとの作用効果について数値解析によりある程度の評価ができることが確認された。

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2019-2020年

  • Poroelastic response of fractured mudstone in the Horonobe URL: A possible indicator of fracture hydraulic disconnectivity

    著者

    尾崎 裕介・石井 英一((国研)日本原子力研究開発機構 幌延深地層研究センター)、菅原健太郎(地層科学研究所)

    概要

    幌延深地層研究センターでは、幌延深地層研究所(URL)の建設時の地質環境に対する掘削影響を評価するために間隙水圧のモニタリングが実施されている。立坑から160m離れた観測孔では、立坑が250mの高透水層に到達したことによる湧水量の増加に伴って観測された間隙水圧は低下し始めた。一方で、 450m以浅で観測された別の観測孔についても間隙水圧は低下し続けたが、500m以深の低透水層で観測された間隙水圧はわずかに上昇し、数年にわたり初期よりも高い値が観測された。これらのことを評価するため、多孔質弾性論の効果の有無によるシミュレーションを実施した。URL周辺の水理地質構造は、単純な3層の水平成層構造でモデル化した。結果、500m以深の間隙水圧は、透水係数が高透水層より2~3オーダー低い場合において上昇することが示された。このわずかな間隙水圧の上昇は、多孔質弾性論を用いたモデルにより再現することができた。このような現象は、一般にMandel-Creyer効果によって説明することができる。

  • 沿岸部における三次元地質モデルの構築

    著者

    古林 慧一・天野 大和(地層科学研究所)、丸井 敦尚(国立研究開発法人産業技術総合研究所)、羽根 幸司・田部井 和人・森川 誠司・升元 一彦・三好 貴子(鹿島建設(株))

    KW:地層処分,沿岸部,データベース,モデリング,解析

    概要

    地層処分とは、高レベル放射性廃棄物(以下、HLW)を数万年単位で人間の生活圏から隔離し、その間の安全を確保しようとする試みである。そのためには、長期にわたる地質環境の変動を三次元的に表現できる数値モデルを開発することが極めて有効である(JAEA, 2017)。それを踏まえ、我々は公開資料のみを用いて海陸シームレスな地質モデルを作成することを試みた。

  • 3次元リアルタイム計測を適用した施工管理・検査システムの開発

    著者

    矢萩 良二・沖原 光信・戸栗 智仁(清水建設(株))、平岡 卓爾・池垣 憲之介((株)エリジオン)、林 邦彦(地層科学研究所)

    KW:放射性廃棄物,遠隔操作,遠隔施工管理,遠隔検査,3次元リアルタイム計測,3Dスキャナ

    概要

    放射性廃棄物地層処分における遠隔操作への適用のほか、広く一般土木への展開へも考慮して、遠隔施工管理・検査システムを開発した。本稿では、土木工事における盛土技術(または、坑道埋め戻し技術)のうち、専用機械により盛土材料を斜めに撒き出し、斜めに締め固める方法を対象に実施して、その実証試験結果について報告する。

  • 疑似ランダム波を使った原位置計測による高精度弾性波測定システムの評価検証

    著者

    石山 宏二・吉野 修・引間 亮一(西松建設(株))、松井 裕哉・尾崎 裕介・竹内 竜史((国研)日本原子力研究開発機構)、榊原 淳一(JFEシビル(株))、佐ノ木 哲・林 邦彦(地層科学研究所)

    KW:高精度弾性波測定,原位置計測,疑似ランダム波

    概要

    地質環境の経時変化を高精度で把握でき、数百m以上の長距離測定が可能な弾性波測定システムの構築を目指し、深度500m(日本原子力研究開発機構の瑞浪超深地層研究所の研究アクセス南坑道)での疑似ランダム波の連続波を発振・受信する原位置計測を行った。 疑似ランダム波による受信波形の振幅減衰から測線長を長くした際の計測システムの妥当性・有効性を検証するとともに、受信点区間毎の速度と振幅減衰量から地質脆弱部の存在を把握可能であることを示した。

  • 沿岸部の地層処分における概念モデルを用いた広域地下水流動に関する一検討

    著者

    田部井 和人・羽根 幸司・升元 一彦・森川 誠司(鹿島建設(株))、天野 大和・古林 慧一(地層科学研究所)、丸井 敦尚((国研)産業技術総合研究所)

    KW:沿岸部,地層処分,地下水流動,概念モデル

    概要

    地層処分のサイト選定において、文献調査段階では地下に関する情報が限られるため、地質的・水文学的知見を活用しながら解析的検討を実施することで、次ステップである地質環境モデル構築に活用できる情報を提供することができると考える。 筆者らは、文献調査段階の概念モデルを活用し、次段階エリア選定の観点から海水準変動を考慮した密度流解析により、水理地質環境が安定な領域の抽出を試みた。このようなエリアの抽出は、冒頭で述べた概要調査段階のエリア選定や概念モデルの更新のための物理探査位置の選定に活用できると考える。今後は、今回使用していない物理探査データを用いたモデル更新や密度流解析を用いた感度解析などを行い、検討手順の充実を図る予定である。

  • 処分地選定プロセスに則った沿岸部における3次元地質モデルの構築

    著者

    天野大和・古林慧一(地層科学研究所)、丸井敦尚((国研)産業技術総合研究所)、田部井和人・羽根幸司・升元一彦・森川誠司(鹿島建設(株))

    KW:沿岸部,地層処分,3次元地質モデル,概要調査,Conceptual Model,Site Descriptive Model

    概要

    地層処分のサイト選定は、3つの処分地選定プロセスに沿って進められるが、大規模かつ安全性が求められる地層処分事業の遂行にあたっては、ステークホルダーの同意を得ることが重要となる。 本研究では、今後本格的に始まる事業に備え、処分地選定のための地下水流動解析に必要な3次元地質モデルである「文献調査段階での概念モデル」と「概要調査段階での地質環境モデル」の構築を試行した。

  • 沿岸部の地球科学的特性を考慮した、地球科学文献・3次元地質・地形データベース構築

    著者

    丸井敦尚・樽沢春菜((国研)産業技術総合研究所)、羽根幸司・田部井和人・升元一彦・森川誠司(鹿島建設(株))、天野大和・古林慧一(地層科学研究所)

    KW:地層処分,沿岸部,概念モデル,地質環境モデル,データベース

    概要

    今回、沿岸部特有の環境を踏まえ、概要調査段階から精密調査段階で必要となる地質環境の調査、工学に関する技術開発に対して総合的に取り組むための、概念モデルの構築を目指した。 その一環として、取りまとめた列島の地球科学文献(約80万件)のデーターベース整理、同時に陸域から海域に至る地質情報と地形情報をデータベースについて報告する。今後、地層処分技術の信頼性および安全性の更なる向上を図ることを目的にした地質モデルの構築、後の地質モデル(物理特性値を孕んだ3次元SDM(Site Descriptive Model))の構築に役立つことが望まれる。

  • 斜面崩壊における粒状体個別要素法の実業務への適用検討

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)

    KW:slope failure,granular distinct element method, laboratory test,contact model, coordination number

    概要

    本報告は、斜面崩壊による土砂の運動特性や到達範囲を粒状体個別要素法を用いて予測する際、原位置試験や調査から一般的に得られる地盤物性に基づいて粒子間接触モデルのパラメータ、および粒子構造の配置を合理的に決定する一連のシステムを示した。 (使用解析プログラムはPFC ver 6(米国、Itasca社製))

  • 浸透流解析を用いた廃棄物最終処分場の底面遮水工への揚圧低下検討

    著者

    細野 賢一(地層科学研究所)、大野博之((株)環境地質)、山内 一志((株)建設工学研究社)、登坂 博行((株)地圏環境テクノロジー)

    KW:浸透流解析,最終処分場,揚圧力

    概要

    切土や盛土等の整地を行い建設された処分場では、切土法面や底面遮水工は地下水による楊圧を受け、法面崩壊や遮水工の破断等の事態に至ることが懸念される。このような事態の対策として、地下水集排水管等による水抜き対策が実施の効果を見据えた上で、配置や設置本数などを決定することについては課題がある。そこで本研究では、3次元浸透流解析手法を用いて楊圧状態を把握し、仮想ドレーンモデルを用いて楊圧を低下させる地下水集排水管の配置構造の最適化を試み、同手法の有効性を確認する。

  • 物理モデルの違いが3次元落石軌道シミュレーションに及ぼす影響

    著者

    菅野 蓮華・森口 周二・寺田 賢二郎(東北大学)、津田 悠人・吉田 郁政(東京都市大学)、岩永 昇二(地層科学研究所)

    KW:Rockfall simulation,Numerical modeling,Hazard analysis

    概要

    落石リスクのハザード分析やリスク評価に数値シミュレーションが広く用いられている。本研究では、落石の数値シミュレーションに用いられている質点系シミュレーションと非質点系シミュレーションの両方を用いて同一斜面上での落石シミュレーションを実行し、物理モデルの違いがシミュレーション結果に及ぼす影響を具体的に調べる。加えて岩塊形状の表現精度の違いによるシミュレーション結果の変化に関しても、同様に調べる。 最終的に、道路防災のための予測ツールとして用いる物理モデルの適切な選択について考察する。

    ※本論文内に掲載されている可視化画像が、第25回計算工学講演会・グラフィックスアワードにて、「グラフィックスアワード最優秀賞」および「グラフィックスアワード 特別賞(Meshman賞)」を受賞しました。

  • 振動式および静的締固め改良工法による大規模地盤改良工事(その2)

    著者

    藤井嵩大((株)JERA)、吉田龍平・広重敬嗣(大成建設(株))、尾方太((株)不動テトラ)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:サンドコンパクションパイル(SCP),2次元FEM解析,変位緩衝孔

    概要

    既設護岸近傍において変位緩衝孔による変位低減対策を用いたSCP工法(サンドコンパクションパイル工法)を施工した。本施工にあたり、地表面水平変位の計測を行うとともに実施した2次元FEMによる再現解析について報告する。

  • トンネル掘削解析において地山を粒状体としてモデル化する試み

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)

    KW:粒状体,連続体,トンネル掘削,個別要素法,有限差分法

    概要

    本報では、地山を粒状体の集合で、支保構造を連続体で同時にモデル化するトンネル掘削解析の実用性を検討した。地山のモデル化には粒状体個別要素法を適用し、支保構造のモデル化には有限差分法を適用し、吹付けコンクリートはソリッド要素、鋼製支保工とロックボルトは、はり要素を用いた。このような粒状体と連続体のハイブリッドなモデル化が実現できれば、地表面沈下や補助工法の効果の評価だけでなく、支保構造に発生する応力や変形を従来の連続体解析の様式で得ることが期待できる。(解析プログラムは、米国Itasca社製のPFC3D、およびFLAC3Dを用いた)

  • 予測型CIMの岩判定業務への活用

    著者

    三宅由洋・冨永英治・山根裕之・木梨秀雄(大林・地層科学研究所・伊藤忠テクノソリューションズ コンソーシアム)

    KW:CIM,前方探査,クリギング,クラウド

    概要

    国土交通省「建設現場の生産性を飛躍的に向上するための革新的技術の導入・活用に関するプロジェクト」(PRISM)の助成を受け、 予測型CIMを用いた地質情報の統合化とクラウドによる情報の共有化によって、岩盤判定業務業務の品質向上を目指した試みについての概要と試行結果について報告する。 本試行のモデル現場は、冠山峠道路第2号トンネル工事である。

  • 既設トンネル覆工における繊維シート接着工の配置パターンに関する一考察

    -変位緩衝孔による施工時地盤変位低減対策の再現解析結果について-

    著者

    森本真吾(ドボクリエイト(株))、岡部正・五味綾子・田部美月((株)ケー・エフ・シー)、菅原健太郎・東幸宏(地層科学研究所)、林久資(山口大学大学院)

    KW:トンネル補修,繊維シート接着工,数値解析,配置パターン

    概要

    本研究では、対策工のうち繊維シート接着工を取扱い、経済性や効率性等の観点から対策工設計の一助となるように、数値解析を用いた遷移シート接着工の配置パターンの違いにおける補強効果を検討し、考察を述べる。

  • トモグラフィによるメタンガス濃度分布の評価

    著者

    八尋英恵・本島貴之(大成建設(株))、佐ノ木 哲(地層科学研究所)、宮川和也((国研)日本原子力研究開発機構)

    KW:メタン,可燃性ガス,可視化,レーザーメタンセンサ,トンネル,トモグラフィ

    概要

    トンネルや地下空洞などの地下構造物を建設する際に、メタンガスを含む可燃性ガスの計測管理を行うことが事業者の責任として定められている。レーザーメタンガスセンサによる計測では、センサから標的までの測線上のメタン濃度積算値を測定するため、平均的なガス濃度の測定は可能だが局所的な値を測定することが出来ず、メタンガス濃度とその空間分布の把握が困難である。本検討では、そのような課題に対し、メタンガス濃度の空間分布の把握を目的として、レーザーメタンガスセンサによる計測値を対象に反復処理により分布を推定するトモグラフィ解析を適用した。

  • 坑道周辺のボーリング調査に基づく割れ目情報が物質移行時間に与える影響に関する検討

    著者

    田部井和人・並川正・羽根幸司・升元一彦・森川 誠司(鹿島建設(株))、杉田 匠平(ダイヤコンサルタント(株))、関野 真登(地層科学研究所)

    KW:割れ目ネットワーク,地下水流動解析,物質移行時間,放射性廃棄物

    概要

    地層処分の安全評価では、天然バリア中の物質移行時間や移行経路が重要なパラメータとなる。 割れ目を有する岩盤を仮想的な円形もしくは多角形割れ目の集合で表現し、仮想割れ目によるネットワークが地下水流動経路となるとみなす割れ目ネットワークモデルは、一般にボーリング調査などから割れ目パラメータ(長さ、密度、方向、透水量係数)を設定するが、調査の量や方向が移行時間に与える影響は明らかになっていない。そこで本報文では、スウェーデンSKB社が実施した【Aspo】地下研究施設の坑道周辺のボーリング調査結果を用い、割れ目情報の調査量が移行時間に当たる影響について初期検討を行った。

  • 岩盤既存亀裂を考慮した間隙水圧連成DEM によるトンネル切羽安定解析

    著者

    清水 浩之・宇津野 衞・大野 進太郎(鹿島建設(株))、関野 真登(地層科学研究所)

    KW:個別要素法,トンネル切羽,水圧破砕,亀裂,岩盤

    概要

    大土被りトンネルの掘削において切羽前方に断層破砕帯などの高圧湧水帯がある場合、さらに岩盤中に多数の既存亀裂が存在する場合、既存亀裂内の高水圧により既存亀裂同士が連結し、切羽の崩壊が促進されることが考えられる。このような現象を精度よく評価するためには、岩盤内の既存亀裂と水圧による亀裂伸展の両方を考慮した切羽の安定性検討が必要である。従来多用されてきた連続体解析手法では、個々の亀裂内部の水圧による亀裂伸展挙動を表現することは困難である。そこで、流体流動と破壊の連成挙動を詳細に表現可能となるように拡張した粒状体個別要素法(Distinct Element Method,DEM)により、既存亀裂を含んだ高拘束圧、高水圧条件下における大土被りトンネル切羽の二次元断面を対象とした安定性解析を行い、高水圧が作用する既存亀裂がトンネル切羽の安定性に対して与える影響を検討した。

  • 地下水シミュレーションの逆解析法における全節点水位再現性を指標とした比較数値実験

    著者

    阪田 義隆(北海道大学)、岩永 昇二(地層科学研究所)

    KW:Groundwater flow simulation,Parameter inversion,Root mean square error,Hydraulic head,Parameter optimization,Genetic algorithm,Discriminant analysis

    概要

    地下水シミュレーションのパラメータを決定する逆解析にて、対象の観測水位が目視観測や観測時間の違いなどによる誤差を含む場合、得られたパラメータによる計算結果が真の水位(全節点水位)を再現する保証はない。 本研究では5000パターンの異なるパラメータの断面二次元・定常流問題に対し、真のパラメータに乱数変動させた初期パラメータ、制約付き最小二乗法、遺伝的アルゴリズム、初期パラメータ周辺での組み合わせ計算により逆解析をそれぞれ行い、全節点水位の再現性を比較した。その結果、全節点水位再現が最良となる逆解析法は、地盤条件により異なるが、最も頻度が高かったのは初期パラメータを用いた場合で、逆解析で得られたパラメータを説明因子に加えた線形判別分析により一致度約0.8で選定可能であることを示した。

  • 地山を粒状体としてモデル化したトンネル逐次掘削解析の試み

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)

    KW:tunnel excavation,granular material,distinct element method,soft rock mass,tunnel support

    概要

    本報告では、軟岩地山におけるトンネル掘削施行を想定して、地山を粒状体要素の集合で、支保構造を連続体要素でそれぞれモデル化し、両社の相互作業によるハイブリッドなシミュレーションの有用性を検討した。また、粘着力を有する地山材料に対する粒子間接触モデルの適切性や、計算不可軽減のための遠方境界地山の連続体によるモデル化も検討した。

