発表論文

• 令和4年度土木学会第77回年次学術講演会,2022年9月,CS12-23

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。

• 第26回地下空間シンポジウム論文集, 2021　　「講演奨励賞（一般論文）受賞」

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。

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

• 令和2年度土木学会第75回年次学術講演会,2020年9月,CS12-07

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

• 令和2年度土木学会第75回年次学術講演会,2020年9月,CS12-10

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。

トモグラフィによるメタンガス濃度分布の評価

• 土木学会第74回年次学術講演会(令和元年9月),VI-603,2019

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。

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

• トンネル工学報告集,第28巻,I-12,2018.11

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。

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

• トンネル工学報告集,第28巻,I-35,2018.11

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。

トンネル工事における３次元可視化システムの適用

• 土木学会第72回年次学術講演会,VI-797,H29(2017)年9月

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。

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

• 土木学会第72回年次学術講演会,VI-215,H29(2017)年9月

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。

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

• 土木学会論文集F1(トンネル工学),Vol.72,No.3,I_74-I86,2016年10月

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。

Effective 3D Data Visualization in Deep Shaft Construction

• Proceedings of ITA WTC 2015 Congress and 41st General Assembly,(USBメモリ),10 Pages,2015.

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。

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

• 応用地質,Vol.53,No.2,pp.70-79,2012年6月

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。

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

• 第14回日本地震工学シンポジウム, GO1-Thu-3, 2014.

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。

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

• 地質と調査, 第1号(通巻139号), p.17-22, 2014.

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。

Relationship between rock mass properties and damage of a concrete lining during shaft sinking in the Horonobe Underground Research Laboratory Project

• Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2013(WTC 2013)/39th General Assembly, p.2014-2021, 2013.

概要

原子力機構が進めている幌延深地層研究計画では，3本の立坑を換気立坑→東立坑→西立坑の順番で掘削する。換気立坑および東立坑の施工では，深度250m以深で立坑の掘削径以上の断層が複数出現し，立坑壁面岩盤の崩落が頻繁に生じるとともに，覆工コンクリートにクラックが顕著に発生した。 本研究では，3本の立坑のうち，東立坑の施工を対象として，岩盤特性と立坑掘削に伴う支保部材の力学挙動の関係を詳細に調査した。 掘削対象である岩盤特性の調査を目的として，立坑掘削に先立って実施した湧水抑制対策工のために掘削したボーリングコアの観察と立坑掘削時の壁面観察を実施した。また，施工時に発生する岩盤崩落を抑制するために，複数の支保パターンを準備し，3次元レーザースキャナとコンバージェンス計測を実施して，立坑掘削に伴う崩落量や変形量・変形モードを比較した。 これらの結果として，岩盤特性，支保パターン，壁面崩落量及び覆工コンクリートの損傷の程度の関係に基づき，覆工コンクリートの損傷を抑えることを目的とした支保パターン選定手順を提案した。本手順は，後続する西立坑の深度250m以深の施工における支保構造の選定に使用する予定である。

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

• 第13回岩の力学国内シンポジウム/第6回日韓ジョイントシンポジウム，第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集：p.911-916, 2013.

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。

堆積軟岩における大深度立坑掘削に伴う壁面崩落現象

• 土木学会 第17回地下空間シンポジウム 東京，地下空間シンポジウム論文・報告集 第17巻 pp.155-162, 2012.
  (第17回地下空間シンポジウム最優秀講演論文賞受賞)

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。

An observational construction management in the Horonobe Underground Research Laboratory Project

• Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2012(WTC 2012)/38th General Assembly(CD-ROM),8 Pages,2012.

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。

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

• 土木学会第67回年次学術講演会,Ⅲ-030,2012年9月

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。

QZSS 時刻利用防災用省電力無線システムの試作

• 平成24年度 測位航法学会　全国大会,2012

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。

• 土木学会　第66回年次学術講演会,CS9-007,2011

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。

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

• 土木学会　第66回年次学術講演会,CS9-014,2011

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。

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

• 土木学会　第66回年次学術講演会,Ⅵ-162,2011

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。

無線機器を利用した斜面変位計測法の研究

• 地盤工学ジャーナル　Vol.6，No.4，503-511,2011

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。

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

• 土木学会第65回年次学術講演会，VI-357，pp.713-714, 2010.

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。

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

• 土木学会第65回年次学術講演会，VI-491，pp.981-982, 2010.

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。

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

• 第65回年次学術講演会講演概要集,2010

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。

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

• 土木学会第63回年次学術講演会，CS08-51,2008.09.

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

• 土木学会第63回年次学術講演会，CS05-52,2008.09.

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

• 日本活断層学会　活断層研究　29号,2008.09.

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。

東濃鉱山における原位置長期岩盤挙動計測

• 土木学会，第34回岩盤力学に関するシンポジウム，2005.01

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．

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

• 第11回岩の力学　国内シンポジウム，2002.01

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・・・

トレンド解析による岩盤計測データの処理について

• 土木学会北海道支部学術講演会，2000.

概要

地殻変動の観測で用いられている技法を岩盤斜面の計測応用・・・