公開版

洋上風力事業
欧州における海底地盤調査に関する海外動向調査
技術報告書－ 資料集 －

令和 6 年 3 月
独立行政法人エネルギー･金属鉱物資源機構
洋上風力事業部

1

目次
概要：本報告書の目的
第Ⅰ部 洋上風力サイトの調査方法＜Carbon Trust 社＞
略語一覧
概要
1. はじめに1.1. 着床式洋上風力の調査方法
1.2. 浮体式洋上風力について
1.3. ヨーロッパにおけるセントラル方式と事業者主導方式
2. 欧州における調査方法の概要
2.1. セントラル方式：欧州で採用されている手法
2.2. 事業者主導方式：クラウン・エステート
3. 浮体式洋上風力発電に係る具体的な調査要件
3.1. 浮体式洋上風力発電サイトの地質学的特徴
3.2. 具体的な調査要件
3.3. その他の考慮事項
4. 様々な浮体システムに関する深度制約の分析
4.1. 浮体の設計
4.2. 深度の制約
5. 欧州における浮体式洋上風力発電の今後の見通し
5.1. 現状発電容量の目標と現在進行中のプロジェクト（連続的･計画的な将来案件）
5.2. 市場見通しと課題
5.3. サプライチェーン
参考文献
Appendix 1: 欧州における物理探査および地盤工学的調査
第Ⅱ部 着床式および浮体式洋上風力発電所を対象とした室内試験＜Norwegian GeotechnicalInstitute 社＞
概要
1. はじめに1.1. 背景1.2. 本報告書の要点
1.3. 本報告書の留意事項
2. 室内試験の概要
2.1. 室内試験の目的
2.2. 規格／規格
2.3. 室内試験の実施方針
3. 試料採取における留意事項
3.1. 試料採取の方法
3.2. 試料の取り扱い
2

3.3. 試料の品質と選別
3.4. 試料の作成
4. 室内試験の詳細
4.1. 室内試験の概要
4.2. 室内試験の規格･基準と試験の詳細
4.3. コア観察と分類
4.4. 分類試験
4.5. 化学的および土の伝導率
4.6. インデックス試験
4.7. 強度試験
4.8. 界面試験
4.9. 圧密と透水性
4.10. 微小ひずみ剛性
4.11. 岩石試験
5. 洋上風力基礎システムに必要な地盤定数5.1. インデックスパラメータ5.2. 単調強度（静的強度）
5.3. 繰返し強度
5.4. 繰返しせん断履歴後の強度
5.5. 圧密定数（パラメータ）
5.6. 剛性パラメータ
6. 洋上風力基礎に必要な地盤定数6.1. 着床式基礎6.2. アンカーを利用した浮体システム
7. 室内試験の事例研究
7.1. 事例 1：着床式
7.2. 事例 2：浮体式
参考文献
巻末資料-1 JOGMEC からの質問事項に対する回答集
巻末資料-2 海外動向調査の打合せ記録
巻末資料-3 貫入試験 SPT と CPT について3

概要：本報告書の目的
本件では、日本での浮体式タービン事業実施に係る調査仕様を決定するための基礎資料を収集するため、欧州地域で先行する洋上風力発電事業における事例調査を実施した。
主な調査項目を以下に記す。
 欧州各国におけるセントラル方式の制度
 着床式タービンの基礎の設計および浮体式タービンの係留設計に必要な海底地盤調査に関する技術動向（現地調査）
 着床式タービンの基礎の設計および浮体式タービンの係留設計に必要な海底地盤調査に関する技術動向（室内試験）
本業務は、JOGMEC から応用地質株式会社に委託し、さらに Carbon Trust（CT）、Ramboll、Norwegian Geotechnical Institute（NGI）に再委託して実施した。各企業の概要、委託内容および
委託業務期間を表 11 に記す。
表1

委託先企業の概要、委託内容および委託業務期間

Carbon trust

Ramboll

NGI

組織概要 2001 年に英国で設立された独立法 1945 年にデンマークで設立され人。職員数約 300 名。英国、オラン た。17,500 人の職員が 35 カ国でダ、ドイツ、デンマークのセントラル 各種事業を展開する。全世界の風方式における政府側の調査支援を 力発電風車の基礎の設計のうち、65％を Ramboll が実施している．
行っている．

1953 年にノルウェーで設立された。
地盤工学分野における独立研究センターであり、主に、陸上および海上のインフラ、環境、土質、自然災
害分野で、調査およびコンサルティ
ング業務を提供している．

委託内容 欧州各国におけるセントラル方式の 着床式風車の基礎および浮体式風車の係留の設計に必要な海底地盤
制度・欧州各国の洋上風力発電事業に 調査に関する技術動向（主に現地調査に係る内容）
係る調達方式・概念設計に必要な地盤調査項目
・浮体式風車の設置水深・浮体式風力発電事業における課 ・詳細設計に必要な地盤調査項目
・浮体式風車の技術動向
題

着床式風車の基礎および浮体式風車の係留の設計に必要な海底地盤調査に関する技術動向（主に室内試験に係る内容）
・概念設計に必要な地盤調査項目
・詳細設計に必要な地盤調査項目

委託期間 2023 年 8 月 22 日～

2023 年 8 月 22 日～

2023 年 9 月 8 日～

2023 年 12 月 22 日

2023 年 12 月 22 日

2023 年 12 月 28 日

なお、Ramboll 社との知財契約条件により、同社のレポート全文は本資料集から削除し、技術報告書（要約版）に抜粋内容のみ掲載することにした。

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第Ⅰ部

洋上風力サイトの調査方法（Carbon Trust 社）

BIMEP
BOEM
BSH
CPT
DNV

Biscay Marine Energy Platform
Bureau of Ocean Energy Management
Federal Maritime and Hydrographic Agency
Cone Penetration Test
Det Norske Veritas

ビスケー海洋エネルギープラットフォーム
海洋エネルギー管理局
ドイツ連邦海事水路局
電気式静的コーン貫入試験

EIA
EU
GIS
GW
GWEC
HM
INTOG
LCOE
MBES
MW
NEDO

Environmental Impact Assessments
European Union
Geographical Information System
Gigawatts
Global Wind Energy Council
Home OfficeInnovation and Targeted Oil & Gas
Levelised Cost of Energy
Multibeam Echo Sounder
Megawatts
New Energy and Industrial Technology
Development Organization
Outer Continental Shelf
Offshore Site Investigation and Geotechnics
Committee
Province Grand Large
The Netherlands Energy Agency (Rijksdienst
voor Ondernemend Nederland)Single beam echo sounders
Sub-bottom profiler
Sidescan Sonar
Society for Underwater Technology
The Crown EstateTension Leg Platform
Technology Readiness Level
Ultra High-Resolution
United Kingdom
United States
Unexploded OrdnanceWind Float Atlantic
World Forum Offshore Wind

環境影響評価欧州連合
地理情報システム
ギガワット
世界風力エネルギー会議
ホームオフィス
イノベーションと石油･ガス
平準化エネルギーコスト
マルチビーム音響測深機
メガワット
新エネルギー･産業技術総合開発機構

略語一覧

OCS
OSIG
PGL
RVO
SBES
SBP
SSS
SUT
TCE
TLP
TRL
UHR
UK
USA
UXO
WFA
WFO

ノルウェーに本部を置く国際認定登録機関

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大陸棚外側
オフショアサイト調査･地盤工学委員会
県 グランド ラージ
オランダエネルギー庁（Rijksdienst voor
Ondernemend Nederland）
シングルビームエコー音響測深
サブボトムプロファイラ
サイドスキャンソナー
海洋技術協会
クラウン エステート
テンション レッグ プラットフォーム
技術準備レベル
超高解像度音波探査
イギリス
米国
不発弾
ウインドフロート大西洋
洋上風力世界フォーラム

概要
本報告書は、洋上風力における海底地盤調査法を対象とした調査報告書で、以下 3 つの主要領
域に焦点を当てている。
1. 欧州における洋上風力を対象とした海底地盤の調査方法
2. 浮体式洋上風力を対象とした調査要件
3. 欧州における浮体式洋上風力の水深の制約と今後の見通し
本報告書は、欧州内の様々な国で使用されている調査方法に係る情報を収集しており、これらの地域で洋上風力発電が特に普及している北欧市場に重点を置いた。また、実際の浮体式風力発
電用地での調査要件と、潜在的な水深の制約、および今後の浮体式風力発電の普及予測についても考察した。
主な調査結果欧州における海底地盤調査方法
1. 欧州における洋上風力発電の開発地点においては、唯一かつ最適な調査方法はなく、各国はそれぞれの地域状況に合わせた調査方法を採用している。
2. 洋上風力発電の事業が発展していく従い、セントラル方式による開発に推移していく傾向が見られる。
3. 公開されている情報はまだ詳細ではないが、用地開発モデルにセントラル方式を採用している
国々の間でも、その方法論には差異がみられる。
4. 本報告書で情報収集の対象とした全ての国で実施されている CPT 調査のタイプに差はないが、それらの機器の仕様は異なっている。これらの違いは、開発用地の条件が国ごとに違い、地盤工学的調査を行うにあたり異なる機器が要求されるために生じる。これは、PS 検層や土壌試料採取においても同様である。
英国のアプローチ
1. 英国では、洋上風力発電の開発プロセスを合理化し、所要期間を短縮することで開発を加速させている。これには、入札前の事前サイト調査の実施、調査データと品質パックの提供、第三者企業による調査データの検証等が含まれる。
2. これらの制度の目的は、調査結果に対する開発業者の信頼を高め、開発業者のリスクを軽減することである。クラウンエステート（TCE）は、これがより多くの事業者にリース権に関する入札に参加する機会を与え、洋上風力発電市場の競争力にあふれたより活発な市場になることが期待される。
3. 英国における地盤工学調査は、不足の遅延がない限り通常 6 か月ほどで完了する。調査の範囲と方法は、プロジェクトの対象範囲、基礎タイプの選択、海底面の状況などによる。建設される構造物の安全性と性能を確保するために十分な情報を収集する必要がある。

浮体式風力発電の調査にかかる要件
1.浮体式洋上風力発電のための深海域には、物理探査および地盤工学的調査において特別な配慮が必要となる複数の地質学的特徴が存在する可能性が高い。
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2.とりわけ土質力学、海底地形、ジオハザード（地盤災害）、地形学的形成史との関連で、サイトの複雑性が高まる可能性がある。これらの特徴はすべて、各サイトで利用可能な係留システ
ムの設計、アンカーの種類および設置方法に決定的な影響を与えるものである。
3.現時点では、着床式洋上風力発電サイトにおける物理探査および地盤工学的調査に対して、浮体式洋上風力発電サイトにおける具体的な相違点についての共通認識はほとんど存在しない。
4.浮体式洋上風力発電サイト調査における固有の追加パラメータについてはまだ解明されていな
いが、プロジェクトサイト周辺のみならず海域的スケールでの斜面崩壊リスク、地質的特徴のモデル化、水深がより深くまた大きく変化する海域で必要となる具体的な調査方法がより重視されることになると考えられる。
浮体の種類および深度制約
1.開発されている浮体の設計は多岐にわたるが、現時点では、半潜水型、TLP 型、スパー型、バージ型の 4 種類が主流である。
2.最適な水深については、技術面と経済面の両方の実現可能性を検討する必要がある。浮体の種類によっては水深 30～40m でも設置可能な構造物もあるが、着床式基礎の方が事業コストは安価なため、浮体式基礎が採用される可能性は低い。
3.水深 80～150m の範囲であれば、浮体式基礎の方が経済的な実現可能性が高い。ただし、水深が 150m を超える場合は、潜在的な利益の増加に対して、水深が増すことによるコストの増加を精査する必要がある。
欧州における洋上風力の将来予測
1.欧州で本格稼働している洋上風力発電の総容量 30GW のうち、浮体式は 200MW をわずかに上回るに過ぎないが、今後 10 年間で急拡大が予想され、EU とその加盟国および英国で野心的な目標が設定されている。これは、2030 年までに、EU において洋上風力発電全体で 60GW、浮体式
10GW、英国において洋上風力発電全体で 50GW、浮体式 5GW を設置するというものである。
2.浮体式洋上風力発電は着床式に比べてコストが高いこと、経済的・財政的情勢が厳しいこと、また特に港湾施設や浮体式基礎の製造におけるサプライチェーンのボトルネックが重なり、プ
ロジェクトの建設が目標値に及ばない可能性がある。
3.浮体式洋上風力発電のためのプロジェクト建設のピークは 2030 年前後と予想されるが、遅延を防ぐため、大胆な政策措置によるコスト削減と、サプライチェーンの拡大を促すための投資が必要である。

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1．はじめに1.1. 着床式風力発電サイトの調査方法
立地調査データは、開発に適した洋上風力発電サイトを特定･選定するうえで重要である。よって、洋上風力事業の開発前段階では、風力エネルギーを利用するための前提条件として、開発業者または政府機関がサイト調査の実施に責任を負う。なぜなら、洋上風力開発サイトを適切に選択するうえで、まずはその風況、水深、海底の状態などの海洋環境の特徴を総合的に理解する必要があるからである。現地調査は主に以下の 3 つのカテゴリーに分類される。
・環境影響評価（EIA）
EIA は、洋上風力発電所が、そのライフサイクル全体を通じて及ぼす潜在的な物理的影響、生態への影響、人間環境への影響を評価する。
・風力資源と気象海象の評価
風力資源評価は、風力発電所設置場所の潜在的な電力エネルギー生産に関する知見を提供する。
気象海象評価は、風力発電所設置場所の気象および海洋条件を明らかにし、当該風力発電所の工学設計のための情報を提供し、設置および運用条件を示す。
・地質および水文調査
地質および水文調査は、本質的には風力発電所の設置場所と送電ケーブル経路の両方の海底環境を分析する海底面調査である。これらは主に地質学的条件と地盤工学的特性を評価することを目的とし、洋上風力発電所の設計および開発段階の策定に必要な情報を提供する。これらの調査を実施することで、選定された地点が洋上風力タービンの設置や運転に適していることを確認する。
本レポートでは、3 つ目のカテゴリーである地質調査に焦点を当てる。地質調査は、（1）物理学的調査（物理探査）と（2）地盤工学的調査の 2 つの主要な項目から構成される。
物理探査は非破壊的な海底調査で、海底面の特性や水深の測定（水深測量）データを収集する。
一方、地盤工学的調査は、より直接的な方法により海底地盤の特性に関する情報を提供する。第2 章では、セントラル方式と非セントラル方式の両方から、物理探査と地盤工学的調査の概要を説明する。また、洋上風力発電技術のタイプごとの具体的な調査方法については、本レポートの3 章に記載する。
1.2. 浮体式洋上風力について
浮体式風力発電は、固定された基礎ではなく浮体構造物を使って風力エネルギーを利用する新しい技術である。この技術により深い海域に風力タービンを設置することが可能となり、再生可能エネルギー発電の新たな領域を切り開くことができる。最も適切な開発用地を選定し、浮体式
風力発電事業の実現可能性と潜在的な課題を評価するためには、着床式洋上風力発電所と同様に、綿密なサイト調査が必要不可欠である。
浮体式洋上風力発電のサイト調査の基本的な目的は、着床式と同様であるものの、浮体式風力発電の構造物が持つ動的な性質から違いが生じる。その結果、浮体式タービンは係留索を海底に繋いておく必要があるため、波や潮流によってタービンが動くことになる。これは環境に影響を与える可能性があり、気象海象評価の結果を用いて分析する必要がある。着床式構造物とは異なり、浮体式構造物のアンカーシステムは動的な力に耐える必要があり、これは地盤工学的調査によりさらに詳細に調査する必要がある。

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1.3. 欧州におけるセントラル方式と非セントラル方式（概説）
洋上風力発電設置場所の開発事業は、通常、周辺海域やサイトの特定、サイトの調査、リース、許認可、送電網の使用許可、送電インフラの建設など、複数のステージから構成される。これは、複数の利害関係者が関与する数年間にわたる開発プロセスであり、これまでのところ、このプロセスを支える 2 つの主要なモデル、すなわちセントラル方式と非セントラル方式（開発事業者主
導型とも呼ばれる）が利用されている。大半の国では、どちらの方式にも厳密には従わない「ハイブリッド方式」が採用されている。
（1）セントラル方式
セントラル方式では、政府または政府（関連）機関が初期の財務面での大半のリスクを引き受け、サイトの特定、測量、許認可、送電網の承認を行った上で、サイトの公募入札を実施する。
この方式では、開発事業者は特定の事業用地に入札することで、建設前のステージのみで関与することになる。この方式は、開発事業者のリスクを緩和する一方で、サイトの選定や開発プロセスにおける開発事業者の管理権を制限することにもなる。
（2）非セントラル方式
非セントラル方式では、開発事業者がインフラの設計と建設とその認証に加え、具体的なサイ
トの特定、調査、許認可、合意形成といった役割を担うため、政府が負担するリスクと初期コストを大幅に抑えることができる。開発事業者にとって、この方式は、より多くのリスクとコストが発生したとしても、サイト開発の各工程でより大きな支配権が得られるという意味で好ましいと言える。
（3）ハイブリッド方式
ハイブリッド方式は、サイト開発の責任を政府と開発事業者の間でより均等に分担するものである。様々なステージの組み合わせは、各国の状況や政府のリスク選好度によって異なる。
2. 欧州における調査方法の概要
2.1. セントラル方式：欧州で採用されている手法
2.1.1. はじめに
欧州では、セントラル方式が欧州各国の地域事情に合わせて調整がなされている（詳細は表 1参照）。全体として、一律に万能の方式も最適な方式も存在しないため、大半の国は、まずサイト開発に対する初期の政策の枠組みから着手し、その後時間をかけて、国ごとに産業界が直面するニーズや制約を考慮して適応してきた。

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表 1 欧州における洋上風力発電サイトの開発手法

洋上風力発電開発の初期には欧州全体でセントラル方式と非セントラル方式の両方が混合していた。デンマーク、ベルギー、オランダなどの北海沿岸諸国は、セントラル方式を採用する傾向がみられた。しかし、各国の洋上風力発電産業が成熟するにつれて、非セントラル方式からセントラル方式へと移行してきた経緯がある。ドイツは 2021 年まで非セントラル方式を採用していたが、入札サイトを中央政府が集中的に定めるなど、政府により大きな責任を移す方向に舵を切った。デンマークは現在、ハイブリッド方式を採用しており、中央主導で綿密なサイト調査を行う一方で、送電網の設計と建設段階への承認は開発事業者が主導で行っている。
欧州では、英国とアイルランドが非セントラル方式に近い国であり、政府は洋上風力発電開発の可能性のある地域のゾーニングのみに責任を負い、特定の洋上風力発電所サイトの選択と調査、ならびに許認可と送電網の設計および建設の承認の取得などは開発事業者が行っている。
2.1.2. 物理探査
物理探査とは、海底面の物理的性質および海底下の地層を調査するために行われ、海底面調査、
音波探査、磁気探査などの非破壊の遠隔探査技術である。洋上風力開発において、物理探査はサイトの評価と計画立案における重要な部分を占める。物理探査により、以下について理解を深め、情報を確立することができる。
・海底の地形（海底までの水深など）
・砂州や転石の存在など、海底面の特性
・地質層序（土壌の異なる層）物理探査のもう一つの重要な目的として不発弾（UXO）調査があり、海底や海底下に存在する不発弾などの危険物を特定し、リスクを軽減するのに役立つ。
収集されたデータは、以下の情報に基づいた意思決定に活用することができる。

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・タービン基礎の選択：物理探査データは、選定された洋上風力開発サイトの特定の地下条件に最も適した基礎のタイプを選定する際に役立てることができる。
・サイトレイアウト設計：物理探査データは、地理情報システム（GIS）の図や地図の作成に使用し、サイトレイアウトの設計に使用される。
・ケーブル敷設計画：物理探査データには、既存のインフラ（ケーブル、難破船、パイプライン）などの潜在的な障害物の存在や、その他の海底の地盤災害などの情報が含まれ、最適なケーブルルートの計画に役立てられる。
・地盤工学的調査：物理探査データは、地盤工学的調査の計画と実施をサポートするために使用されるため、開発プロセスの初期段階で実施される。
2.1.3. 地盤工学的調査
地盤工学的調査は、電気的静的コーン貫入試験（CPT）やボーリング掘削などの主に直接的な方法で、海底の土壌や岩盤の物理的･力学的特性を調査する。地盤データを取得する前に、サイト特性調査プロセスの一環として、海洋調査、環境調査、水路調査、および物理学的調査が実施される。地盤工学的調査の設計は、それに先立つ物理探査により収集された、海底地形、水深、層序的危険性などの海底特性を含む物理学的データを情報として使用する 1)。これらの地盤工学的調査の目的は、洋上風力発電所建設予定地を最も代表する地層の選定および試験を行い、その実行可能性を適切に判断することである。
物理探査と同様に、地盤工学的調査も洋上風力開発のサイト評価と計画段階において重要な役割を果たす。地盤工学的調査と物理探査から得られた結果に基づき、タービンの基礎、変電所、ケーブル、その他の関連インフラを支える工学的基盤の確立に必要な地質地盤モデルを作成する。
2.1.4. セントラル方式：欧州で採用されている手法
表 2 は、RVO、BSH、および DEA が公開した物理探査および地盤工学的調査に関する一般的なサイト調査要件報告書に基づき作成されたものである。ドイツでは、BSH が物理探査を対象に発表した包括的な方法論が採用されており、以下にその概要を示す。個々の風力発電プロジェク
トごとに異なる地盤工学的調査が使用されているため、国別に以下のサイトが選択されている。
• オランダ：オランダの西海岸に位置するイムイデン（Ijmuiden Ver） サイト I- IV 風力発電所• デンマーク：デンマークボーンホルム（Bornholm）島南岸の I&Ⅱ（ロット 3）
調査機器の仕様と調査要件の詳細は、現在公開されている内容に基づく。
表 2 欧州 3 か国（オランダ，ドイツ，デンマーク）で行われている物理探査（付表 1 を集約）
各国
音波探査

(1)オランダ(2)ドイツ(3)デンマーク

調査の目的
方法と仕様

海底下の地質構造を把握する機器の仕様：
システムタイプ：超高分解能（UHR）マルチチャンネル音波探査
 周波数：8 Hz

機器の仕様：
 深度：海底面下 80m まで
 分解能：1m 未満
使用条件：風浪階級 4 まで

機器の仕様：
 システムタイプ：3D UHR により中程度の周波数帯を用いたマ
ルチチャンネル音波探査システム 水平分解能：0.5m
 垂直分解能：0.3m
探査深度／マッピング：60m

マルチビームエコーサウンダー（MBES）
調査の目的

調査エリアの水深、底質境界の情報および海底地形の変化を把握する

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方法と仕様

機器の仕様：デュアルヘッド
機器の測位精度：
機器の仕様：
 周波数：370kHz（左舷ﾍｯﾄﾞ）、  位置精度 5m+水深の 5%以内 空間分解能：25cm
要件：
330kHz（右舷ﾍｯﾄ）
 ビーム点数：等間隔に 1024 点
改正水深の精度は IHO（2008） 使用レンジ：60～100m
1b3 に準拠 スワス角：130°
機器の位置：
 水平固定（訳者注：Hull-mounted は通常船
底艤装の意味であるが、舷側艤装も含んでいる可能性がある）

サイドスキャンソナー（SSS）
調査の目的
方法と仕様

海底面の特徴（底質や露岩など）や障害物（漁礁、沈船、転石など）を広域で面的に把握する機器の仕様：
機器の仕様：
機器の仕様：
 周 波 数 ：900kHz（ 高 周 波 ）  周波数：100kHz 以上 周 波 数 タ イ プ ：2 周 波 400/
900kHz300kHz（低周波） 測定レンジ：片舷 100m
 水平ビーム幅：0.3 度以内
 測定レンジ：片舷 60m
 物体検出能力：1m 四方以上
 測定レンジ：片舷最大 50m
 水平分解能：0.5m 以内
海底からの曳航高度：5～8m
 ビーム方向分解能：5cm 以内
位置精度：10m 以内
 測定重複率： 200%以上･物体検出能力：0.5m 以上

磁気探査
調査の目的
方法と仕様

海底面上や海底に埋没した金属物を検出する．
探査海域において不発弾またはケーブル、沈没船、金属部品等の危険物の有無を判別する．
 サ イドス キ ャンソナー(SSS)から  分解能：0.1nT 以内
 形式：単一磁力計または磁気傾10.5m 後方をケーブルで同時曳  代替法：全強度を測定するア 斜計航 カバレッジ：100%（未測域なし）
クティブ金属探知システム
 磁力計の曳航高度：最大 5m
海底からの曳航高度：2～8m
使用条件：風浪階級 4 まで
磁 力 計 の 測 定 感 度 ： 最 大
0.02nT/m
 サンプリング周波数：10Hz 以上
ノイズレベル：最大 2nT

サブボトムプロファイラ（SBP）
調査の目的
方法と仕様

海底下浅部地質状況（海底面下数 m までの堆積層）を把握する．
機器の仕様：
機器の仕様：
 周波数：8Hz
 垂直分解能：0.5m 以上
 15dB 低周波（LF）ゲイン、5dB 高 機器の位置：本船付近で曳航
周波（HF）ゲイン
 MBES マスター制御による、モーションおよび時間を補正した可変トリガ
 船体に艤装