  • 大変形を生じた泥質片岩地山の補強対策と変状解析による検証-国道197号 松柏トンネル-

    著者

    坂井 克巳(愛媛県南予地方局八幡浜土木事務所大洲・八幡浜自動車道建設課)、菅原 健太郎(地層科学研究所)、松本 暢史・古家 義信(大林組・奥村組土木興業浅田組共同体企業体)

    概要

    脆弱な泥質片岩部の掘削において、一方の側壁で最大770mmの水平変位が発生し、鋼製支保工の座屈など、一次支保が著しく変状するとともに、インバートの隆起が確認された。掘削時のトンネル安定とともに供用中の変状発生リスクに対する対策として、インバートのストラット補強や覆工の繊維補強を行い、供用中の計画監視を計画した。また、塑性化後の地山強度低下をモデル化した二次元解析で一次支保の変状やインバートの隆起を再現し、実施した対策の有効性を確認した。本稿では、大変形を伴うトンネルの施工と、変状メカニズムの解明を目的とした数値解析による検証結果について報告する。

  • 矢板工法で建設された覆工のひび割れ発生に関する解析的考察

    著者

    菅原 健太郎(地層科学研究所)、大窪 克己(中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京(株))、蒋 宇静(長崎大学大学院)

    概要

    矢板工法により建設されたトンネルの中には、建設から50年以上経過したものも多く、覆工コンクリートにひび割れが発生している場合には、適切な補修により機能の維持を図る必要がある。本研究は、矢板工法のうち上半先進工法(覆工施工は逆巻き)で施工された覆工コンクリートについて、外力ではないひび割れの原因と特徴を検証し、合理的な補修法の選択に役立つことを目的とした。

  • 3Dプリンターの地盤材料モデルへの適用とその研究動向

    著者

    竹村貴人(日本大学文理学部)、西本壮志(電中研)、下茂道人(深田地質研究所)、清木隆文(宇都宮大)、佐ノ木哲(地層科学研究所)

    KW:3Dプリンター,地盤材料モデル

    概要

    2010年代中盤から3Dプリンターへ入力するデータとして、X線CTにより作成された3Dデジタル画像が用いられ、実験用の空隙を持つ試料が再現されるようになっている。今後、地盤工学に係わる研究者および技術者もより3Dプリンターに接する機会が増えるであろうことを踏まえ、本論では、3Dプリンターの地盤工学への適用に関する現状をまとめる。

  • 矢板の引き抜きによる周辺地盤への影響(その2)

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、鈴木誠・佐久間遵(千葉工業大学)、中井照夫((株)地域地盤環境研究所)

    KW:矢板,引き抜き,有限要素法

    概要

    仮設工として用いられた鋼矢板の引抜き時に地盤との間で摩擦によって周辺地盤に影響が生じ、引抜いた後には、設置されていた矢板跡の空隙にわずかであるが地盤の流動が起き、周辺の地表面においても変位が生じることが懸念されている。 本研究では、このような地盤挙動予測に対して、アルミ棒積層体を用いたモデル実験と弾塑性有限要素法解析によって、鋼矢板の深さによる周辺地盤への影響と地表面沈下を評価した。

  • 切羽崩壊による地表面沈下・陥没範囲予測のための粒状体個別要素法の適用性検討

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)

    KW:地表面沈下,重力流動,粒状体個別要素法

    概要

    切羽崩壊による地表での影響範囲を予測するため、不連続体解析手法の1つである粒状体個別要素法(剛体球の集合体)の適用性を検討した。
    通常の土質試験結果において著者が判断した最小限の主要なパラメータを対象として、既往の実験結果に見られる崩壊領域の地表への進展現象を再現できれば、解析は妥当性を有するとした。解析プログラムは、米国Itasca 社製のPFC3Dを用いた。

  • 仮想ドレーンモデルを用いたトンネル掘削における先進ボーリングの効果の検討

    著者

    細野賢一(地層科学研究所)、福田毅・藤野晃(清水建設(株))、江島武((独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構)

    KW:浸透流解析,山岳トンネル,間隙水圧

    概要

    本論文では、排水構造物をモデル化せずとも効果を求めることができる浸透流解析手法(以降、仮想ドレーンモデル)を適用して、先進ボーリングの実績がある九州新幹線木場トンネルの工事記録を参照して、実施工に対応した浸透流解析を実施し、湧水量に対する実測との比較や水圧の低下効果を示した。

  • 岩盤亀裂伸展を考慮した間隙水圧連成DEM によるトンネル切羽安定解析

    著者

    清水浩之・宇津野衛・大野進太郎(鹿島建設(株))、関野真登(地層科学研究所)

    KW:個別要素法,切羽,水圧破砕

    概要

    トンネルが高湧水圧帯に接近すると水圧による亀裂伸展により突発的に切羽が崩壊する可能性がある。
    従来多用されているFEMに代表される連続体解析手法では表現が困難な個々の亀裂の伸展挙動を表現するために、流体流動と破壊の連成挙動を詳細に表現可能な粒状体個別要素法を用い、大深度地下の高地圧、高湧水圧条件におけるトンネル切羽の二次元断面を対象とした安定性解析を行い、水圧による亀裂伸展挙動がトンネル切羽崩壊に対して与える影響を検討した。

  • 砂型積層3Dプリンターで作製した地盤材料モデルの力学特性の再現性

    著者

    鈴木健一郎・奥澤康一(大林組)、濱本昌一郎(東京大学)、藤井幸泰(名城大学)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:3Dプリンター,せん断強度,圧裂引張強度

    近年、3Dプリンターによる造形技術の進歩により、様々な立体が複製、再現され、X線CTデータで土や岩石の復元も試みられている。3Dプリンターで地盤材料が再現されれば、数値実験と物理実験との対照も行われ、地盤の特性への評価手法に大きな進歩をもたらすものと考えられる。 本報告では、砂型積層3Dプリンターで作製した円柱供試体の密度試験、一軸圧縮試験、一面せん断試験、圧裂試験によるクラックの成長について再現性を調べた結果について報告する。

  • 最終処分場における大規模盛土状廃棄物の地震応答

    著者

    大野博之((株)環境地質)・磯部有作(地層科学研究所)・山内一志((株)建設工学研究社)、山中稔(香川大学)、稲垣秀輝((株)環境地質)

    KW:最終処分場,地震応答,大規模盛土状廃棄物

    概要

    大規模盛土の宅地造成地に地震力がかかると、地すべり的変形が生じることが示されており、この時、盛土内の地下水は飽和状態でなくても不安定化に影響を与える。こうした現象が、近年大規模盛土化している最終処分場の廃棄物層でも生じることが懸念されることから、最終処分場の大規模盛土状廃棄物の地震応答解析をFLIPを用いて行う。この時、解析コードFLIPの特徴から、粘着力は考慮せず、内部摩擦角のみを考慮した。

  • Biogeochemical simulation of microbially induced calcite precipitation with Pararhodobacter sp. strain SO1

    和文タイトル

    尿素分解菌Pararhodobacter sp. SO1株を用いたカルサイト析出反応の生物地球化学シミュレーション

    著者

    秋山克(地層科学研究所)、川﨑了(北海道大学)

    DOI 10.1007/s11440-019-00784-z

    KW:Biocementation、Biogeochemical simulation、Microbially induced calcite precipitation、 Numerical analysis、Ureolytic bacteria

    概要

    微生物を利用した地盤改良技術であるバイオグラウトの施工において、地盤条件に応じた適切な施工設計および施工による環境影響を評価することは重要である。本研究では、生物地球化学シミュレータであるThe Geochemist’s Workbench®を用いて、尿素分解型のバイオグラウト固化反応に関する各種実測値に対する現況再現解析、ならびにシミュレーションの精度向上に必要なパラメータ調整を実施した。その結果、尿素を分解するウレアーゼ活性試験の再現解析で得られた反応速度定数ならびに半飽和濃度を用いることで、砂供試体の固化強度と相関関係にある排出液中Ca2+濃度の変化を再現することができた。この結果は、バイオグラウトに微生物反応シミュレーションを適用することによって、バイオグラウト施工時の強度発現の予測や施工管理が可能であることを示している。

  • 最終処分場の適正化に向けた調査と対策Ⅱ―保有水等の流出の観点から―

    著者

    宮原 哲也・ 八村 智明((一財)日本環境衛生センター西日本支局)、大野 博之・小坂 英輝((株)環境地質)、 細野 賢一(地層科学研究所)、山内 一志((一財)日本環境衛生センター西日本支局)、山中 稔(香川大学)

    KW:最終処分場,適正化調査,物理探査,数値シミュレーション,ウォーターバリア工法

    概要

    既設の一般廃棄物最終処分場において不適正な状況を改善するための適正化事業として、周辺環境の保全の観点からの調査を実施し、その調査を用いた数値シミュレーション等を実施した。
    本研究の結果、廃棄物埋立地内の保有水等の水位が高いとき、現地の地下水位や水質観測の結果と整合する埋立地外への保有水等の流出が生じる可能性のあることが明らかとなった。この恒久対策として、埋立地内の水理ポテンシャルを周辺地下水のそれよりも下げる工法 (ウォーターバリア工法)、たとえば集水井工の設置が有効であることが数値シミュレーションにより示された。

2016-2018年

  • 仮想ドレーンモデルを適用した地下水情報化施工の試み

    著者

    江島 武((独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構)、細野 賢一・里 優(地層科学研究所)、福田 毅(清水・岩田地崎特定建設工事共同企業体)、藤野 晃(清水・青木あすなろ・菱興特定建設工事共同企業体)

    KW:tunnel,groundwater analysis,computerized construction,hydrogeological structure

    概要

    トンネル現場における坑内湧水量の予測に用いられる3次元浸透流解析にて、精度の良い予測値を得るには、3次元的な地質構造の把握と解析モデル作成の労力や計算時間の増大が課題となる。トンネル構造のモデル化を行わずに排水効果を得られる3次元浸透流解析手法仮想ドレーンモデルを適用し、同手法による解析結果とトンネル周辺の地下水位や施工中の坑内湧水量の実測データとの精度および計算時間の確認を行い、地下水情報化施工の支援ツールとして有効性を示した。

  • 移動体レーザスキャニングによるトンネル覆工の形状計測

    著者

    平野 紘司・大窪 克己(中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京(株))、後藤 和夫((有)ジーテック)、三ツ谷 洋司(リアルドットワールド(株))、遠藤 太嘉志(地層科学研究所)、佐野 信夫((株)アジア共同設計コンサルタント)

    KW:concrete lining,crack,lining shape measurement,MMS,lase scanning

    概要

    トンネル覆工のひびわれの原因を推定するための手段として、交通規制を伴わない移動体からのレーザスキャニングによる覆工の内空断面形状計測技術に注目し、移動体からのレーザスキャニング計測の測距制度および覆工の内空断面形状を2回計測した結果の差分についての報告と、移動体からのレーザスキャニング計測によって得られた点群データの分析手法および内空断面形状計測結果の適用性の検討結果を報告する。

  • 水抜きボーリングによる湧水対策を考慮した浸透流解析

    著者

    並川正・田部井和人・北村義宣・升元一彦・森川誠司(鹿島建設(株))、関野真登(地層科学研究所)、勘定茂(西日本高速道路(株))

    KW:浸透流解析,Manning式,水抜きボーリング,湧水対策,箕面トンネル

    概要

    大深度の高圧湧水帯の存在が危惧される山岳トンネルを安全・合理的に施工するために、長距離の先進探査ボーリングから得られる湧水量や水圧などの情報をもとに、水抜きボーリングなどの対策工設計のための予測解析が行われている。この解析の精度向上の課題として、ボーリング孔壁による摩擦損失を考慮することが挙げられる。 本報告では、ボーリング孔内の摩擦損失を考慮した三次元FEM浸透流解析手法について示し、実トンネルの施工情報を用いて湧水帯の透水係数を算定し、地下水圧低下をシミュレーションした事例を報告する。

  • 高精度弾性波測定システムを利用した地下水流動変化の原位置計測

    著者

    松井裕哉(日本原子力研究開発機構)、石山宏二・吉野修・引間亮一(西松建設)、佐ノ木哲・林邦彦・高橋昌弘・里優(地層科学研究所)

    KW:高精度弾性波測定,地下水流動変化,原位置計測

    概要

    超磁歪震源を利用した高精度弾性波探査システムを日本原子力研究開発機構が実施している再冠水試験現場付近に設置し、地下水流動場の変化の把握という観点から適用性を検討した。

  • FEM-DEM 連携解析によるコンクリート構造物のひび割れ進展評価技術の開発

    著者

    清水 浩之・大家 史・大野 進太郎・大谷 芳輝(鹿島建設(株)), 関野 真登(地層科学研究所)

    KW:個別要素法(DEM),有限要素法(FEM),ひび割れ進展,コンクリート

    概要

    従来用いられてきた有限要素法(FEM: Finite Element Method)のような連続体解析手法とDEM を連携させることでコンクリート構造物の詳細なひび割れ進展の評価を現実的な解析時間で行う手法を開発した。このFEM-DEM 連携解析によるコンクリート構造物のひび割れ解析事例を通して、本手法の利点やさらなる評価技術の高度化を目指すための課題について報告する。

  • 仮想ドレーンモデルの実用化を目指した現場実証解析

    著者

    江島 武((独)鉄道建設・運輸施設整備支援機構 九州新幹線建設局)、藤野 晃・福田 毅(清水・青木あすなろ・菱興特定建設工事共同企業体)、細野 賢一・里 優(地層科学研究所)

    KW:山岳トンネル,浸透流解析,情報化施工

    概要

    仮想ドレーンモデルの特徴は、トンネル掘削による排水効果を井戸公式で代用し、トンネル位置からの距離に応じた流量配分を近隣設定に行うことで、トンネル断面をモデル化せずに掘削による排水効果を求めることである。 本論文では、九州新幹線(西九州ルート)木場トンネルの施工実績(トンネル掘進にともなう坑内湧水量)に対する再現解析を実施することで、仮想ドレーンモデルを情報化施工として組み込む場合の実用性を確認した。

  • 個別要素法(DEM)を用いたトンネル切羽安定性検討

    著者

    宇津野衛・清水浩之・大野進太郎(鹿島建設(株))、関野真登(地層科学研究所)

    KW:個別要素法(DEM),トンネル,切羽安定評価

    概要

    一般的にトンネルの安定性を解析的に検討する際には、FEMに代表される連続体解析手法を用いられていることが多い。本論文では、連続体解析手法との比較を通じて、個別要素法(DEM:Distinct Element Method)のトンネル切羽安定性評価への適用性を検討した。
    (使用コード:PFC ver5.0、FLAC ver.8.0(ともに米国itasca社製))

  • 機械学習による地下水シミュレーション自動モデリング手法開発に向けた基礎的研究

    著者

    里優・岩永昇二(地層科学研究所)、阪田義隆(北海道大学)

    KW:地下水,シミュレーション,機械学習,最適化,自動モデリング

    概要

    研究目的は、地下水問題(例えば、堤防浸透、井戸取水など)に対し、実務的に妥当な地下水シミュレーションモデリングの自動化システムを開発することである。浸透問題、熱移送問題、物質移送問題の3テーマを対象とし、各テーマに対し設定した標準問題(学習ケース)に対し、事前情報、評価情報の質・量の異なる条件下において、シミュレーションを行い、評価情報に対する計算誤差、評価情報とは異なる真値情報に対する誤差について機械学習を繰り返し行わせる。 機械学習した結果と真値情報を比較し、与えられた事前情報に応じてどのように境界条件、水理定数を調整すべきかを統計的に決定し、実際の現場問題に適用し、その妥当性と有効性を検討することを目指す。まずは、研究手法の紹介と、浸透問題についての研究開発状況について報告する。

  • シミュレーションに基づく路線の落石対策工に関するリスク評価

    著者

    菅野蓮華・森口周二・寺田 賢二郎・林 俊介(東北大学)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:数値シミュレーション,統計モデリング,ナップサック問題

    概要

    交通路線の対落石安全性を予算内で最大化することを目的とし、数値シミュレーションに基づいて、目的にかなった対策工の設計に役立てるための落石リスク評価手法を構築した。 その上で、リスク指標に基づく路線全域の対策工の最適設計問題を定義する。

  • トンネル施工時の湧水対策効果に対する早期予測解析手法の提案

    著者

    細野賢一・河原裕徳・里優(地層科学研究所)

    KW:浸透流解析,湧水,地下空洞

    概要

    トンネル内湧水問題に対しては、トンネル掘削中の前方探査結果などに基づき、適時に水理地質構造を見直した上で、早急に湧水量の予測修正を算定し、対策工選定や計画変更に役立てることが望ましい。 本研究では、排水構造物をモデル化することなく湧水量を求めることができる仮想ドレーンモデルに対し、グラウト注入による改良効果を考慮できる式の導出を行ったうえで、種々の対策工を比較検討した。

  • 最終処分場の災害廃棄物仮置場としての利用上の留意点

    著者

    大野博之((株)環境地質)、磯部有作(地層科学研究所)、山中稔(香川大学)、宮脇健太郎(明星大学)

