管理人のイエイリです。

山の中掘り進む山岳トンネルの工事では、トンネルの内側からロックボルトを放射状に打ち込み、H形鋼や吹き付けコンクリートからなる「支保工（しほこう）」で補強します。

支保工には強度やサイズが違うものがいくつか用意されています。トンネル周辺の地盤（地山）の強度に応じて「支保パターン」を適切に使い分けないと、トンネルが崩落してしまうこともあります。

そこで鹿島は、支保パターンを選ぶ際に必要なトンネル周辺の地山強度を

ナ、ナ、ナ、ナント、

3Dモデルで見える化

することに成功したのです。

ロックボルトを打ち込む際に、トンネルの内側からドリルジャンボという重機で放射状に穴を掘ります。その削穴データを解析して地山の「破壊エネルギー係数」を算出し、3Dモデルで表現するシステムです。

ロックボルトの削穴データから地山の破壊エネルギー係数を解析（以下の写真・資料：鹿島）

トンネル周辺地山の強度分布を3Dモデルとして見える化

山岳トンネルの周辺には強度が弱い地山や断層がありますが、目視では確認できません。そのため、掘削最前面の「切羽」と呼ばれる地山がむき出しになった部分を写真に撮って断層の位置を記録したりします。

しかし、断層がトンネルのすぐ脇を並行に近い角度で“並走”していた場合などには、発見が遅れる場合もあります。

地山周辺の強度が3Dモデルで見える化されていると、地山が弱い部分にさしかかった場合も早めの補強や対策ができるので作業も安全かつスピーディーに行えそうですね。

ロックボルトの間にある地山の強度は「地球統計学手法」という方法を使って、地山全体構造を統計的に推定します。石油資源の探査などで使われている方法です。

切羽前方にダイナマイトを装てんする穴を削穴する際のデータも活用できるため、切羽前方の地山の評価にも使えます。

3Dモデルならではのメリットとしては、様々な切り口で

地山強度の断面図

を作れることです。

様々な断面で作成した地山の破壊エネルギーの分布図

破壊エネルギー係数が小さいところだけを3D検索すると、要注意地山の分布が可視化できます。

また、トンネル完成後は、CIM（コンストラクション・インフォメーション・モデリング）による維持管理用のデータとしても活用が期待されています。

このシステムは、鹿島が2013年2月～2014年8月まで宮崎県延岡市で施工した南久保山トンネルの低土かぶり部で適用し、的確かつ迅速に地山状況を評価できたとのことです。

同トンネルではこれまでも切羽の写真をタブレットPCで撮影し、地山の風化度を判断する「風化変質判定システム」など、進んだ施工管理が行われました。