機器の仕様：
1)高周波シングルﾁｬﾝﾈﾙ
 探査深度：海底面下 10m
 0.3m 以上の分解能
2)2D UHRS：中程度の周波数帯を用いたマルチチャンネル
 基本周波数 1～3kHz
 垂直分解能 0.3m 以上
 水平分解能：0.5m
 探査深度：海底面下 100m
 発振間隔： 2 パルス/秒
発振エネルギー：100～1000 J

表 3 は、RVO、BSH、および DEA が発行した地盤工学的調査に関する情報をまとめている。
ドイツでは、地盤工学的調査法をより詳細に説明するため、BSH のサイト開発計画（FEP：
Flächenentwicklungsplan）で指定され、バルト海のドイツ EEZ 内に位置する O-1.3 サイトが選ばれている。バルト海と北海地域のすべての洋上風力発電所には、デンマークの地盤工学的調査仕様が適用されることになっているが、オランダでは物理探査に指定された同じサイトが選ばれている。

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表 3 欧州 3 か国（オランダ，ドイツ，デンマーク）の地盤工学的調査の仕様（付表 2 を集約）
各国
オランダ
海底サンプリング（GRAB）
調査の目的
方法と仕様

ドイツ

デンマーク

サイト内の複数の地点から海底表層の試料を採取することで、底質の性質（堆積物の物性種類）を評価し、堆積物分布図を作成する．
手法：バイブロコアリング 1
手法：ボーリングによる試料採取 手法：ボーリングによる採取
要件：
（BKF）
要件：
 最低 3m コアを回収するために 要件：
・掘削により、高品質の試料を入バイブロコアを実施
手し、土質・地層を連続的に記
試料採取手順は DIN EN
 最大 6m の貫入を実施
録する
ISO 22475-1 に準拠する。
 ライナーの内径は 100mm 程度
・掘削と試料採取は EN/ISO
掘削ツール：アメリカ石油協会とする
22475-1 および EC7 に準拠し（API）のドリルストリングを海底 バイブロコアリングの検査は専て実施
門コンサルタントが行う
面下 15～25m で使用．ワイヤ ・EN/ISO 22475-1 に準拠した試 メッシュサイズ（準備およびふる ーラインプッシュ（WIP）または料採取カテゴリーA．
い）：1mm・最小直径 80mm の回転式コア
ワイヤーラインサウンディング
採取試料を用いた試験項目
掘削機器（geobor-S または類（WINSON）等の特殊なダウン含水比試験、湿潤密度試験、似する機器）を使用し、場合に粘性土の強度インデックス試験 ホールツールで試料を除去す
よって三重管式コアバレルを使るために使用 室内試験：用
 WIP 円筒形試料管の内径は、 ・シェルビー管サンプラー（最小EN 1997-2:2007、ISO 19901土質条件により、53mm または
径 67 mm）を使用
8:2014、BS-5930 および BS
72mm とする・細粒堆積物の場合、品質等級
1377 に適宜準拠
 最大試料全長 = 100cm
2（CEN ISO 22475-1）以上の乱細粒堆積物では、コアキャッチャ れのない土質試料を採取するーを使用する
必要がある．試料の間隔は1.0m，長さ 0.3m 以上とし、各層につき少なくとも 1 個の試料を取得する
・粗粒堆積物の場合、品質等級4 の試料を 1.0m 間隔で採取

コーン貫入試験 (CPT)
調査の目的
方法と仕様

土質の特性を評価するために用いられる原位置試験である．
要件：
全体的な要件• 目標深度：60m、少なくとも掘削 • CPT は、DIN EN ISO 22476-1
深度 25m 以上
に従って間隙水圧を取得• 機器：標準ピエゾコーン貫入試 • 掘削ツール：採掘のためにウィ
験（PCPT）またはサイスミックコ
ンソン製を使用ーン試験（SCPT）のいずれか• コーンは 10cm2 と 5cm2 を使• コーン貫入速度：15mm/s or用．先端抵抗と周面摩擦抵抗
25mm/s、目標：20mm/sを測定•コーン面積：10 or 15cm2
要件（初回試験）• サイト O-1.3（バルト海ドイツ
PCPT：
EEZ 内）の 3 か所の選択位置• PCPT システム：最低 10 トンので測定
スラスト反力と最低 100kN また• 計 9 回の不連続 CPT
は 50kN のコーン先端荷重• コーン先端抵抗:100MPa 以下 • 掘削ツール：アメリカ石油協会（API）のドリルストリングを海底• コーン先端抵抗が通常の範囲
である土質に対しては 10cm2 ピ 面下 15～25m まで使用し、CPT の実施に使用
エゾコーンを使用すること• コーン先端抵抗が高い非常に • ボーリングの外径：215mm
高密度の砂質状土に対しては 要件（2 回目の試験）:
5cm2 コーンを使用すること• 計 8 回の連続サイスミックコー
ン貫入試験（SCPT）• 試験は、ISSMFE 基準試験手要件：• EN/ISO-1:2012 に準拠• CPTU クラス 2 を実施
CPT•連続 90 回の CPT を実施する• 海底下 70m を目標深度として実施• 使用する圧力装置の貫入力は200kN 以上とする• コーン先端抵抗：75Mpa 以上• 周面摩擦力 3Mpa 以上
DHCPT）• 目標深度に到達しない場合、
CPT 孔に隣接するボーリング孔で実施する•DHCPT のための掘削は、本孔深度より最大で 0.5m まで、または連続 CPT の不合格レベルまで行う• 機器：使用する圧力装置は少なくとも 90kN の貫入力を有す

1 重力と振動によって駆動する振動コアチューブを用いて海底から堆積物試料を採取する方法。

13

PS 検層調査の目的
方法と仕様

順、EN ISO 22476-1 および• CPT でボーリング計 5 回
Eurocode EN 1997-2 2007 に従って実施
SCPT（サイスミック CPT）：• 目標深度：60m、貫入圧力が不十分となれば停止．
• 従来の 10cm2 コーン後部に取り付けられたデュアルアレイ X、Y、Z 受信機を使用し、サイスミ
ックコーンをダウンホールモー
ドで導入• 深度間隔：1～2m• 0.5～1m の間隔でせん断波速度を正確に測定するためのDual 受振器を含む• CPT ストローク間の穿孔は0.5m を超えないことること• コーン先端抵抗：75Mpa 以上•周面摩擦力：3Mpa
SCPT（サイスミック CPT）
• 選択された 7 つの CPT 位置で実施• Vp と Vs の到達時間と振幅を測定する受振器センサーを備えた SCPT• 1m 間隔で実施
機器• EN/ISO-1:2012 に準拠• CPT は円錐形の先端部 60 度の電気コーンを用いて実施•
10 および 15cm2 の標準コーンを使用

海底の未固結地盤や岩盤の P 波および S 波の速度を測定し、工学的特性を推測する
要件：
要件（初回検層）：
要件：• 選定されたボーリング孔で実• DHCPT で 3 回の PS 検層測定 • ボーリング孔で実施• 試験は深度 60m で実施するた を実施• 弾性波を測定する受振器を備め、余掘りが必要な場合がある • 目標深度：海底面下 80m
えた検層機器により Vp と Vs
• SCPT の終了後直ちに検層を 要件（第 2 回目検層）の速度を測定する行う• 試料採取を行うボーリング孔で • 測定間隔は 1m とする• 測定の深度間隔は 1～2mの 9 回の PS 検層測定、および試料採取を行わないボーリング• Vs と Vp を測定
孔での CPT 測定(DHCPT)• 目標深度：海底面下 60m

2.2. 非セントラル方式：
2.2.1. はじめに
クラウン･エステート（TCE）はイングランド、ウェールズ、北アイルランドにおける海底管理者であり、以下の責任を負う。
・事前のサイト調査を含む海域選定プロセスの実施
・洋上風力開発に最も適した海域の特定を可能にする海洋空間計画と環境アセスメントの実施
・特定の有望な海域における風力資源の利用可能性の評価を含む技術経済アセスメントの実施
・洋上風力開発のための開発権の付与（リースなど）
TCE が実施する事前調査で収集されたデータは、開発事業者に提供され、開発を続けるべき海域を把握するために活用される。その後、開発事業者は TCE を上回るコストとリスクを負担し、自ら詳細なサイト調査を実施し、洋上風力発電所の候補地の技術的および財政的な実現可能性を徹底的に分析･把握する。
物理学的および地盤工学的調査を含む海底地盤調査は、通常、開発事業者が自ら、あるいは開発事業者に代わって第三者の請負業者が実施する。海底地盤調査の実施方法は標準化されておらず、開発事業者またはその請負業者の裁量に任されている。開発事業者および第三者は、買う種の手引き書を参照して海底地盤調査を実施するが、これら手引き書の底深さと幅広さは様々である。海洋技術協会（SUT）の洋上サイト調査および地盤工学委員会（OSIG）は、洋上再生可能
エネルギー開発を目的とした物理探査および地盤工学的調査の実施方法に関する手引き書をまとめている 2)。
14

英国におけるサイト調査では、補助的な手引き書が使用されている他、英国と欧州の両市場において、PGS、Fugro、Gardline など複数の専門的な第三者調査会社が調査設計のために独自の手法と技術を採用している。
これらの調査スケジュールは、プロジェクト、サイト、調査会社によって異なるが、遅延を考慮しなければ一般的に 12 ヶ月の期間がかかると見込まれる。英国の洋上風力発電所の建設に関する規制の下では、物理探査を利用することでプロジェクトコストを削減することができる。こ
れらの調査は、開発事業者がより詳細な土質試験を行うのに最適な場所を選定する一助となる。
例えば、北海で活動する企業は、物理学的データを使用することにより、これまで行われてきた
土質ボーリング試験の回数を減らすことができる。代わりに CPT を行うことで、本質的に安価でより正確なデータが得られる。
2.2.2. 物理探査
英国の物理探査では、水深測量と海底地形の 2 つの重要な測量が実施される。これには、主に次の 2 つの機器が使用される。
・シングルビームエコーサウンダー（SBES）：調査船の航路に沿う形で水深情報を提供する。ただし、海底地形を評価することはできない。
・マルチビームエコーサウンダー（MBES）：広範囲の海底域の深度データを海底の画像や後方散乱とともに提供し、海底地形の特性評価に使用する。
・サブボトムプロファイラ（SBP）：浅い海域の土質を調査するために使用する。使用する機器の種類は、海底下の対象物の深度、予想される土質、求められるデータの解像度など、複数の要因によって決定する。OSIG の手引き書に記載されている各種 SBP の概要については、表-4を参照されたい。
通常、開発事業や第三者の請負業者は、MBES を主要な測定ツールとして選択し、SBES をデータの検証に使用する場合が多い。これらの機器の正確な仕様（例えば周波数や分解能）は、開発事業者、機器の利用可能性、サイトの状況により大きく変わる（すなわち、深度や危険リスクの違いにより、異なる仕様の機器または測定条件が求められる場合がある）。
表 4 OSIG の手引き書による一般的に使用されるサブボトムプロファイラ（SBP）の仕様 11)
音源

受信チャンネル数

周波数範囲（Hz）

探査深度

ピンガー

シングル

2000～7000

軟弱地盤で最大 50m，通常 5～10m

チャープ

シングル

2000～8000

軟弱地盤で最大 50m，通常 5～15m

スパーカー

シングル/マルチ

50～4000

最大 100m，通常 50m，マルチチャンネルは最大 300m

ブーマー

シングル/マルチ

300～3000

最大 60m，通常 30m

小型エアガンマルチ

20～500軟弱地盤および軟岩で最大 500m

2.2.3. 地盤工学的調査
地盤工学的調査は、任意のサイトの地質および土質を含む土質条件を詳細に調査するものであり、予期せぬ遅延がない限り、英国では約 6 ヶ月を要する。調査その範囲と方法は、プロジェク
トの範囲、基礎の選択、海底条件に合わせて決定する。調査により、構造物の安定性と性能を確保するために充分な情報を収集する。調査の深度はサイトの地質に基づいて決定する。また、必ずしも全ての場所で全ての基礎の深度を調査する必要はない。以下の複数の機器と手法が使用される。

15

・電気式静的コーン貫入試験（CPT）：海底にコーンを貫入し、土壌の強度を記録する。これらの試験は開発事業者によって実施されるため、一般に公開されている文書は少ない。土質試料の全面的な検層と室内試験が要求される。OSIG が提案する連続土質プロファイリング用機器
は、海底 CPT またはダウンホール CPT である。
o 海底地盤 CPT はディーププッシュ CPT に推奨され、貫入力 200kN とする。
o ダウンホール型 CPT は通常、60～90kN の貫入力を使用する。

o ケーブルルート沿いの浅層貫入では通常、50kN の貫入力を使用する。
・ボアホール試料採取：土壌および岩石試料のさらなる地盤工学的試験および分析。試料採取の種類は基礎の種類と土質および岩石により異なる。各種基礎構造と土壌および岩石に対する詳細な仕様については、OSIG の手引き書を参照のこと。
・浅海底試料：基礎の設計、洗掘防止、および海底ケーブル敷設を目的として、海底の地盤工学
的特性を測定するために採取される。例えば、バイブロコアリングでは、水深 200m までの土質や堆積物の試料を連続的に採取する 3)。
上記の通り、英国はこれまでサイト開発プロセスにおいて非セントラル方式を採用している。
次回のリース権に関する入札（リースラウンド）に向けて、TCE は「ケルト海洋上風力リースラ
ウンド 5」のためのリーシングプロセスの変更を発表した。これらの変更の背景にある動機を理解し、開発前およびサイト調査を含む全体的な手法についてより詳細な情報を得るため、Carbon
Trust は TCE の関係者に対する聞き取りを行った。
2.2.4. 手法の転換：第 5 ラウンド以降
洋上風力発電市場がすでに成熟した市場である英国は、洋上風力開発を加速させるべく、プロセスの合理化と所要期間の短縮を目指している。Carbon Trust は、TCE への聞き取りを実施し、TCE の手法転換とより広範になったそのリースおよびライセンスプロセスについて理解を深めた。
本聞き取りの結果、TCE にとって地域の状況をよりよく理解し開発前プロセスの迅速化とリスク軽減を図ることが特に重要であること、そのため TCE は開発前のプロセスの改善方法について検討するべく、様々な業界関係者と何度も協議を重ねていることが分かった。
まず、TCE はプロジェクトのリスクを軽減し業界関係者の市場への参加を促すことを目的に、開発事業者にとってどのような調査（風力資源評価、気象海象、物理探査･地盤工学的調査）やデータ（地域、調査区域、厳密な調査区域、潜在的な開発区域（PDAs）といった空間範囲）が、最も有望であるかを判断するために業界に働き掛けを行った。また、TCE は最善の手順と方法を求めて、海洋コンサルタント会社等の調査専門家とも協議を行った。TCE は業界からのフィードバックに基づき、第 5 ラウンド以降の公募入札に先立って環境調査や海底地盤調査を含む全ての事前調査を実施することを決定した。これらの調査を行ってもまだ完璧ではないにせよ、開発事
業者のリスクが軽減されることで、より競争力のある入札を行うことができるようになる。
さらに聞き取り調査を進める中で、調査結果に対する開発事業者の信頼を高めることが、この新しいリーシング方式において重要であることが明らかになった。開発事業者に不確実性が生じると、市場参加者を減少させ、結果としてリース権入札の競争力に影響が及ぶ可能性がある。
TCE は聞き取りの中で、調査データを品質、目的適合性、使用条項と合わせて提供する予定があることを強調した。TCE はまた、DNV がオランダ国内で RVO に関する調査データを評価するのと同様の方法で、第三者業者に調査データの評価と検証を委託する予定であるという。
TCE はまた、一般的な海洋建設活動とは異なり、サイト調査が洋上風力開発に特化して設計され、実施されたものであることを実証するよう調査事業者に要請する。
16

2.2.5. 物理探査･地盤工学的調査の変更
物理探査や地盤工学的調査は、専門的な機器と高度に技能を有する人材が求められる。地盤調
査ひとつをとっても、一般に風力発電所のサイト調査作業の中で最も費用がかかるため、開発事業者にとっては多大な投資リスクとなる 4)。TCE への聞き取りでは、サイトのリース権入札に関する変更が海底地盤調査に与える影響についての具体的な情報は得られなかったが、新たに採用される手法により開発事業者の初期リスクとコスト負担が大幅に緩和される可能性があることが示唆された。
3. 浮体式風力発電に関する具体的な調査要件
3.1. 浮体式洋上風力発電サイトの地質学的特徴
着床式洋上風力発電サイトと比較すると、浮体式洋上風力発電のサイトとなる深海域には、特別な配慮を必要とするいくつかの地質学的特徴があると考えられる。これらの特徴はすべて、浮体式構造物である、係留システム、アンカータイプ（主に堆積物の種類と土質のせん断強度に基づいて選択される）、設置方法などを決定する際に重要な役割を果たす。
（1）土壌とその力学的特性
深海の海底には、様々な種類の土壌が含まれていると考えられ、浮体式洋上風力発電サイトでは、着床式と比較すると、特定の堆積物、すなわちシルトや粘土などの堆積物、また一般的により軟質で泥質の海底が適していると考えられる。海底地盤の大規模な移動、洗掘、一般的な不安定性については、慎重に評価する必要がある。
（2）斜面
浮体式洋上風力発電サイトは、多くの場合、大陸斜面上または大陸斜面を越えた海域に位置する場合が多く、より多様な勾配（緩やかな勾配から中程度、急勾配まで存在する）がみられる。
また、海底峡谷や海底谷も存在する可能性がある。斜面や土壌の形状によっては、堆積物が大きく移動したり、斜面が不安定であったりする場合がある。
（3）ジオハザード（地盤災害）および制約
地盤や斜面の不安定性に加え、深海では、流体の排出、浅いガスポケット、地震活動、液状化など（ただし、これらに限定されない）、特定の他の地盤災害や制約がより広範に存在すると考えられる 5),6)。
（4）多種多様なサイトの地形および複雑さ
概して、浮体式洋上風力発電サイトの地形や複雑さには非常に多様である。とりわけ、浮体式
風力発電の対象海域の広大さから、異なるサイト間のみならず、同じサイト内でも同様である（例えば、同一サイト内で水深や土質構造が異なる）。
3.2. 具体的な調査要件
Carbon Trust の調査と利害関係者の関与の様子から判断すると、浮体式洋上風力発電サイトと着床式サイトの物理学的および地質学的調査の具体的な実施方法の違いについて、現時点ではまだ業界の共通認識と言えるものはほとんどないようである。そのため、着床式洋上風力サイトと浮体式洋上風力サイトの双方ともに、洋上風力のための既存の地質調査の基準や最善の手順が依然として最良の指針となっている。しかしながら、必要なデータの多くは既存の調査方法を用いて取得できるとはいえ、特定のパラメータの閾値は浮体式洋上風力開発に固有のものである必要
17

があり、浮体式固有のタービン設計、固定方法、およびその他の風力発電関連のサイト特性（例
えば、風況や気象条件）と共に考慮される必要がある。これらの具体的なパラメータに加えて、浮体式洋上風力発電サイト固有の地質調査には、以下のような特徴がある。
・浮体式洋上風力発電サイトで追加の調査が必要となる主な海底の特性は、堆積ダイナミクス（堆積作用の実態）と海底面の勾配（および付随する地盤災害）である。そのため、斜面崩壊
リスクのモデリングが全ての評価の中核をなす。
・今後のより広範にわたる環境変化とその経年的影響を評価するためには、（プロジェクトサイ
ト近辺だけでなく）海域全体の規模で地質特性を考慮する必要がある。初期の評価で、リスクとして判断された地質災害には、風力発電所境界の斜面上部域、リース地域、海底送電ケーブ
ルルートなどが含まれる 7)。
・浮体式洋上風力発電のための物理探査は、着床式洋上風力発電のための物理探査と大幅に異なることはないと見込まれるが、水深の変化がより大きくなることから、船体搭載、曳航、ROV搭載などの探査法が要求される。
・理論的には、浮体式洋上風力発電所では、アンカーが着床式の基礎構造物ほど海底面下に深く埋設されないため、着床式に比べより浅い海底面下深度での地盤工学的調査が必要となることが一般的である 8)。
・地盤工学的調査に関するよりの具体的な洞察として、浮体式洋上風力発電サイトの特性を評価するには、すべての調査段階と送電ケーブルルートに関連する追加の CPT を考慮すると、タービン 1 基あたり通常 5 回の CPT が必要であると見積もられている。この見積もりは、アンカー
1 個あたり 1 回の CPT（係留アレイによっては 3～4 回）、送電ケーブルルート沿いに複数の CPTを調査の各段階で実施した場合（タービン 1 基につき追加で 1～2 回と想定）に基づいて実施したものである。この見積もりは、既存の洋上風力調査データベースを再度検証して導きだされたものであり、一か所に基礎を固定する着床式とは対照的に、アンカーを複数設置する場合の増加分を考慮して計算されたものである 9)。
浮体式洋上風力発電所の開発に必要なその他の具体的な地質学的パラメータを特定するための調査が進められており、最終的には浮体式洋上風力発電所の地球物理学的および地盤工学的調査のための基準やガイドライン（もしくはその両方）が策定される可能性があることに注意が必要である。例えば、DNV は、浮体式洋上タービンのための地盤工学的調査に関する推奨実践ガイ
ドラインを作成するための業界共同プロジェクト（Joint Industry Project）を展開している 10)。これらのガイドラインは、アンカーの設計と設置に関する情報を提供するための地盤工学的なサイ
ト調査と地盤モデリングに焦点を当てている。
3.3. その他の考慮事項
具体的な調査方法や要件以外にも、浮体式洋上風力発電のための地質調査とその管理に対する全体的な手法として考慮すべき重要な要素がいくつかある。
（1）過去の測定およびデータの不足
ノルウェーや英国のような国々では、石油やガスの探査をはじめとする活動により、数多くの物理探査による先行調査が行われてきた。このため、比較的広い海域で利用可能な底質および海底データが多く存在している。一方、米国カリフォルニア州や日本の一部の地域では、データが同じように網羅されていない場合があるため、モデリングや調査データの検証が難しく、より詳
細な初期調査が必要となる 11)。
（2）調査の合理化
18物理的な地盤データの収集に先立ち（あるいは情報を提供するために）、音波探査データから
合成 CPT プロファイルを作成するなど、物理探査データの解釈を深めることにより、サイトの地
盤特性評価全体の合理化を進めることができる。さらに、音波探査データは、点在するボーリン
グ孔や原位置試験の間の面的補間に利用することもできる 17)。
（3）コストに対する配慮
地盤調査のコストは、水深、立地条件、既存の調査データ、調査方法の関数であるため、浮体式洋上風力発電を想定した立地条件では、これらの調査コストの増加が予想される 12)。さらに、地盤調査費用はアンカーの数にも左右され、特に初期の浮体式洋上風力発電プロジェクトでは、アンカーを設置するたびに高いレベルの注意が払われ、調査が実施されることになる 16)。開発業
者が自信をつけるにつれて、調査の頻度やサンプルの大きさが減り、全体的なコストが下がる可能性がある。
（4）オーバースペック
浮体式洋上風力発電開発の経験不足とそれに伴うプロジェクトリスクを考慮すると、浮体式洋上風力発電の商業プロジェクトの第一波は、過度に厳格なパラメータ（長期的には緩和される可能性がある）に従って調査および設計される可能性が高い 13)。
4. 様々な浮体式システムに関する深度制約の分析
4.1. 浮体式の設計
浮体式洋上風力発電は、将来におけるエネルギー構成の中で重要な役割を果たすと期待されており、全世界で洋上風力発電プロジェクト計画が進行中である。ScotWind をはじめとする最近の欧州で開催されたリース権に関する入札（リースラウンド）において、最終的にプロジェクト開発に必要となる様々な浮体構造物の設計、開発、建設をサポートするために、サプライチェーンの展開が求められていることが示された。様々な設計の浮体式構造物が開発されているが、現在では主に 4 つの種類に分類される（図 1 参照）。これらはそれぞれ異なる係留と送電ケーブルを使用して構成されており、その安定化のメカニズム 14)によって分類することができる。
（1）バラスト安定型（スパー型）
浮体構造の最下部に大きなバラストがあるため、システム全体の重心は浮力の中心より下にある。これにより、プラットフォームが傾いた際に回転変位を打ち消す安定化復原力が発生する。
（2）水線または浮力安定型（セミサブ型およびバージ型）
広い水面（または半潜水式型プラットフォームにおけるシステムの中心軸外側より小さな断面
積）は、浮体構造の復原力に寄与する。
（3）係留安定化（TLP 型）
高張力係留索によって構造物が傾いた際の復原力を発生させる。