    KW:災害廃棄物,最終処分場,仮置場

    概要

    近年、災害時に発生する膨大な災害廃棄物の適切な仮置場の確保が重要な課題となってきており、その仮置場として最終処分場を利用することがある。 仮置きの仕方について留意しないと、貯留構造物や遮水工などの損壊を招く恐れがある。ここでは、その点についてのケーススタディを基に、最終処分場を仮置場としたときの留意点について検討した。

  • 大変形理論に基づくひずみ空間多重せん断モデルの適用性の検討~矢板式構造を対象として~

    著者

    藤井紀之・植村一瑛(応用地質(株))、関野真登(地層科学研究所)、仲摩貴史((株)地震工学研究所)、飛田哲男(関西大学)、上田恭平(京都大学防災研究所)

    KW:矢板式構造,大変形理論,ひずみ空間多重せん断モデル

    概要

    矢板式構造を対象とした遠心載荷実験結果と、FLIP TULIP によって得られた微小変形解析結果・大変形解析結果を比較し、矢板式構造を対象としたFLIP TULIP の適用性、矢板と背後地盤の拘束条件のモデル化の検討を行った。

  • 矢板の引き抜きによる周辺地盤への影響

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、鈴木誠・庄司拓矢・永山亮(千葉工業大学)、中井照夫((株))地域地盤環境研究所)

    KW:矢板,引き抜き,有限要素法

    概要

    仮設工として用いられた鋼矢板を引抜く際、地盤との間で摩擦によって周辺地盤に影響が生じ、引抜き後に設置されたいた矢板跡の空隙にわずかであるが地盤の流動が起き周辺の地表面においても変位が生じることが懸念されている。 本研究では、このような周辺地盤の影響についてモデル実験と解析により把握するとともに、解析の妥当性が得られれば現場での予測に反映させることを目的とした。今回は引抜き初動時における影響について比較した。

  • 廃タイヤのカスケードリサイクルによる海面最終処分場における海底面保護の適用

    著者

    儲楚(九州大学大学院)、ハザリカ・ヘマンタ(九州大学大学院)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:海面最終処分場,三軸セル,透水試験

    概要

    廃タイヤチップ(以下TC)の海面処分場における排水材としての役割を検証するために、大きい粒径を持つ試料に等方圧密することができる三軸タイプ透水試験機を新たに開発し、それを用いて定水位透水試験を行った。 更に、TCや礫など粒径の大きい試料に本試験機の有効性を評価し、浸透流の速度が透水係数の結果にもたらす影響を検討する。

  • 砂型積層3Dプリンターで作製した地盤材料モデルのせん断特性

    著者

    鈴木 健一郎((株)大林組)、藤井 幸泰((公財)深田地質研究所)、磯部 有作・佐ノ木 哲(地層科学研究所)

    KW:3Dプリンター,せん断強度

    概要

    「3Dプリンターによる岩盤の復元に関する研究委員会」では、砂型積層3Dプリンターで作製した円柱供試体について、その工学的特性のうち、せん断特性の再現性について検証したので報告する。

  • 坑道掘削時の内空変位計測結果に基づく初期応力状態の推定

    著者

    青柳 和平((国研)日本原子力研究開発機構)、亀村 勝美((公財)深田地質研究所)、菅原 健太郎(地層科学研究所)、萩原 健司(大成・大林・三井住友特定建設工事共同企業体)

    KW:初期応力,内空変位,幌延深地層研究センター

    概要

    幌延深地層研究センターでは、地下施設建設前のボーリング調査で水圧破砕試験により初期応力状態を設定したが、水圧破砕試験で評価できる領域は小さいことから、不均質性の影響を含む広範囲な初期応力状態の設定については課題が残されていた。 そこで本報では、幌延深地層研究センターの深度350m に掘削された周回坑道で取得した内空変位に基づき、地下施設規模の初期応力状態を推定する手法を開発し、適用した結果について述べる。

  • 周回坑道掘削時に取得された内空変位と切羽観察結果に基づく初期地圧評価手法の開発

    著者

    亀村 勝美((公財)深田地質研究所)、青栁 和平((国研)日本原子力研究開発機構 幌延深地層研究センター)、名合 牧人(大成建設(株)), 菅原 健太郎(地層科学研究所)

    KW:In situ stress, Convergence, 3D FDM, Least squares method, Heterogeneity

    概要

    大規模な地下施設の建設にあたり、掘削対象岩盤の力学特性ならびに適切な初期地圧設定が重要となる。設計段階において推定された初期地圧状態の妥当性を検討するため、深度350mの周回坑道掘削時の内空変位と切羽観察記録を活用し、断層等の不均質性を考慮した数百m四方の数値解析モデルを構築し、坑道で計測された内空変位を説明できる初期地圧状態を評価した。評価結果は、他の計測結果と整合的であり、地下埋設建設段階における初期地圧状態の妥当性の確認手法として適用できる可能性が示された。

  • 質点系落石解析による危険度分布の確率論的評価の検討

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、稲垣秀輝・大野博之((株)環境地質)

    概要

    H26年8月に発生した広島豪雨土砂災害は、沖積錐上の民家に大きな被災をもたらした。この沖積錐に注目した土石流災害調査を行った結果、花崗岩分布地域では巨礫を含むマトリックス分が多く、沖積錐が緩やかで遠くまで達することがわかった。 これらの調査データをもとに、数値計算により今後の被災予測に活用するための感度解析を実施した。数値計算は質点系の落石解析手法を用いるため、巨礫を多く含んだ地区のみを対象とした、モンテカルロシミュレーションにより危険度分布を確率論的な評価を行った。

  • Three-dimensional visualization of methane concentration distribution in tunnels to increase underground safety

    著者

    名合 牧人・本島 貴之(大成建設(株))、宮川 和也((独)日本原子力研究開発機構)、蟹江 俊仁(北海道大学)、佐ノ木 哲(地層科学研究所)

    概要

    (独)日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で建設を進めている幌延深地層研究所(URL)の用地の地下水には,メタンと二酸化炭素が溶存している。URLの建設には地下水の排水を伴い,周囲の地下水圧を低下させる。これにより,ガスの溶解度が低下するため,顕著な脱ガスが生じる。坑道の切羽においては,突発湧水や高濃度のメタンガスの発生に伴い,酸素欠乏等による人災発生の可能性が高い。 このため,当施設では,メタンガスセンサを用いてモニタリングを実施し,ガス濃度に応じた管理体制を敷いている。しかし,センサ設置箇所の選定は,過去の経験や既存情報に依存し,また,計測範囲はセンサ設置箇所のポイントに限られる。一方で,メタンの滞留箇所は,換気装置の稼働中・停止中や気候(気圧・温度)の条件により変化することがある。 そこで,本研究では,メタンガスの濃度分布を空間的に把握するため,市販のレーザーメタンセンサとレーザー距離計測計を組み合わせたシステムを開発し,幌延URLの地下350mに位置する水平坑道で計測を実施し,メタン濃度の三次元可視化を行った。その結果は,換気下流でメタンガスが滞留するという予測と一致していた。一方で,地下水集水設備周辺や,掘削直後では低濃度であった断層付近において,認識していなかったメタンの滞留を確認することが出来た。 メタン濃度の三次元的把握は,換気計画の妥当性検証・見直し,建設安全性の確保に有効であるといえる。
    (メタン濃度の3次元分布の可視化に,弊社Geo-Graphiaが使用されました)

  • Development of a back analysis method for the estimation of in situ stress based on the measured convergence in the Horonobe Underground Research Laboratory

    著者

    青柳 和平((独)日本原子力研究開発機構)、亀村 勝美((財)深田地質研究所)、名合 牧人(大成建設(株))、菅原 健太郎・松原 誠(地層科学研究所)

    概要

    初期地圧は、高レベル放射性廃棄物処分場の深部地下施設の設計において重要な要素のひとつである。本研究では、(独)原子力機構が建設を進めている幌延深地層研究所の周回坑道掘削時に測定された内空変位に基づき、初期地圧を推定するための実用的かつ効果的な手法を確立した。約120m×200mの領域における広域の応力状態を求めるため、深度350mの周回坑道において様々な方位で内空変位を測定し、坑道周辺の断層や割れ目の存在を考慮した逆解析手法を開発した。解析結果は、水圧破砕法から推定した初期地圧のトレンドと良好な一致を示した。
    (断層、不連続面のモデル化に,弊社Geo-Graphiaが使用されました)

  • 飽和度上昇時のせん断強度低下による豪雨時斜面崩壊の連成解析による検討

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)

    KW:斜面崩壊,集中豪雨,不飽和特性,強度低下,連成解析,大変形理論

    概要

    斜面の不飽和領域でのサクション低下によるせん断強度低下に対する効果を連成解析により検討するにあたり、サクションと粘着力増分の関係式を応力浸透連成解析に導入し、その影響効果を検討した。

  • トンネル覆工試験体の打音試験を対象とした数値シミュレーション

    著者

    津野 究・嶋本 敬介・舩越 宏治((公財)鉄道総合技術研究所)、 菅原 健太郎(地層科学研究所)

    KW:トンネル,打音試験,解析

    概要

    鉄道トンネル検査の基本である打音調査を模擬した試験より、変状と打音時の振動特性についての検討を行った。この打音試験を対象としたシミュレーションを行い、試験結果との比較を報告する。

  • 長距離高精度弾性波測定システムにおける発振源としての超磁歪素子の特性評価

    著者

    石山 宏二・吉野 修・引間 亮一・平野 亨(西松建設(株))、佐ノ木 哲(地層科学研究所)、佐野 修(東京大学)

    KW:高精度弾性波測定,超磁歪素子

    概要

    岩盤の弾性的性質は、岩盤を構成する基質部、空隙、またのその空隙内の含水状況等により変化するが、これらの変化を非破壊で捉える手法の1つである弾性波測定が挙げられる。高精度で連続的に数百m以上の長距離測定が可能な弾性波測定システムの構築を目指し、発振源として着目した超磁歪素子の基本特性把握を目的とした室内実験を行った。

  • トンネル工事における3次元可視化システムの適用

    著者

    國領優・伊藤省二・神崎恵三・成富裕樹・大野伸也((株)熊谷組)、遠藤太嘉志(地層科学研究所)

    KW:3次元モデル,3次元可視化システム,破砕帯

    概要

    低土被りと破砕帯があるトンネル工事において、3次元可視化システム「Geo-Graphia」を用いて、地質の3次元モデル化を実施した事例について報告する。

  • 海面埋立処分場におけるタイヤチップを用いた遮水層保護手法の検討

    著者

    山本秀平(九州大学大学院)、佐藤研一・藤川拓朗・古賀千佳嗣(福岡大学)、八村智明・永岡修一(日本環境衛生センター)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:タイヤチップ,埋立て,遮水層

    これまでの研究を参考に薄層埋立工法において遮水層上に緩衝材として古タイヤから再生されるタイヤチップを敷くことで投入廃棄物による遮水粘土層の損傷を小さくし、有害物質の漏洩を抑止する検討を行った。円筒水槽を用い、タイヤチップの底部粘土層への緩衝効果を検討した結果について報告する。

  • 浅い基礎の支持力に関するジオシンセティックスの補強効果

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、鈴木誠・高橋駿介・田中A.麗南斗(千葉工業大学)、中井照夫(地域地盤環境研究所)

    KW:支持力,補強土,ジオシンセティックス

    概要

    構造物や盛土等の荷重により、地盤の側方変位を生じ周辺構造物に影響を与える場合があり、地盤の補強が必要な場合がある。既往の研究からジオシンセティックスを用いる補強法では支持力増加の効果、沈下や側方変位抑制効果が得られている。 モデル実験と数値解析を比較し、ともに同じ補強効果の傾向が得られることを確認した。既往の検討において、数値解析はモデル実験の挙動を十分に表現できることが確認されていることから、数値解析による検討に重点をおき、ジオシンセティックスの補強効果の感度に関してまとめた。

  • 高圧噴射撹拌工法を用いた六角形格子状改良による液状化抑制工法の開発 -その3:遠心力模型実験の再現解析

    著者

    竹内仁哉・大西朝晴・中島雅和(日特建設)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:液状化,格子状地盤改良,再現解析

    概要

    液状化を抑止する対策工法として、高圧噴射撹拌工法を用いて多数の六角形格子改良体を地盤中に造成し、液状化を抑制する新たな地盤改良工法の開発に取り組んでいる。本報では、3次元液状化解析プログラムを用い、遠心力模型実験結果の再解析を試みた結果を報告する。

  • 仮想ドレーンモデルのトンネル情報化施工への適用の試み

    著者

    細野賢一・河原裕徳・里優(地層科学研究所)

    KW:浸透流解析,情報化施工,地下構造物

    概要

    湧水量の予測は、浸透流解析手法が一般的であるが、解析結果が得られるまでに多大な労力と時間が必要となる。この課題を克服するため、トンネルの構造物をモデル化せずに排水効果を考慮できる仮想ドレーンモデルを考案した。仮想ドレーンモデルの妥当性の検証およびトンネルの情報化施工に活用する方法について述べる。

  • 豪雨時における斜面崩壊メカニズムの連成解析による検討

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)

    KW:斜面崩壊,集中豪雨,連成解析

    概要

    斜面の不飽和領域でのサクション低下によるせん断強度低下に対する効果を連成解析により検討するにあたり、サクションと粘着力増分の関係式を応力浸透連成解析に導入し、その影響効果を検討した。

  • 海面埋立処分場におけるタイヤチップを用いた遮水層保護手法の検討

    著者

    相原拓哉・山本秀平・梅田真志(福岡大学)、佐藤研一・藤川拓朗・古賀千佳嗣(福岡大学)、八村智明・永岡修一(日本環境衛生センター)、磯部有作(地層科学研究所)

    概要

    これまでの研究を参考に薄層埋立工法において遮水層上に緩衝材として古タイヤから再生されるタイヤチップを敷くことで投入廃棄物による遮水粘土層の損傷を小さくし、有害物質の漏洩を抑止する検討を行った。円筒水槽を用い、タイヤチップの底部粘土層への緩衝効果を検討した結果について報告する。

  • 海面埋立処分場におけるタイヤチップ敷設手法の検討

    著者

    相原拓哉・山本秀平・梅田真志(福岡大学)、佐藤研一・藤川拓朗・古賀千佳嗣(福岡大学)、八村智明・永岡修一(日本環境衛生センター)、磯部有作(地層科学研究所)

    概要

    海面埋立処分場の遮水層上に緩衝材として使用済みタイヤを粉砕し作製したタイヤチップを敷設を検討した。モデル廃棄物を用いた大型水槽による投入・沈降試験の再現性の検討とタイヤチップの投入・敷設方法の把握を行った結果を考察する。

  • 坑道掘削時内空変位に基づく広域岩盤の初期地圧評価

    著者

    亀村 勝美((公財)深田地質研究所)、青柳 和平((国研)日本原子力研究開発機構 幌延深地層研究センター)、名合 牧人(幌延ジオフロンティアPFI(株))、 菅原 健太郎・松原 誠(地層科学研究所)

    KW:initial stress,convergence during tunnel excavation,3D FEM,least squares method

    概要

    深度350mの坑道掘削時の内空変位計測結果を用いて、数百m四方の岩盤の挙動を説明できる初期応力の推定を試みた。また、推定結果の精度をより高めるために岩盤の割目の発達状況を考慮して内空変位計測結果を評価し、検討を行った。その結果は、他の計測結果と整合しており、本解析手法の妥当性が確認された。

  • 仮想トンネルモデルによる3次元浸透流解析手法

    著者

    細野 賢一・河原 裕徳・里 優(地層科学研究所)

    KW:tunnel,groundwater analysis,sump water,observational construction method

    概要

    トンネルによる湧水量予測のための3次元浸透流解析において、トンネルをモデル化せず、トンネル軸を中心とする円筒座標系における定常解を用いてトンネル掘削と同等の効果を解析領域に与える方法を考案した。

  • 質点系落石解析による土砂災害で発生した土石流の到達距離に関する一考察

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、稲垣秀輝((株)環境地質)、大野博之((株)環境地質)

    (2023年3月)

    概要

    H26年8月・広島豪雨土砂災害が発生した際に、沖積錐上の民家が大きな被害を受けた。その後行われた調査では、沖積錐の特性に注目し、花崗岩分布地域では巨礫を含む土石流の流れが遠くまで達することがわかった。これらの調査データを活用し、数値計算による感度解析を行い、将来の被災予測に役立てるための評価を行った。数値計算ではモンテカルロシミュレーションを使用し、質点系の落石解析手法を適用した。モンテカルロシミュレーションにより危険度分布を確率論的な評価を行った。

  • 仮想ドレーンモデルによる3次元浸透流解析

    著者

    細野 賢一・河原 裕徳・里 優(地層科学研究所)

    概要

    有限要素法による3次元浸透流解析を行う場合には、分水界に境界条件を定める必要性から、数100-数km四方の大きな解析領域が対象になる。この大きな領域に、トンネルや地下水排除工などを具体的にモデル化しようとすると、サイズが相対的に小さいため、具体的にモデル化する場合には多くの労力が必要となる。 本研究では、3次元モデルにおいて、トンネル等の構造物をモデル化せずに要素分割を行い、解析に要する時間を大幅に減ずる方法を考案した。これを用いて、いくつかのモデルケースを設定し、ドレーン構造物を具体的にモデル化した場合との結果を比較した。