19

図 1 4 つの主な浮体式の設計（左から、セミサブ型、TLP 型、スパー型、バージ型）
4 つの浮体式タイプのそれぞれに更に異なるバリエーションが存在する。その各々に長所と短所があり、異なるサイト条件に適している。各浮体式タイプは、プラットフォームの正確な形状と構造、材料構成（鋼鉄またはコンクリート）、異なる係留とアンカーシステムに基づき変化する。主な 4 タイプのほか、以下の代替案も提案されている。
ハイブリッド型は、主な 4 つの型が持つ利点を複数組み合わせたもので、例えば、テンドン（鋼管）で係留されるスパー型浮体や半潜水型浮体などである。マルチタービン型は、1 つのプ
ラットフォーム上に複数のタービンを設置するもので、タービン 1 基あたりの構造物の質量を減らして安定性を高め、タービン 1 基あたりの係留･固定コストを抑える。混合エネルギー型は、複数のエネルギー源を同一のプラットフォーム上で組み合わせるものである（風力と波力、風力と太陽光など）。
表 5 は、主たる浮体の種類において、水深の制約に関する注記、経済的実現可能性、現在および今後の展開を含む、4 つの主な浮体式タイプの概要ならびに各々の長所と短所を記載する。
4.2. 深度の制約
4.2.1. 技術的制約
浮体式洋上風力発電の建設と運用において直面する最大の課題の一つは、水深である。水深の変化により、基礎システムに影響する応力の性質と強度が変化する可能性があり、通常、水深が深くなるほど、潮流、波浪、風力荷重が増加する（ただし、必ずしもそうなるとは限らない）。
したがって、水深は適切な浮体タイプを選択する上で最も重要な要素の一つとなる。
浮体構造物の水深の下限については、半潜水型、バージ型、TLP 型プラットフォームは、特定の条件下で 30～40m という浅い水深に設置できる可能性がある。一方、プラットフォームの喫水が大きいことにより、80～100m という比較的高い上限があるのはスパー型だけである。浮体式
基礎のコストは、着床式基礎に比べて依然としてかなり高額であるため、浅い水深では着床式基礎の方が費用対効果は高い 15）。したがって、設計上の制約は考慮される一方で、浮体式洋上風力発電のための下限水深は、全体的な LCOE によって決定される部分が大きい 16）。
浮体式構造物についての水深の上限は定められていない。カリフォルイア沖および地中海沿岸
では、水深 1.5～2km に達するプロジェクトが計画されており、半潜水型またはスパー型の浮体基礎の使用を予め意図したプロジェクトもあるが、大変のプロジェクトは開発の初期段階にあり、基礎のタイプに関する情報はまだ確認されていない。

20

4.2.2. 経済的制約
水深が深いほど係留索やアレイケーブルが長くなり、主にコストに影響を与えると仮定すると、（カーボントラストの過去の分析によると、）大半のプラットフォームにとって最適な水深は 100～150m の範囲になると予想される。この水深では係留索に充分な長さと浮力があり、係留およびアンカーシステムにかかる負荷は軽減される。ただし、係留索にさらなる長さが必要となるため、材料費が大幅に増加する 17)。水深が浅い場合（50m 未満）、適切なカテナリーの構成が難し
く、係留およびアンカーシステムのコストが上昇する可能性が高い。一方、水深 50m から 100m
にかけては、係留索が長くなることによる追加の設備コストは、プラットフォームの小型化によって減少すると考えられる。
大半の浮体式風力発電所は水深 80～150m の範囲が最適であると予想される。ただし、水深150m 以深のコスト増加はわずかであり、より強い風力を想定すれば、収益率の上昇によって相殺される可能性がある。水深 80～100m では、係留索により大きい荷重がかかり、アンカーにかかる力の一部が転移するため、係留およびアンカーシステムはよりバランスが取れ、費用対効果が高くなる。水深 150～200m になると、係留索の総質量は増加するため、コストは再び増加に転じる。
異なる水深に基づく主な浮体式タイプの経済性についての決定的な定量的比較は存在しない。
その主な理由は、浮体式風力発電所のコストは様々な要因によって決定され、状況に左右されることから、水深がコストに与える影響を明確に分離して、浮体式のタイプによる有意な比較をすることが困難なことが挙げられる。さらに、浮体式構造物という概念自体が、大きく異なる技術
仕様、コスト構成、技術的および商業的準備段階を抱えており、必然的に程度の異なるモデルデータの不確実性を伴っている 18)。
文献は限られるが、浮体式洋上風力発電の水深に対するコストの寄与度を扱った研究はいくつか存在する。Kausche et al. (2018) は、TLP 型の経済分析を実施し、プラットフォームの投資コス
ト、運用コスト、発電機出力などの要素と比較すると、 LCOE（均等化発電原価）に対する水深の影響は比較的低いことを示している 19)。興味深いことに、LCOE は水深よりも沿岸距離に対してより敏感であることが分かった。Maienza et al. (2022) は、ライフサイクルコストに対する 3 つのサイト依存パラメーターの影響を分析した結果、LCOE は主に操業港からの距離と水深に影響を受け、海岸からの距離にはさほど影響を受けないことが明らかになった 20)。浮体の種類によって異なるパラメーターがコストに与える影響の比較は提供されなかったが、全体的な影響度の分
析により、スパー型が経済的な観点から最も有望なタイプである可能性が示唆された。これは、本レポートとその他で参照した多くの調査結果と整合している（しかし、決定的ではない）14)。
表 5 浮体式タイプ別の設計･深さの制約・経済性･今後の展開 8),12),21),22),23),24)
設計
深さの制約
経済性
現在および今後の展開
TLP 型
中央の支柱と、3～5 本のアーム 下限は 40～80m（正確 構造質量が小さいた TLP 型を備えた完全なタービンはまだ配からなる星形ポンツーンが特徴。 な数値は情報源により め 比 較 的 安 価 な 構 備されていない．
造．係留索が短い．
垂直（またはほぼ垂直）に張った 異なる）
係留テンドン（鋼管）によってシス 中間的な水深に適す 特殊な係留索･アン ＠今後の予定
テムを海底に固定．構造の大部 る（着床式タービンの カー･設置設備が必 ＊プロヴァンスグランドラージ（PGL）
分は喫水線下となる．
おおよその上限である 要 な た め コ ス ト が 増 ・地中海フランス沖に建設中の 25.2MWの風力発電所＊長所：
約 60m から、スパー型 大．
・高い安定性、動揺が小さい
プラットフォームがより 設置には時間と特殊 ・3 基の 8.4MW タービンを TLP プラットフ船が必要な上、損失 ォームに設置（ただし、TLP とセミサブマ
・波の影響を受けにくい．高波浪 経済的に実行可能との可能性が高く、プ ーシブルのハイブリッド構造）
に適する

21

・他の設計に比べ、係留索が短 考えられる約 200m 以 ロジェクト全体に与え ・水深：約 95～105m
く、海底の占有面積が小さい
深まで）るリスクが高い．
・2024 年初頭に本格稼働予定
・土壌への依存が少ない重力ア
中間的な水深で最もンカー
費用対効果が高くな・小型かつ軽量な構造
ると考えられる（「深＊短所：度制約」参照）
・強い潮流、高潮、過酷な土壌条件には適さない
・設置･係留･アンカリングが複雑かつ高リスク．設置に費用がかかる（設置するまでの安定性が低い）．
・剛性が高い構造．応力が大き
い．技術成熟度レベル（TRL）が低い
セミサブ型
このプラットフォームは、3～4 本 水深約 30～40m に適 サ イズと重量が大き ＊ウインドフロート・アトランティック（WFA）
いため、やや高価な ・ポルトガル、ヴィアナ・ド・コステロ沖のの部分的に浮力を持つ支柱（ま するたはその他の浮体）を梁とつがい 喫水が浅く、容易に輸 構造．係留索も長い
25MW の風力発電所で連結したもの．多種多様な係 送と設置ができる．他 設置コストが安価（岸 ・半潜水型鋼鉄製プラットフォーム上に留索とアンカー構成で海底に接 の浮体タイプに比べ水 壁で組み立て、沖合 8MW タービン 3 基
続することができる．タービンは、 深に左右されにくい． で曳航できるため、 ・水深は 85～100m ほど構造物の中央またはいずれかの 技術的には、やや浅い 輸送に特殊船は必＊キンカーディン
支柱上に設置される．
水深からかなり深い水 要ない）・スコットランド、アバディーン沖の＊長所：
深まで、あらゆる水深 比較的安価な係留
47.5MW の風力発電所
およびアンカーシス ・5 基の 9.5MW タービンを半潜水型鋼鉄・喫水が比較的小さい．
に適している．
・土壌条件の影響を受けにくい． ただし、経済性や現場 テム
製プラットフォームに設置
・係留とアンカリングが容易．
の状況を考慮する必要・水深 60～80m
・設置と撤去が容易でリスクががある．
＊英国、フランス、日本、中国で複数のタ・高い TRLービン 1 基の実証プロジェクト＊短所：
＠今後の予定・安定性が低く、動揺が大きい（タ＊リオン湾
ービンへの影響がより大きい）・地中海フランス沖で建設準備中の・波の影響を受けやすい．
30MW の風力発電所
・長い係留索、広い海底の占有・半潜水型鋼鉄製プラットフォーム上に面積が必要．
10MW タービン 3 基・氷荷重と腐食に弱い
・水深 65～80m
・大きく、複雑かつ重い構造．
・2024 年に本格稼働予定
スパー型
バラスト安定化設計であり、長い プラットフォームの喫水 主 に 構 造 物 の 喫 水 ＊ハイウインド・スコットランド
円筒形構のプラットフォームを持 が深く、水深 80～100 が 深 い た め 、 製 造 ･ ・スコットランド、ペーターヘッド沖のち、その重量の大部分は底部に m からの高水深に適し 輸送･設置に費用が 30MW 風力発電所
か か る （ 特 殊 船 舶 、 ・鋼鉄製スパー型プラットフォーム上に集中する．このプラットフォーム ている．
は、ドラッグアンカーまたはサクシ 浅瀬での輸送中に構造 深水港、避難場所が 6MW タービン 5 基ョンアンカー（または代替構成）を 物を垂直に保つことは 必要）．長い 係留索 ・水深 95～120m備えたカテナリーまたは張力のあ 困難であるため、ター がコストを引き上げる ＊ハイウィンド・タンペン
が、係留およびアン ・ノルウェー北海の 30MW 風力発電所
るスプレッド係留索によって定位 ビンの設置は沖合で
カ リ ン グ シ ス テ ム は ・コンクリート製スパー型プラットフォーム
置に維持される．
行われる可能性が高
TLP 型に比べて安価 上に 8MW タービン 11 基．
＊長所：
い．
で簡素．
・高い安定性・水深 260～300m．
タワー製造との相乗 ＊テトラスパー型実証機 Metcentre
・高波浪に適する効果が期待できる． （海洋エネルギーテストセンター）
・土壌条件の影響を受けにくい
・単純な構造と係留およびアンカ
・ノルウェー北海の鋼鉄製スパー型プラッリングシステムトフォームに設置された 3.6MW タービン
・高い TRL・水深 200～210m ほど＊短所：＊崎山実証機・動揺と傾きが大きい
・長崎沖のハイブリッド・スパー型プラット
フォーム上に設置された 2MW タービン22

・水深約 100m
＠今後の予定＊五島市
・長崎県沖に建設中の 16.8MW 風力発
電所
・ハイブリッド･スパー型プラットフォームに2.1MW タービン 8 基・水深 120～140m
・2024 年初頭に本格稼働予定

・長い係留索、広い海底の占有面積が必要．
・製造･設置･深海での組み立てが複雑で高コストとなる．

バージ型
喫 水 線 を 貫 く 単 一 の 胴 体 が 特 水深約 30～40m で適徴．安定性確保のためプラットフ する
ォームは水に接する面積が広い＊長所：
・全てのプラットフォーム設計のう
ち最も喫水が小さい．
・土壌条件の影響を受けにくい．
・係留とアンカリングが容易
・設置と撤去が容易で低リスク＊短所：
・安定性が低く、動揺が大きい（タービンへの影響が大きい）
・波の影響を受けやすい．
・長い係留索、広い海底の占有面積が必要
・氷荷重や腐食に弱い
・大きく重い構造・中程度の TRL（配備は限定的）サイズと重量が大きく ＊デモサース（DemoSATH BIMEP）
比 較 的 高 価 な 構 造 ・スペインタラゴナ沖の鋼鉄製バージ型
物．係留索が長い．
プラットフォームに 2MW タービン１基．
設置コストが安価（岸 ・水深 85～90m
壁で組み立て後、沖 ＊フロートゲン・プロジェクト合まで曳航できるた ・フランス ペイ・ド・ラ・ロワール沖のコンクめ、輸送に特殊船は リート製バージ・プラットフォーム（Ideol
必要ない）
社製ダンピング・プール）に設置された比較的安価な係留
2MW タービン
およびアンカリングシ ・水深約 33m
ステム＊北九州 NEDO 実証機
・福岡沖の鋼鉄製バージ型プラットフォー
ムに設置された 3MW タービン１基・水深 50～55m@今後の予定＊エオルメッド（EolMed）
・地中海フランス沖の 30MW 風力発電所
を建設中
・鋼鉄製バージ型プラットフォームに10MW タービン 3 基を設置
・水深 50～75m
・2025 年に本格稼働予定

5. 欧州における浮体式洋上風力発電の今後の見通し
5.1. 現状の発電容量目標および現在進行中のプロジェクト（連続的･計画的な将来案件）
世界風力エネルギー会議（GWEC）の分析によると、世界の洋上風力資源ポテンシャルの 80％は、水深 60m 以深に存在する 25)。これは、風力発電に対しエネルギーで世界中が野心的な目標を揚げ、再生可能エネルギーを生産するためにより多くの海底領域を解放しようとしており、この現状をみれば浮体式洋上風力がいかに重要であるかが分かる。しかし、現時点では浮体式洋上風力はまだ発展途上にあり、再生可能エネルギー構成に占める割合は少ない。7 カ国で 14 のプロジ
ェクトで合計 227MW の浮体式洋上風力施設が設置され、本格的に稼動を初めているが（大半はパイロットまたは実証プロジェクト）26)、これは設置済みの洋上風力設置容量全体の 1％未満に過ぎない 25)。
既存の浮体式洋上風力発電容量の大半は欧州で活用されており（本格稼働した場合の容量総計
30 GW のうち 200MW 強）27)、この容量は今後数年間で急速に増加すると予想されている。EU は、
2030 年末までに 5 つの海域で 60GW の洋上再生可能エネルギーを導入する目標を掲げており 28)、
そのうち浮体式洋上風力発電の目標は 10GW である。英国は 2030 年までに 50GW の洋上風力発電を導入することを目指しており、そのうち 5GW は新たな浮体式風力発電プロジェクトによるものである 29)。表 6 は、欧州における各国の浮体式洋上風力発電の目標の内訳を示す。

23

表 6 欧州各国の浮体式洋上風力発電の目標 30)
国名

浮体式洋上風力発電の目標（2030 年まで、または指示されたもの）

英国

5 GW

ノルウェー

2040 年までにリースされる洋上風力発電は合計 30GW（20GW の浮体式を想定）

フランス

2035 年までに 18GW の洋上風力発電容量を稼働（浮体式については具体的な目標はないが、少なくとも 225 万 kW は入札予定に含まれる）

スペイン

1～3GW（大半が浮体式）． 2040 年までにカナリア諸島で浮体式 2.44GW

ポルトガル

10 GW

イタリア

3.5 GW

ギリシャ

2 GW

アイルランド2 GW リース

Renewable UK の分析によると、全世界で現在進行中の浮体式洋上風力発電は 244GW であり、
過去 1 年間でプロジェクト件数は 230 件から 285 件に増加した 26)。これには、本格稼働済み、建設中、承認済み、決定を待ちつつ計画中、開発初期段階といったプロジェクトのあらゆる段階が含まれる。現在まで世界中で発表されたプロジェクトのうち、浮体式風力発電容量のほぼ 3 分の2 が欧州海域で（160GW）、14％が英国（35GW。そのうち 29GW はスコットランド海域）で開発されている 26)。プロジェクト件数の増加は、リース権に関する入札（リースラウンド）が成功し、開発可能な海域が増えた結果といえる。例として、英国では最近、INTOG リースラウンドが終了し、合計 5.5GW がリースされた。また、クラウン・エステートの第 5 ラウンドの一環として行われるケルト海のリースラウンドでは 4.5GW がリースされる予定であり、浮体式が主要な構成の大部分を占める見込みである。
様々な浮体構造物のタイプに関して、現在進行中の大半のプロジェクトはまだ初期段階にあるため、計画されている浮体設計に関する情報は非常に限定的である。しかし、現時点ではスパー型プラットフォームが 155MW で最も導入されている基礎タイプであり、次いでセミサブマーシ
ブルが 103MW、TLP が 25MW、バージ型が 7MW となっている。図 2 は、全世界の設置済み、設
置中、廃止済みプロジェクトが含まれている。4C オフショアの分析によると、現在進行中の上
位 3 つのコンセプトは以下の通りである。
・テクニップの基礎（セミサブ型）：4.1 GW
・AWC（スパー型）：3.6 GW・OO スター（セミサブ型）：3.1 GW
ここで提示するのは、基礎概念案を使用する契約を締結したプロジェクトのみである 30)。サイトの独占使用権を持つプロジェクトでは、OO スターが最も高く、次いで 3GW の三角形浮体（Tri-Floater；セミサブ型）、1.6GW のテトラ浮体（セミサブ型）のプロジェクトが続く。

24

200
155
150
103

100
50
0

25

Spar

Semi-submersible

TLP

7
Barge

図 2 現在の浮体式タイプ別の活用状況（MW）30)
5.2. 市場見通しおよび課題
市場の見通しでは、プロジェクトの建設ペースは目標を十分に達成できない予想される。この原因としては主に、洋上風力プロジェクト開発における経済と財政状況が厳しく、浮体式風力発
電の建設コストが着床式に比べて依然として高コストが続いていること、ならびに特に港湾施設や浮体式基礎に関してサプライチェーンのボトルネックが予測されることが挙げられる 24)。一方
で、全体的な見通しは明るい。GWEC Market Intelligence によると、2032 年末までに全世界で合計 26.2 GW の浮体式風力発電が設置される見込みである。また、風力発電の総設置件数に占める浮体式洋上風力の割合は 6%に達し、2023 年から 2032 年までの間に欧州では全世界の総設置件数の約 3 分の 2 を占めると予想されている。さらに先の将来について、4C オフショアの予測に基づ
くと、全世界で合計約 40 GW の浮体式風力発電設備が 2035 年までに建設されると予想されており、その半数近くの約 18 GW が欧州で開発される見込みである 31)。
図 3 と図 4 に、Renewable UK による 2032 年までの欧州と英国における着床式および浮体式発電の導入予測を示す。各国政府が導入目標を増やしているため、2030 年頃には導入数の大幅な増加が予想されている。一方で、限られたスケジュールの中、各国は新たに規制改革などを行い、プロセルの加速を目指している。この背景は特に、市場の不安定性やインフレに伴うリスクの高
まり、サプライチェーンや送電網に対する圧力の高まりがある 31)。

25

図 3. 欧州における着床式と浮体式洋上風力発電の予測 (MW) 32)

図 4. 英国における着床式および浮体式洋上風力発電の予測 (MW) 32)
現時点では、浮体式洋上風力発電は依然として商業化の前段階にあると考えられており、2026
年までに完全商業化に達すると予想されている 25)。ただし、過去 15 年間で劇的なコスト削減を達成した着床式洋上風力と比較すれば、そのコストはかなり高い。これらコストは以下のような方法で減少可能性と考えられる 31),33)。
・プロジェクトの耐用年数の延長（最長 30 年）
・タービンの大型化と、それによるタービン 1 基あたりの発電コストおよび運転コストの削減
・プロジェクト規模の拡大（より多くの商業規模にすることとより大規模な調達を行うこと）
・技術の成熟、経験の蓄積、プロジェクトと市場全体のリスクの低減
5.3. サプライチェーン
さらに、今後 10 年間で予想される設置件数の増加と開発期間の短縮を考えれば、需要に応え続けるためには、業界のサプライチェーンの大幅な成長が必要である。特に浮体式基礎について
この状況は顕著である、2032 年末までに英国で 472 基、欧州で 1,369 基、世界全体で 1,924 基の浮体式基礎の需要が見込まれる。
2025 年以降、業界は供給不足に直面する可能性があり、サプライチェーンの精算能力の開発には長いリードタイムを要することを考慮すれば、2023 年から 2024 年の早い時点で拡大に乗り出す必要がある。Rystad Energy と WindEurope の分析は以下の通りである 34),34)。
・浮体基礎の製造能力が予測される需要を満たすためには、2030 年までに現在および発表済みの能力の 5～6 倍に成長する必要がある。浮体式基礎に関しては、既存の技術領域に多くの可能性が存在しており、浮体式風力発電用に再利用できる可能性がある。
・洋上風力発電用タービンの需要は、2028 年までに製造能力を上回ると予測されている。洋上風力タービンの鉄鋼需要は 2029 年に合計 170 万トンを超えると見込まれているが、鉄鋼が不足しないと仮定して供給はこの需要量の約 70%しか満たせないと予想されている。タービンの製造はそれほど複雑ではなく、特殊な機械類も必要としないため、充分な投資があれば生産能力の拡大は実現可能と考えられる。
26

・洋上風力発電の大規模な建設に対応するためには、港湾インフラの強化が必要とある。浮体式
洋上風力発電の場合、基礎に使用される鋼材やコンクリートの量、基礎のサイズが大きいことによる追加スペースの確保、相当量の湿式貯蔵場所の必要性などを考慮すると、浮体式風力発電の場合、特殊なポートの必要性が特に高くなる。さらに、浮体式風力により係留索の製造能力を大幅に拡大する必要がある。
英国では現在、大規模な浮体式洋上風力プロジェクトの同時開発を支える、岸壁の長さ、水深、貯蔵スペースの組み合わせが適切な港が不足している。浮体式洋上風力タスクフォース（2023 年）の提案によると、浮体式洋上風力の設置目標を達成するためには、スコットランドに総合的拠点
港を 3～5 港、ケルト海にさらに 2 港が必要である。その他にも、鉄鋼の組み立てやコンクリートの製造のために、さらに 4～6 港が必要となる。これらのニーズに応えて、DESNZ は 1 億 6,000 万ポンドの浮体式洋上風力発電投資スキーム (FLOWMIS) を立ち上げた 32)。
EU では、ネットゼロ産業法が発足され、2030 年までに毎年 36 GW の製造能力を確保するとともに、再生可能エネルギー部品の 40%を地元工場で製造することを目標としている 36)。
全体的にみれば、大きな需要が継続し、各国の目標が必要な政策と投資によるサポートが得られた場合 37)、浮体式風力発電産業は成長を続け、その長期的目標を達成する可能性があると期待
される。
参考文献
1) “Geotechnical Studies for Offshore Applications”, 12 March 2021, Wind Systems Magazine. Accessedat link.
2) Society for Underwater Technology (SUT), 2014. Guidance Notes for the Planning and Execution ofGeophysical and Geotechnical Ground Investigations for Offshore Renewable Energy Developments.
Accessed at link.
3) “Onshore and Offshore Vibro-coring Systems”. Offshore-technology.com. Accessed at link.
4) The Crown Estate, 2019. Guide to an offshore wind farm. Accessed at link.
5) Fugro, 2023. Opportunity knocks for floating wind development. Accessed at link.
6) BOEM, 2017. Geophysical and Geotechnical Investigation Methodology Assessment for Siting
Renewable Energy Facilities on the Atlantic OCS. Accessed at link.
7) Fugro, 2023. Floating wind – with new territories come new geohazards. Accessed at link.
8) BVGA, 2023. Guide to a Floating Offshore Wind Farm. Accessed at link.
9) Cerfontaine et al., 2023. Anchor geotechnics for floating offshore wind: Current technologies and future
innovations. Ocean Engineering. Accessed at link.
10) Ground investigation for floating wind turbines11) RPS Group, 2023. Floating offshore wind: 7 challenges for consenting. Accessed at link.
12) Ramachandran et al., 2021. Floating offshore wind turbines: Installation, operation, maintenance anddecommissioning challenges and opportunities. Accessed at link.
13) RPS Group, 2023. Spotlight: Site investigation surveys & floating offshore wind. Accessed at link.
14) Leimeister et al., 2018. Critical review of floating support structures for offshore wind farm
deployment. Journal of Physics: Conference Series. Accessed at link.
15) For a further analysis of economic efficiency in fixed vs floating offshore wind, please refer to thefollowing sources:27

- Garcia-Teruel and Jeffrey, 2020. The economics of floating offshore wind - A comparison of different
methods. 4th International Conference on Renewable Energies Offshore. Developments in Renewable
Energies Offshore – Guedes Soares (Ed.). Accessed at link.
(provides recommendations for the techno-economic assessment of fixed and floating wind farms,
including references to a number of previous assessments)- Xodus Group, 2020. Fixed vs Floating Foundations. Accessed at link.
- Linnenschmidt, J., 2021. Cost comparison between bottom-fixed and floating offshore wind turbines.
EGU Journal of Renewable Energy Short Reviews (2021). Accessed at link.
16) Empire Engineering, 2020. The frontier between fixed and floating foundations in offshore wind.
Accessed at link.
17) The Carbon Trust, 2015. Floating Offshore Wind: Market and Technology Review. Accessed at link.
18) Lerch et al., 2018. Sensitivity analysis on the levelized cost of energy for floating offshore wind farms.
Sustainable Energy Technologies and Assessments. Accessed at link.
19) Kasuche et al., 2018. Floating offshore wind - Economic and ecological challenges of a TLP solution.
Renewable Energy. Accessed at link.
20) Maienza et al., 2022. Feasibility analysis for floating offshore wind energy. The International Journal ofLife Cycle Assessment. Accessed at link.
21) Iberdrola. Floating offshore wind power: a milestone to boost renewables through innovation. Accessedat link.
22) WFO, 2022. Crash Course – Floating Offshore Wind, a Blog Series. Accessed at link.
23) Empire Engineering, 2021. Semi-Submersible, Spar and TLP – How to select floating wind foundation
types. Accessed at link.
24) TGS | 4C Offshore - Offshore Wind Farm Database, developer websites, press releases.
25) GWEC, 2023. Global Offshore Wind Report 2023. Accessed at link.
26) RenewableUK, 2023. Global floating offshore wind project pipeline grows by one-third over 12months. Accessed at link.
27) TGS | 4C Offshore, 2023. GLOBAL MARKET OVERVIEW Q3 2023.
28) European Commission, 2023. Member States agree new ambition for expanding offshore renewableenergy. Accessed at link.
29) HM Government, 2023. Offshore Wind Net Zero Investment Roadmap. Accessed at link.
30) TGS | 4C Offshore, 2023. Floating Wind: Industry Focus.; public sources.
31) TGS | 4C Offshore, 2023. FLOATING OFFSHORE WIND REPORT: H1 2023.
32) Renewable UK, 2023. Offshore Wind EnergyPulse Report, October 2023.
33) DNV, 2022. Floating Offshore Wind: The next five years. Accessed at link.
34) Rystad Energy, 2023. The State of the European Wind Energy Supply Chain. Accessed at link.
35) Wind Europe, 2021. A 2030 Vision for European Offshore Wind Ports: Trends and Opportunities.
Accessed at link.
36) European Commission, 2023. The Net-Zero Industry Act: Accelerating the transition to climate
neutrality. Accessed at link.
37) The Carbon Trust, 2023. Designing an effective offshore wind market: Six policy pillars for success.
Accessed at link.

2838) Note that these specifications are specifically those stated for the Ijmuiden offshore wind farm zone andare not standard for all offshore wind projects in the Netherlands.
39) RVO, 2021. Geophysical Results Report Ijmuiden Ver Wind Farm Zone (site I-IV). Accessed at link.
40) BSH, 2014. Standard Ground Investigations. Minimum requirements for geotechnical surveys andinvestigations into offshore wind energy structures, offshore stations and power cables. Accessed at link.
41) Danish Energy Agency (DEA), 2021. Geophysical survey for offshore wind farms and energy island.
Scope of Services – Baltic Sea OWF Bornholm I & II (Lot 3). Accessed at link.
42) Offshore Site Investigations, Subsoil | Offshore | BSH, bsh.de, Accessed at link.
43) TenderNed, 2022. Geotechnical Survey for Investigation Areas in Ijmuiden Ver, Nederwiek andHollandse Kust (west) Wind Farm Zones. Accessed at link.
44) BSH, 2021. Geological Report of the Preliminary Investigation of FEP-Site O-1.3. Accessed at link.
45) Danish Energy Agency (DEA), 2021. Preliminary geotechnical investigations for offshore wind farms,
Baltic Sea. Scope of Services Lot 3. Accessed at link.

29

Appendix 1: 欧州での地球物理学的･地盤工学的調査
Countries

Seismic

Purpose of survey
Methods and specifications

付表 1 Geophysical site survey methodologies for 3 European Countries: Netherlands, Germany, and Denmark(1) Netherlands 38),39)(2) Germany 40)

Denmark 41)

Detecting type and location of geological units.
Instrument specifications:・System type: ultra-high resolution (UHR)
multi-channel Seismic profiling survey
・Frequency: 8 Hz
Instrument Position:
Hull-mounted onto vessel

See (1)
Instrument specifications:・Depth: up to 80 m below the seabed・Resolution: At least 1m close to the surface
・Conditions for use: up to a maximum sea stateof 4.

See (1)
Instrument specifications:・System type: 3D UHR relative medium
frequency multi-channel seismic system
・Horizontal resolution: 0.5m
・Vertical resolution: 0.3m
・Depth of penetration/mapping: 60m
Instrument position:
・Towed onto vessel

See (1)See (1)

Instrument position:
・Positioning better than 5m + 5% of water
depth.
Requirements:
・Accuracy for reduced depths in accordancewith IHO (2008) for Order 1b surveys

Instrument specifications:
Spatial resolution: 25cm

See (1)See (1)

Instrument specifications:・Frequency: minimum of 100 kHz
・Area measured: 2 x 100m
・Object recognition: >1m in grid spacing・(Horizontal) Resolution: > 0.5m

Instrument specifications:・Frequency type: Dual, 400/900 kHz
・Horizontal beam width: up to 0.3degree・Operational range: up to 50m
・Resolution across track: up to 5cm

Multibeam Echo Sounder (MBES)
Purpose of survey
Provide information of sediment boundary
positions to the geologists on-board and used forthe detection of local depth changes
Instrument specifications:・370 kHz frequency (port head) and 330 kHz
frequency (starboard head)・Equidistant beamspacing (1024 beams across swath)・60-100 m depth range
・130o opening angle.
Instrument position:・Flat-mounted
Side scan Sonar (SSS)
SSS is a useful tool for detecting items at seabedsurface level such as seabed features andPurpose of survey
obstructions. It provides a spatial acoustic image ofthe seabed surface
Instrument specifications:・Frequency: 900 kHz (High Frequency) 300 kHz(Low Frequency)
Methods and specifications
・Operational range: 60m

30

・Altitude between 5-8m above
seabed.

Instrument position:
・Positioning: better than 10m

・Coverage: >200%
・Object detection capacity: > 0.5m

A magnetometer can be used to detect metallic
objects on or buried within the seabed but does notprovide an image of the object. Thus, determines
whether ordnance or cables, wrecks, metal partsand other hazardous objects are present in the
study area
Instrument specifications:・Piggybacked from SSS on a 10.5 m cable.
・Flying altitude: 2-8m above seabed.

See (1).

See (1)

Instrument specifications:・Resolution: <0.1nT
・Alternative: active metal detection system
which measures total intensity
・Conditions for use: up to a maximum sea stateof 4.

Instrument specifications:・Type: single magnetometer or gradiometer.
・Coverage: 100%・Magnetometer seabed altitude: up to 5m
・Magnetometer measurement sensitivity: up
to 0.02 nT/m
・Sampling frequency: at least 10 Hz・Noise level: up to 2 nT

Capture the shallow geology of the seabed; gain
insights into the uppermost meters of thesubsurface and identify fine sediment layers in theupper metres of the subsoil.
Instrument specifications:・Frequency: 8 Hz frequency
・15 dB Low-Frequency (LF) gain, 5 dB HighFrequency (HF) gain
・Motion and time compensated variable trigger
controlled by MBES master.
Instrument position:
・Hull-mounted

See (1).

See (1).

Instrument specifications:・vertical resolution: At least 0.5m
Instrument position:
・Towed in the direct vicinity of the vessel

Two high resolution seismic systems must be
provided:(1) Relative high-frequency single channel
system.
Instrument specifications:o Ability to map at least the geology ofuppermost 10m below seabed.
o Resolution better than 0.3m
(2) 2D UHRS: Relative medium frequency
multi-channel seismic system.
Instrument specifications:o Fundamental frequency between 1 and 3kHz.
o Vertical resolution better than 0.3m.
o Horizontal resolution: 0.5m

Magnetometer

Purpose of survey

Methods and specifications

Sub-bottom profiler (SBP)
Purpose of survey

Methods and specifications31

o Penetration to at least 100m below
seabed.
o Fire rate ≥2 pulses/second.
o Variable energy levels between 100 and1000 Joules

Countries

Seabed sampling
Purpose of survey

Methods and specifications

付表 2 Geotechnical site survey methodologies for 3 European Countries: Netherlands, Germany, and Denmark(1) Netherlands 43)(2) Germany 44)

Denmark 45)

Seabed sampling investigates the uppermost layersof the seabed, allowing the assessment of theseabed nature (sediment type) and confirmation ofa sediment distribution map (provided samples aretaken from multiple locations within the site).
Sampling type: Vibrocoring - a method for taking
sediment samples from the seabed using avibrating core tube driven by gravity and vibration.
Requirements for geotechnical andmorphological characterisation:・Perform vibrocores to obtain a minimum
recovery of 3m.
・Vibrocores should achieve a maximum
penetration of 6m.
・Inner diameter of liner should be around
100mm.
・Vibrocores are inspected by a specialist
consultant.
・Mesh size (preparation and sieving): 1mm
Field tests:
・Each core liner segment should contain: Natural
water (moisture) content, bulk density andindex strength tests in cohesive soils.
Laboratory testing・In accordance with EN 1997-2:2007, ISO
19901-8:2014, BS-5930 and BS 1377 as andwhen applicable.

See (1)See (1)

Sampling type: Borehole with soil sampling(BKF)
Overall requirements:
・Sampling procedures must follow the DIN
EN ISO 22475-1.
・Drilling tool: The American Petroleum
Institute (API) drill string was used for the first
15-25m below seabed, used to remove thesamples with specialised downhole tools suchas Wire Line Push (WIP) or Wire LineSounding (WINSON)
・Internal diameter of WIP cylindrical sample
tubes can be either 53mm or 72mm depending
on soil conditions.
・Maximum sample length = 100cm
・In granular soil, core catchers are used.

Requirements:
・Drilling performed to secure high-quality
samples and continuous registration of thesoils/layers.
・Drilling and sampling performed inaccordance with EN/ISO 22475-1 and EC7.
・Sampling category A according to EN/ISO
22475-1.
・Rotary core drilling equipment (geobor-S orsimilar) with a minimum diameter of 80mm
and using a triple-tube corebarell where
suitable.
・Shelby tubes, minimum Ø67mm shall be
used for push samples.
・In fine-grained soils, intact soil samples ofat least Quality Class 2 (CEN ISO 22475-1)
must be taken. Sample intervals of 1.0m
and minimum length of 0.3m, with at least
one sample per layer.
・In coarse grained soils sample of quality
class 4 in sample intervals of 1.0m.

32Cone Penetration Tests (CPTs)
Purpose of survey

Methods and specifications

Cone penetration tests are in-situ tests used toevaluate soil properties and map soil profiles.
Requirements:
・Target depth: 60m, at least 25m of vertical
penetration.
・Instrument: Either a standard piezocone
penetrometer (PCPT) or a seismic cone (SCPT)
・Cone penetration rate: 15mm/s and 25mm/s,
target: 20mm/s
・Projected areas: 10cm2 and 15cm2
PCPT scenario:
・PCPT system: a minimum thrust reaction of 10tonnes and at least 100kN or 50kN cone tip
capacity.
・Cone tip resistance: up to 100MPa
・10cm2 piezocones must be used for soils with anormal range in cone tip resistance・5cm2 cones must be used for very dense
granular soils with high cone tip resistance・Tests in accordance with ISSMFE Reference
Test Procedures, EN ISO 22476-1 andEurocode EN 1997-2 2007.
SCPT scenario:
・Target depth: 60m, stop once signal no longer
strong enough.
・Seismic cone deployed in downhole modeusing dual array x, y, z receivers mounted
behind a conventional 10cm2 cone.
・Depth intervals: 1-2m
・Include dual geophones for accurate
measurement of shear wave velocity over a 0.51m soil interval.
・Drill-outs between CPT strokes shall not exceed
0.5m

See (1)See (1)

Overall requirements
・DHCPTs measurements were taken with porepressure according to DIN EN ISO 22476-1.
・Drilling tool: A WINSON tool was used for
drilling.
・Cones used were 10cm2 and 5cm2, whichmeasure the cone resistance and the shaft
resistance.
Requirements (In the first campaign)
・Measurements taken at 3 selected positions insite O-1.3.
・A total of 9 discontinuous downhole cone
penetration tests (DHCPT).
・Drilling tool: The American Petroleum
Institute (API) drill string was used for the
first 15-25m below the seabed, used toperform or perform the DHCPTs.
・Outer diameter of borehole: 215mm.
Requirements (In the second campaign):
・A total of 8 continuous seismic seabed cone
penetration tests (SCPT)
・A total of 5 boreholes with DHCPT

Requirements
・All CPT testing in accordance with
EN/ISO-1:2012
・All CPT testing should be undertaken as
piezocone CPTU testing, class 2.
Seabed CPT
・90 continuous seabed CPT is performed toa target depth of 70m below the seabed.
・Equipment: a minimum thrust capacity of
200kN for the pressure device used.
・Cone tip resistance: minimum 75 Mpa andsleeve capacity of 3 Mpa
Down the hole CPT
・In case of not reaching target depth, down
the hole CPT is performed at an adjacentsampling borehole or in a “blind” drilled
separate hole.
・Blind drilling for down the hole CPT shallbe performed to a maximum 0.5m below orrefusal level of continuous CPT.
・Equipment: a minimum thrust capacity of
90kN for the pressure device used.
・Cone tip resistance: minimum 75 Mpa andsleeve capacity of 3 Mpa
SCPT
・SCPT at 7 selected CPT positions
・SCPT equipped with geophone sensors tomeasure the magnitude and arrival time ofseismic shear and compression waves.
・Performed in 1m intervals.
Equipment
・In accordance with EN/ISO-1:2012
・CPTs shall be performed with conical 60degree electrical cones.

33

・Standard cones of 10 and 15 cm2 shall be
used.
P-S Logging
Purpose of survey

Methods and specifications

P-S logging is used to measure the compressional
wave and shear wave velocities of subsurface soils
and rocks which are used to infer geotechnicalproperties of the soil and rocks of the seabed.
Requirements:
・Performed in selected boreholes.
・Test to be carried out at 60m depth, which may
require deepening of boreholes by drilling.
・Logging carried out immediately after SCPT.
・Depth intervals between measurements 1-2m.
・Velocities for both waves are measured.

See (1)See (1)Requirements (In the first campaign):
・3 P-S logging measurements performed in
DHCPT.
・Target depth: 80m below seabed.

Requirements:
・Performed in selected boreholes.
・Logging equipment equipped withgeophone sensors to measure the magnitudeof seismic shear and compression waves.
Velocities for both waves are measured.
・Measurement intervals 1m.

Requirements (In the second campaign)
・9 P-S logging measurements in a boreholewith soil sampling and in DHCPT in aborehole without soil sampling.
・Target depth: 60m below seabed.

34着床式および浮体式洋上風力発電所を対象とした室内試験（Norwegian
Geotechnical Institute 社）

第Ⅱ部

概要
応用地質株式会社（OYO）は、独立行政法人エネルギー･金属鉱物資源機構（JOGMEC）の委託を受け、日本における洋上風力発電の開発を支援するため、国際的な専門知識を活用した研究活動を推進している。その一環として、当社はノルウェー地質技術研究所（NGI）に依頼し、固定式および浮体式洋上風力発電風車の基礎の室内試験について、欧州のプロジェクトでの経験を
もとにまとめた報告書を作成した。
本報告書は、欧州における洋上風力発電の設計に一般的に実施される室内試験の実施方針、室内試験の種類、土質･岩石パラメータの概要を提供するものである。一般的に使用される着床式
基礎（重力式、パイル式、サクションバケット式）と浮体式のアンカー（重力アンカー、パイル
アンカー、埋め込みアンカー）について述べられている。また、異なる地盤条件や基礎設計要件に対して、どのように室内試験を選択するかを示すケーススタディも提供している。
本報告書の構成は以下の通りである。
2 章：室内試験の目的、規格／基準、試験の実施方針
3 章：試料の品質、取り扱い、作製に関する留意事項
4 章：各種室内試験の概要
5 章：地盤定数の説明
6 章：洋上風力発電所の基礎システムに必要な地盤定数
7 章：着床式および浮体式洋上風車事業における室内試験ケーススタディ
本報告書にまとめた室内試験情報は、あくまで一般的なものである。任意の室内試験の要件はプロジェクトごとに異なるものであり、そのプロジェクトの具体的な地盤条件と設計要件により異なる。本報告書に記載された一般的な内容以上の事項いついては、室内試験の計画や仕様に関する専門家の適切な助言を仰ぐべきである。

35

1．はじめに1.1. 背景
本報告書は、欧州の洋上風力発電風車の基礎において一般的に実施されている室内試験の実施
方針と種類、および土質および岩石の定数の概要をまとめたものである。これは図 1-1 に示す通り、各種の着床式基礎のタイプ（重力式、パイル式、サクションバケット式）、および浮体式アンカーのタイプ（重力式、パイル式、埋め込み式）が対象である。また、ケーススタディとして、異なる地盤条件や基礎設計要件に応じた室内試験の選択方法についても記載する。

浮体式

着床式

重力式
モノパイル

サクションバ
ケット
ジャケット

ピンパイル
ジャケット

アンカー
(パイル式、重力式、ドラッグ式)

図 1-1 着床式および浮体式風力タービン基礎の概念
1.2. 本報告書の概要
本報告書は以下のように構成されている。
・2 章：室内試験の目的、規格／基準、試験の実施方針
・3 章：試料の品質、取り扱い、作成に関する留意事項
・4 章：各種室内試験の概要
・5 章：地盤定数の説明
・6 章：洋上風力発電所基礎システムに必要な地盤定数・7 章：着床式･浮体式洋上風力事業における室内試験のケーススタディ
1.3. 本報告書の留意事項
本報告書にまとめた室内試験データは、あくまで一般的なものである。実際の室内試験の要件
はプロジェクトごとに異なるものであり、該当プロジェクト特有の地盤条件と設計要件をその都度考慮する必要がある。本報告書に示す一般的な内容を逸脱する場合は、プロジェクトごとに室内試験の計画と実施に関して専門家の適切な助言を仰ぐべきである。
本報告書では、風車基礎（着床式基礎とアンカー）の室内試験計画のみを検討する。インター
アレイケーブルやエクスポートケーブルなど、洋上風力発電に関する他のインフラに対する試験
36

要件は考慮していない。
2．室内試験の概要
2.1. 室内試験の目的
洋上風力事業における室内試験の目的は、風車（WTG）の基礎やアンカー、洋上変電所の基礎、洗堀の評価、設置または O＆Ｍで使用されるジャッキアップ、インターアレイケーブルやエクスポートケーブル、海岸接続を含め、風力発電インフラの設計に必要な地盤工学的定数（地盤定数）を設定することである。
本報告書は、ＷＴＧの基礎またはアンカーに関する室内試験に焦点を当てている。地盤定数は、構造物の耐用年数にわたって応答する土の挙動を代表するものでなければならない。これには、設置以前の状態（調査位置の現在の状態）、設置直後の状態、構造物の運用期間中（構造物の自重および設計荷重の影響下で）の状態が含まれる
2.2. 規格／基準
2.2.1. 総則
洋上風力発電プロジェクトに採用される規格･基準は、洋上風力発電所の開発予定地により異なる。欧州全域で使用されている規格･基準は一般的に以下の機関･団体のものである。
・API（米国石油協会）
・ASTM（米国材料試験協会）
・CEN（欧州標準化委員会） ユーロコード
・DNV（Det Norske Veritas：ノルウェーに本部を置く国際的認定登録機関・船級協会）
・ISO（国際標準化機構）
・NORSOK、BS、DIN などの国家規格
2.2.2. 室内試験の計画と実施
洋上構造物の基礎に適用される規範／基準には、室内試験の計画および実施に特化した最小範
囲での指針が示されている。具体的な指針名は以下の通りである。
・ISO 19901-8：石油･天然ガス産業-海洋構造物に関する特定要件-第 8 部：海洋土質調査
・DNVGL-RP-C207: 土質データの統計的解説
・OSIG (2022)：洋上再生可能エネルギー開発に関する物理探査･地盤調査の計画と実施のための指針
・CFMS (2020)：洋上風力タービンの基礎の計画と設計に関する勧告
2.2.3. 室内試験の基準
一般的な試験室での試験手順は、ISO19901-8 に従って実施される。室内試験の基準には、各室内試験を実施する際の詳細な手順が示されている。第 4 章の表 4-3（土質試料）、表 4-4（岩石質試料）に一般的に用いられている室内試験に関する基準を示した。
37

2.2.4. 試験所の認定
試験所の認定は、品質管理システムを保持し、試験を実施するために十分な実力と能力を備えていることを証明するものである。ISO/IEC 17025 は、品質管理システムの規格であり、試験を実施する試験所にとっては主要な規格である。ISO/IEC 17025 認証を取得するためには、試験所の品質管理システムおよび技術的能力に対する第三者評価を受けなければならない。認証を維持するためには、定期的な監査を受ける必要がある。
2.3. 室内試験の実施方針
2.3.1. サイト特性評価の実施方針
室内試験は、プロジェクトサイトの特性評価の一環として実施される（図 2-1）
。室内試験の実
施方針と計画立案においては、以下を考慮すべきである。
・サイト特性調査の方針：サイト特性評価の実施方針は、サイトの地盤条件、設置する構造物の種類、採用する設計および設置方法、プロジェクトの段階（構想、詳細設計等の各段階）や工程など、多くの要素に左右される。室内試験は、試験の成果物がプロジェクトの地盤工学的な要件を満たすように、サイト特性評価の実施方針に合わせて調整されるべきである。
・サイト特性評価フェーズ：洋上風力発電の場合、サイト調査は 2 つ（または 2 つ以上）のフェーズに分けて実施する場合が多い。多くの場合、第 1 フェーズ調査（「予備」調査または「準備」調査と呼ぶことが多い）は、サイト全域の主な地盤工学単位と層序を特定することを主目
的とし、その調査規模は比較的小さい。第 2 フェーズ（「詳細」調査と呼ぶことが多い）は、構造物の設置位置の決定に焦点を絞り、このフェーズで構造物の詳細設計の実施が可能になる。
室内試験は、サイト特性評価の各フェーズに適した内容で実施する。
文献調査による
初期地盤モデルの作成必要な地盤デー
タの判断

サイト特性評価の方策
地盤データが不十分な場合は追加で取得する。

物理探査

1回または
複数回

地質工学的サイト調査

統合地盤モデルの作成事業に提供する地盤工学のパラメータ:
 地質工学的パラメータ
 地盤工学パラメータ
 ジオハザード

室内試験

図 2-1 サイト特性評価全体における室内試験の役割
38

2.3.2. 室内試験プロセス
室内試験は、一般に以下のようなプロセスで実施される。
（1）プロジェクトサイトの特性評価の実施方針との整合性：室内試験の内容が事業の要件と整合するように計画する（2.3.1 節を参照）（2）ボーリングによる試料採取計画（位置および深さ）：試料採取のためのボーリング実施位置
は以下の条件を満たすように選定すること
a. 対象サイト／エリア全域での分布が予測される各種試料について、室内試験の目的に適した良質な試料を充分に提供できること
b. 計画中の構造物（インフラ）の設計に必要な深度までの試料を十分に提供できること
c. 原位置試験（CPT/SCPT など）に隣接して設置し、室内試験データと原位置試験データの間の関連付けを可能にすること（図 2-2）
d. 必要に応じて剛性測定を含める。これには、物理検層と原位置での剛性測定が含まれる。これらは、室内試験で測定された剛性を補完することができる。

北行(m)

標高(m)

東行(m)

図 2-2 ボーリング孔と CPT の実施位置の例（黄色＝CPT のみ、赤色＝CPT とボーリング）（NGI,2022）（3）ボーリングと試料採取方法の選択：ボーリングと試料採取手法に関しては、試料の回収率が最大で、かつ試料の乱れが最も少ない手法を選択すること（4）船上試験：船上での試験の種類と数量を決定する。一般的には、室内試験を実施するのに十分な数量の試料を確保するため、船上ではインデックス試験（含水比、密度など）のみを実施し、実施回数を限定する。
（5）試料の取扱いと保管の方法：輸送中および陸上での保管方法。室内試験室における試料（乱れのある場合と乱れのない場合の両方）の取り扱い及び保管方法について定める。
（6）室内試験の実施：室内試験の実施プロセスおよびデータの QA/QC を定義する（図 2-3 の例
を参照）。
a. 室内試験の実施計画
b. 室内試験プログラムの策定：室内試験の種類と数量、試験に適した試料の選定、試験パラメータを策定する（2.3.3 節を参照）
c. 室内試験の仕様
39

d. データの QA/QC（品質保証/品質管理）
e. 報告書とデジタルデータの提供：一般的に使用されるデータ転送形式は AGS データ形式である（AGS, 2022）（7）試験実施後の試料の保管計画：将来使用する可能性に備えて、試験実施後の試料の保管要件を計画する。

室内試験実施計画
試験室に試料が到着

試料の状態は
適当か？

いいえ

顧客に通知

はい
試料選別：
➢X線
➢MSCL
（マルチセンサーコアロギング）
試験割当：➢試料の選定➢各ユニットの数および試験種類の定義
試験仕様：➢試験パラメーター➢試験の順番
試験実施：➢試料記録／記載➢分類試験➢高次の試験
データ処理、検査／品質評価
報告：➢報告書書作成➢デジタルデータ（例：AGSファイル）

図 2-3 室内試験プロセスの例
2.3.3. 室内試験の計画
室内試験計画を策定する際には、事業開発区域の全域で見られる様々な土質ユニット（層）か
ら全ての種類の試料が適切に選択されるよう十分に配慮する。以下に、室内試験を効果的に進め40

るための方策を示す。室内試験プログラムの例を 7 章の事例研究に示す。
（1）室内試験に用いる土質ユニットの定義
風力発電施設の開発では、広大な敷地面積を使って行われ、一般的に多数の風力発電機（WTG）を設置することから、全ての WTG の設置位置でボーリングを行い、土質試料を採取することは非現実的であり不経済でもある。したがって、一部の WTG の設置位置で得られるデー
タは、原位置試験、すなわち一般的にはコーン貫入試験（CPT）から得たデータのみということになる。
事業開発区域の海底面下の土質性状を包括的に理解するためには、地質学的、地球物理学的、地盤工学的なデータを統合した地盤モデルを作成することが不可欠である（図 2-4）
。この地盤モデルは、開発地全体の地質ユニットを定義するために使用され、その中で地盤ユニットを特定することができる。