  • 矢板工法で建設されたトンネルの移動体レーザスキャニングによる覆工形状計測

    著者

    菅原 健太郎(地層科学研究所)/大窪 克己(中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京)/土門 剛(首都大学東京大学院)/三ツ谷 洋司(リアルドットワールド)/ 蒋 宇静(長崎大学大学院)

    概要

    ひびわれがあるトンネル覆工の補修を行う上では,その原因を特定することが重要になる。筆者らは,この手掛かりとして,レーザスキャニングによる覆工の形状計測結果を用いることを試みた。独自の方法により覆工上半部の曲率半径を測定した結果,組み立て式型枠が設置された各スパンに共通する特徴的な曲率半径の分を認めた。 この覆工形状の分布が見られる場合は,外力による覆工の変形によりもたらされるとは考えにくいことから,覆工に生じているひぎわれが,覆工コンクリートの硬化過程の変形など外力以外に起因するものと判断できる。

  • 平成26年8月広島土砂災害の土石流粒度構成の違いによる沖積錐の形成過程

    著者

    稲垣秀輝(環境地質)、大野博之(環境地質)、磯部有作(地層科学研究所)

    KW:広島土砂災害,土石流,粒度,沖積錐,斜面傾斜

    概要

    平成26年8月19日から20日にかけて発生した広島豪雨土砂災害は、沖積錐上の民家に大きな被災をもたらした。この沖積錐に注目し土石流災害調査を行った。流域の地質の違いが粒度構成の異なる土砂流堆積物を形成したことが推察され、地質によって沖積錐の縦断形状が異なることがわかった。今後、防災・減災上の観点から、都市での沖積錐上の土地利用を考えることが重要となる。

  • ひずみ硬化型PHモデルのトンネル掘削解析における適用性の検討

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)

    KW:トンネル掘削解析,ひずみ硬化,三軸圧縮試験

    概要

    地盤の三軸圧縮試験の載荷過程で逐次進行する剛性低下をひずみ硬化で表現した弾塑性構成則モデルであるPH(Plastic Hardening)モデルのトンネル掘削解析への適用性を検討した。土被りの小さいトンネルを対象とし、地表面沈下やリバウンドなどの掘削によるトンネル周辺挙動に着目し、現状の実務で多用されているMohr-Coulomb 弾完全塑性モデルと比較して考察する。

  • せん断変形を受ける地盤におけるジオシンセティックスを用いた地盤補強方法に関する研究

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、木下貴道(名古屋工業大学)、Hossain Md.Shahin(Islamic University of Technology)、中井照夫((株)地域地盤環境研究所)

    KW:支持力,補強土,ジオシンセティックス

    概要

    せん断変形を受ける地盤におけるジオシンセティックスを用いた地盤補強方法を検討する実験と同条件で数値解析を行った。解析で用いる構成式は、砂地盤から粘土地盤まで地盤材料に拘らず、またモデル実験のような低拘束応力下から原地盤の応力レベルまで唯一的な材料パラメータを用いて応力-ひずみ関係を表現できる。その結果、解析の有効性をモデル実験で検証しておけば原地盤の挙動は解析で検討できる。

  • Reinforced Foundation Ground in Embankment Site Subjected to Consolidation

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、Hossain Md.Shahin(Islamic University of Technology)、中井照夫(地域地盤環境研究所)

2011-2015年

  • REINFORCING IN EMBANKMENT GROUND SUBJECTED TO REPEATED SHEAR DEFORMATION

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、Hossain Md. Shahin(イスラミック工科大学)、中井照夫((株)地域地盤環境研究所)

    概要

    盛土や構造物構築後の地震などの繰返しせん断変形を受けた基礎地盤の変位抑制工法のモデル実験と有限要素法による数値解析を行った。 検討した工法は矢板を側方に挿入するもので,矢板だけの場合,矢板とタイロッドを組み合わせ場合,矢板とネイリングを組み合わせた場合の3種類であり,タイロッドやネイリングとの組み合わせ効果についての検討を行うとともに、弾塑性構成式subloading-tijモデルを用いた有限要素による解析の妥当性をモデル実験との比較から確認した。また,解析においては粘土地盤を対象とした変位抑制工法についても検討を行い,補強効果の違いが得られた。

  • Study for the Elucidation of the Sedimentation Structure Using the Numerical Analysis

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、八村智明・大野博之・松本謙二・宮原哲也・永岡修一((一財)日本環境衛生センター)

    KW:MPS method,Sedimentation,Numerical analysis

    概要

    地上からまたは海中から地すべりが発生し、海中を沈降していく過程と沈降した後の海底面との衝突時に発生する海底地盤の巻き上げ現象をMPS(Moving Particles Semi-implicit)法により、基礎的な条件を仮定し表現した。密度の大きい沈降物が密度の小さい海底地盤を巻き上げた後に元の海底地盤の下に堆積し、巻き上がった海底地盤はその後沈降し、地すべりで発生した沈降物の上に堆積していく結果を得た。また、海底地盤の粘性係数の違いにより、巻き上がりの大小の違いも現れた。

  • ジオシンセティックスおよび矢板を用いた補強方法の実験的研究

    著者

    木下貴道・Hossain Md. Shahin(名古屋工業大学)、磯部 有作(地層科学研究所)、 中井 照夫((株)地域地盤環境研究所)

    KW:支持力,補強土,せん断

    概要

    ジオシンセティックスや矢板を用いた補強法を用いて、せん断変形が加わった場合の変位抑制効果について実験的に検討した。 ジオシンセティックスを用いた補強法では、端部ありの変位抑制効果が大きいことが示され、矢板を用いた補強法では、ネイリングやタイロッドを組み合わせることで変位抑制効果が大きくなることが示された。

  • せん断変形を受ける地盤での鋼矢板を用いた変位抑制工法の検討

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、木下貴道・Hossain Md. Shahin(名古屋工業大学)、 中井照夫((株)地域地盤環境研究所)

    KW:支持力,補強土,せん断

    概要

    基礎地盤の支持力増加および変形抑制効果を目的とした矢板を用いた補強土工法について、アルミ棒積層体をモデル地盤として用いたモデル実験と数値解析を行い、地盤全体にせん断変形を与えた場合の変位抑制効果について検討した。 また,鉛直単調載荷で有効な工法は地盤が繰返しせん断変形を受けるような場合でも有効であることも示された。 地盤材料の力学特性を適切に表現できる構成モデルを用いた数値解析法による結果はモデル実験結果と定性的・定量的により対応を示しており、ここで述べた解析手法は補強土工法のメカニズムの解明はもとより工法の効果の検討にも有効であることが示された。

  • 上向流カラム通水試験データ解釈方法の試案

    著者

    肴倉宏史((独)国立環境研究所)、細野賢一・横山裕之(地層科学研究所)

    KW:カラム試験,環境影響,解析方法

    概要

    上向流カラム通水試験を正式なISOとするために、精度評価等の作業を日本が主導的に担うことになり、国内でも、建設発生土やスラグ等の材料から溶出する汚染物質を評価するカラム通水試験への期待が高まっている。 カラム通水試験では、汚染物質の経時的な変化に関する一連のデータを得られるが、環境安全性確保の是非を判断するためのデータ解釈の方法の確立が課題となっている。 本研究では、盛土または埋土のモデル場を設定し、カラム通水試験データから、その材料の地盤環境影響を評価判定するためのデータ解釈方法の試案を提示するとともに、設定条件をパラメトリックに変更し、その影響について考察した。

  • Effective 3D Data Visualization in Deep Shaft Construction

    著者

    稲垣大介・津坂仁和・青柳和平((独)日本原子力研究開発機構), 名合牧人・井尻裕二(大成建設(株)), 重廣道子(地層科学研究所)

    KW:情報化施工支援,計測,Geo-Graphia,Observational construction method,Geological investigation method,Measurement data management,Information and Communication Technologies

    概要

    日本原子力研究開発機構は,北海道幌延町にて深地層研究計画を実施し,堆積岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる技術の信頼性向上を目指している。同計画の250m以深の地下施設工事においては,安全かつ効率的に施工をすすめるため,3次元地質・施工データ可視化システムを用い,情報化施工を行っている。
    本論文では,本システムを用い,工事進捗に伴い地質情報,計測データ,施工データ,予測解析結果を可視化・更新・総合評価を行い,次の施工ステップにおける工法,支保パターンの変更を行った事例を紹介している。さらに,施工結果に基づき,高レベル放射性廃棄物の地層処分における3次元可視化の有効性について,支保選定,調査結果の解釈の高度化の観点から述べている。

    (情報化施工支援システムとしてGeo-Graphiaが使用されました)

  • 矢板による地盤の変位抑制効果 -モデル実験と数値解析による検討-

    英文タイトル

    Restraint effect of ground displacement by sheet pile – Comparison by both model test and numerical analysis –

    著者

    磯部 有作(名古屋工業大学大学院:地層科学研究所)、Hossain Md. Shahin(名古屋工業大学大学院)、中井 照夫(地域地盤環境研究所:中部大学)、酒井 亮佑(中部国際空港(株))、吉田 泰規(中日本高速道路(株))

    KW:矢板,ネイリング,FEM,モデル実験,支持力

    概要

    鉛直荷重や繰返しせん断変形を受けた基礎地盤の沈下および側方変位抑制工法のモデル実験と数値解析を行った。 検討した工法は矢板を側方に挿入するもので,矢板だけの場合,矢板とタイロッドを組み合わせ場合,矢板とネイリングを組み合わせた場合の3種類である。 これらの工法について,実験・解析の両面から検討した。モデル実験はアルミ棒積層体を地盤材料として実施し, 有限要素解析は構成式としてsubloading tij modelを用いて実施した。荷重条件は,上載荷重として鉛直荷重を連続的に大きくする単調載荷と, 一定の上載荷重を受ける地盤に繰返しせん断変形を与える2ケースである。結果は,矢板だけの補強では大きな効果は期待できず, タイロッドやネイリングとの組み合わせによって大きな効果が期待できることが分かった。 また,鉛直単調載荷で有効な工法は地盤が繰返しせん断変形を受けるような場合でも有効であることも示された。 地盤材料の材料特性を適切に表現できる有限要素解析はこのような工法検討の有効なツールであることも示した。

  • Effectiveness of reinforcement in embankment ground subjected to repeated shear deformation

    著者

    Yusaku. Isobe, Hossain Md. Shahin and Teruo Nakai
    磯部有作(地層科学研究所)、Hossain Md. Shahin(名古屋工業大学)、中井照夫(地域地盤環境研究所)

    Vol.7(2), pp. 1111-1116, 2014.

    KW:Embankment,reinforced ground,bearing capacity,finite element analysis

    概要

    盛土や構造物構築後の地震などの繰返しせん断変形を受けた基礎地盤の変位抑制工法のモデル実験と数値解析を行った。 検討した工法は矢板を側方に挿入するもので,矢板だけの場合,矢板とタイロッドを組み合わせ場合,矢板とネイリングを組み合わせた場合の3種類であり, タイロッドやネイリングとの組み合わせ効果について,実験・解析の両面から検討した。また,解析においては粘土地盤を対象とした変位抑制工法についても検討を行い, 補強効果の違いが得られた。

  • 距離減衰式と実測加速度を用いた想定地震時における加速度の推定方法

    著者

    里優・鶴岡大和((株)地層科学研究所)

    KW:距離減衰式,最大加速度,震源断層,安全性評価

    概要

    地震計が設置された計測地点での中小地震時の計測最大加速度と、距離減衰式より求まる理論最大加速度の比率を用い、想定震源断層による地震時の最大加速度を推定する手法を示した。 また、K-NETの震度計測結果をもとに、この手法の妥当性を検討し、大地震時の最大加速度と理論最大加速度の比率が、複数の中小地震時のデータからの回帰式により求められた比率をもとに推定が可能であることを示した。

  • トンネル掘削解析における実用的なひずみ軟化モデルの提案と適用

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)

    KW:soft-rock tunnel,strain-softening,dilatancy,triaxial test results,finete difference analysis

    概要

    軟岩地山を対象としたトンネル掘削を実施する場合、ひずみ軟化特性やダイレタンシー特性の表現が重要となる。 本論文は、通常の地質調査で実施される三軸圧縮試験の応力とひずみの関係を利用して、現場のひずみ軟化特性を再現するパラメータを得るプロセスを提案している。 本提案によるモデル化・解析手法は、構成式の議論による手法に比べて理論的な厳密さは劣るものの、ひずみ軟化特性の本質である変形の局所化や材料劣化の表現を実現しながらも実用性を重視した点に特徴がある。

  • 鋼矢板を用いる地盤の効果的な変位抑制工法

    英文タイトル

    Effecttive Restraint method of ground displacement by sheet pile

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、Hossain Md. Shahin(名古屋工業大学)、中井照夫(地域地盤環境研究所)

    KW:矢板,ネイリング,モデル実験,FEM,繰返しせん断変形

    概要

    盛土や構造物構築後の地震などの繰返しせん断変形を受けた基礎地盤の変位抑制工法のモデル実験と数値解析を行った。 検討した工法は矢板を側方に挿入するもので,矢板だけの場合,矢板とタイロッドを組み合わせ場合,矢板とネイリングを組み合わせた場合の3種類であり, タイロッドやネイリングとの組み合わせ効果について,実験・解析の両面から検討した。荷重条件は,一定の上載荷重を受ける地盤に繰返しせん断変形を与えた。 矢板だけの補強では大きな効果は期待できず,タイロッドやネイリングとの組み合わせによって大きな効果が期待できることが分かった。 特に,ネイリングとの組み合わせは載荷幅によらず,施工も容易であるため,有効な抑制工法であることを示した。 また,実験と数値解析との比較では同じ傾向が示されたことにより,提案解析法は有効なツールであることが分かった。

  • 斜面表層崩壊の土砂到達予測における粒状体個別要素法解析の適用

    著者

    中川光雄(地層科学研究所),池田泰之・山 真典((株)ドーコン),谷口拓也(北海道開発局)

    KW:表層崩壊,到達予測,粒状体個別要素法,キャリブレーション

    概要

    国道453号北海道千歳市支笏湖畔の道路敷地外に確認される崩壊堆積地形が既知である斜面を対象として、 粒状体個別要素法パラメータをキャリブレーションにより求め、付近の検討対象斜面に対して崩落シミュレーションを実施し、 土砂到達の程度を予測した。

  • 地下構造物建設における地盤・地質情報の三次元化適用事例

    著者

    加藤信義(北海道電力(株)),津坂仁和((独)日本原子力研究科開発機構),名合牧人・山上順民(大成建設(株)),松原誠・重廣道子((株)地層科学研究所),相澤隆生(サンコーコンサルタント(株)),亀村勝美((公財)深田地質研究所)

    KW:大規模地下空洞,大深度立坑,情報化施工,地質構造三次元可視化,岩盤挙動,崩落,穿孔検層,グラウト

    概要

    本稿では,設計の最適化,施工の効率化・高度化,そして安全の確保に不可欠な情報の有効活用と情報の共有を支援するツールとして,地下情報の3次元可視化システムGeo-Graphiaを大規模地下空洞および大深度立坑の施工に適用した事例を紹介している。

    「地質と調査」2014年第1号(通巻139号)は,一般社団法人 全国地質調査業協会連合会ホームページ(全地質連)より全文を見ることができます。

  • Influence of rock spalling on concrete lining in shaft sinking at the Horonobe Underground Research Laboratory

    著者

    津坂仁和・稲垣大介((独)日本原子力研究開発機構)、名合牧人・小池真史(大成建設(株))、松原誠・菅原健太郎(地層科学研究所)

    KW:Geo-Graphia,情報化施工

    概要

    本稿は,立坑掘削時の岩盤壁面崩落が覆工コンクリートに与える影響についてまとめたものである。日本原子力機構が建設を進めている幌延深地層研究所で掘削する3本の立坑のうち,先行して施工している換気立坑の深度250m以深の施工において,幾つかの深度で岩盤壁面の崩落が生じ,その崩落個所の直上に構築した覆工コンクリートに開口き裂が生じた。 この開口き裂の原因を調査するために,3次元レーザースキャナを用い,岩盤壁面の崩落形状を計測するとともに,岩盤崩落を模擬した数値解析を実施し,崩落個所周辺の覆工コンクリートと岩盤内の応力分布の変化を分析した。 その結果,立坑壁面の岩盤崩落により,その近傍に構築した覆工コンクリート内に引張応力が発達することが明らかとなった。また,崩落の奥行深さが100cm以上に達すると,覆工コンクリートの引張強度を上回る引張応力が生じる結果となった。 本研究で得た結果は,後続する2本の立坑施工時の施工管理指標として活用する。

    (グラウト注入量と割れ目のモデル化,3次元レーザースキャナを用いて取得した点群データに基づく壁面形状の分析には,弊社Geo-Graphiaが使用されました)