図 2-4 地盤モデルにおけるデータ統合の例（NEA, 2022）
土質ユニットの検討では、地質学的な土質単位は、コア試料の観察、コーン貫入試験結果との対比（図 2-5）、粒度分布、塑性指数、相対密度、せん断強度特性などの地盤工学的特性と CPT な
どの原位置試験データの分析を実施する。さらに、土質ユニットごとに高度な試験を行い、代表的な地盤定数を得る。これにより、室内試験プログラムの最適化と、サイト全体にわたる地盤定数の補間が促進される。

41

垂直往復走時 (ms)

深度(mbsl: Meters Below Sea Level)

距離(m)

図 2-5 物理探査データと地盤工学的データに基づく土壌ユニットの特定例（NGI, 2022）（2）室内試験データと現位置試験データの対比
原位置試験は、直接的かつ連続的な現場の状況が把握できる。往々にして原位置試験を多く行うことは、ボーリングで試料を採取するよりも実用的である。ボーリングによる試料採取を行う
場合、隣接する場所で原位置試験を行うことが望ましい。室内試験結果を CPT などの現場試験データと対比することにより、データ間の相関関係に基づいて、その現場の土質定数の空間的なばらつきを導きだせる。図 2-6 に、室内試験による非排水せん断強度と、CPT コーン貫入試験による抵抗を対比した例を示す。
一方で、ボーリングが困難な層、例えば、礫質土などの非常に密で硬い材料を含み、コーン貫入試験が困難な層にぶつかった場合、必ずしも室内試験データを CPT データを対比することができるとは限らないことに注意する必要がある。また、文献に示されている CPT を基にした相関
関係は、事業開発区域で採取された各種の試料には直接には適用できないことがある。このような場合、試験の目的に合致する良質な試料を十分に採取し、当該区域に特化した室内試験データに基づき、地盤の特質を見極めることが重要である。さらに、文献に基づく相関関係を用いる場
合、現場で取得したデータに基づき既存のモデルや経験式を校正する（必要に応じて修正も含む）
ことも重要である。

42

非排水せん断強度 Suss

非排水せん断強度比 Suss/σ’v

単純せん断

海底面下深度(m)

海底面下深度(m)典型的PCTP

図 2-6 非排水せん断強度の室内試験結果と CPT データの対比の例（Colreavy et al., 2022）
2.3.4. 室内試験の仕様
室内試験の仕様は、特定の試験に採用される試験パラメータ（圧密応力、負荷速度など）の選択が含まれる。圧密応力の指定は、密度、鉛直応力、水平応力、応力履歴を含む、各試料の原位置状態に関する最善の推定に基づくべきである。
室内試験はプロジェクトの要件に応じて、異なる応力レベルで行うこともできる。SHANSEP式（応力履歴および正規化された土質工学的性質）は、強度比と降伏応力比 YSR（より一般的には過圧密比 OCR ともいう）との関係を解釈するためしばしば用いられる。SHANSEP 法の概念に沿った室内試験結果を得ることにより、特定の応力条件での非排水せん断強度が評価できる（Zhou et al., 2020）。これは、長期間にわたり静的荷重または永久荷重によって原位置応力が変化する重力式基礎などの場合に特に重要となる。
3．試料採取における留意事項
工学的解析に必要な地盤定数を得るための試験に適した、原位置の地盤状態を代表する良質な試料を十分に確保するため、現場での地盤調査と同時に試料採取のためのボーリングを行う。
3.1. 試料採取の方法
試料の採取方法は、調査位置の地盤状態を代表する土質定数を取得するため、試料の乱れを可能な限り最小限に抑えて、乱れのない試料を採取することを目的としたものとする。
3.2. 試料の取り扱い
43

試料の品質を維持するためには、採取した試料を適切に取り扱うことが重要である。試料の取り扱いについては、採取時から保管、輸送、供試体の作製、室内試験中の取り扱いまで全過程を通じて細心の注意を払う。温度変化、突発的な動き、試料への衝撃、汚染等といった外的要因も試料の破損や特性の変化に影響する。図 3-1 に、試料採取から供試体作製までの有効応力の変化と試料が受けるせん断強度への影響を示す。
経路

事象

1-2

掘進

2-3-4-5

チューブサンプリング

5-6

チューブの取り出し

6-7

輸送と保管

7-8

サンプル抽出

8-9

試料準備

原位置
試験

原位置
試験

図 3-1 チューブ試料の採取から供試体の作製を経て非排水せん断試験を行うまでの間に低 OCR 粘土に生じると予想される応力経路の変化（Ladd and DeGroot, 2003 より）試料の取り扱いおよび保存に関する指針は、ISO 19001-8 および ISO 22475-1 に示されている。
一般的に以下の手順である。
・試料採取後、乱れのない試料（プッシュ試料、ロータリーコア試料など）を試料管に保管しておくことを推奨する。試料の記録および船上試験は、試料の端部を用いて実施する。試料管は、水分損失の防止のため密封し、試料ボックスに垂直に立てて保管する。
・乱れのある試料（バイブロコア、グラビティコア、グラブコア、ボックスコアなどの試料）は、ポリ袋を二重にして密閉して保管する。
・試料は、直射日光や凍結条件を避け、温度管理された環境下で保存する。試料の温度は 3℃～
21℃に維持する。これらは、洋上、輸送、室内試験施設で保管される間、維持する。
・試料の輸送は、振動による損傷を最小限に抑えるためクッション性のある緩衝材を用いて行う。振動を監視する加速度計の使用も推奨される。輸送中の安定性は、輸送前後の試料の長さを観察することで確認できる。
・長期間保管する場合、試料は適切な温度範囲内で保存する必要がある。
3.3. 試料の品質と選別
常に乱れのない試料が入手できるとは限らない。そのため、試料を作製する際および室内試験
データを解釈する際には、試料の乱れにより生じ得る影響を考慮する必要がある。
44

3.3.1. 試料の乱れの確認
ISO 19901-8 では、5 種類の土質試料の「アプリケーションクラス（試料乱れの程度）」を規定している。クラス 1 およびクラス 2 は乱れのない試料、クラス 3 からクラス 5 では乱れのある試料としている。
・クラス 1 と 2：試料採取および取り扱いの間に試料の構造の乱れが皆無か極小なもの
・クラス 3：試料採取時の比率と同一の土質成分を全て含んでおり、自然含水比に変化がないもの。おおよその地質境界を判別できるもの。ただし、試料の構造は乱れている。
・クラス 4 と 5：試料の構造が大きく変化し乱れが著しいもの。地層境界が正確に特定できないもので、試料の含水比が自然含水比を代表しない場合が含まれる。
表 3-1 は、試料の採取、取り扱い、輸送、保管が良好に保たれた試料における 5 つのクラスとクラス別の測定可能な土質工学特性を示す。
表 3-1 室内試験用の土質試料のアプリケーションクラス（ISO 19901-8 より）
地盤物性による区 地盤特性
分
サンプリング中、輸 粒径
送中、保管中に変 含水比
化 し な い と 想 定 さ 湿潤密度、透水性
れる土の性質
圧縮性、せん断強度得られる地盤情報 層序
大まかな地層境界
詳細な地層境界
土の液性･塑性限界, 土粒子密度, 有機物／ 炭酸塩含有量
含水比、間隙水の塩分濃度
湿潤密度、透水性
圧縮性、せん断強度

1
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X

アプリケーションクラス
2
3
4
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X

X
X

X
X

X
X

X

5

X

3.3.2. 試料の乱れの程度の評価
細粒度では、試料の乱れによって非排水せん断強度が低下することがある。これは、土壌の微細構造が損傷することに起因すると考えられる。この強度低下は、Lunne et al.（2006）において、
ブロックサンプラー法（Karlsrud et al., 1996）を用いて得られた高品質の粘土試料を、チューブ試料（直径 54mm）と比較した試験を通じて実証されており、図 3-2 の応力-ひずみ曲線に示されている。
細粒試料の乱れの程度は、圧密試験（オドメーター、定率ひずみ圧密 CRSC、または三軸試験や黄砂試験の圧密段階）を用いて評価することができる。この方法では、初期空隙比（e0）に対する原位置応力の最良推定値まで圧密した場合の空隙比の変化（⊿e）を用いて、試料の品質を評価する（Lunne et al., 1998, 2006）。試料の乱れを評価するこの手法は ISO 19901-8 で提案されており、一般的に OCR の低い細粒試料が推奨されている。
現在、乱れのない粗粒土の品質評価についての確立した方法は存在しない。粗粒土では、緩んだ試料が乱れを受けて高密度化することにより，せん断強度が高くなる可能性がある（上述の細粒土とは逆の結果となる）。

45

正規化せん断応力

軸応力

図 3-2 粘土の三軸試験による正規化応力-ひずみ曲線 - ブロック試料と 径 54mm で採取した試料の比較（Lunne et al., 2006）

3.3.3. 試料選別のための MSCL と X 線 CT 法
複数の試料の全てについて試料の品質を評価するための数量化手段が存在しないため、NGI では通常、マルチセンサーコアロガー（MSCL）と X 線 CT 装置（XCT）を用いて、試験への適合性に対する質的評価を行うことを推奨している。
（1）X 線コンピュータトモグラフィ（XCT）
XCT システムは、一般に、試料内部の 3 次元的構造を得る目的で連続的に X 線画像を撮影するシステムである。チューブ、パラフィン、ライナー内の土質試料の非破壊 X 線 CT 撮影は、試料採取の影響を受けたものか元来土質が持つばらつきであるかなどを X 線透過度の比較によって可視化できる。そして、得られた画像により、試料の品質や実施する室内試験への適合性を判断できる。これは、高度な試験に用いられる乱れのない試料を選択し、代表的でない試料の使用を回避することに有益である。図 3-3 に Yang et al., 2010 に掲載された乱れのある試料と乱れのない試料の X 線 CT による断面画像を示す。この画像では、試料の乱れとして、亀裂が確認できる。
X 線 CT 装置は、任意の回転軸で X 線画像を作成できるが、0 度、120 度、240 度の 3 つの異なる回転軸で X 線画像を作成すれば、試験目的には十分であることが一般的に分かっている。

46

(a)
(b)
図 3-3 (a)乱れのない乱試料、(b)乱れのある試料の X 線 CT 画像の比較 (Yang et al., 2010)（2）マルチセンサーコアロガー (MSCL)MSCL は、高解像非破壊的計測手法を用いることにより試料の各種物理探査のパラメータを連続的かつ稠密な測定を可能にするコアスキャン装置である。MSCL を使用して、一般的に以下に示すパラメータの測定が行われる（図 3-4 参照）。
・P 波速度・比抵抗・磁化率・γ線によるかさ密度（単位体積重量）・自然ガンマ線強度・含水比

図 3-4 MSCL の測定例
47

（3）MSCL と X 線 CT を使用した試料の選別
MSCL と X 線 CT は、陸上での室内試験のためにすべての乱れのない試料に対して実施され、管内の試料の本来のばらつきと試料の品質を評価するために使用される。MSCL と X 線 CT の結果を組み合わせることで、試験試料として最適な箇所を選択するために有用なツールとなる。例
えば、試料の乱れ、ひび割れ、介在物は、X 線 CT の結果から特定が可能で、これを MSCL デー
タ（単位体積重量の変化など）で確認することができる。さらに、MSCL データを対応する
PCPT プロファイルと比較することで、管内の層序や土質（密度の変化で示される）の変化を特定することができる。
3.4. 試料の作成
3.4.1. 乱れのない試料と再構成試料
乱れのない試料は、せん断強度、圧密、透水性など原位置地盤の地盤工学的特性を評価するために重要である。可能な限り、試験目的に適した乱れのない試料を十分に採取することを推奨する。
（1）再構成された試料
ただし、乱れのない試料が入手できない場合、試験室で特定の条件を再現する方法で再構成試料を作成できる。この方法は、粒度、締固め、透水性など、均一な物性を必要とする試験に特に有効である。NGI は、再構成試料が使用される多くのプロジェクト（特に欧州）に関与してきた。
再構成試料が使われる理由の一つは、乱れのない試料を入手することが難しいためでもあるが、地域的経験、既存のデータベースの存在、室内試験データを原位置試験結果で校正して得たデータに対する信頼度といった要因にも基づいている。
再構成試料は実用的かつ試験の再現性を有する一方で、特に土の自然な構造と組成が試験結果に大きな影響を及ばす場合には、現地盤の特性を正確に代表しない可能性があることを認識する必要がある。
（2）再構成試料の作製
再構成試料は、異なるいくつかの方法で作製することができる。最もよく使われる方法は、湿潤締固め法、乾燥落下法（空中落下法）、湿潤落下法（水中落下法）である。適切な試料の再構
成方法は、試料の種類や堆積環境などの試料採取位置の状況により選択される。例えば、自然な堆積過程を再現し極めて脆い土粒子の場合は、湿潤落下法を選択することが適切な場合がある。
一方、湿式締固め法は、締固めの際に粒子の破砕が起こりにくい試料で、緩いあるいは脆い構造を再現する場合に適切な場合がある。
NGI は一般的、原位置で起こりえる地盤の挙動を現地で評価する方法として、CPT を用いた方法（Been and Jefferies, 2006, Robertson, 2019 など）を推奨している。適切な試料の作製方法は、推定される試料最終位置での地盤の挙動を最もよく再現できるように選定される。類似する試料についての NGI の経験とデータベースも、適切な試料作製法の選定の際の参考として広く利用されている。
NGI は、一般に、最も典型的な砂質土（珪質砂）には湿潤締固め法を用いる。一方で、湿潤落48下法は極めて脆い炭酸塩砂に対して必要に応じて用いていることが一般的である。NGI は、Ladd（1978）の締固め手法を多少修正した方法によって湿潤締固め法を用いた再構成供試体を作製する。三軸試験用の供試体作製に用いられる NGI の湿潤締固め手順は、Knudsen et al.（2021）にも記載されている。湿潤落下法に関して、NGI では、試料作製中に試料の分離や飛散を最小限に留めるための手順を含めている。検査を計画し、結果を解釈する際には、これらの要因を注意深く考慮する必要がある。
3.4.2. 試料の調合砂に対する高度な室内試験において、乱れのない砂試料の入手が困難な場合は再構成試料で行われる場合が多い。要素試験のために、砂試料の再構成を計画する場合、単一または複数の土質ユニット内で粒径分布曲線が類似する試料を一つにまとめてバッチ試料を作製し、試験を行う。
続いて、PCPT データまたはその他の類似した相関関係により推定した相対密度に基づき（例えば、弾性波速度に基づき）、異なる初期密度で試験を実施する。砂の再構成試料は原位置の地
盤を代表する試料として扱われるが、通常、試料採取位置での土の構造は、セメンテーションや骨格組織を含め、再構成の過程で失われると理解される。そのため、サイト特有の原位置試験のデータを利用し、再構成供試体の応答を測定することが極めて重要である。一般に、上記には、その他の類似する試料に基づく地域的経験値のほかに、データが入手可能な場合は現位置の試料と再構成試料の結果を比較することが含まれる。ただし、地域的経験値や事業実施区域特有の試
験データまたは乱れのない試料が入手不可能な場合、再構成試料を、原位置試験（CPT 等）のデータに基づき予測される応答と比較することが推奨される。
砂質土の場合、再構成試料の応答を原位置試験結果（CPT など）と比較する最も一般的な方法
は、キャリブレーションチャンバー試験に基づくものである。この試験の例は、Baldi ら（1986）と Jamiolkowski ら（2003）に記載されている。砂質土の相関関係を含む試験結果は、Lunne et al（1997）に要約されている。
3.4.3. 再構成バッチ試料の繰り返し先行せん断
波浪や潮流による排水条件での繰返し載荷履歴の影響を再現するため、粗粒試料に対してはプ
レシェアリング（微小応力での繰返し載荷）を行う。NGI の場合、プレシェアリングは、400 サ。
イクルの比較的小さな荷重振幅で行われる（典型的な繰返しせん断応力、τcy /σ'v0 of ±0.05）
一般的に細粒土に対するプレシェアリングは必要ないが、特定の環境下を想定する場合には、これを検討することがある（再現期間が短い外力効果のシミュレーションを行うため等）。
3.4.4. 岩石供試体の準備
一般に、岩石供試体の作製は ASTM D4543 に従う。強度試験に用いる岩石供試体は、通常、試験に適した直径と高さに整形する必要がある。試料は、最初にワイヤソーで切断し、次に、試料や試験の種別に応じて、ドリル、旋盤やグラインダーを使用して整形を行う。
4．室内試験の詳細

49

4.1. 室内試験の概要
室内試験は、大まかに i)分類試験（物理試験）、ii)高度試験、iii)その他の試験（伝導率および化学試験など）に分けられる。実施する試験の目的と数量は、以下に詳述するように室内試験が船上か陸上のどちらで行われるかによって異なる。
4.1.1. 船上試験
船上での試験は、一般に各試料管の端部から採取した試料に対して実施され、これらの試験結果は以下の目的で使用される。
・採取した堆積物の基本的特性の評価（含水比、密度、強度インデックスの試験データ等）
・目視観察に基づく試料に関する一般的記述および先行ボーリング柱状図の作製(図 4-1 参照)
・陸上試験に必要な補足的な物性の取得および原位置試験データの処理
・陸上試験データの評価における参考データ、および陸上試験データとの比較
例えば、船上試験で得られた含水比や密度の値を、陸上の室内試験から得られた値と直接比較し、輸送中の試料に生じた変化を評価する。

図 0-1 船上実験室での試験結果を含むフィールドログの例（NER，2021）

表 4-1 に、一般に船上で実施される室内試験の種類を示す。ちなみに、非圧密非排水（UU）三軸試験等の要素試験は、欧州や世界の他の地域･国で一般的に実施されている。ただし、この試
験では、調査位置の応力レベルがせん断強さにおよぼす影響は把握できないため、強度に関する
インデックス試験とみなすべきであろう。
表 4-1 船上で一般的に実施される室内試験
試験区分
分類試験

試験の種類
試料の観察

試験名
目視観察
試料の写真撮影
目視観察

試料の品質評価50

表 4-1 船上で一般的に実施される室内試験
試験区分

試験の種類
基本的な物理試験
インデックス試験

高度な試験
伝導率試験や化学試験などその他の試験

試験名
試料回収率測定
土の含水比試験
湿潤密度試験およびかさ密度試験
ミニチュアベーン試験
ポケットペネトロメーター試験
トルベーン試験
非圧縮非排水（UU）三軸圧縮試験

通常、船上では実施されない
化学試験
土の炭酸塩含有量試験
土の有機物含有量試験

4.1.2. 陸上室内試験
表 4-2 は、陸上で一般的に実施される室内試験の種類を示している。船上試験とは異なり、陸上の室内試験では高度な試験を重視する。せん断強度試験や変形試験といった高度な試験は、過去に試験の行われていない（新しい）試料で実施しなければならない。土質分類試験（物理試験）
も力学･強度試験に使用されたのと同じ試料、または土質が同じ近傍の試料を使って実施するのが理想的である。未試験の新しい試料が不足している場合には、それらが元の地盤状態を代表する試料であることを条件に、既に使用された試料を用いて土質分類試験を行ってもよい。
表 4-2 陸上で一般的に実施される室内試験
試験区分

試験の種類

試験名

物理試験

試料の観察

試料の記録
鉱物組成分析（走査型電子顕微鏡、薄片観察）

試料の品質評価

マルチセンサーコアロガー（MSCL）
X 線コンピュータトモグラフィ（XCT）

基本的な分類試験

炭酸塩含有量試験
土粒子の密度試験
土の粒度組成土の液性･塑性限界試験（アッターベルグ限界）
X 線回折（XRD）

高度な試験

強度試験 -土

単純せん断試験 - 単調載荷と繰返し載荷
三軸試験 - 単調載荷（圧縮と伸張）と繰返し載荷
鋭敏比とチキソトロピー（フォールコーン）

強度試験 - 岩石（固結試料）

点載荷試験（ポイントロードインデックス：PLI）
局所ひずみ測定を含む一軸圧縮強度（UCS）
圧裂引張り試験（間隙引張り）

界面強度試験（土-土、土-界面）
圧密と透水性

直接せん断試験-単調載荷および繰返し載荷試験
垂直剛性一定直接せん断試験（CNS） - 単調載荷と繰り返し載荷
土の段階載荷圧密試験
土の定ひずみ速度圧密試験
土の透水試験（三軸セルまたは透水容器を使用）

微小ひずみ剛性

ベンダーエレメント試験による土のせん断速度測定試験
共振法試験

伝導率試験

電気伝導率試験
熱伝導率試験

51

試験区分

試験の種類

伝導率試験や
化学試験などその他の試験

化学試験

試験名
土の有機含有量試験
土の硫酸塩含有量試験
土の塩化物含有量試験
pH 値試験
硫酸還元細菌 (SRB)

4.2. 室内試験の規格･基準と試験の詳細
表 4-3 と表 4-4 に特定の土･岩石試験に用いる一般的な規格･基準をまとめる。ASTM または ISO
規格が一般的に使用されるが、欧州の国家規格など他の規格が使用されることもある。各試験の詳細は以下に続く小項目で述べる。
表 4-3 室内土質試験の規格･基準
試験種類
ASTM

規格･基準
国際標準化機構

その他参照資料

試験詳細

試料の品質評価と詳細
X 線写真撮影
土の観察
土の分類
分類試験
含水比試験
土の湿潤密度試験
土粒子の密度試験
土の粒度分布土の液性限界と塑性限界試験
最大密度試験･最小密度試験
粒形（粒子の角ばり度）試験
X 線回折（XRD）

ASTM D4452
ASTM D2487
ASTM D2487

データ無ISO 14688-1
ISO 14688-2

3.3.3 節4.3 節

ASTM D2216
ASTM D7263

ISO 17892-1
ISO 17892-2
ISO 17892-3
ISO 17892-4

4.4.1 節4.4.2 節4.4.3 節4.4.4 節ISO 17892-12
データ無4.4.5 節Knudsen et al. (2021)
4.4.6 節DIN 18126
Krumbein & Sloss (1963) 4.4.7 節
4.4.8 節ASTM D1140
ASTM D6913
ASTM D7928
ASTM D4318
ASTMD4253
ASTM D4254
ASTM D4452

データ無土の炭酸塩含有量
土の有機物含有量
土の硫酸塩含有量
土の塩化物含有量
土の電気伝導率試験
土の熱伝導率試験
指数強度試験

ASTM D4373
ASTM D2974
ASTM D4412
ASTM D512
ASTM G57
ASTM D5334

ISO 10693
ISO 10694
データ無
データ無ISO 11265
ISO 19901-8

4.5.1 節4.5.2 節4.5.3 節4.5.4 節4.5.5 節4.5.6 節ミニチュアベーン試験
トルベーン試験
ポケットペネトロメーター試験
フォールコーン試験
チキソトロピー試験
非圧密非排水三軸圧縮試験(UU)
せん断強度試験

ASTM D4648
ASTM D8121

ISO 22476
データ無
データ無ISO 17892-6
データ無ISO 17892-8

4.6.1 節4.6.2 節Soil test Inc
4.6.3 節4.6.4 節Yang & Andersen (2016) 4.6.4 節
4.6.5 節粘性土の単純せん断試験（単調載荷）繰返し単純せん断試験（繰返し載荷）
土の三軸圧縮試験（単調載荷）

ASTM D6528
ASTM D8296
ASTM D4767
ASTM D7181

データ無
データ無
ISO 17892-9-

化学試験と土壌伝導率

データ無
データ無
ASTM D2850

52

4.7.2.1 節
4.7.3.2 節
4.7.2.2 節試験種類
土の三軸試験（繰返し載荷）界面強度試験
直接せん断試験
垂直剛性一定一面せん断試験(CNS)
リングせん断試験
圧密と透水試験
段階載荷圧密試験（圧密試験）
定ひずみ速度圧密試験（CRS）
透水性：
粗粒土
細粒土
微小ひずみ剛性
ベンダーエレメント
共振試験

規格･基準
ASTM
国際標準化機構
データ無
ASTM D5311
ASTM D5311M
ASTM D3080/
D3080M
データ無
ASTM D6467

ISO 17892-10

ASTM D2435
ASTM D4186

ISO 17892-5
データ無ASTM D2434
ASTM D5084

ISO 17892-11

ASTM D8295
ASTM D4015

データ無
データ無

データ無
データ無

その他参照資料

試験詳細-

4.7.3.1 節

4.8.1 節Ooi et al. (1987)
Jardine et al. (2005)

I

4.8.1 節4.8.1 節4.9.1 節4.9.2 節4.9.3 節Dyvik & Madhus (1985)

4.10.1 節
4.10.2 節

その他の参考文献

試験内容

表 4-4 岩石の室内試験の基準
試験種類

規格･基準
ASTM

ISO

含水比試験

ASTM D2216

データ無Ulusay & Hudson (2007)

4.11.1 節

水飽和率試験
間隙率試験

データ無
データ無

データ無
データ無

Ulusay & Hudson (2007)
Ulusay & Hudson (2007)

4.11.2 節
4.11.3 節

湿潤密度試験
熱伝導率試験（ニードルプローブ法）

データ無
ASTM D5334

データ無
データ無

Ulusay & Hudson (2007)
Ulusay & Erguler (2012)

4.11.4 節
4.11.5 節点載荷試験（PLI）
段階載荷圧密試験

ASTM D5731
データ無

データ無
ISO 17892-5

Ulusay & Hudson (2007)

4.11.6 節
4.11.7 節

定ひずみ速度荷重圧密試験（CRS）

データ無

一軸圧縮試験
垂直剛性一定直接せん断試験（CNS）

ASTM D4186
ASTM D4186M
ASTM D7012
ASTM D5607

データ無
データ無

Ulusay & Hudson (2007)

4.11.8 節
4.11.9 節

岩石の引張り強度試験
三軸試験

ASTM D3967
データ無

データ無
データ無

Ulusay & Hudson (2007)
Berre (2011)

4.11.10 節
4.11.11 節

P 波速度と S 波速度試験
透水性試験

ASTM D2845
ASTM D2434

データ無
データ無

4.11.12 節
4.11.13 節

摩耗特性試験

ASTM D7625

データ無Culshaw & Ulusay (2015) 4.11.14 節

岩石での試験

4.11.7 節

4.3. コア観察と分類採取されたコアの観察は、一般に ISO 14688-1 または ASTM D2488 に従って行われる。しかし、プロジェクトの要件によっては、英国規格やオーストラリア規格など、他の規格が用いられることもある。プロジェクトの仕様に基づいて、土質の特定および描写に必要な序列を明確に指定し、プロジェクト期間を通して一貫して実行することが重要である。
コア観察は、一般に船上試験の結果と試料の最終記録（試料チューブの両端での記録）に基づいて実施される。室内試験に経験豊富な地質工学技術者や地質学者が、試験に用いる試料を選びながら船上で再度記録するのが通例で、一般的に、強度および変形試験のために選定された試料
53

は、試験前に最終記録が行われる。一方、分類試験のために選定された試料は、チューブから押し出された後に詳細な観察が行われる。地質工学的な説明をより洗練させるため、船上試験の結果に基づいてフィールド記録を更新する。
4.4. 分類試験
分類試験は、土を分類し、空隙比や有効体積率などの基本的な土質定数を得るために行う。こ
れらの試験は、事業開発区域の様々な土質ユニットから採取したあらゆる種類の土壌を使って実施される。一般的に、試験は深度間隔が一定になるように全てのボーリング孔を対象に行うか、あるいは試料に顕著な変化がある場合は土質ユニットの境界を確認するために行う。高度な試験の実施が提案されている場合は、隣接する層の試料についても分類試験を実施する必要がある。
分類試験では、一般に、含水比、かさ密度や単位体積重量、土粒子密度（比重、Gs）、粒度分
布（PSD）、アッターベルグ限界（AL）の測定も行う。ただし、炭酸塩含有量、最大密度と最小密度、粒形（粒子の角ばり度）、X 線回折（XRD）分析など、その他の試験も分類試験の一部として実施される。これらの試験を実施するために使用される標準的手法を表 4-3 に示し、以下に簡単に解説する。
4.4.1. 含水比
含水比とは、固形分の質量に対する割合で表した試料中の水の質量をいう。含水比試験は、かさ密度、粒子密度、粒度分布、アッターベルグ限界と組み合わせて、選択された不攪乱試料について指定されることがある。さらに、含水率測定は要素試験の一環として実施されることもある。
要素試験用に選定された試料の場合、含水率測定は切りくずを用いて実施され、試験された試料全体を代表するものではない可能性があることに留意すべきである。
4.4.2. かさ密度と単位体積重量
かさ密度とは、自然で乱されていない状態の物質の単位体積の質量を示す尺度である。測定された密度値は、他の方法、すなわち原位置測定または測定された含水率および飽和度からの逆算によって決定された密度と比較されなければならない。密度測定は要素試験の一部としても実施されることに留意されたい。
4.4.3. 比重（土粒子の密度）
比重は、同一の温度と圧力条件のもとで測定した土の粒子密度と水の密度との比率である。
4.4.4. 粒度分布
粒度分布（PSD）は、土壌の工学的特性を決定する上で重要な役割を果たす。粒度分布とは、
土壌試料中の粒子径の分布のことで、一般的に粘土サイズの粒子から砂サイズの粒子まである(図 4-1 参照)。PSD の結果は、ASTM や ISO などの規格に基づく土の分類に必要な主な入力パラ
メータとなる。
試料の粒度分布は、ふるい分析（75mm より粗い粒子）と比重計分析（75mm より細かい粒子）
を用いて決定される。PSD は、敷地内の異なる土壌単位から採取した代表的な試料すべてについ54

て実施する必要がある。

粘土

細粒

中粒

粗粒

シルト

細粒

中粒

粗粒

砂

細粒

中粒

粗粒

礫

通貨百分率

サンプリング深度

粒度(mm)

図 4-2 粒度分布曲線の例
4.4.5. アッターベルグ限界 - 液性限界と塑性限界
アッターベルグ限界（Atterberg limits）は、細粒土、特に粘土とシルトの物理的特性を特徴付
ける 3 つの含水比の閾値のセットである。これらの閾値は、細粒土の工学的挙動を分類･評価するために使用される。地盤工学で使用される主なアッターベルグ限界は、液体限界（IL）と塑性限界（PL）である。IL は、土壌が液体状から塑性状態に変化する含水率である。PL は、土が塑性状態から半固体または固体状態に変化する含水率である。塑性指数（IP）は、液性限界と塑性限界の差（IP = IL - PL）として計算される。IP は、統一土質分類システム（UCS）などの土質分類システムにおける重要なパラメータである。
4.4.6. 最大乾燥密度と最小乾燥密度
試料の最大密度と最小密度は、それぞれ実験室で作製可能な（土粒を破砕しない）最も密な状
態および最も緩い状態である。これらの試験は、乾燥した試料を型枠にできるだけ緩く入れ（最小密度）、振動締め固め法（最大密度）を用いて実施する。試験の前後に粒度分布を測定し、試
験中に粒子が破砕される可能性がないかをチェックする必要がある。
密度の測定に利用できる規格や方法が異なると、同じ材料でも異なる結果が得られる可能性がある。NGI は最大密度と最小密度の試験方法を独自に開発し、再現性の高い結果が得られることを確認した（ISSOG 2020）。
4.4.7. 粒形（粒子の角ばり度）
粒形は、63μm 以上の土粒子については Krumbein and Sloss (1963)のチャートに基づいて決定することができる。NGI は、このチャートに基づいて画像認識による自動粒形測定プログラムを開55発した。丸みは、粒子の突起角に内接さえた円の平均半径を内接円の最大半径で除すことで得られる。
4.4.8. X 線回折（XRD）分析
X 線回折（XRD）分析は、試料中に存在する様々な鉱物の結晶成分を測定するために行われる。
この試験は、特定の波長の X 線ビームを試料に照射し、出射方向の関数として散乱強度を測定することによって行われる。その後、ピーク位置と相対ピーク強度を既知の結晶構造と一致させる
ことにより、XRD パターン内の相を同定する。各相に割り当てられた鉱物組成は、試料の既知の特性（元素組成、溶解度、起源）と、パターンが文献の参照データベースとどの程度一致するかに基づいて選択される。
半定量的な結果は、正規化重量％として表形式で示され、試料の結晶成分の XRD 分析を表し、分析された試料全体を特徴付ける場合もあれば、そうでない場合もある。
4.5. 化学的および土の伝導率
4.5.1. 炭酸塩含有量
炭酸塩堆積物とは、炭酸カルシウム（CaCO3）を地盤工学的挙動に影響を与えるほどの割合で含む物質と定義される。これらの堆積物は、砕屑物環境と海洋環境の両方で見られる。これらの堆積物は、一般に炭酸塩 (CO3) 鉱物を含む同様の基本化学的性質を持つが、形成過程を経ている
場合もある。
特に地盤工学的に興味深いのは、海洋環境で堆積した骨格炭酸塩砂である。一般に、骨格状炭酸塩砂は、非常に角張った、しばしば中空の土粒子からなり、荷重を受けると粒子が大きく破砕されやすい。また、様々なセメンテーションの段階にあることもある。非常に変化しやすく弱い
土粒子の組み合わせにより、工学的パラメータの範囲が広くなり、他の非炭酸塩/珪酸質土で定義された範囲から外れてしまうことが多い。そのため、試料中の炭酸塩鉱物の含有率に基づいて炭酸塩物質を特性評価することが非常に重要である。
炭酸塩含有量試験は、酸溶解度法または幾何級数法を用いて実施される。その結果は、炭酸塩
含有量に基づいて土壌を定義するために以下のように使用される（Clark and Walker, 1977）。
・炭酸塩：炭酸塩(CO3)を 90%以上含む試料
・珪質炭酸塩／粘土質炭酸塩：CO3 を 50%から 90%含む試料
・石灰質：10％～50％の CO3 を含む試料
・CO3 の含有量が 10%未満の試料には接頭辞は付けない
4.5.2. 有機物含有量
土壌に含まれる有機物（分解した植物など）は圧縮されやすく、時間の経過とともに沈殿する傾向がある。有機物を多く含む土壌は、圧縮性が高い、強度が低い、水はけが悪い、化学反応しやすいといった基礎設計上の問題を引き起こす可能性がある。有機物含有量試験は、重クロム酸法または発火減量法で実施できる。

56

4.5.3. 硫酸還元菌
硫酸還元細菌（SRB）試験は、構造物の腐食につながる硫酸塩を硫化水素ガスに還元する能力を持つ硫酸還元細菌の存在を検出することを目的とした微生物学的評価である。この試験は、微生物による腐食のリスクを軽減し、土壌と接触するインフラの長期的な安定性を確保するための予防策を考案する際に使用される。
SRB が腐食の唯一の原因ではないため、SRB 試験のみで腐食リスクを判断することは不可能である点に留意する。そのため、一般の地盤工学的調査には含まれない追加の腐食評価が必要となる場合がある。
4.5.4. 塩化物含有量
土壌の塩化物含有量試験は、与えられた土壌試料内の塩化物イオン濃度を測定する化学分析である。高レベルの塩化物含有量は、コンクリートや金属構造物の腐食につながる可能性がある。
4.5.5. 電気伝導率/比抵抗
土壌の電気伝導率（EC）は、土壌が電流を伝達または減衰する能力を表す。EC は、ミリシー
メンスパーメートル（mS/m）で表される。これは、土壌の比抵抗（Ωm）の逆数である。導電率が高いほど、腐食性の高い環境となる。
4.5.6. 熱伝導率
熱伝導率試験は通常、熱針プローブを用いて実施され、土壌試料の熱伝導率（単位：ワット毎
メートルケルビン；W∙m−1∙K）を測定する。加熱素子と温度測定素子の両方からなる細長い直径の針が試料に挿入される。ヒーターに定電流を流すと、温度上昇が時間の関数として記録され、温度-時間曲線の分析から熱伝導率が求められる。これらのパラメータは、海底ケーブルの設計に使用される。
4.6. インデックス試験
インデックス試験は、試料の非排水せん断強度に関する初期的な知見を得るために、主に海上で実施される。これらの試験の結果は、通常、二次試料、例えば、より大きな撹乱の程度を示す
可能性のある管端の試料に対して実施されるため、設計プロセスでは一般的にあまり信頼されない。加えて、これらの試験は、試料の強度に対する原位置応力の影響を捉えておらず、一般に信頼性が低いと考えられている。
インデックス試験には一般的に、ミニチュアベーン試験、トルベーン試験、ポケットペネトロ
メーター試験、フォールコーン試験、非圧縮非排水（UU）三軸圧縮試験等が含まれる。これらの試験を標準的な実施方法を表 4-3 に示し、以下に簡単に解説を述べる。
4.6.1. ミニチュアベーン試験（Miniature vane）
ミニチュアベーンせん断試験は、細粒土のインタクトおよびリモールドせん断強度を測定するために用いられる。これは、4 枚羽根のベーンを不攪乱円筒試料または再成形試料の端部に挿入し、一定速度で回転させることにより、円筒面をせん断させるのに必要なトルクを測定するもの57

である。このトルクを円筒表面積の単位剪断抵抗に換算する。トルクは、ミニチュアまたは実験室用ベーン（モーターまたは手動式）で測定する。
4.6.2. トルベーン試験（Torvane）
トルベーン装置（図 4-2 参照)は、細粒土の非排水せん断強度を評価するために使用される。試験は、トルベーンの羽根が試料に完全に浸るまで、トルベーンの羽根を試料の平らな面に挿入して行う。その後、試料内でせん断が発生するまで、トルベーンのハンドルを静かに回転させる。
その後、ゲージの読みに装置の校正係数を掛けた値を用いて、せん断強さの値を決定する。

図 4-2 トルベーン装置の例
4.6.3. ポケットペネトロメーター試験（pocket penetrometer）
ポケットペネトロメーター試験では、メモリ付き圧縮バネを用い、非スチール製円柱型プランジャー（またはアダプター）を平坦な土試料表面から一定距離まで貫入させるのに必要な力をもとに、非排水せん断強度を推定する。異なる直径のアダプタをスチールロッドに取り付けることで、様々なせん断強さに対応するペネトロメータの使用範囲を広げることができる。各アダプタには所定の校正係数がある。ロッドまたはアダプタの固定貫入深さは、ロッドの直径に等しくなければならない。
4.6.4. フォールコーン試験
フォールコーン試験は、試料の鋭敏比（Sensitivity）とチキソトロピー（Thixotropy）特性の評価に用いる。
（1）土壌の鋭敏比
フォールコーン試験（図 4-3 参照)では、コーンの先端を土質試料に向けて落下させ、その結果生じるコーンの試料中へ貫入した深さを測定する。この試験は、不攪乱試料と再成形試料に対して実施される。不攪乱試料に対する試験は、試料の両端で実施される。その後、試料を再成型し、再成型した試料に対し 3～4 回の測定を行う。また、不攪乱試料と再成型試料の測定値の平均値を用いて、試料の鋭敏比を算出する。フォールコーン試験の結果は、Wood (1990)に示されている方法を用いて、非排水せん断強度の評価に使用することもできる。
58

図 4-3 フォールコーン装置の例（2）チキソトロピー（Thixotropy）
チキソトロピー試験は、再成形した試験片の、圧密の影響を除いた非排水せん断強度の潜在的な経時的増加に関するデータを提供する。非排水せん断強度の測定は、通常、フォールコーン装置を用いて実施される。チキソトロピーを測定するための基本的な手順は、Yang and Andersen（2016）により示されている。土壌の試験片は、一定の含水比（通常は原位置含水比）で十分に再成型する。まず、フォールコーン試験または室内ベーン試験を用いて、そのままの状態での非排水せん断強度と再成形した状態での非排水せん断強度を最初に測定し、その後、時間をかけて非排水せん断強度を測定する。一般に、より頻繁な試験は短い時間間隔で実施すべきであり、その間隔はその後長くすることができる。時間間隔の例としては、0 時間（最初の読み取り）、1 時
間、2 時間、4 時間、8 時間、1 日、2 日、4 日、8 日、15 日、30 日、60 日がある。
4.6.5. 非圧密非排水（UU）三軸圧縮試験
UU 三軸圧縮試験では、乱れのない、締固めた、または再構成した粘性土の円柱供試体の強度および応力～ひずみ関連を確認する。供試体は、三軸セル内で封圧・流体圧が加えられた後に、一定の変位速度で軸方向の変形を受ける（ひずみ制御）。変形中の供試体からの排水は許されず、全応力が測定される。試験は、鋭敏比 St を判定するため、乱れのない供試体と再構成供試体の両方で実施される。
4.7. 強度試験
4.7.1. 概要
土壌の強度は、応力状態や載荷方向を含むいくつかの要因に影響される。異なる方向への土壌の強度の変化は、土壌の配列（均一な粒子の方向と配置）、土壌の構造（亀裂、層状化、レンズ）
59

の存在、応力の履歴、土壌に含まれる鉱物固有の異方性など、多くの要因によって引き起こされる可能性がある。
三軸試験（圧縮と伸張）や直接単純せん断（DSS）のような様々なタイプの試験が、異なる荷重条件やせん断モードにおける試料のせん断強度を測定するために使用される。せん断強度試験の種類は、予想される地盤の種類で優勢なせん断モードに基づいて選択する必要がある。図 4-4は、浅い地盤の支持力を動員する際に活性化される様々なせん断モードを示している。

図 4-4 繰返し荷重を受ける浅い基礎周辺地盤の応力状態 (Andersen, 2009)
一般に以下の試験が行われる。
（1）単調載荷試験
この試験は、非排水せん断強度と強度異方性パラメータを評価するために実施される。ほとん
どの試験は、原位置応力条件下で標準的なせん断速度で実施される。しかし、異なるせん断速度（せん断強度に対するひずみ速度の影響を評価するため）および高い圧密応力（試料強度に対す
る基礎荷重の影響を考慮するため）での追加試験も実施される。
（2）繰返し試験
洋上プロジェクトでは、一般に以下に示す各種の繰返し試験が実施される。
・応力制御繰返し試験：この試験は、試料の繰返しせん断強度の評価に用いられ、平均せん断
応力と繰返しせん断応力の組み合わせを変えながら実施される。試験結果は、繰返し強度と間隙水圧の関係図の作成に用いられる。
・ひずみ制御繰返し試験：この試験はひずみ制御方式で行われ、繰返し回数の増大に伴う繰返
し中または繰返し載荷後の強度と剛性の変化を評価する目的で行われる。一般に、試験は異なるひずみレベルで実施され、ピーク強度前後の繰返しに伴う劣化反応（強度および剛性の低下）を把握する。
・繰返し試験と繰返しせん断履歴後の再圧密：当該試験は、供試体が繰返しせん断履歴を受けた後に再圧密された時の再圧密体積ひずみ、および繰返し履歴後のクリープ応答を評価する目的で実施され、その試験結果は一般に繰返し履歴後の地盤沈下の評価に用いられる。
これらの試験については、さらに以下に詳細を述べる。
60

4.7.2. 単調試験
単調せん断強度試験は、事業開発区域全域に存在する複数の異なる土質ユニット／土質種から選択した試料または代表的な部分を対象に実施される。設計強度を導出するため、室内試験で得た結果を、コーン貫入試験（CPT）で得た測定値と組み合わせて解釈する。例えば、非排水せん
断強度は、実験室で測定した非排水せん断強度とコーン係数 Nkt（= qnet /su）を用いた CPT プロフ
ァイルと相関させて解析する。次に、コーン係数を用いて、 CPT データの規模をはかり、深度に応じた連続せん断強度を導き出す。同様に、対応するコーン応答で測定されたピークと残留摩擦角を使って、有効な応力パラメータを評価する。
（1）単純せん断試験（DSS）
単純せん断試験（図 4-6）は、K0 条件を維持するためにワイヤーメンブレン（ゴムスリーブを細いワイヤーで補強したタイプのメンブレン）または積層リングで試料の側方を拘束する単純せん断 (DSS)方式 (Bjerrum and Landva, 1966)により実施できる。あるいは、試料に拘束圧を加えることにより K0 状態を維持するバークレー式単純せん断装置 (Boulanger et al., 1993) を用いることもできる。
DSS 装置を用いれば、排水状態と非排水状態の両方で試験を実施できる。DSS 試験は、三軸試
験よりもサイズの小さい試料を用いるため、試験に要する試料の量および圧密時間の短縮という点で実用性が高い。

図 4-5 DSS 試験装置（NGI）（2）三軸試験 - 圧縮と伸長三軸試験（図 4-7 参照）により、せん断強度、応力-ひずみ関係、有効応力経路を得ることができる。不撹乱試料、締固め試料、または再構成試料のような円柱供試体は、排水条件下で等方圧
密応力あるいは異方圧密応力を受け、続いて非排水条件下または排水条件下でせん断が行われる。
61

したがって、三軸試験は以下のように分類できる。
・非排水等方圧密試験(CIU: Isotropically consolidated undrained test)
・非排水異方圧密試験(CAU: Anisotropically consolidated undrained test)
・排水等方圧密試験（CID: Isotropically consolidated drained test）
・排水異方圧密試験（CAD: Anisotropically consolidated drained test）
圧縮せん断か、あるいは伸長せん断であるのかは、軸方向応力と側方向応力の比を制御することで変更が可能である。圧縮せん断は、軸方向応力が側方向応力より高い場合に生じ、軸方向に沿って圧縮を引き起こす。対照的に、伸長せん断は、軸方向応力が側方向応力より低い場合に生じ、軸方向に伸長を発生させる。

図 4-7 三軸試験 (GDS 装置)
異方性圧密試験に使用される K0 値は、一般的に以下の 3 つのアプローチで導出される。
・K0 圧密三軸試験。
・実験室での圧密試験（オドメーター／CRS）と文献にある関係（Mayne and Kulhawy 1982,
Brooker & Ireland (1965) など）の組み合わせ。
・文献にある CPT に基づく経験的関係（Lunne et al 1997 など）に基づく。
K0 を推定するために使用される実際の方法は、利用可能な現場と実験室の試験データ、現場の地質学的履歴、およびプロジェクトの要件に依存する。これはプロジェクトごとに評価され、試験前に合意されるべきである。
4.7.3. 繰返し断強度
単調せん断強度試験は、破壊が生じるまで繰返し載荷を加えることで、繰返し試験として実施することができる。繰返し単純せん断試験および繰返し三軸試験は、土の繰返し挙動を把握する目的で採用されることの多い試験である。これらの試験は、洋上風力タービンの基礎設計にとっ62

て極めて重要である。というのも、洋上風力タービンは、土の特性、特に土の強度と剛性を変化させるような繰返し荷重を大きく受けるからである。
繰り返し試験は、繰返し投稿線図（Andersen, 2015）を作成する目的で、繰返し応力レベルを変えながら各土質ユニットに対して行う 1 連の試験として実施されることが多い。通常、繰返し
強度は単調強度（静的強度）との関係で解釈されるため、単調せん断強度試験を含めることが重要である。せん断応力レベル等の繰返し試験パラメータを決める際には、単調試験の結果も必要である。
各土質ユニットから類似の試料を十分に確保することが肝要である。試験結果の比較可能性を考えれば、同一試料チューブから乱れのない試料を可能な限り多く確保するのが理想である。再構成した砂を試料に用いる場合、試験はまとまった大容量の試料に対して実施すべきである。
図 4-8 に、繰返し単純せん断試験データを基に作成した繰返し等高線図の例を示す。平均および繰返しせん断応力と切り返し回数を関数として、繰返しせん断ひずみと平均せん断ひずみを
3D で表示した図を図 4-9 に示す。

図 4-8 平均せん断応力と繰返しせん断応力の関数としての破壊までの繰返し回数を表した等高線図(Andersen, 2015)

図 4-9 平均せん断応力と繰返しせん断応力および繰返し回数を関数として繰返しおよび平均せん断ひずみを表した 3D 図 (Andersen, 2015)
4.7.3.1. 繰返し単純せん断試験

63

（1）応力制御繰返し試験
応力制御繰返し単純せん断試験は、繰り返しせん断応力 τcy と平均せん断応力 τa の両レベルの、2 方向（τav = 0）
、非対称（τav ≠ τcy）の様々な組み合わせで実施される。通常、1 方向（τav = τcy）
載荷条件で試験が行われる。1 方向および非対称の載荷条件では、試料に対し最初に平均せん断
応力レベルまでの単調載荷を加え（排水または非排水のいずれかの条件下）、非排水繰返し載荷へと進むまでに最低 1 時間、平均せん断応力が維持される。繰返し載荷周期は様々だか、通常、
波浪載荷条件のシミュレーションを行う場合の繰返し載荷周期は 10 秒間である。一般に、繰返し載荷が以下の 3 種類の基準のいずれかに到達した時点で繰返しは終了する。
1．繰返しせん断ひずみ振幅が 15％を超えた場合

γ cy =

γ max - γ min≥ 15%
22．平均せん断ひずみが 15％を超えた場合

γa =γ max + γ min≥ 15%
2

3．繰返し回数が所定の回数を超えた場合
ここで、γmax と γmin は、1 サイクルの間の最大せん断ひずみと最小せん断ひずみである。
（2）ひずみ制御繰返し試験
ひずみ制御繰返し試験は、2 つの決められたひずみレベルの間で試料に対して繰返し載荷が行われる。一般に、これらの試験は変位制御モードで実施され、事前に定めた最大繰返し回数に達するまで継けられる。
一般に、応力繰返し試験およびひずみ制御繰返し試験の後は、最大ひずみレベルに達するまで単調載荷を行う（4.7.6 節を参照)。
4.7.3.2. 繰返し三軸試験
繰返し三軸試験は、三軸試験装置内で行われる場合を除き、繰返し単純せん断試験とどうようの方法で実施される（4.7.3.1 節を参照）。
4.7.4. 繰返し履歴後の強度試験
繰返し応答が重要な設計条件の場合、暴風雨や地震等の異常気象の直後または一定時間を経過した後の基礎の安定性を評価することが重要である。このような繰返し履歴後の挙動を検討する
ための実践的手法はまだないが、このような状況を再現するためのサイト固有の室内試験の結果
から、プロジェクトに役立つ具体的な情報が引き出せることもある。
このような試験の 1 つが繰返し履歴後のせん断試験で、一定の繰返し負荷を与えた後に、土の要素が破断するまで単調せん断が行われる。繰返し履歴試験後のせん断試験は、繰返し試験中に生じた間隙圧を消散させる（再圧密化）ことでも実施できるが、プロジェクト要求によっては間隙圧の消散を生じさせることなく実施することも可能である。繰返し履歴試験後の再圧密パラメータが必要な場合、体積ひずみと間隙圧比との関係を確立するため、予め設定した異なる目標過剰間隙圧比（R=Δu/σ'v）で繰返し試験を終了して実施される（図 4-10 参照）。