  • 海面処分における投入固体の自由沈降現象の検討 -MPSによる解析編-

    著者

    河原裕徳・磯部有作(地層科学研究所),松本謙二・大野博之((一財)日本環境衛生センター) 登坂博行(東京大学),永岡修一・八村智明((一財)日本環境衛生センター),武馬雅志・大嶋真由子((財)愛知臨海環境整備センター)

    KW:海面処分,廃棄物最終処分,埋立,MPS法,数値解析,沈降現象,大レイノルズ数

    概要

    海面(水面)の廃棄物最終処分場では、遮水層の層厚が埋立廃棄物の沈降および着底時に及ぼす衝撃によって減じられることがあってはならない。 埋立廃棄物の沈降現象を数値解析的に推察するために、本論では実験結果と比較し、MPS法による数値解析手法の再現性について検討した。 その結果、粒子法の一種であるMPS法では、単粒子のみならず多粒子の沈降状況をある程度表現できることが示された。 現在利用可能なコンピュータでは計算時間が膨大になり、適切な沈降速度を直接算出することはできないが、 いくつかの異なる粒子間距離の解析結果からある程度の沈降速度等を推察できる可能性がある。

  • 海面処分における投入固体の自由沈降現象の検討 -CIPによる解析編-

    著者

    磯部有作・河原裕徳(地層科学研究所),松本謙二・大野博之((一財)日本環境衛生センター), 登坂博行(東京大学),永岡修一・八村智明((一財)日本環境衛生センター),武馬雅志・大嶋真由子((財)愛知臨海環境整備センター)

    KW:沈降現象,大レイノルズ数,CIP法,数値解析,海面処分,廃棄物最終処分,埋立

    概要

    海面(水面)の廃棄物最終処分場では、遮水層の層厚が埋立廃棄物の沈降および着底時に及ぼす衝撃によって減じられることがあってはならない。 埋立廃棄物の沈降現象を数値解析的に推察するために、本論では実験結果と比較し、CIP法による数値解析手法の再現性について検討した。 その結果、流体と剛体をモデル化したCIP法によって、単粒子自由沈降の挙動を表現できることが示され、 とくに、底面遮水層への衝撃力やめり込み量を算出するための終端速度を算出するのに適していることが示された。

  • トンネル掘削時のロックボルトのモデル化に関する検討

    著者

    熊坂博夫(清水建設(株)),福田毅(地層科学研究所)

    KW:トンネル掘削,ロックボルト,モデル化,解析

    概要

    地山強度比の相違によるロックボルトの軸力分布の感度を検証する目的で、2パターンの地山でロックボルトを配したトンネル掘削解析を実施した。 この時にロックボルトの軸力のピーク値が現れる位置と軸力分布形状に大きな違いが見られない点から、 現実的な現象を再現しているとは言い難いと考えた著者らは、ロックボルトのモデル化の見直しを試みた。 具体的には、ロックボルトの端部を固定するフェイスプレートを解析的に表現することを試み、ロックボルトの軸力分布にどのような影響を与えるのかを定量的に評価した。 結果として、ロックボルトのモデル化の違いで軸力の分布形状が異なることがわかり、実現象を十分理解した上でモデル化をする配慮が必要であることを示した。

  • リアルタイムモニタリングのための小型無線ユニットの開発と地下水計測への適用

    著者

    中川 光雄・成田 穣・里 優(地層科学研究所)

    KW:MEMS,ICT,リアルタイムモニタリング,小型無線ユニット,地下水計測,省電力,メンテナンスフリー

    概要

    内部に傾斜角3成分、温度、湿度の各センサを装備し、外部のひずみゲージ型センサの値を送信できる小型無線ユニットを開発し、改良を継続している。 本稿では、トンネル施工時の周辺地域を対象とした地下水位自動計測に本ユニットと計測システムを適用した事例を紹介する。 今後は、高密度で安価なリアルタイム性のあるモニタリング網の実現と普及を目指し、技術要素の完成度向上、さらなるコストダウン等を進める。

  • 液状化に伴う戸建住宅の沈下現象についての数値解析的アプローチ (その2)

    著者

    磯部有作(地層科学研究所),余川弘至((一財)ベターリビングつくば建築試験研究センター),福田毅・里 優(地層科学研究所), 新井洋(国土技術政策総合研究所)

    KW:液状化,戸建住宅,数値解析,東北地方太平洋沖地震,お辞儀モード,動的相互作用,LIQCA,解析

    概要

    (その1)に引き続き、隣接する住宅がお辞儀するように傾斜・沈下した液状化被害を受けた2地区を対象に、 液状化解析コードLIQCAを用いて、2次元数値解析による被害メカニズムの検討を行う。 隣接する住宅のお辞儀モードについて、2次元液状化解析から、その要因が液状化地盤と住宅との強非線形動的相互作用によるものである可能性を指摘した。

  • 液状化に伴う戸建住宅の沈下現象についての数値解析的アプローチ (その1)

    著者

    余川弘至((一財)ベターリビングつくば建築試験研究センター),磯部有作・福田毅・里 優(地層科学研究所),新井洋(国土技術政策総合研究所)

    KW:液状化,戸建住宅,有限要素法,有効応力,動的解析,東北地方太平洋沖地震,LIQCA,解析

    概要

    東北地方太平洋沖地震で確認された隣り合う住宅がお互いにお辞儀するようにして傾斜して沈下する被害が多数報告されている。 地震に伴う地盤の液状化および住宅の振動が相互的に作用するためと考えられる。このような被害を受けた2地区を対象に動的有効応力解析を実施した。 お辞儀モードを検討するための準備解析として、液状化解析コードLIQCAを用いた地盤のみを取り扱った土柱モデルによる検討結果を報告する。

  • Improvement in the unconfined compressive strength of sand test pieces cemented with calcium phosphate compound by addition of calcium carbonate

    和文タイトル

    炭酸カルシウム添加で向上したリン酸カルシウム化合物固化供試体の一軸圧縮強さ

    著者

    秋山 克(地層科学研究所)、川﨑 了(北海道大学)

    Ecological Engineering 47: 264-267, 2012

    KW:リン酸カルシウム化合物,炭酸カルシウム添加,バイオグラウト,一軸圧縮試験

    概要

    リン酸カルシウム化合物(CPC)を用いた新しいグラウトによる改良地盤の強度を向上させることを目的として, CPCケミカルグラウト(CPC-chem)に炭酸カルシウム粉末を添加し,作製した砂供試体の一軸圧縮強さの測定を実施した。 また,それらの供試体を用いてSEMによる観察を行った。CPC-chemに炭酸カルシウム粉末を添加した場合に,粉末無添加の場合と比較して, 砂供試体の一軸圧縮強さが顕著に増加し,粉末を砂重量の5%添加した場合には最大209.7kPaに達した。 一方で,CPC-chemを加えずに砂重量の10%の炭酸カルシウム粉末のみを添加した場合は,脱イオン水の添加のみ(10.0kPa)と同程度の12.5kPaに留まった。 一軸圧縮強さが大きく,破壊ひずみが最も小さくなった1%の粉末添加では,析出物はSEM観察により網状の三次元構造を有していることが確認された。 本研究の結果は,CPC-chemによる地盤改良材の飛躍的な性能向上に炭酸カルシウム粉末の添加が有効であることを示した。

  • 大レイノルズ数における粒子の自由沈降現象の検討―実験編

    著者

    松本 謙二・永岡 修一((財)日本環境衛生センター)、大野 博之((株)環境地質)、磯部 有作・河原 裕徳(地層科学研究所)、八村 智明((財)日本環境衛生センター)、 武馬 雅志・大嶋 真由子((財)愛知臨海環境整備センター)、登坂 博行(東京大学)

    KW:沈降現象,大レイノルズ数,自由沈降実験,多粒子

    概要

    海面(水面)の廃棄物最終処分場は,埋立区画の底面遮水層として在来地盤の沖積粘土層を利用している場合が多い。 遮水層の層厚は,規定値を満足する必要があり,埋立廃棄物の沈降および着底時に及ぼす衝撃によって減じられることがあってはならない。 埋立廃棄物の沈降現象を把握することは,周辺環境への影響などを評価するうえで,非常に重要なことである。 このような現象を数値解析的に見積もる解析手法については,適切な手法の開発には未だ至っていないのが現状である。 そこでわれわれは室内および現場の自由沈降実験を実施し,大レイノルズ数域の多粒子の自由沈降現象について検討を行った。 その結果,単粒子自由沈降では,大レイノルズ数の沈降の場合,Newtonの実験式の0.5~1.0倍の沈降速度になることが示された。 一方,多粒子の自由沈降的落下挙動では,単粒子沈降よりも遅くなるものもあるが,最速で沈降するものは単粒子と同程度以上の沈降速度となり, Newtonの実験式の0.5~2.0倍であることが示された。

  • An observational construction management in the Horonobe Underground Research Laboratory Project

    著者

    津坂 仁和, 稲垣 大介, 常盤哲也, 横田秀晴((独)日本原子力研究開発機構)/名合 牧人(大成建設株式会社)/松原 誠, 重廣道子(地層科学研究所)

    KW:Geo-Graphia,情報化施工

    概要

    日本原子力研究開発機構は,北海道幌延町にて深地層研究計画を実施し,堆積岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる技術の信頼性向上を目指している。 同計画では,3本の立坑と調査坑道からなる地下研究所を建設中である。掘削対象の岩盤は,一軸圧縮強さが20MPa以下の珪藻質泥岩と珪質泥岩の堆積軟岩であり,地層境界には厚さ約100mの高透水性の割れ目帯が分布することから,深部においては立坑掘削に伴い壁面の崩落現象が生じることが予測された。そのため,壁面の崩落に伴う作業の安全性や工程の遅延を可能な限り抑制するために,情報化施工を実施している。 本論文では,3本の立坑のうち,先行して掘削する換気立坑を対象として,立坑掘削前に実施した立坑周辺の断層分布の予測と実際の断層分布の比較を述べるとともに,実際の掘削中に断層と遭遇した際の立坑の支保構造の損傷とその対応策について述べる。ここでの結果は,後続する東立坑,西立坑の施工に反映している。

    (グラウト注入量と割れ目のモデル化,3次元レーザースキャナを用いて取得した点群データに基づく壁面形状の分析には,弊社のGeo-Graphiaが使用されました)

  • QZSS 時刻利用防災用省電力無線システムの試作

    著者

    里 優・成田 穣(地層科学研究所), 山田 茂(ワイマチック(株))、北條 晴正(東京海洋大学)

    KW:QZSS時刻,無線センサユニット,計測

    概要

    準天頂衛星システム(以下、QZSS)は、衛星が常に天頂方向にあるため、山間部や都市のビル街などそれほど空が開けていない場所でも衛星測位サービスの利用が可能である。 また、小型で省電力なモジュールが開発されたことにより省電力で動作している計測システム等でのGPS 衛星信号利用が可能となった。 これらの利点を活用すべく、QZSS 対応受信機を搭載した無線センサユニットを試作し、無線センサの時刻調整をQZSS 時刻を用いて行う方法について検討した。 このようなユニットを利用した計測が災害状況の把握や迅速な復興に役立つと考えられる。

  • Microbially mediated sand solidification using calcium phosphate compounds

    和文タイトル

    微生物を利用したリン酸カルシウム化合物による砂固化

    著者

    秋山 克(地層科学研究所)、川﨑 了(北海道大学)

    Engineering Geology 137-138: 29-39, 2012

    KW:リン酸カルシウム化合物,バイオグラウト,一軸圧縮試験

    概要

    リン酸カルシウム化合物(CPC)をセメント物質として利用した新たなバイオグラウト(CPCバイオグラウト)の利用可能性を検証することを目的として, CPCバイオグラウトで作製した砂供試体の一軸圧縮試験を行った。 CPCバイオグラウト溶液の作製のために,pHの異なる2種類(弱酸性土壌および弱アルカリ性土壌)の土壌抽出水(微生物を含む),ならびにpH上昇材として尿素と3種類のアミノ酸を利用した。 土壌へのアミノ酸の添加によって,弱酸性土壌ではアンモニア生成に伴ってpHが経時的に上昇することが確かめられた。 一方,弱アルカリ性土壌では尿素を除き,顕著な上昇傾向は認められなかった。弱酸性土壌では,CPCバイオグラウトによってアミノ酸無添加の場合と比較して概ね一軸圧縮強さが向上した。 特に無添加の場合の平均値42.9kPaから,最大57.6kPaに向上するケースが認められた。 本研究の結果から,CPCバイオグラウトは,液状化対策工の地盤注入材として十分な強度が得られること,地盤中の土壌微生物を利用できること, 新たなpH上昇材としてアミノ酸が活用できること,土壌条件に応じてCPCケミカルグラウトとCPCバイオグラウトの使い分けが可能であること,などが示された。

  • 堆積軟岩における大深度立坑掘削に伴う壁面崩落現象

    著者

    津坂 仁和・稲垣 大介(日本原子力研究開発機構)、名合 牧人(大成建設(株)札幌支店)、松原 誠(地層科学研究所)

    KW:Geo-Graphia,情報化施工,soft sedimentary rock,shaft sinking,spalling,fracture distribution,three dimensional laser scanner,堆積軟岩,立坑掘削,坑壁崩壊,3次元地質構造,3次元レーザースキャナー

    概要

    本稿は,日本原子力機構が建設を進めている幌延深地層研究所において,先行して施工する換気立坑を対象として,坑掘削に伴う岩盤壁面の崩落現象を分析した結果をまとめたものである。 本研究では,先ず,立坑掘削に先立って実施したボーリング調査結果,および湧水抑制対策工の実績に基づき断層などの分布を推定し,立坑掘削に伴う崩落危険区間を設定した。 次に,実際の換気立坑の施工において,岩盤観察に併せて3次元レーザースキャナを用いた立坑壁面の形状測定を実施し,予測した区間における立坑壁面の崩落状態を定量的に評価し,岩盤性状との関係を分析した。 その結果,掘削に伴う立坑壁面の崩落発生区間は,崩落危険区間と整合することが確認された。また,断層上面にて小崩落が確認されたものの,ショートステップ工法では「高抜け」の抑制に効果的であることが明らかとなった。 本研究結果を後続の東・西立坑の施工に本研究をフィードバックし,作業安全性の確保や掘削工程の遅延,支保部材の損傷等の抑制に資する。

    (グラウト注入量と割れ目のモデル化,3次元レーザースキャナを用いて取得した点群データに基づく壁面形状の分析には,弊社のGeo-Graphiaが使用されました)

  • Novel grout material comprised of calcium phosphate compounds: In vitro evaluation of crystal precipitation and strength reinforcement

    和文タイトル

    リン酸カルシウムを含む新規グラウト材の結晶析出ならびに強度増加に関する室内試験

    著者

    秋山克(地層科学研究所)、川﨑了(北海道大学)

    Engineering Geology 125: 119-128, 2012

    KW:バイオグラウト,リン酸カルシウム,室内試験

    概要

    リン酸カルシウム化合物を用いた新規グラウト材の開発を目的として,リン酸カルシウム結晶析出,グラウトの粘性ならびに砂供試体の強度増加に関する室内試験を実施した。 その結果より,リン酸カルシウムで作成した砂供試体は経時的に強度が増加し,リン酸カルシウム化合物はグラウト材としての十分な性能を有していることが示された。

  • 無線機器を利用した斜面変位計測法の研究

    著者

    西山 哲(京都大学大学院)、大西 有三(京都大学)、矢野 隆夫(京都大学大学院), 里 優(地層科学研究所)、吉崎 互(三菱電機・通信機器製作所)

    KW:無線機器,斜面変位計測,電波,リアルタイム計測,位相差,GDOP

    概要

    任意の計測点に設置した無線機の電波を受信することで,斜面および法面の変位を計測する手法について, 本研究では,無線機の座標値を算出する方法を考察するとともに,2.4GHz 帯の電波の送受信機を用いた計測実験により, 高精度にて変位をリアルタイムに検出できることを実証した。 また計測精度に影響を与える要因として,電波の送受信機の幾何学的な配置によって決まるGDOPという指標と計測精度の関係等を明らかにし,実斜面での適用性を検証した。

  • リン酸カルシウム化合物を用いた新しい地盤注入材に関する基礎的研究-アンモニア供給源および土壌微生物の添加が供試体の一軸圧縮強さに及ぼす影響-

    著者

    秋山 克(地層科学研究所)、川﨑 了(北海道大学)、青井 標野(北海道大学)

    KW:地盤注入材,バイオグラウト,実験

    概要

    リン酸カルシウム化合物を利用した新たなバイオグラウトを開発することを目的として,土壌微生物を用いたアンモニア生成によるpH上昇試験, ならびに,微生物を含む土壌抽出水と4種のアンモニア供給源およびリン酸カルシウム化合物で作製した豊浦砂供試体の一軸圧縮試験を行った。 アンモニア供給源の添加によって,土壌を含む水溶液でpHが経時的に上昇し,溶液中にアンモニアが検出された。 豊浦砂,土壌抽出水およびリン酸カルシウム化合物で作製した供試体の一軸圧縮強さは,アンモニア供給源の添加により, 無添加の場合と比較して概ねすべての供試体で向上する傾向が認められた。 本研究の結果から,アンモニア供給源ならびに地盤中の土壌微生物を利用して地盤の固化効果が期待できるリン酸カルシウム化合物の新たなバイオグラウトとしての利用可能性が示された。