64

試験データ
試験データ
試験データ

繰返し後の体積ひずみ

試験データ

過剰間隙水圧比

図 4-10 繰返し履歴後の体積圧密に対する間隙圧比（Sharma et al., 2020）
4.8. 界面試験
界面試験は、試料の界面特性を評価する目的で行う。試験は、試料の種類、プロジェクトの要件、検討中の工学的課題に応じて、異なる荷重と剛性の条件下で、土と土（不攪乱試料）の間、または試料と異種材料との界面間で実施される。一般に、以下の 2 種類の試験が行われる。
4.8.1. 直接せん断試験
直接せん断試験は、ピークおよび繰返し載荷による強度の劣化と試料の残留界面強度を評価する目的で実施され、これには一定垂直載荷試験（定圧試験）、一定高さ試験（定体積試験）、または一定垂直剛性（CNS）試験が含まれる（CNS 試験については 4.8.2 節を参照）。
直接せん断箱試験（図 4-11 参照)では、2 つに分かれたせん断箱に拘束され、通常は一定の垂直応力下にある、土の塊を水平方向に相対的に移動させる。

65

ローディングキャップ

多孔板
垂直載荷

固定箱

ドライブユニットからの載荷

上部穴あき板水

ローディングヨーク

載荷リングからの反力
スプリットボックス

機器の底面

多孔板
下部穴あき板基底部
低摩擦ベアリング

図 0-2 直接せん断装置の図（NGI）

4.8.2. CNS 試験
一定垂直剛性（CNS）界面試験も、直接せん断装置を使用し、ISO 17892-10 に示されている一般的指針に従って実施できる。この試験から、杭周面摩擦のせん断強度特性が得られる。試験では、せん断中の垂直応力の変化量と鉛直変位の変化量の比（垂直剛性）が一定に保持されるため、せん断中の鉛直荷重は変化する。
図 4-11 直接せん断装置の図（NGI）
4.8.3. リングせん断試験
標準的なリングせん断試験（図 4-12）は、試料が大きな変形を受けた時のせん断応力を調べるために行われる。その目的は、不攪乱の供試体や再構成された供試体の残留強度や、鋼鉄やプラ
スチック等、土と建設材料との界面摩擦を特定することである。試験は Jardine et.al（2015）が示66

した手法に従って行うことができる。

図 4-12 ビショップリングせん断試験装置（NGI）
4.9. 圧密と透水性
4.9.1. 段階載荷による圧密試験（IL）
段階載荷による圧密試験（IL）は、圧密･沈下パラメータを得るため、粘土では先行圧密応力
pc'の推定値を得るために用いられる。従来の圧密試験では、荷重は所定の荷重段階に従って増分される重錘によって負荷され、通常は 2 倍の荷重増分となる。試料の除荷-再載荷パラメータを評価するために、除荷･再載荷過程を含めることが可能である。
4.9.2. 定ひずみ速度圧密試験（CRS）
定ひずみ速度圧密試験（CRS）は、圧密、沈下、不攪乱の試料の降伏応力／先行最大荷重を示す先行圧密応力（pc'）を得るために行われる。目標とする最大有効軸方向応力に達するまで定ひずみ速度で軸方向の変形が加えられる。載荷段階には、除荷／再載荷過程が含まれることもある。

図 4-13 CRS 圧密試験装置（NGI）

67

4.9.3. 透水試験
透水試験は、透水容器またはメンブレン（図 4-14）により横方向に拘束された円柱供試体に対して行われ、定水位または変水位条件下で水頭差と流量が測定される。試験結果は、飽和条件下での層流に関するダルシーの法則の適用を前提として、透水係数の計算に用いられる。試験は、不撹乱試料、練り返した圧縮、締め固めた試料、再構成試料を対象に実施できる。

図 4-14 透水試験装置（NGI）

4.10. 微小ひずみ剛性
微小ひずみ剛性は、ベンダーエレメント試験および共振コラム試験を用いて測定される。これらの試験については、以下に簡単に説明する。
4.10.1. ベンダーエレメント
ベンダーエレメント試験（図 4-15 参照）は、微小ひずみレベルでのせん断弾性係数 Gmax の評
価に用いられ、通常 0.001 %以下のせん断ひずみレベルで、供試体のせん断速度を測定することにより実施する。
この手法では、供試体の両端面に挿入された圧電セラミックベンダーエレメントを使用する。
ベンダーエレメントは、電気機械変換器で、機械エネルギー（運動）から電気エネルギーへ、または電気エネルギーから機械エネルギーへの変換が可能である。供試体の片端にベンダーエレメ
ントを固定し、供試体の長辺に沿って伝播する正弦波せん断パルスを発生させる。供試体のもう一方の端部に挿入されたベンダーエレメントによりせん断波を受信し、せん断波の到達時間（初動走時）を決定する。ベンダーエレメント試験は、三軸試験、DSS 試験、または圧密試験の特定の段階で利用できる。

68

図 4-15 ベンダーエレメントの据え付け状況（NGI）
4.10.2. 共振カラム試験
共振カラム試験（図 4-16）は、不攪乱試料および練り返した（再構成した）状態の円柱供試体に対して振動を与えることにより、せん断ひずみレベルに応じたせん断弾性係数とせん断減衰率を求めるために使用される。この試験法は、振動によるせん断ひずみ振幅が 0.01％未満である場
合は，非破壊試験であると考えられ，同一の供試体に対して，様々な静的応力条件で何度も測定を行うことができる。

図 4-16

共振カラム試験装置（NGI）

4.11. 岩石試験
4.11.1. 含水比
岩石試料の含水比測定は、ISRM（国際岩の力学会）Suggested Methods for Determining Water
Content, Porosity, Density, Absorption and Related Properties and Swelling and Slake-Durability Index
69

Properties（含水比、間隙率、密度、吸水率、関連特性、膨張およびスレーク耐久性指数の測定方法の提案）に従って実施することができる（Ulusay and Hudson, 2007）。
4.11.2. 飽和含水比試験の手順は、脱気塩水（または依頼者の要請があれば特定の間隙流体）を入れた試料容器に試料を入れる。塩水に浸せた供試体は、真空チャンバーに入れて、間隙内の空気を脱気塩水と入れ替える。塩水中の供試体は、約 1 日そのままの状態で、約 0.1MPa の真空脱気が継続して行われる。
4.11.3. 間隙率
岩石試料の間隙率測定は、ISRM（国際岩の力学会）Suggested Methods for Determining Water
Content, Porosity, Density, Absorption and Related Properties and Swelling and Slake-Durability Index
Properties（含水比、間隙率、密度、吸水率、関連特性、膨張およびスレーク耐久性指数の測定方法の提案）に従って実施することができる（Ulusay and Hudson, 2007）。
4.11.4. かさ密度
岩石試料のかさ密度の測定は、ISRM（国際岩の力学会）Suggested Methods for Determining
Water Content, Porosity, Density, Absorption and Related Properties and Swelling and Slake-Durability
Index Properties（含水比、間隙率、密度、吸水率、関連特性、膨張およびスレーク耐久性指数の測定方法の提案）に従って実施することができる（Ulusay and Hudson, 2007）。
4.11.5. 針貫入試験
針貫入試験は、せん断強度を測るために岩石試料に対して実施することができる。この試験では、試料のせん断強度を直接測定することはできないが、UCS と同じ試料または極めて近い場所で採取された試料に実施され、相関関係が特性される。
4.11.6. 点載荷強度
岩石試料の点載荷試験は、一般に ISRM Suggested Methods for Determining Point Load Strength（1984）（点載荷試験の決定方法の提案）に従って実施される。
4.11.7. 圧密試験（Oedometer）
岩石供試体に対する段階載荷圧密試験（IL: Incremental Loading）は、土壌供試体に関する ISO
17892-5:2017 に概説されている一般原則に準拠している。
岩石供試体に対する圧密試験機による定ひずみ速度圧密試験（CRS: Constant Rate of Strain）は、
ASTM D4186/D4186M に準拠した土質試験片の一般的な原則に従っている。
4.11.8. 一軸／短軸圧縮強度
一軸圧縮強度（UCS）試験は、一般に ISRM Suggested Methods for Determining the Uniaxial
Compressive Strength and Deformability of Rock Materials（1979）（岩石試料の一軸圧縮強度と変形性
70の測定方法の提案）に従って実施される。
4.11.9. 垂直剛性一定（CNS）界面試験
岩石供試体の垂直剛性一定（CNS；Constant Normal Stiffness）試験は、岩石の直接せん断試験に関する ASTM D5607 規格に概説されている一般指針に従って、直接せん断装置を用いて実施される。せん断を行う間、垂直応力の変化と垂直変位の比（垂直剛性: normal stiffness）が一定になるように垂直応力が調整される。なお試験は単調載荷で行われる。
せん断は界面に対して行われ（界面試験），界面の粗さは関連する基礎の設計に従って定められる。試験中に適用される垂直剛性は、White and Lehane (2004)によって提案された手法に基づいて推定される。
4.11.10. 圧裂引張強度試験
圧裂引張り強度試験は、別名 Brazilian Disc 試験または Splitting Tensile Strength 試験と呼ばれ、岩石の引張り強度を把握するために使用される室内試験である。
4.11.11. 三軸試験
圧密三軸試験は、Berre (2011)に概説されている手順に従って実施される。等方性圧密応力条件と異方性圧密応力条件の両方が適用可能である。せん断は、排水または非排水のどちらでも実施できる。
4.11.12. P 波速度と S 波速度
岩石試料を対象とする P 波速度および S 波速度の測定には、携帯型の装置を使用することで、試験装置の外でその場で測定できる。水晶振動子による軸方向の音響測定も可能で、圧密試験または UCS 試験の期間中、連続的に行うことができる。
4.11.13. 透水性
透水試験は、三軸試験の過程で行うことができる。
4.11.14. 摩耗性（Abrasivity）
Cerchar 摩耗性試験は、一般に ASTM D7625 または ISRM（Culshaw and Ulusay, 2015）に従って実施する。
5．洋上風力発電基礎システムに必要な地盤定数
本章では、地盤定数の概要および設計におけるその重要性について述べる。パラメータを決定するために必要な室内試験は、表 5-1 に整理した。
5.1. インデックスパラメータ
含水比、湿潤および乾燥密度、相対密度、アッターベルグ限界等の物理特性のインデックスパ
71ラメータは、室内試験のすべてが実施されないプロジェクトの初期段階において特に有用である。
試料パラメータは、物理特性パラメータと文献に示される原位置試験のデータ（CPT データ等）との経験的相関を用いて推定することができる。物理特性インデックスパラメータに基づいて得られる設計パラメータは、プロジェクト設計フェーズで、事業開発実施区域に特化した試験方法と解釈を用いて検証する必要がある。
5.2. 単調強度（静的強度）
強度の定数（パラメータ）は、限界平衡解析に用いる。有限要素解析のような応力-ひずみ応
答を計算する高度解析では、剛性のパラメータも必要とされる。
洋上風力発電施設基礎の解析では、排水特性がせん断強度や基礎の安定に影響を及ぼす可能性がある。海洋環境での地盤は、おそらく完全飽和状態である。載荷速度および土質の排水状態によって、地盤は完全排水、部分排水または非排水の応答を示すことがある。例えば、排水地盤の応答は、長期間載荷した場合、載荷速度がかなり低速であるため、間隙流体が土のマトリックスの外へ徐々に絞り出される結果となる。対照的に、短期載荷が極めて高速であるか、または極めて低透水性の地盤の場合、非排水の応答となる。中間的な載荷条件では、間隙流体の流出が発生する可能性がある。この点は、工学目的で地盤定数を導き出す際に考慮すべきことである。以下に、異なる条件下でのせん断強度のパラメータについて述べる。
シルト質砂のような中間土でよく見られるように、部分的に排水応答が発生する場合には、非排水せん断強度に補正係数を適用することができる。不確かな状況においては、荷重をかけた時の排水応答を評価し、適切な強度パラメータを決定する必要がある。
静的荷重のもとで地盤が自重等により圧密するのに十分な時間がある場合、非排水せん断強度の潜在的増大が役立つ可能性がある。そのため、想定される設計条件を幅広く網羅する圧密応力によるせん断強度試験を実施することが有益である。
5.2.1 排水せん断強度
排水せん断強度は、応力･ひずみに依存するパラメータである有効内部摩擦角（φ'）を用いて計算される。そのため、φ'値の選択は、荷重を加えている間の応力状況を加味して行う必要がある。最大内部摩擦角（φpeak）は、適用可能な最大抵抗を算出するために利用できる。しかし、大きな荷重で抵抗が生じると予想される場合、残留摩擦角または限界状態で得られる定体積摩擦角（φcv）を利用すべきである。
最大摩擦角（φpeak）は、定体積摩擦角（φcv）とダイレタンシ―（体積の膨張率）角（ψ）からなる応力依存パラメータである（Bolton, 1986）。このパラメータは、排水また非排水え（間隙圧の測定値を含む）での三軸試験もしくは単純せん断試験（DSS）の結果から得られる。摩擦角の応力依存性を評価するには、多様な拘束応力でのせん断試験が必要となる点に留意する。
5.2.2. 非排水せん断強度
非排水せん断強度（su）は、非排水三軸圧縮（su,C）、三軸伸張（su,E）あるいは単純せん断（DSS）試験（su,D）の各試験結果から得ることができる。通常、選定したひずみレベル（せん
断ひずみの 15％等）に相当するせん断応力が、工学的解析のための非排水せん断強度の値を求め72

るため用いられる。
なお、非排水せん断強度は載荷条件によって異なり、一般に三軸圧縮条件下ではより高いせん
断強度が得られ、次いで DSS および伸張と続く（すなわち、su,C > su,D > su,E）ことに留意が必要である。そのため、想定しているせん断モードに合わせた適切な su 値が工学的評価に用いられるべきである。
異方性は、同じ応力条件で実施された各種の試験で得られた su 値間の比率として計算される。
このパラメータにより、既知の su 値から、異なるせん断モードにおける su 値への変換が可能になる。
5.2.3. 界面せん断強度パラメータ
埋設された基礎と地盤との間の界面せん断強度は、杭シャフト抵抗、バケットスカート抵抗、浅層基礎の滑動抵抗の評価に必要とされる重要な入力パラメータの一つである。
界面せん断強度は、直接せん断試験またはリングせん断試験から把握することができる。当該試験は、一般に、土質供試体と基礎材料を代表する適切な界面との間で実施される。
5.3. 繰返し強度
風、波浪、タービンの力による繰返し荷重は、洋上風力発電施設の基礎の工学的検討に重大な影響をおよぼす。この繰返し効果は、強度低下、永久変位につながるほか、外力に対する力学･変形挙動のパターンを変えてしまう可能性がある。地盤の繰返し挙動は、適用する荷重の規模（平均応力成分、繰返し応力成分の両方）や繰返し回数を含め、あらゆる要因の影響を受ける。
洋上風力発電施設の基礎構造の設計に必要な繰返しせん断強度パラメータは、タービンを含め、概して、NGI が開発した枠組みを用いて導き出される（Andersen, 2013, 2015）。この枠組みは、繰
返し回数、正規繰返しせん断応力、正規平均せん断応力の関数として作成した、繰返し･平均せん断ひずみの等高線図から成る。他の手法としては、高サイクル繰返し蓄積（HCA）モデル（Niemunis et al., 2005; Wichtmann et al., 2009）があり、これは繰返し回数が多い場合に作成される。特に最も激しい暴風雨や地震の繰返し荷重履歴は、多くの場合、長時間にわたってランダムに分布する一連の不規則な振幅の波で構成されている。しかし、室内での繰返し試験では、一定の時間枠にわたって一定の振幅で荷重や変位が均一に繰返されるのが一般的である。したがって、
工学的解析においては不規則な繰返し荷重を規則的に繰り返される荷重の連続として捉える必要がある。
通常、繰返しパラメータは、欧州における洋上風力タービンの繰返し荷重特性に関する規定に沿い、かつ、風、波浪、タービンの荷重を含めた応力制御繰返し要素試験から導き出される。地
震動等、その他の繰返し荷重は、より大きな変位を発生させる性質を持ち、世界の他のオフショ
ア（洋上）地域では支配的な設計条件となる可能性があることは特筆に値する。そうした設計条件については、ひずみ制御繰返し要素試験から繰返しパラメータを得ることが適切であろう。
図 5-1 に示すとおり、繰返し要素試験の解釈における主なパラメータには以下が含まれる。
、平均せん断応力（τa）
・繰返しせん断応力（τcy）
、平均せん断ひずみ（γa）
、永久せん断ひずみ（γp）
・繰返しせん断ひずみ（γcy）
、平均間隙圧（ua）、永久間隙圧（up）
・繰返し間隙圧（ucy）
73

通常、繰返し試験は、第一に二方向繰返し荷重（ゼロ平均応力、τa=0）で行われ、続いて、工学設計上の必要に応じて、一方向繰返し荷重（τa = τcy）と他の繰返し応力比（τcy/τa）を対象に実施される。
繰返し等高線図の概念に従い、測定した応答（ひずみまたは過剰な間隙圧）は、図 5-1 に示す
ように、繰返しせん断応力、平均せん断応力、繰返し回数という関数として 3D 空間の等値面に視覚化される。この図は、繰返し回数に基づき異なる繰返し強度、一定の繰返し荷重後および繰返し回数での合計･繰返し剛性や永久･繰返し変位や間隙圧、等分布荷重を確定する等、様々な方法で利用できる。図 5-2、図 5-3 に、累積間隙圧とせん断ひずみ累積のそれぞれの基本的な評価例を示す。

(a) 繰り返しせん断応力と平均せん断応力(b) 繰り返しひずみ 、平均ひずみ、永久ひずみ， (c) 繰り返し間隙水圧、平均間隙水圧、永久間隙水圧

図 5-1 一様応力繰り返し適用後のせん断ひずみと間隙水圧の時間変化（Andersen, 2015 ）

図 5-2 繰り返しコンター図を用いた過剰間隙水圧蓄積量の計算（Andersen et al., 2013）74τcy=τcyBのときのサイクルN
τcy=τcyAのときのサイクルN
サイクルN+ΔN

図 5-3 繰り返しせん断ひずみ蓄積の原理（Andersen, 2015）
5.4. 繰返しせん断履歴後の強度
繰返し履歴後の単調強度は、一般に、繰返し履歴後の基礎の安定性評価に用いられる。繰返し
履歴後の強度は、通常、繰返し載荷段階の最後に試料を単調せん断して大きなひずみを与えることで評価する。当該試験中に生じる最大応力または特定のひずみレベルに相当するせん断応力が、設計に用いられる。なお、繰返し履歴後の単調強度は、プロジェクトの要件に応じて、繰返し載荷中に発生した過剰間隙圧の消散を許容する場合と許容しない場合で評価することができる点に留意する。
5.5. 圧密定数（パラメータ）
圧密パラメータは、変形･排水に関するパラメータと連動している。変形パラメータは、応力変化への定常応答に関する情報を示す一方で、圧密パラメータは、応力変化への過渡的な地盤の応答に関する情報を示す。有効応力が変化するに伴って、地盤の圧縮または膨張という間隙率の変化および基礎の安定性に影響する有効強度の変化が生じる。
一般に、圧密パラメータには以下が含まれる。
・拘束係数（M）
・圧縮（Cc）と膨張（Cs）の指数
・透水係数（k）
・圧密係数（cv）
・先行圧密応力（σ'y）および降伏応力の比（YSR）
通常、圧密パラメータは垂直方向で測定される。異方試料の場合、水平方向の圧密パラメータの測定も必要になる場合がある。
繰返し載荷中に生じた過剰間隙圧が消散すると、繰返し履歴後体積再圧縮と呼ばれる地盤の繰
返し履歴後沈下につながる場合がある。このパラメータは、一般に、専門家による繰返し試験を用いて評価され、この場合、再圧縮体積ひずみにおける変化が、繰返し試験中に生じる過剰間隙
圧比またはひずみレベルの関数として測定される。
5.6. 剛性パラメータ
地盤の剛性パラメータとしては、一般に、Young 係数（E）とせん断弾性係数（G）がある、変形と土構造の相互作用の解析に用いられる。これらの係数は、ひずみレベルに左右され、強度試
75

験（三軸試験、DSS 試験等）で得られる応力･ひずみ曲線を用いた算定が可能である。微小ひずみレベルでのせん断弾性係数（Gmax）は、一般に、5.1.6 節に示すベンダーエレメント試験や共振試験を用いて決められる。微小ひずみ剛性パラメータには、以下が含まれる。
・微小ひずみまたは最大せん断弾性係数（Gmax）
・せん断弾性係数のひずみレベル依存性（G/Gmax vs γ）・減衰比のひずみレベル依存性（D vs γ）
図 5-4 に、共振法試験で測定されたせん断ひずみレベルに対応したせん断弾性係数および減衰の変化の例を示す。これらの係数は、タービンが波浪、風、地震、タービン載荷等の動的荷重にさらされた場合の動的構造解析に用いられる。

正規化せん断弾性率,

VuceticとDobry

第三紀以前の土壌

第三紀以前の土壌（本研究）

せん断ひずみ,材料の減衰比,第三紀以前の土壌

第三紀以前の土壌（本研究）

VuceticとDobry

せん断ひずみ,図 5-4 共振法試験による、せん断ひずみの増加に伴う（a）せん断弾性率の劣化と（b）減衰の変化データの例(Zhang et al. 2005 and Vucetic and Dobry, 1991)76

表 5-1 土質定数を決定するための室内試験
インデックス試験

区分

パラメータ

基礎地盤定数

単位体積重量、間隙比

静的強度

単調非排水せん断強度, suC, suD, suE

分
類
試
験

CPT
解
釈

ミ
ニ
チ
ュ
ア
ベ
ー
ン

ト
ル
ベ
ー
ン

x

x

ポ
ケ
ッ
ト
・
ペ
ネ
ト
ロ
メ
ー
タ
ー

フ
ォ
ー
ル
コ
ー
ン

チ
キ
ソ
ト
ロ
ピ
ー

x

x

x

x

三軸試験
三
軸
UU

x

排
水
単
調
載
荷

非
排
水
単
調
載
荷

繰
返
し

x

x

x

x

x

ピーク排水摩擦角, φpeakx

残留排水摩擦角, φresidualx

ダイラタンシー角, ψx

単純せん断試験

界面せん断強度

排
水
単
調
載
荷

非
排
水
単
調
載
荷

繰
返
し

直
接
せ
ん
断
試
験

x

x

x

繰り返し強度繰返し非排水せん断強度, τf,cy = f(τₐ, τcy, N)xx

繰返し誘起間隙圧, up = f(τa, τcy, N),xx

繰返し応力-ひずみデータ: γa, γp, γcy = f(τa, τcy, N),xx

繰返し履歴後せん断強度

x

x

x

先行圧密応力(過圧密比, OCR)

x

x

透
水
性
(
三
軸
)

ベ
ン
ダ
ー
エ
レ
メ
ン
ト

共
振
法
試
験

x

x

点
載
荷
試
験

段
階
載
荷
圧
密
試
験

一
軸
圧
縮
試
験

垂
直
剛
性
一
定
界
面
試
験

x

x

x

x

引
張
り
強
度
試
験

三
軸
試
験

P
波
速
度
と
S

透
水
性

摩
耗
性

波
速
度
x
x

x

x
x

x

土の透水性

x

x

鋭敏比, Stxxx

繰返し非排水せん断強度, τf,cy = f(τa, τcy, N)

xVirgin constrained modulus

x

土の透水性

x

チキソトロピーxx

小ひずみせん断係数, Gmaxx

せん断ひずみに伴うせん断係数の変動、G/Gmax
せん断ひずみを伴う減衰の変動, D
基準単調杭耐力パラメータx

載荷拘束係数(ML) and unloading/ reloading (MUR)

再構成強度

小ひずみ定数

オ
ド
メ
ー
タ
ー
IL /

x

界面ピーク-残留強度比, δpeak and δresidual

再構成地盤データ

x

リ
ン
グ
せ
ん
断
界
面

岩石試験

剛性

x

界面強度

圧密パラメータ

x

CNS

微小ひずみ

圧密

相対密度、DrX

CPT 抵抗

x

x

x

x

x

x

x

x

塑性指数、Ip

岩石

単調 UU せん断強度、suUU

x50%強度でのひずみ、ε50x弾性スティフネス(E, G)

x

x

x

ポアソン比 (UCS with local strain measurement)x

一軸圧縮強度, qUCSx

引張強度, σ′Tx

界面せん断強度, τpeak, τresidual, δinterfacexx

Shear strength (weak rock)

x

せん断強度

x

77

6．洋上風力基礎に必要な地盤定数
洋上風力タービン（OWT）構造物は、多くの建設条件（設置）、環境荷重（波、潮流、風、地震）、タービンからの動的荷重を受ける。構造物の基礎は、構造物を安全に支持する役割を果たす。基礎の載荷は、鉛直荷重、水平荷重、転倒モーメント荷重の組み合わせで構成される。
永続的に作用する静的な自重荷重を除けば、タービン構造物に作用する荷重は主に周期的で動的な性質を持っており、荷重周期は数秒（地震、タービン、波）から数時間（風と潮流）まで幅広い。これらの荷重の要因となる現象は、複雑な動的応答を引き起こし、基礎を通じて地盤に伝達される。そのため、工学的解析では、地盤の周期的・動的挙動を注意深く考慮する必要がある。
さらに、タービンは傾きと固有振動数に鋭敏に反応するため、基礎の応答（剛性と差沈下）は洋
上風力事業にとって重要である。
OWT の基礎設計における主な目的は以下の通りである（Andersen et al.,2013）：
・短期および長期の荷重に対して十分な耐性がある。
・短期（繰返し）および長期変位への耐性がある。
・動的な土構造解析で使用するに等しい土のバネ剛性がある。
・繰返し後の変形応答を考慮する。
・繰返しによる変化を評価する。
表 6-1 に、基礎形式とアンカータイプについて、対象となる調査深度を示している。室内試験で要求されるパラメータを着床式と浮体式のそれぞれについて、6.1 節と 6.2 節で述べる。表 6-1に土質定数を決定するための室内試験の概要を示す。
表 6-1 着床式基礎に必要な地盤定数
基礎
重力式