  • New grouting materials using calcium phosphate compounds

    和文タイトル

    リン酸カルシウム化合物を用いた新しい岩盤注入材に関する基礎的研究

    著者

    秋山 克(地層科学研究所)、川﨑 了(北海道大学)

    KW:リン酸カルシウム,地盤固化材,バイオグラウト

    概要

    新たなセメント物質を探索してバイオグラウト工法の選択肢を増やすことで、地盤や岩盤の種類や目的に応じた多様な施工が可能になる。 そこで、セメント物質として骨や歯の主要な構成成分であるリン酸カルシウム化合物に着目し、新たな岩盤注入材を開発することを目的とした基礎的研究を実施。 リン酸カルシウム化合物の結晶化の特徴を利用することにより、岩盤注入材として応用の可能性を示す。

  • 海面最終処分場の廃棄物層内の水質浄化の処理機能に関する検討

    著者

    細野賢一(地層科学研究所)、大野博之・永岡修一・八村智明・宮原哲也・松本謙二((一財)日本環境衛生センター)、飛田靖之・富田洋平((財)愛知臨海環境整備センター)

    KW:海面最終処分場,水質浄化,廃棄物,移流分散解析

    概要

    廃棄物層中の保有水等は埋立物からの溶出によって汚濁成分を含む水質となり、この保有水等は、集配水設備を通して水処理施設へ送られる。 処分場の表層部は、早い段階での跡地利用されることが望まれており、そのために廃棄物層に含まれる汚濁成分の早期浄化(早期安定化)する工法の選定が重要となる。 (財)愛知臨海環境整備センターにより管理・運営されている衣浦港3号地処分場を対象とし、廃棄物層上部水平暗居工による集配水設備を考慮した移流分散解析モデルの構築を行い、 最適な水平暗渠構造の選定を試みた。また、跡地利用等も考慮した上での、解析実施ケースのメリット・デメリットを整理する。

  • 海面最終処分場の底面遮水層への投入廃棄物の影響

    著者

    磯部有作(地層科学研究所)、松本謙二・大野博之・永岡修一・八村智明((一財)日本環境衛生センター)、飛田靖之・富田洋平((財)愛知臨海環境整備センター)

    KW:海面最終処分場,水質浄化,廃棄物,移流分散解析

    概要

    近年の海面最終処分場は、埋立区画の底面遮水層として在来地盤の沖積粘土層を利用している。 廃棄物の投入による底面遮水層への廃棄物のめり込みなど遮水性能への影響が懸念される。 投入物の底面へのめり込みについて、CIP法による数値解析と実験結果との比較を行い、その影響を検討した。 また、数値解析の妥当性を評価するために、仮定に基づいた理論解との比較も試みた。

  • Attempt to advanced observational construction of predictive analysis considering long-term deformation

    和文タイトル:長期変状予測解析を考慮した情報化施工の高度化への試み

    著者

    福田 毅(地層科学研究所),高橋俊長(東日本高速道路(株)),山田浩幸((株)鴻池組),蒋 宇静(長崎大学)

    KW:情報化施工,カルマンフィルター,逆解析,クリープ特性

    概要

    高度な情報化施工を取り組む上での一つの試みとして、カルマンフィルターを用いた逆解析手法による再現解析結果の妥当性について報告する。 また、逆解析により同定された岩盤物性値を用いた予測解析、およびクリープ特性を考慮した長期変形予測解析を実施した結果を報告する。

  • 地盤固化材としてのリン酸カルシウム化合物の種類と形態が強度に及ぼす影響

    著者

    青井標野・川﨑了(北海道大学)、秋山 克(地層科学研究所)

    KW:リン酸カルシウム,豊浦砂,バイオグラウト,一軸圧縮試験

    概要

    本研究ではリン酸カルシウム化合物(CPC)を用いて豊浦砂を固化させた供試体を作製し、一軸圧縮試験,SEM観察、CPC析出物のXRD分析を行った。 その結果より、CPCの結晶の形態が一軸圧縮強度に影響を及ぼすことが確認された。

  • トンネル覆工変状分析のための移動体3次元レーザースキャナの情報処理について

    著者

    遠藤 太嘉志・里 優・岩永 昇二(地層科学研究所)、三ツ谷 洋司(リアルドットワールド(株))

    KW:3次元レーザスキャナ,トンネル覆工,変状分析

    概要

    移動体レーザースキャナによって得られた点群データより、トンネル中心軸の設定とDEMの作成を行い、標準断面との差分を解析するという一連の点群処理方法について考案した。 今後、トンネル断面形状から推定する外力想定や建築限界の対比、活栓拡幅工事等における既存トンネルの覆工状況の掌握や設計に活用できるものと考えられる。

  • 道路防災管理のためのナノセンサデバイスの開発と適用

    著者

    中川 光雄・成田 穣・里 優(地層科学研究所)

    KW:道路防災管理,ナノセンサデバイス,斜面モニタリングシステム

    概要

    落石・岩盤崩落災害は前兆現象が捉え難く、危険箇所の特定ができないため、計測配置を高密度にした高精度な計測が要求される。 また、計測器機設置や維持管理が困難な斜面が多いため、要する費用が高額となる。 本研究では、小型の無線センサを用いて設置箇所の自由な設計を可能とし、小型化による低コスト化を図るなどして、 これらの課題を解決する斜面モニタリングシステムの開発・構築を試みた。

  • 電波位相差変位計測の斜面変位モニタリングへの適用性に関する検討

    著者

    里 優(地層科学研究所)、西山 哲・矢野 隆夫(京都大学大学院)・吉崎 互(三菱電機(株))

    KW:電波位相差変位計測,斜面変位,モニタリング

    概要

    電波位相差変位計測では、非接触で遠距離から斜面の変位を計測することが可能である。 斜面に発信機を設け、発信機の変位を電波位相差で計測する手法を用い、数100mの遠方にある発信機の動きを高精度に計測できることを実証した。 受信機の配置を最適化することで長期的な観測においては±5mm以下の精度で計測が可能である。 今後は,実斜面における観測事例を通して,気象条件と計測精度の関係等を把握していく予定である。

  • Relationship between crystal features of calcium phosphate compounds in chemical grout and unconfined compression strength of grouted sand

    和文タイトル

    リン酸カルシウムの結晶形および砂供試体の一軸圧縮強さにみられる関連性

    著者

    青井 標野(北海道大学)、川﨑 了(北海道大学)、秋山 克(地層科学研究所)

    KW:リン酸カルシウムグラウト,一軸圧縮試験

    概要

    CPCによって固化させた砂供試体を用いた一軸圧縮試験,SEMによる観察,XRDによる析出鉱物の同定を行った。 その結果,全供試体中,最も高い一軸圧縮強さを示した組み合わせでは,鉱物としてハイドロキシアパタイトが形成され,さらに針状の結晶構造を有することが示された。 今後,溶液組成や溶存イオンについての検討を行い,強度発現に必要な要素を明らかにすることで,より強度の高いリン酸カルシウムグラウトの開発を目指していく。

  • リン酸カルシウム化合物を用いた新しい地盤注入材に関する基礎的研究 -結晶析出試験と砂供試体の一軸圧縮試験-

    著者

    秋山 克(地層科学研究所),川崎 了(北海道大学)

    KW:リン酸カルシウム化合物,バイオグラウト,一軸圧縮試験,地盤注入材

    概要

    リン酸カルシウム化合物を利用した新たなバイオグラウトを開発することを目的として,土壌微生物を用いたアンモニア生成によるpH上昇試験, ならびに,微生物を含む土壌抽出水と4種のアンモニア供給源およびリン酸カルシウム化合物で作製した豊浦砂供試体の一軸圧縮試験を行った。 アンモニア供給源の添加によって,土壌を含む水溶液でpHが経時的に上昇し,溶液中にアンモニアが検出された。 豊浦砂,土壌抽出水およびリン酸カルシウム化合物で作製した供試体の一軸圧縮強さは,アンモニア供給源の添加により, 無添加の場合と比較して概ねすべての供試体で向上する傾向が認められた。 本研究の結果から,アンモニア供給源ならびに地盤中の土壌微生物を利用して地盤の固化効果が期待できるリン酸カルシウム化合物の新たなバイオグラウトとしての利用可能性が示された。

  • Influence of a fault system on rock mass response to shaft excavation in soft sedimentary rock, Horonobe area, northern Japan

    和文タイトル:北海道幌延地域軟堆積岩における立坑掘削時の岩盤挙動に対する断層系の影響

    著者

    常盤哲也・津坂仁和・石井英一・真田祐幸((国研)日本原子力研究開発機構)、冨永英治(地層科学研究所)、羽出山吉裕(大成建設(株))、舟木泰智((国研)日本原子力研究開発機構)

    KW:立坑掘削,断層,軟堆積岩,岩盤挙動

    概要

    本論文では、北海道幌延地域における断層系を生成した応力場に着目し、断層系と軟堆積岩中の立坑掘削における岩盤挙動との関係について検討している。 当該領域では、ボーリング孔における水圧破砕調査および地殻プレートの動きから、主要な水平方向主応力は東西型であることが示されているが、 立坑掘削時の立坑における最大内空変位は、北北東- 南南西の方向であった。 そこで、立坑壁における断層について断層すべり解析を実施し、断層系を生成する古応力場を再構築したところ、 最大水平主応力は主に北北東- 南南西であり、最小水平主応力は主に西北西‐東南東であった。 これらの方向は、それぞれ立坑の内空変位最大値と最小値の方向に類似している。 この結果は、断層系が、軟岩においては立坑掘削時の岩盤挙動に影響を与えていることを示しており、岩盤の変形は断層系によって制御されると考えられる。 また、断層系を生成する古応力のフィールドに着目して岩盤挙動を評価し、予測することも可能と考えられる。

2006-2010年

  • 大規模地下空洞の変状分析への3次元レーザースキャナの適用検討

    著者

    名合 牧人・鈴木 雅浩・竹田 直樹(大成建設(株))、松原 誠・遠藤 太嘉志・重廣 道子(地層科学研究所)、佐藤 哲郎・永田 衛史(計測ネットサービス(株))

    KW:Geo-Graphia,情報化施工

    概要

    大規模地下空洞の施工においては,掘削の進捗に伴う空洞壁面の変状を把握することが岩盤の安定性,支保の健全性を確認する上で重要な課題となる。 一方で,近年,3次元レーザースキャナによる形状計測技術を用いた出来形管理や施工管理手法が報告されつつある1)。 そこで筆者らは,3次元レーザースキャナを利用して,定期的に空洞形状を計測することにより空洞壁面の変位や変形モードを連続面的に確認することが可能なシステムを考案した。 本稿では,京極地下発電所空洞施工中に実施した,2回のレーザースキャナの結果から,空洞の変状分析に適用可能か検討した結果,および空洞壁面の異常な変位の有無について確認した事例を報告する。

    参考文献
    1): 長瀧慶明, 佐藤康弘, 村田 勤, 森川泰成/「3D レーザースキャナを用いた出来型確認システムの開発-その2適用事例-」, 日本建築学会大会学術講演概要集, pp.577-875, 2005.
    (3次元レーザースキャナを用いて取得した点群データに基づく壁面形状の分析には,弊社Geo-Graphiaが使用されました)

  • 高精度傾斜計による応力-水連成岩盤挙動のモニタリング

    著者

    井尻 裕二・羽出山 吉裕・名合 牧人(大成建設(株))、里 優・佐ノ木 哲・菅原 健太郎(地層科学研究所)

    KW:高精度傾斜計,応力-水連成,幌延深地層研究所,堆積岩,立坑掘削

    概要

    幌延深地層研究計画における立坑掘削の工程を反映した3次元応力-水連成解析を実施し、高精度傾斜計計測結果との対比を試み、その結果について報告する。

  • 雲仙普賢岳溶岩ドームの大規模地震による高速岩盤崩壊シミュレーション

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)、山田正雄・中谷紀行(国土防災技術(株))、近重朋晃(長崎県五島振興局)

    KW:雲仙普賢岳,岩盤崩落シミュレーション,高速岩盤崩壊,熔岩ドーム,3次元個別要素法,多面体ブロック,崩壊シミュレーション,3次元地震応答解析

    概要

    1990年島原半島雲仙普賢岳で噴火活動が開始され、一連の火山活動は1995年2月以降鎮静化しているものの火山活動によって出現した溶岩ドームは、時間が経過する中で崩れやすくなっている。 この状況において、強振動による岩盤崩壊が発生すれば、斜面下方にある島原市街地に大きな被害を及ぼす懸念がある。 大規模地震に起因した溶岩ドームの崩壊に続き、岩塊が高速で流化すると想定して、多面体ブロックを取り扱う3次元個別要素法(3DECコード)を用いて高速岩盤崩壊シミュレーションを実施し、 その到達範囲を予測し島原市の家屋や公共施設等に及ぼす影響を検討した。その一部を報告する。

  • 3次元地質構造可視化ソフトを利用した情報化施工支援システムの導入

    著者

    重廣道子・岩永昇二(地層科学研究所),武田宣孝(北海道電力(株))、山上順民・名合牧人・竹田直樹(大成建設(株))

    KW:Geo-Graphia,情報化施工,地下発電所,3次元可視化

    概要

    地下空洞の情報化施工では,観察・計測結果を迅速に評価し,合理的な対策工の立案を行うことが重要でありかつ種々の困難を伴う。そこで筆者らは,地質構造や支保構造を含む掘削進捗状況などを,3次元CGで可視化し,日々更新することが可能な「3次元地質構造・施工状況可視化システム」を導入した。 同システムを用いることにより,掘削進捗に合わせた計測結果の分析・評価など,岩盤挙動の理解を促すことが可能となり,工事関係者全員で地質構造について明確な共通認識を確立すること,および合理的な対策方法の立案を効率的に行うことが可能となった。 本稿では,この「3次元地質構造・施工状況可視化システム」の概要およびシステムを利用した検討事例について報告する。

    (地質情報・施工情報の可視化には,弊社Geo-Graphiaが使用されました)

  • 合理的な接触判定法に基づく3次元個別要素法による落石・岩盤崩落シミュレーション

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)、山田正雄・中谷紀行(国土防災技術(株))、近重朋晃(長崎県五島振興局)

    KW:3次元個別要素法,岩盤崩落,落石,シミュレーション,多面体ブロック,接触判定法,common-plane,rock fall,rock mass failure,3-dimensional distinct element method,polyhedron block,contact detection scheme

    概要

    落石・岩盤崩落シミュレーションを用いて岩塊の崩落軌跡を適切に予測し評価するには、斜面の地形、岩塊の形状や大きさを適切にモデル化できる手法が望まれる。3次元個別要素法における崩落岩塊のモデル化では、球要素を使用する方法が多く見受けられる。これに対して著者らは、形状や大きさがより実際に近いモデル化を実現するには多面体ブロックの適用が有効であると考える。実業務でこれを適用するにあたり最も重要なポイントは、多面体ブロックが高速で複雑に斜面と衝突する状況においても耐える3次元の接触判定法を有することである。本稿は、3次元個別要素法コード3DECに組み込まれている多面体ブロックのための接触判定法の有用性を明らかにした上で、岩塊崩落による道路の被災が懸念される斜面に対して崩落シミュレーションを実施し、その適用性を検討した。

  • 斜面微地形が落石軌跡に与える影響に関する数値実験

    Numerical Simulation of Effects of Slope Micro-Topography on Rockfall Trajectories

    著者

    西村強(鳥取大学),福田毅(地層科学研究所),木山英郎(鳥取大学)

    KW:斜面,落石軌跡,数値実験

    概要

    わが国は山地が多く、主要道路が山間部を縫うように走っているため、点検に基づいた危険地域指定・対策が重要であると考えられる。このような危険地域内の影響域、本研究の対象である落石に絞ると、落石到達域の評価に際しては、落石の落下軌跡や到達距離を予測し、かつ、対策工の位置における運動エネルギーも解析しておく必要がある。このように得られた解析結果は、地形データに重ね書きすれば、落石に対するハザード評価に有効な資料となる。 本研究では、著者らが開発した解析プログラムを用いて、地形や斜面表面などの幾何学的要因が与える影響について三次元解析を実施した. ここに言う幾何学的要因とは、2面から成る地形を設定し、それらの面は平均勾配によって表現し、さらに、各々の面には凹凸があるとして、細かく格子状に分割の上、斜面上の格子点の座標(標高)を設定する斜面モデルである。平均勾配,凹凸(roughness)と格子の大きさとに注目した解析を実施し、斜面の平均勾配と微小な地形変化が水平方向の拡がりに与える影響を例示した。

  • 任意多面体ブロックでモデル化した個別要素法による岩盤崩落シミュレーション

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)、神原 規也((株)エイト日本技術開発)

    KW:3次元個別要素法,多面体ブロック,rock mass failure,3-dimensional distinct element method,polyhedron block,falling trajectories,kinetic energy

    概要

    任意多面体ブロックの取り扱いを可能とする回転運動の合理的な定式化を検討。 またこれを急崖斜面に3次元個別要素法を用いて急崖斜面に適用したところ、回転運動の再現の重要性を示唆する結果が得られた。

  • 地すべりに対するトンネル坑口部の3次元有限差分法解析による合理的設計

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)、小林 博実・須貝 浩(エヌシーイー(株)), 川村 雅一(国土交通省北陸地方整備局)

    KW:landslide movement,entrance of tunnel,3D explicit finite difference method,AGF,All Ground fasten, rational design,地すべり,トンネル坑口部,3次元有限差分法解析

    概要

    坑口が地すべりブロック内に位置し、掘削により地すべり土塊を貫通するトンネルを対象として、施工進捗に伴うトンネル掘削によるゆるみの発生、トンネル周辺地山の緩みの発生、 補助工法による緩み抑制効果を3次元有限差分法解析を用いて検討した。

  • 凍結融解作用を受ける火山灰土斜面の熱伝導/応力変形連成解析

    著者

    石川 達也(北海道大学大学院)、里 優(地層科学研究所)、赤川 敏・三浦 清一(北海道大学大学院)

    KW:凍結融解作用,熱伝導/応力変形連成解析,斜面安定,凍上現象,せん断変形

    概要

    熱伝導/応力変形連成FEM解析手法を用いて火山灰土模型斜面の凍結融解実験を行い、実験結果との比較により数理モデルの妥当性の検証、 および地盤の凍結融解に関係する解析パラメータが寒冷地斜面の表層崩壊に及ぼす影響について検討を行った。

  • 小規模建築物を対象とした液状化対策の設計法に関する研究 (その2)

    著者

    真島 正人・高田 徹((株)設計室ソイル)、磯部 有作・里 優(地層科学研究所)、松下 克也(ミサワホーム総合研究所)

    KW:戸建住宅,液状化,地盤調査,地盤補強工法,液状化対策

    概要

    小規模建築物を対象とした液状化対策の効果について、有限要素法(FEM)による有効応力動的解析を実施し、過去に液状化によって不同沈下した建物の被害事例と比較検証している。

  • 小規模建築物を対象とした液状化対策の設計法に関する研究 (その1)

    著者

    高田 徹・真島 正人((株)設計室ソイル)、磯部 有作・里 優(地層科学研究所)、松下 克也(ミサワホーム総合研究所)

    KW:戸建住宅,液状化,地盤調査,地盤補強工法,液状化対策

    概要

    小規模建築物を対象とした地盤調査から液状化対策の必要性の判断フローと補強対策方を提案し、それについて論じている。

  • 岩塊の接触形態を考慮した3次元個別要素法による岩盤斜面崩落シミュレーション

    著者

    山田 正雄(国土防災技術(株))、中川 光雄(地層科学研究所)、江角 淳(島根県農林水産部)、近重 朋晃(長崎県島原振興局)、鵜飼 恵三(群馬大学大学院)

    KW:岩盤斜面崩落,3次元個別要素法

    概要

    岩塊の軌跡を支配する主要なパラメータである反発係数に基づいて跳躍を適切に再現するために、岩塊と斜面の接触面積の変化を反発係数に反映させた接触機構の合理的な力学モデルを提案する。 そして落石現地模型実験や実際の現場斜面においてこれを適用して良好な再現結果を得ることができた。

  • Coupled thermo-mechanical analysis for slope behavior during freezing and thawing

    著者

    T. Ishikawa・S. Miura・S.Akagawa(Hokkaido University), M. Sato(Geoscience Resetch Laboratory), S. Kawamura(Muroran Institute of Technology)

    KW:凍結融解作用,熱伝導/応力変形連成解析

    概要

    This paper presents a new analytical procedure with a coupled thermo-mechanical FEM analysis to simulate the mechanical behavior soil slope during freezing and thawing.

  • 寒冷地斜面の凍結融解現象を対象とした連成解析方法の検討

    著者

    石川 達也(北海道大学大学院)、里 優(地層科学研究所)、三浦 清一・赤川 敏(北海道大学大学院)、川村 志麻(室蘭工業大学)

    KW:寒冷地,融雪融解,連成解析,slope failure,freeze-thaw action,coupled analysis,cold region model test

    概要

    積雪寒冷地にある帯水斜面の安定解析手法を開発するために、縮小模型火山灰質土斜面の凍結融解実験を実施し、 寒冷地斜面の表層崩壊現象に及ぼす凍結融解作用の影響について検討するとともに、その数値シミュレーションを新たに開発した地盤の凍結融解現象を再現可能な 応力変形・熱伝導・浸透連成解析を用いて実施し、計算アルゴリズムに導入した支配方程式の妥当性や解析パラメーターの設定方法など解析方法の適用性について検証した。 その結果、凍結融解履歴を受けた帯水斜面は、土中水の凍結により凍結層と非凍結層の境界部に弱面が形成され、降雨時に表層崩壊を生じ易くなることを示した。 また、解析結果と実験結果の比較検討により、開発した連成解析手法の適用可能性を示した。

  • 幌延深地層研究所施設工事における高精度傾斜計データの分析

    KW:計測,立坑,傾斜計,高精度傾斜計,堆積岩,岩盤挙動,モニタリング,Baytap-G

    概要

    幌延深地層研究所施設である立坑掘削の進行と高精度傾斜計により得られたデータの比較を行い、傾斜が生じる要因についての分析を紹介しています。

  • 立坑掘削に伴う岩盤挙動に関する高精度傾斜計測結果と弾性解析の比較

    KW:立坑掘削,3次元弾性解析,計測,高精度傾斜計,弾性解析,堆積岩

    概要

    幌延深地層研究所施設である立坑掘削の工程を反映した3次元弾性解析を実施し、立坑施設付近に設置している9本の高精度傾斜計の計測結果との対比を試み、その結果についての報告をしています。

  • 空中レーザー計測による活断層変位地形の把握と変位量復元の試み

    著者

    中田 高(広島工業大学)、隈元 崇(岡山大学)、奥村 晃史・後藤 秀昭(広島大学)、 熊原 康博(群馬大学)、野原 壯(日本原子力研究開発機構)、里 優・岩永 昇二(地層科学研究所)

    概要

    典型的な逆断層型活断層が発達する横手盆地の千屋丘陵周辺と、横ずれ型活断層の典型である阿寺断層沿いにおいて、独自に空中レーザー計測を実施し、 そのデータを用いて鳥瞰図化による断層変位地形の把握と、断層変位量計測の手法的検討を行った。

  • 有限差分法・大変位解析による地すべりシミュレーションの適用性

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)、山田 正雄(国土防災技術(株))

    KW:地すべり,有限差分法,大変位解析,地すべり運動,大変位解析,動的陽解法,不連続要素,
    Landslide movement,Large displacement analysis,Explicit dynamic formulation,Interface element

    概要

    地すべり現象は、すべり面を挟み移動層(地すべり土塊)と不動層の間での相対的なずれ運動が継続する現象である。 地すべり土塊の移動現象を数値解析により実際的に再現するには、すべり面でのずれ運動、 すなわち、相対変位が大変位となるまで継続する現象を安定してシミュレートできる手法を適用することが有効である。 本研究では、動的陽解法で定式化した有限差分法の地すべり移動解析への適用性について検討した。 そして、この手法を、地すべり崩壊に至った斜面及び再滑動型地すべりが発生している斜面に適用し、それぞれの斜面の特徴的な現象をほぼ再現することができた。

  • 3次元落石運動解析における軌跡の拡がりに関する検討

    著者

    西村強(鳥取大学)・福田毅(地層科学研究所)・橋本純成(鳥取大学)・木山英郎(鳥取大学)

    KW:risk related to rockfall,three-dimensional numerical modeling,parametric simulation,lateral dispersion

    概要

    落石に関係するリスクを評価する際には、数値モデルを用いることが多い。解析結果の”もっともらしさ”は、数値モデルに用いられる入力変数(例えば,要素形状,速度比,斜面地形など)の不確実性や空間的な分布に影響を受ける。しかしながら、これらの因子が軌跡の拡がりに与える影響を系統的に解析した例は見当たらないようである。そこで、この研究では、著者らが開発した解析プログラムを用いて、地形や斜面表面などの幾何学的要因が与える影響について3次元解析を実施している。すなわち、平均勾配の異なる2つの面から成る模擬斜面地形を設定し、平均勾配の大きさと微視的地形変化に注目して解析している。講演論文には、特に、水平方向への軌跡の拡がりと上記の2つの因子の関係をパラメトリックスタディとしてまとめている。

  • 逆解析を用いた情報化施工の高度化に関する一考察

    著者

    福田 毅(地層科学研究所)、山田 浩幸((株)鴻池組)、藤澤 勉(東日本高速道路(株)千歳工事事務所)、大村 修一(鴻池・飛島特定建設工事共同企業体穂別トンネル西工事)、村上 章(岡山大学大学院)

    KW:カルマンフィルター,逆解析手法,有限要素法,inverse analysis,observational construction,swelling rock,Kalman filter

    概要

    情報化施工をより高度化するとの観点からは、幾つかの解決すべき課題がある。それは、段階掘削など三次元的な構造変化を伴うような場合に適用しにくいこと、時間とともに剛性が変化するクリープ変形が生じているような場合に適用できないこと、岩盤の強度定数を推定することが難しいことなどである。このような問題点が解決すれば、例えば切羽前方の変位や地表面沈下など、多くの情報を用いた逆解析が可能となる。 その結果、トンネル周辺の地山の状態を、より多くの情報を基に監視することができることとなり、情報化施工の高度化に寄与すると考える。そこで、筆者らは有限要素法にカルマンフィルターを適用した逆解析手法によって、これらの問題を解決することを試みた。本報告では、研究開発の第1ステップとしてこの逆解析手法の適用事例について述べた。

  • 岩塊の接触形態を考慮した3次元個別要素法による岩盤斜面崩落シミュレーション

    著者

    山田 正雄(国土防災技術(株))、中川 光雄(地層科学研究所)、鵜飼 恵三(群馬大学)

    KW:岩盤斜面崩落,3次元解析,個別要素法,シミュレーション,3元素個別要素法,岩盤崩落,落石,
    three dimentional distinct element method,coefficient of restitution,contact form

    概要

    岩塊の軌跡を支配する主要なパラメータである反発係数に基づいて跳躍を適切に再現するために、岩塊と斜面の接触面積の変化を反発係数に反映させた接触機構の合理的な力学モデルを提案。 そして落石現地模型実験や実際の現場斜面においてこれを適用して良好な再現結果を得ることができた。

  • 大変形・動的陽解法に基づく斜面崩壊・地すべりシミュレーションの適用

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)、山田正雄(国土防災(株))

    KW:3次元解析,大変形,動的陽解法,地すべり,斜面崩壊,シミュレーション,大変形解析,
    large strain analysis,explicit dynamic formulation,landslide,slope failure

    概要

    発生するすべり面の位置や抑止工の種類・数量・配置に基づいた変形や破壊現象を解析結果として直接表現することができれば、設計をより効果的にすることが可能であると考え、 本論文では、動的陽解法で定式化した有限差分法を地すべり斜面や深層崩壊斜面に適用し、逐次的に進展する崩壊挙動の再現性を示した。

  • 3次元個別要素法を用いた岩塊崩落挙動の予測

    著者

    山田正雄(国土防災(株))、中川光雄(地層科学研究所)、中谷紀行(国土防災(株))

    KW:岩盤崩落,3次元解析,個別要素法,反発係数,接触形態

    概要

    実務における岩盤崩落や落石シミュレーションの多くは2次元断面で実施されている。しかし、自然斜面の横断形状は平衡斜面のみならず、 集水斜面や散水斜面など横断方向に尾根型や谷型の勾配を有する斜面が多い。 そのため横断面が勾配を有する一般の自然斜面を対象とした岩塊の崩落挙動を精度よく予測してこれを防護工設計へ適用できる数値解析手法の確立が望まれる。 本研究では、斜面や崩落岩塊の形状・規模を忠実にモデル化できる3次元個別要素法解析を実際現場へ適用し、解析結果よりその有用性および課題を考察する。

  • 大変形解析を用いた斜面の崩壊予測

    著者

    中川光雄(地層科学研究所)、蒋 宇静(長崎大学)

    KW:大変形解析,斜面崩壊,
    slope stability,collapse,dynamic formulation ,large strain,finite defference method

    概要

    地すべりなどの斜面崩壊を評価するにあたり、ここ最近、変形に着目したいとの考えから有限要素法(FEM)の適用が議論されている。 しかし、静的に定式化された有限要素法では、すべり面を伴わない変形が主体の問題には有効であるが、明確な「すべり面を伴う破壊」の再現には困難がある。 本研究は、数値解析により斜面崩壊に対して直接的な評価を下すには正に斜面が崩壊した解析結果を得ることが必要であると考えて、 動的に定式化された大変形挙動の取り扱いが可能な数値解析法の適用性を検討した。 降伏後の崩壊挙動を表現できる本手法により、明らかな崩壊挙動や、刻々と崩壊していく過程での崩壊範囲の変動を再現することができた。

1999-2005年

  • Simulation of tunnel deformation by considering time dependency of rock strength

    著者

    M. Nakagawa・M. Sato(Geoscience Research Laboratory), Y. Jiang(Nagasaki University)

    KW:トンネル変状,塑性圧,social overhead capital,maintenance,time dependency,strength deterioration

    概要

    今後の社会資本の補修・対策工に対しては時間の尺度を入れた検討が必要であるとの観点から、本研究は、トンネル変状要因のうち塑性圧に着目し、 時間の経過に伴い地山強度が低下する時間依存性モデルを用いたトンネル変状解析を行い、 得られた結果に基づいて補強工を実施するための各種の判断を支援するシステムの開発を目指すものである。

  • Effect of thermal stress in fracturing by expansive cement agent in comparison with a borehole pressurizing test and a heater test

    著者

    Ishida,T.(Yamaguchi University), Suemune,K.(Yamaguchi University), Fukui,H. (Rocks Japan Co. Ltd.), Kinoshita,N.(Geoscience Research Laboratory)

    KW:静的破砕剤による破砕,膨張圧,熱応力

    概要

    岩盤やコンクリート構造物を破砕する際に、騒音・粉塵・振動等の問題が発生しないようにするため、静的破砕剤が広く用いられているが、 従来は、その主成分である生石灰が水と反応する際の体積膨張により脆性材料が破壊されると考えられてきた。 本論文では、中心に直径50mmの円孔を有する1辺300mmのモルタル立方体を用いて静的破砕剤による破砕実験を行い、 過去に実施したボーリング孔に膨張圧だけを作用させた実験およびヒーターによる加熱実験結果と比較することにより、熱応力の影響について検討を行った。 その結果、静的破砕剤による破砕では、体積膨張による膨張圧だけでなく、発熱による熱応力が重要な役割を果たしていることが確認された。

  • 東濃鉱山における原位置長期岩盤挙動計測

    著者

    冨永英治(地層科学研究所)、中間茂雄(核燃料サイクル開発機構東農地科学センター)、高橋昌弘・里優(地層科学研究所)

    KW:東濃鉱山,長期計測,long-term measurement,rock mass behavior,long-term change,mid-term change,short-term change

    概要

    本研究では高精度で、かつ耐久性があると考えられる計測器機を調査あるいは開発するとともに幾つかの計測機器を用い、同一の環境条件で長期にわたる精密計測を行い、それぞれの性能を比較した。その結果、設置した計器は全て順調に作動しており、さらに計測を続けることが可能な状態にある。岩盤のひずみ変化の計測値に対しては、計器設置後1年以上にわたって、計器設置の影響や、ゼロ点のドリフトの影響が顕著に認められた。これらの影響を除いた実際の岩盤の長期的なひずみの変化量は(2~3)×10-6/年以下であると考えられた。1週間から1ヶ月といった中期的な岩盤の挙動は、気圧変動、潮位変化および坑内作業の影響を受けており、これらの影響によるひずみの変化量は、測定方向だけではなく、計測器によっても異なることがわかった。また、計測器によっては、少数ではあるが、地震時における動的なひずみの変化が計測された。

  • 鋼管膨張型ロックボルトの力学的メカニズムに基づく作用効果と適用性について

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)、太田 英将((有)太田ジオリサーチ)

    KW:鋼管膨張型ロックボルト,室内試験,数値解析,water-expanded steel bolt,pull-out test,pull-out strength,finite difference method,confining pressure

    概要

    本研究では、鋼管膨張型ロックボルトの力学的メカニズムに基づいた作用効果と適用性を把握する目的で室内試験と数値解析を実施した。 まず、地山強度の相違が引抜耐力にどのように影響を与えるかを調べるために室内引抜試験を実施した。 次に、室内試験で得られた傾向を力学的なメカニズムの面から解明するために、数値解析により引抜試験の再現シミュレーションを実施した。 本引抜試験を対象とする解析では、高圧水による拡張の過程が表現できること、また、引抜耐力を明確に得るため耐力の限界後も載荷を続ける必要があり、 ボルト表面と地山との間の接触面に発生する大きな相対変位を表現することが求められる。 これらの点を考慮すると、解析手法としてはCundallらが開発した有限差分法(FLACコード)を適用することが最良と判断した。 最後に、試験および数値解析から得られた情報に基づいて、地山強度に対する鋼管膨張型ロックボルトの適用範囲を取りまとめた。

  • Fault-seal Analysis Applied to the Erawan Gas-condensate Field in the Gulf of Thailand

    著者

    Tokio Kachi・Hideki Yamada・Kiyoshi Yasuhara(Mitsui Oil Exploration Co., Ltd.), Masamichi Fujimoto(Technology Research Center, Japan National Oil Corporation: INPEX Co.), Shutaro Hasegawa(Technology Research Center, Japan National Oil Corporation: Idemitsu Oil amp Gas Co.), Shoji Iwanaga(Technology Research Center, Japan National Oil Corporation: Geoscience Research Laboratory), Rasoul Sorkhabi(Technology Research Center, Japan National Oil Corporation: Energy amp Geoscience Institute, University of Utah)

    KW:シール能力評価,FAULTAP

    概要

    タイ湾のエラワン地域のような場所においても、その地域の断層シール能力は、砂-砂並置ダイアグラムやシェール・スミア・パラメータ、 断層シール破壊確率(FSFP:本来の場所での応力条件に基づく計算方法)を使用することで評価できるということが書かれています。

  • 幌延深地層研究計画における堆積軟岩の熱特性について

    著者

    山本 卓也(大成建設(株))、松井 裕哉(核燃料サイクル開発機構幌延深地層研究センター)、堀内 康光(株)ドーコン)、冨永 英治(地層科学研究所)

    KW:堆積軟岩,熱特性試験,sedimentary rock, thermal properties, thermal expansion/contraction

    概要

    本研究では,核燃料サイクル開発機構幌延深地層研究センターは,北海道幌延町における幌延深地層研究計画の一環として,堆積軟岩を対象とした試錐調査を平成13年度から実施している。 本報は,試錐調査の一環として堆積軟岩の熱特性試験(熱伝導,比熱,熱膨張率)を実施した。 その結果,含水状態(飽和,自然,乾燥),岩相(珪藻質泥岩,硬質頁岩)の違いなどにより,傾向が異なることがわかった。

  • Evaluation of mechanical properties of natural rock joints for discontinuous numerical analysis

    著者

    M. Nakagawa(Geoscience Research Laboratory), Y. Jiang(Nagasaki University), M. Kawakita・Y. Yamada(Docon CO,. Ltd.), Y. Akiyama(Hokkaido Regional Development Bureau)

    KW:デジタル制御型不連続面一面せん断試験機,自然不連続面の特性値評価,natural rock joint,direct shear test,joint mechanical properties,quantitative evaluation

    概要

    本論文は、著者らが開発したデシタル制御型不連続面一面せん断試験機を用いて実施した試験結果に基づいて、自然不連続面の特性値を評価した一連のプロセスを示す。 この試験装置は、周辺岩盤からの拘束効果を考慮した岩盤不連続面の力学的特性を適切に求める際に周辺岩盤の垂直剛性の自動制御ができる垂直剛性一定でのせん断試験を行うことが可能である。 また、供試体は、現場から採取した不連続面を含むボーリングコアを利用するものであり、作成技術が必要である。 ここで開発した試験技術、特性値評価技術を適用すれば、不連続体解析における不連続面の物性値を合理的に決定できると考える。

  • 原位置トレーサ試験により得られる核種移行パラメータ値の不確実性について

    著者

    畑 明仁・井尻 裕二(大成建設(株))、細野 賢一(地層科学研究所)、澤田 淳(核燃料サイクル開発機構東海事務所)

    KW:トレーサ試験,核種移行パラメータの不確実性評価、high-level unclear waste disposal,uncertainty,radionuclide transport,in-situ tracer test,inversion method

    概要

    高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価は、検討に用いるモデルと入力パラメータ値の不確実性が計算結果に与える影響を定量的に評価することが重要な課題となっている。 これをうけて著者らは、スウェーデンのAspo島の地下研究所Hard Rock Laboratory内の単一割れ目内で実施された原位置トレーサ試験の結果に対して、 最尤推定法を用いた逆解析プログラムを用いることにより、核種移行パラメータの不確実性を評価した。 その結果、パラメータの不確実性は原位置トレーサ試験の結果から得られる濃度破過曲線の観測値のばらつきに起因する不確実性よりも、 試験結果の評価に用いるモデルに起因した不確実性の方が大きいことを示し、今後の課題として、不確実性の低減を実現する原位置トレーサ試験手法の必要性、検討していく旨を述べている。

  • 岩盤強度の時間依存性を考慮したトンネル変状シミュレーション

    著者

    中川 光雄(地層科学研究所)、蒋 宇静(長崎大学)、里 優(地層科学研究所)、棚橋 由彦(長崎大学)

    KW:岩盤強度,時間依存性,トンネル変形解析

    概要

    今後の社会資本の補修・対策工に対しては時間の尺度を入れた検討が必要であるとの観点から、本研究は、トンネル変状要因のうち塑性圧に着目し、 時間の経過に伴い地山強度が低下する時間依存性モデルを用いたトンネル変状解析を行い、得られた結果に基づいて補強工を実施するための各種の判断を支援するシステムの開発を目指すものである。

  • DEVELOPMENT OF A 3D FEM SIMULATOR FOR COALBED TWO-PHASE FLOW WITH SORPTION/DIFFUSION

    著者

    H. Li, M. Sato(Geoscience Research Laboratory)

    KW:三次元有限要素法,地下水とガスの二相流シミュレータ,Two-phase flow,finite element method,coalbed methane,adsorption,diffusion,dissolution.

    概要

    メタンガスが石炭から脱着し、原生微小間隙から自然亀裂まで拡散することを考慮した、三次元有限要素法による地下水とガスの二相流シミュレーターを開発しました。 気液二相流連立微分方程式、圧力陰解プラス飽和度陽解法、対流卓越によって誘発される数値振動を解消するための風上手法および準定常吸脱着モデルなどを記述し、 計算例も添付して合理的な結果が得られたことを示しています。

  • 原位置トレーサー試験の逆解析による同定パラメータ値の不確実性評価

    著者

    畑 明仁・井尻 裕二(大成建設(株))、細野 賢一(地層科学研究所)、澤田 淳(核燃料サイクル機構東海事業所)

    KW:原位置トレーサー試験,逆解析,地層処分,安全評価,不可実性,情報量基準、deep geological disposal system,safety assessment,uncertainty,tracer test,inversion analysis,information criteria

    概要

    高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、使用する解析モデルやデータの不確実性が、結果に与える影響を定量的に把握することが重要である。 著者らは原位置トレーサー試験結果に対して、移流・幾何学的分散・マトリクス拡散それぞれのパラメータを最尤推定法を用いた逆解析により同定し、 その値のもつ不確実性を評価・検討している。 結果、観測値と計算値の誤差に起因する不確実性が、モデルの設定条件に起因するパラメータの不確実性に比して小さいこと、 また、モデルの良否を選択する基準として情報量基準が有用であることを示している。

  • 天然のき裂を含む花崗岩質岩石の熱膨張特性

    著者

    八田 敏行・熊坂 博夫(清水建設(株)技術研究所)、木下 直人(地層科学研究所)、安部 透(清水建設(株)技術研究所)

    KW:き裂,熱膨張試験,熱膨張特性

    概要

    高温・拘束圧下において、き裂を含まない岩石(花崗閃緑岩)、き裂を含む岩石および充填物のあるき裂を含む岩石のそれぞれについて、 熱膨張試験を実施することにより、岩石の熱膨張試験を実施し、岩石の熱膨張特性に対するき裂および充填物の影響を調べた ・・・

  • 砕屑岩貯留層における正断層のシール能力評価モデル(FAULTAP)の開発とマレーシアサラワク沖Temana油田でのケーススタディ

    著者

    長谷川修太郎(石油公団石油開発技術センター 現 出光オイル&ガス開発(株))、 岩永昇二(地層科学研究所)、藤本正道(石油公団石油開発技術センター)、佐久山尚文(石油公団石油開発技術センター 現 出光オイル&ガス開発(株))、Othman Ali Mahmud(PETRONS, Petroleum Resource Assessment Department, PMU, Malaysia)

    KW:シール能力評価,FAULTAP

    概要

    石油公団から委託され開発したソフト「FAULTAP(断層シール能力評価システム)」の実証検証として、 マレーシアのテマナ地域の断層についてシール評価性を行った・・・

  • 間隙圧オシレーション法による浸透率・比貯留率測定方法と岩石の変形試料に対する適用例

    著者

    高橋美紀(石油公団石油開発技術センター 現 産業技術総合研究所)、金子貴信(地層科学研究所)

    KW:間隙圧オシレーション法,浸透率,比貯留率,ニュートン法,浸透率・比貯留率測定

    概要

    本論文は間隙圧オシレーション法による測定の具体的な測定方法、およびデータ解析の手法について説明している。 ここで測定データの解析において非線形連立方程式を解く必要があるが従来は図解法を用いらなければならず、多量のデータに対しては非効率であった。 そこでこの処理を自動化し実験が効率よく進められるようにするために、浸透率・比貯留率測定プログラム(k-Analyzer)を開発した。 論文内で一連の解析処理においてどの箇所がプログラムによって自動化されているかを、またそのプログラムのアルゴリズムについても解説している。

  • Sealing assessment of normal faults in clastic reservoirs
    -Modelling the perrophysical and stress attributes of faults-

    著者

    Rasoul Sorkhabi(Technology Research Center, Japan National Oil Corporation), Shoji Iwanaga(Geoscience Research Laboratory), Masamichi Fujimoto・Shutaro Hasegawa(Technology Research Center, Japan National Oil Corporation)

    KW:シール能力評価,FAULTAP,fault rock,permeability,capillary pressure,stress analysis,fault failure

    概要

    正断層におけるシール性の評価ツールとしてFAULTAPを、主に幾何学的な構造を解析するアルゴリズムとスミアアルゴリズムについて記載し、 解析結果の表示と結果の解釈方法について述べている。

  • せん断変形下における軟岩基質部の透水特性の変化

    著者

    郷家 光男・石井 卓(清水建設(株)技術研究所)、木下 直人・船山 潤一(地層科学研究所)

    KW:軟岩基質部,透水特性

    概要

    せん断変形の進行に伴う軟岩基質部の透水特性の変化を把握することを目的として、新しい試験方法を開発し、それを適用して三軸圧縮応力下において透水試験を実施した・・・

  • Sealing assessment of normal faults in clastic reservoirs
    -The role of fault geometry and shale smear parameters-

    著者

    Rasoul Sorkhabi・Shutaro Hasegawa(Technology Research Center, Japapn National Oil Corporation), Shoji Iwanaga(Geoscience Research Laboratory), Masamichi Fujimoto(Technology Research Center, Japapn National Oil Corporation)

    KW:シール能力評価,FAULTAP,Fault seal,shale smear,sandstone reservoir,computer modeling

    概要

    正断層におけるシール性の評価ツールとしてFAULTAPを、主に浸透性と応力のアルゴリズムについて記載し、 解析結果の表示と結果の解釈方法について述べている。。

  • 穿孔データを利用した地山評価手法へのニューラルネット適用に関する考察

    著者

    石山 宏二・山下 雅之・木村 哲(西松建設(株)技術研究所)、岡井 崇彦(西松建設(株)中部支店)、里 優(地層科学研究所)

    KW:地山評価,ニューラルネットワーク

    概要

    地山評価パラメータを含む複数の穿孔データと経験者が行った地山の良否判定の関係を学習パターンとして認識し、 客観的・自動的に判定することが可能になると考えられるニューラルネットを評価手法に組み入れ、適用を試みた・・・

  • 岩盤不連続面の透水異方性に関する実験的研究

    著者

    三谷 泰浩・江崎 哲郎(九州大学大学院工学研究院付属環境システム化学研究センター)、中島 祐一(九州大学大学院工学府)、郷家 光男・石井 卓(清水建設(株)技術研究所)、木下 直人(地層科学研究所)

    KW:透水異方性,き裂,計測

    概要

    せん断変形下における岩盤不連続面の透水異方性を計測可能な実験装置を開発し、 その際のせん断方向および、それぞれに直交する方向の透水性の変化について詳細に検討をした・・・

  • Development of laser associated cutting method for dangerous rock slopes, Int.

    KW:レーザ,High power laser,Syntheszing laser,Dangerous rock slope,Excavation of rocks,Rock slopes,Outdoor work,YAG.

    概要

    大出力レーザを照射した岩石の物理・化学的変化を総合的に考案しました・・・

  • レーザと放電衝撃破砕を用いた実岩盤の制御破砕実験

    著者

    池田 憲二・中井 健司・畑山 朗(北海道開発局開発土木研究所)、吉川 光昭(住友重機械工業(株))、前畑 英彦(日立造船(株))、里 優(地層科学研究所)

    KW:レーザ

    概要

    岩石の制御破砕を目的とし、実際の岩盤斜面において、レーザ穿孔と放電衝撃法による破砕実験を実施。 低振動・低騒音で岩石の破砕が可能であることが実証された・・・・・

  • 軟岩内き裂の透水性に関する基礎的実験

    著者

    石井 卓・桜井 英行(清水建設(株)技術研究所)、船山 潤一・木下 直人(地層科学研究所)

    KW:透水異方性,き裂,計測,soft rock,fractures,permeability,stress-dependence,mechanical and hydraulic apertures

    概要

    軟岩内天然き裂についての透水性の異方性,応力依存性および応力履歴の影響を調べるための室内透水試験を実施。 また,き裂試料を採取した岩盤を対象として,その透水性に対するき裂の透水性の影響を検討した・・・

  • レーザを用いた岩盤の制御破砕法に関する基礎研究

    著者

    池田 憲二・佐藤 京・藤野戸 宏樹(北海道開発局土木研究所)、吉川 光昭・黒沢 隆(住友重機械工業(株))、里 優(地層科学研究所)

    KW:岩盤斜面,レーザ,ドロス,添加剤,制御破砕

    概要

    レーザのエネルギー密度を増加させることや添加剤によって、ドロスの流出を促進する方法をさらに検討した・・・

  • レーザと放電衝撃破砕を用いた岩盤の制御破砕法の研究

    著者

    池田 憲二・西村 克弘・佐藤 京(北海道開発局土木研究所)、吉川 光昭・黒沢 隆(住友重機械工業(株))、前畑 英彦・荒井 浩成(日立造船(株))、里 優(地層科学研究所)

    KW:レーザ,岩盤斜面,放電衝撃破砕,制御破砕

    概要

    レーザにより穿たれた孔に放電衝撃カートリッジを用い、岩盤をブロックに割る方法を実証的に検討した・・・

  • 透水係数の応力依存性を考慮した解析手法による坑道ゆるみ域の試算

    著者

    石井 卓・桜井 英行・郷家 光男(清水建設(株)技術研究所)、里 優・菅原 健太郎・ 木下 直人(地層科学研究所)

    KW:透水,透水係数,応力依存性,割れ目,放射性廃棄物,地層処分,掘削影響領域,坑道ゆるみ域

    概要

    仮想割れ目モデルによる掘削影響領域の透水性変化を、硬質岩に対して適用できる可能性を示した・・・

  • レーザーによる岩盤斜面の切り取り技術の開発

    概要

    大出力レーザと破砕材を組み合わせた岩盤の制御破砕法を研究・・・

  • トレンド解析による岩盤計測データの処理について

    著者

    池田 憲二・中井 健司・佐藤 京(北海道開発局開発土木研究所)、川北 稔(北海道開発コンサルタント(株))、里 優(地層科学研究所)

    KW:トレンド解析,計測

    概要

    岩盤変形は、間隙水圧、降雨量、日射、温度、重力潮汐などの要素の影響を受けることがあります。また、計測機器や計測システム自体もこれらの要素に影響を受け、変動した値を示す可能性があります。そのため、トレンド解析の目的では、これらの環境要因による影響を排除し、岩盤の真の変形を特定することです。真の変形とは、環境要因による可逆的な変形を除いたものを指します。例えば、温度変化が観測値に影響を与えている場合でも、岩盤自体が健全であれば、岩盤の温度が元の値に戻ると観測値も元の値に戻ると考えられます。逆に、岩盤が非可逆的な変化(崩壊など)をしている場合には、温度が戻っても変形は回復しないでしょう。したがって、データから環境要因の影響を取り除くことで、岩盤の真の変形(トレンド)を知ることができます。この目的を達成するために、適切な時系列モデルを仮定し、例えば岩盤変形に対する温度の影響の程度を示す係数を逆に特定することができます。この論文では、トレンド解析の手法としてのアプローチを説明し、実際の測定データを使用した解析例を示しています。

  • 風化花崗岩切羽画像のニューラルネットワークによる品質区分

    KW:画像解析,ニューラルネットワーク

    概要

    風化した岩石を”b*”と呼ばれる値で評価し、切羽全体を評価・・・

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