対象の深さ
調査深度の目安(1)
浅部から中程度の深さまで 重力基盤の埋め込み深さに基盤の直径・幅の 1.5 倍を加えたもの

パイル式

中程度の深さから深部まで 杭の深さに杭径の 0.5 倍を加えたもの（端部支持力に依存しない杭
の場合）

モノパイル

浅部から中程度の深さまで 単杭の深さに単杭直径の 0.5 倍を加えたもの（端部支持に依存しない単杭の場合）サクションバケット

浅部から中程度の深さまで スカート埋め込み深さにバケット直径の 1 倍を加えたもの(1)

深さは一般的な目安を示すものである。実際の調査深度は、特定の地盤条件、基礎コンセプトの詳細、荷重の大きさなどの要因によって異なる。

6.1. 着床式基礎
一般に、タービンの着床式基礎には、以下の種類がある（図 6-1）。
・重力基礎構造・杭（ジャケット、杭付きトリポッドを含む）（例：打ち込み杭、ドリル杭、グラウト杭）・モノパイル・モノバケットまたはサクションバケットジャケット（SBJ）を含むサクションバケット
ハイブリッド基礎は、これらの基本的な基礎タイプの特徴を兼ね備えている。

78

浮体式

着床式

重力式
モノパイル

サクションバ
ケット
ジャケット

サクション
バケット
ジャケット
ピンパイル
ジャケット

アンカー
(パイル式、重力式、ドラッグ式)

図 6-1 一般的な着床式基礎6.1.1. 重力式基礎（GBS）
重力式基礎（GBS）は、海底面上に直接設置される浅層基礎で自重により安定性を確保する。
鉛直方向の転倒モーメントに対しては、基礎底部下の地盤の地耐力で支持する一方、水平抵抗は、
一般に、GBS 底部と海底との摩擦抵抗により得られる。
GBS は、周辺の海底に貫入させる鉛直壁（スカート）と、基礎の安定性を高め、変形を抑制し、海底洗掘による影響を軽減する内部構造を有している。浅層基礎設計に関する ISO 19901-4 の指針では、直径（D）に対する根入れ深さ（L）の比率を L/D < 1に制限している。図 6-2に、鉛直、水平、転倒の各モーメントが複合的に作用する GBS の潜在的な破壊機構の一例を示す。
一般に GBS は、限界平衡、塑性限界または有限要素のいずれかの手法で解析される。解析に必要な最小モデル範囲は、少なくとも海底面下の底部直径の 2 倍の長さが求められる。表 6-2 に、
各種地盤での解析に必要な標準的地盤定数の概要を示す。

図 6-2 重力式基礎の破壊メカニズムの概念（Andersen et al., 2013）
6.1.2. モノパイル
モノパイルは、パイル式基礎の一種で、一般に 5m を超える直径と、長さと直径（L/D）の比が10 未満である大直径鋼管杭をいう。ISO 19901-4 では中間杭に分類され、この種の基礎の設計には ISO ガイドラインで言及されていない固有の解析手法が必要である。
79

主に軸方向の荷重を受ける通常のパイル式基礎とは対照的に、モノパイルに作用する横荷重およびモーメント荷重は鉛直荷重以上に大きな影響を有する。図 6-3 に、横荷重を受けたモノパイ
ルに対する地盤の応答を示す。一般に、モノパイルの簡略設計手法では、梁モデル、杭と地盤の相互作用のためのウィンクラーばねを用いる。局所的な水平・横荷重に対する杭の変位を捉えるために非線形関数（p-y ばね、t-z ばね）を特定する。
横荷重に対するモノパイル応答は、杭と地盤の間の相対的な剛性に大きく依存し、結果として剛杭または柔杭の挙動になる。剛杭挙動の場合、横方向への杭変位は、主として地盤の応答に左右され、杭の剛性による影響は小さい。
モノパイル基礎設計技術開発（pile soil analysis, PISA）合同プロジェクトでは、モノパイルの詳細な地盤-構造物相互作用を把握することにより、事業開発区域およびタービンにとって最適な
洋上風力タービンモノパイル基礎を設計する新手法を編み出した（Burd et al., 2022a, 2022b）。
PISA の設計モデルでは、ウィンクラーのモデリング概念を応用しながらも、さらに別の地盤反応要素（分布モーメント、基礎底面に作用する水平力、基礎底面に作用するモーメント）を加味して考慮し、事業開発区域特有の条件の有限要素解析に照らして解析を行う。
タワー

モノパイル

海底面

水平荷重の
分布

回転
中心

地盤と杭の界面における垂直せん断力

杭基部における水平
力とモーメント.
図 6-3 モノパイルに作用する地盤の応答図（Burd et al., 2020）
6.1.3. パイル式基礎
パイル式基礎は、ジャケット構造またはトリポッド構造（訳注：3 本の鋼管杭が中央のコラムと接合されている構造形式）を支えるため使用する。通常、杭の荷重を、周面摩擦力と先端支持力によってより深い、より適した土層に伝えるよう設計された先端開口鋼管が使用される。ISO
19901-4 の指針では、長さと直径（L/D）の比が 10 以上で、長い柔軟性のある杭を推奨している。
80

通常は打ち込みにより設置されるが、硬質な地盤または岩盤に突き当たった場合は埋め込み杭が必要になる場合もある。その場合、ボーリングで孔を穿ち、孔に杭を入れ、（必要に応じ）グラ
ウトを注入して設置する。
API、ICP-05、NGI-05 等、粘性土に対する杭の静的設計手法では、三軸圧縮 UU 試験、DSS 非
排水せん断強度試験、界面せん断試験を行う。砂と粘土の両方における統一されたコーン貫入試
験（CPT）に基づく設計手法の開発（Lehane et al., 2022a, 2022b）に伴って、現在では、杭の静的な軸荷重を解析するための高品質な CPT データが不可欠となっている。
杭への繰返し荷重への影響を評価するため、Jardine et al. （2012）は、図 6-4 に示す段階的繰返し評価を用いることを推奨した。土性の劣化は、繰返し三軸試験または繰返し DSS 試験を用いて把握できる。また、地盤-杭の界面特性の劣化は、繰返し直接せん断試験または繰り返し CNS 地
盤-鋼界面試験を用いて把握する。
通常、パイル式基礎は、水平ばね p-y と軸ばね t-z の梁ばねモデルを用いて解析する。杭は、地盤の強度によっては深さ 100m まで埋め込むことが可能である。地耐力を評価する地盤の領域
は、通常は、杭の先端の下方に杭の直径（D）の少なくとも 3 倍（３D）以上が対象とされる。
表 6-2 に、各種土層における杭の解析に必要とされる代表的な地盤定数を示す。
横方向

軸方向
土質データ

載荷
(ULS)

繰返し設計

理想的な
載荷

繰返し設計

理想的な
載荷

室内試験
・土質：TXc /CSS
・界面：CNS

局所的な地盤-杭解析

実験データ
・モデルテスト・フィールドテスト

原位置試験
・PMTc

大局的な
杭解析

局所的な
地盤-杭解析

地盤-杭の界
面特性の劣
化の規則性

繰返しPy

劣化量
杭頭変位の累積静的設計

劣化の規則性

劣化の規則性

原位置試験
・PMTc
・CPTc

RATZ/PAXcy

静的設計

杭の特性

繰返し安定性図

N=100

レインフロー法

レインフロー法

t-z

土質データ

載荷
(ULS)

繰返し安定性図

N=100

繰返しT-Z 曲線

杭の特性

劣化p-y
F(N)

室内試験
・土質：TXc /CSS

実験データ
・モデルテスト・フィールドテスト

大局的な杭解析
地盤-杭の界面特性の劣化の規則性
杭頭変位の累積劣化剛性増加したモーメント

SCARP
FEM解析

FEM解析

図 6-4 軸方向・横方向に負荷がかかった杭の繰返し設計手順（Jardine et al., 2012）

6.1.4. サクションバケット
サクションバケットは、開口部の上部が密封された大口径の円筒形構造物で、長さと直径（L/D）の比は 6 未満である。粘性土、砂質土、互層状の地盤に幅広く使われている。自重およびバケット内部の吸引圧力を利用して設置される。埋込み式の浅層基礎に匹敵するその地耐力機構に加えて、サクションバケットは一時的に大きな吸引力を加えて、地耐力と剛性を高めることができる。
地耐力を形成する地盤の領域は、スカート先端から下に 1 直径分（1D）までが対象となる。バ81

ケット単体では転倒破壊の可能性が、ジャケットプラットフォームを支えるバケットの場合は圧縮破壊の可能性があると予想される。圧縮とモーメントの複合荷重を受けるサクションバケットの破壊機構の例を、表 6-5 に示す。破壊部分に沿って発揮される非排水せん断強度は、DSS 試験と三軸試験で測定された強度を組み合わせたものである。
基礎の耐力および有効性の評価に加えて、設置抵抗および必要とされる吸引圧を想定することは、サクションバケット設計の重要な要素の一つである。貫入抵抗は、スカート先端抵抗およびスカート壁摩擦の関数である。
地盤-スカート界面強度は、サクションバケットの解析にはとりわけ重要である。この強度は、調査位置の現在の条件と設置後の応力に基づいた DSS 試験で得られた強度を使って表すことができる。バケット内の地盤は、設置中にかなりのせん断を受けるため、再構成試料も必要になる可能性がある。
サクションバケットは、通常、限界平衡モデルまたは有限要素モデルを用いて解析する。この解析に必要な地盤モデル領域は、スカート先端から下方向へバケット直径の少なくとも 2 倍以上が対象となる。各種地盤のサクションバケット解析に必要とされる一般的な地盤定数の概要を表
6-2 に示す。

図 6-5 複合荷重を受けたサクションバケットの破損メカニズム（Sturm, 2017）6.2. アンカー付き浮体式システム
アンカーシステムは、係留索を通じて浮体式風力タービンの荷重を海底地盤に伝える働きをする。アンカーを利用する浮体式洋上風力タービンには以下のような種類がある（図 6-6）。
・ドラッグアンカー
・重力アンカー・杭アンカー（打ち込み杭、埋込み式）
・サクションアンカー杭
・動的埋込みアンカー82

(a)ドラッグ埋め込みアンカー，(b)重力アンカー(c) 杭打ちアンカー,(d) ドリル＆グラウト杭アンカー(e) サクションアンカー(f) 動的埋め込みアンカー

図 6-6 一般的なアンカーの種類
現在利用できるすべてのアンカーは、一般に、ISO/DIS 19901-4 に示されるか、参照されている手法で設計が行われている。なお設計の際には、アンカーに許容範囲内の応力限界、変位、疲労を確保し、設置中ならびに設置後の周辺地盤の繰返し劣化が基準値を超えることのないように留意する必要がある。
浮体式タービン構造の設計指針を示すその他の規格・基準には、DNVGL-ST-0119 がある。
アンカーの基礎システムは、相対する着床式基礎と類似の機構を採用している。主な違いは、アンカー式基礎は引張荷重を受けるため、パッドアイ（固定金具）に荷重がかかる点にあり、引き抜かれたり、アンカーチェーンにより横方向の荷重を受ける。
アンカーシステム、特に打ち込み杭やサクション杭の設計において配慮しなければならないその他の事象は、例えば、アンカー能力を低下させる可能性のある溝（窪地）などがアンカーと隣接して存在する場合などである。
6.3. 打込み杭アンカー
打ち込み杭アンカーは、一般に自重による貫入と必要深度までのハンマーでの打ち込みを組み合わせて海底に打込んで設置する管状の杭である。通常、海底面より下の一定の深さに位置する
パッドアイを介して係留システムと接続するが、これはアンカーの横方向の耐力を最大限に高めるためである。
パッドアイの深さを決定するには、アンカーの横方向の耐力を最大にすることと、アンカーにかかる鉛直荷重を許容軸力以下にすることとの擦り合わせが必要である。パッドアイ位置が深く
83なるほど、鉛直荷重は増大する。
6.3. サクションアンカー杭
サクションアンカーは、浮体構造物の恒久係留を目的に世界中で広く利用されている。また、サクションアンカーは、欧州初の浮体式洋上風力発電基地 Hywind の係留に用いられている。大きな鉛直・水平方向の荷重に耐え得ること、比較的単純で設置が容易で、特に粘性土での設置が可能であることから、複数の洋上開発プロジェクトに採用されている。砂地や層状の土質等、粘性土以外の地盤への設置も、適切な評価を行うことで可能となる。
サクションアンカーを設置する際、アンカー上部の通水孔を開けた状態でアンカーを海底に下ろす。自重による貫入完了後、揚水装置を通水孔に取り付け、アンカーから水を汲上げる方法で貫入を促進し、それにより、アンカーを目標の深さまで押し下げる圧力損失または吸引力を発生させる。
係留索の最適な取り付け位置は、細長いアンカーを深く打ち込む場合、通常、海底面下スカー
ト挿入深さの約 3 分の 2 位の位置だが、より幅が広く深度も浅いアンカーの場合は、さらに浅い部分か、またはアンカー上部に取り付けても構わない。
サクションアンカー杭の解析に必要な地盤定数は、着床式基礎用サクションバケットのそれと同等である。
受け手側

亀裂?

送り手側

周辺の流れ

リバースエンドベアリング

図 6-7 アンカー杭の破壊メカニズムの例（Andersen et al., 2013）
6.2.3. 重力／デッドウェイトアンカー
重力アンカーは、コンクリートブロックやスチールブロックのような高密度材料で構成されるデッドウェイト（自重式）アンカーである。浮き上がり力は、その水中重量により依存し、水平方向の耐力はアンカーと地盤の摩擦力によって決まる。耐力は、パイル式やフラットアンカーの耐力に比べて小さい。
一般に、重力アンカーは、滑動抵抗が、バラストを含め、直接にアンカー重量の関数となる砂質土、礫質土、岩石で構成される地盤条件を有する地域で選択される。軟弱地盤で重力アンカー方式を採用する場合、滑動抵抗を高める目的で土中に貫入する鋼鉄製のスカートを「重力ボックス」に装備する必要がある。滑動抵抗は設置面積の関数であり、そのため、軟弱地盤での大きな
横方向荷重には有効ではない可能性がある。

84

6.2.4. 動的埋め込み（自由落下式）アンカー
動的埋込みアンカーは、一般に、「魚雷」形の鋼鉄製構造物であり、通常、粘性土の軟弱海底に使用され、自由落下運動のエネルギーを利用して貫入される。水平方向と傾斜方向の保持力は、翼に対する横方向の地盤の抵抗と地盤と鋼鉄の界面に沿った摩擦から得られる。
6.2.5. ドラッグ埋め込みアンカー
ドラッグアンカーは、設置が容易であることから一般に係留を目的とした利用が検討される。
係留索のアンカー部は事前に装着しておくことが可能で、浮体構造物設置前に試験的に荷重がかけられる。ドラッグアンカーは、単一方向の水平荷重で用いるため、複数の風力タービンの共用
アンカーポイントとしては適切でない。
ドラッグアンカーの保持力とは、すなわち、継続的に引きずられる際にアンカーが抵抗する際に生じる水平方向の最大安定曳引力である。従って正確な保持力を推測することは困難で、実際にアンカーを配置し、試験荷重を行うまで保持力を推測するのは不可能である。保持力の推測には、特定のアンカー種類と地盤条件下で、現場試験を行ってアンカー性能データを取得することが必要である。

85

表 6-2 洋上風力タービン基礎解析に必要な地盤パラメータ
着床式基礎様式
重力式

区分

土粘 砂

モノパイル

岩土 粘 砂アンカー様式

パイル式

岩土 粘 砂サクションバケット ドラグアンカー 打込みアンカー

岩土 粘 砂岩

粘 砂

重力

サクションパイル

岩土 粘 砂岩土 粘 砂xxxx

岩土 粘 砂パラメータ
基礎地盤定数

単位体積重量、間隙比

x

x

静的強度

単調非排水せん断強度、suC、 suD、suE

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

X

x

ピーク排水摩擦角、φpeak

x

x

x

x

x

x

x

残留排水摩擦角、φresidual

x

x

x

x

x

x

x

ダイラタンシー角、ψ

(x)

(x)

(x)

(x)

x

(x)

DSS 排水破壊線の斜面、α

x

x

x

x

x

DSS 非排水破壊線の斜面、αu

x

x

x

x

x

x

(x) (x)

x

x

界面強度

界面ピーク-残留強度比(x) (x)(x) (x)xx

繰り返し強度繰返し非排水せん断強度、τf,cy = f(τₐ, τcy, N)

x

x

x

x

x

x

繰返し誘起間隙圧、up = f(τa, τcy, N)

x

x

x

x

x

x

繰返し応力-ひずみデータ： γa, γp, γcy = f(τa, τcy, N)

x

x

x

x

x

x

繰返し履歴後せん断強度(x) (x)(x) (x)(x) (x)(x) (x)

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

土の透水性、k

x

x

x

x

x

x

x

鋭敏比、St

x

x

x

x

x

x

再構成強度

x

x

x

x

x

x

載荷拘束係数（ML）と除荷／再載荷（MUR）

x

x

x

(x)

x

x

土の透水性、k

x

x

x

(x)

x

x

チキソトロピー

x

x

x

(x)

x

x

圧密パラメータ 先行圧密応力（および OCR）
（乱れのない土）
載荷拘束係数（ML）と除荷／再載荷（MUR）

再構成地盤デ
ータ

x

86

x

x
x

x

x
x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

X

岩

7．室内試験の事例研究
本章では，地盤条件と基礎形式が異なる 2 つのプロジェクトを取り上げ、実務における室内試
験計画の事例を示した。基礎形式については着床式と浮体式をそれぞれ一つずつ取り上げた。
7.1. 事例 1：着床式プロジェクト
7.1.1. 事例研究の概要
図 7-1 に着床式プロジェクトの地盤工学的調査位置を示す。本事例については、室内試験に用いる試料採取用のボーリング孔（Fixed_BH_01）について 7.1.2 節以降で解説する。表 7-1 に、室内試験のためのボーリング孔における室内試験計画の例を示す。隣接する CPT（Fixed_CPT_01）
は、室内試験計画を検討するため地盤情報を提供するために用いられる。

図 7-1 地盤調査地点-着床式のケーススタディ
7.1.2. 基礎に関する基本概念
本事例では、基礎形式は未確定と思われる（すなわち，本ケーススタディにおけるボーリング
調査は概査段階のものと思われる）。そのため、室内試験計画は、各種の着床式基礎（重力式、モノパイル、パイル式等）を想定して必要となるパラメータが網羅されるように選定される。これらのパラメータは 6.1 節で示されているとおり、基礎の設置、原位置での支持性能および撤去に関する設計を目的として選定される。
7.1.3. 室内試験計画の考え方（1）室内試験計画
室内試験計画表は、試料採取用のボーリング孔で行う試験の種類、数量およびそれらの試験を行うおおよその深度を決めるために用いる。この表には、ボーリング位置で採取した試料の種類
87

と採取深度およびボーリング孔に隣接する位置で実施された原位置試験の情報がまとめられる。
表 7-1 は、このケーススタディで定義されたユニットを示している。各ユニットで確認された支
配的な物質タイプは以下の通りである：・ユニット I: 砂・ユニット II: 粘土・ユニット III: シルト・ユニット IV: 砂・ユニット V：岩分類試験は、各ユニットの地盤工学的特性を確認し、特徴付けるために行われる。各ユニット
について代表的なパラメータを導出できるように、土質ユニットごとに高度試験およびその他の試験が割り当てられる。
（2）室内試験と原位置試験のデータの関連付け
第 2.3.3 項に概要を示すように、原位置試験は、調査位置の条件を直接的・連続的に反映し、試料採取用ボーリング孔よりも広く大きな地盤工学的調査区域を網羅することができる実用的な手法である。室内試験結果を隣接する原位置試験箇所のデータと関連付けることにより（例えば，
CPT データと室内試験結果など）、試料採取用ボーリング孔以外の調査区域についても地盤定数を得ることができる（得られた CPT の定数 Nkt を用いたせん断強度定数の解釈等）。

（3）試料の品質と分類
高度な試験が行われる試料については，試料の均一性を評価するために X 線撮影が行われる。
これは、試験位置の選定と試料品質の評価に有効である（すなわち、試料に乱れが発生した可能性を示す亀裂やその他の特徴を把握する）。また、高度な試験を行う個々の供試体の物性を把握する目的で物理試験も実施される。
（4）高度な試験
高度な試験の数量および実施頻度は、各土質ユニットから採取する土質の違いを明らかにし、基礎設計に必要な深さの情報を十分に得ることを目的に定める。地盤の解釈に必要な条件を踏まえた上で、高度な試験をグルーピングするための検討を行う。例えば、繰返し等高線図を作成す
るには、十分な試験条件の組合せと数量の繰返し試験が必要である（5.1.3）。高度な試験の数量と実施頻度については、基礎設計のコンセプトと基礎の深さを考慮する必要がある。例えば、基礎が岩石ユニット（V 層）までは到らないのであれば、岩石ユニット（V 層）が基礎性能に及ぼす限定的な影響を鑑みて，それほど多くの試験数量は必要としない。

88

表 7-1 室内試験計画の例 - 着床式プロジェクトの事例

89

7.2. 事例 2：浮体式システムプロジェクト
7.2.1. 事例研究の概要
図 7-2 に、浮体式基礎を用いるプロジェクトの地盤工学的調査位置を示す。当該事例では、室内試験に用いる試料採取用のボーリング孔（Floating_BH_01）について 7.2.2 節以降で解説する。
表 7-2 に、室内試験のためのボーリング孔における室内試験計画の例を示す。隣接する CPT（Floating_CPT_01）は、室内試験計画を検討するための地盤情報を提供するために用いられる。

図 7-2 地質調査地点 - 浮体式ケーススタディ
7.2.2. 基礎に関する基本概念
当該事例では、サクションアンカー杭を想定している。そのため、5.3.2 節に示すサクションア
ンカー杭に必要なパラメータが網羅されるように室内試験計画が立案される。本試験は、基礎の設置、現場での支持性能および撤去に関するサクションアンカー杭の設計のために必要となる。
7.2.3. 室内試験計画の考え方（1）室内試験計画
着床式の事例と同じく、室内試験計画表は、試料採取用のボーリング孔で行う試験の種類、数
量およびそれらの試験を行うおおよその深度を決めるために用いる。この表には、ボーリング位置で採取した試料の種類と採取深度およびボーリング孔に隣接する位置で行われた原位置試験の情報がまとめられる。
（2）室内試験に用いる土壌ユニットの定義
第 2.3.3 項に概要を示したとおり、最初にボーリング深度に渡って暫定的な土質ユニットを定める必要がある。土質ユニットは、プロジェクトの地盤モデルに基づき作成し、ボーリング位置に隣接する CPT のデータと関連付ける。表 7-2 に、当該事例において策定された試験計画表を示
90す。2 つある土質ユニットは両方とも粘性土として区分されているが、両者の特性が異なるため区別されている。土質ユニットそれぞれの地盤特性の確認と解釈を目的として実施される。高度な試験およびその他の試験は、土質ユニットごとに代表的な主要パラメータが得られるようにユ
ニットごとに行う。各ユニットは以下の通りである。
・ユニット I: 粘土・ユニット II: 粘土
どちらのユニットも主要な土質である粘土として指定されているが、特性の違いから 2 つのユニットとして区別されている。分類試験は、各ユニットの地盤工学的特性を確認し、特徴付けるために実施される。代表的な試料パラメータを導き出すことができるように、土質単位ごとに高度な試験やその他の試験を実施する。
（3）室内試験データと現場試験データの関連付け
第 2.3.3 項に概要を示すように、原位置試験は、調査位置の条件を直接的・連続的に反映し、試料採取用ボーリング孔よりも広く大きな地盤工学的調査区域を網羅することができる実用的な手法である。室内試験結果を隣接する原位置試験箇所のデータと関連付けることにより、室内試
験結果から、試料採取用ボーリング孔以外の調査区域についても地盤定数を得ることができる。
（得られた CPT の定数 Nkt を用いたせん断強度定数の解釈等）（4）試料の品質と分類
高度な試験が行われる試料については，試料の均一性を評価するために X 線撮影が行われる。
これは、試験位置の選定と試料品質の評価に有効である（すなわち、試料に乱れが発生した可能性を示す亀裂やその他の特徴を把握する）。また、高度な試験を行う個々の供試体の物性を把握する目的で物理試験も実施される。

91

表 7-2 室内試験計画の例 - 浮体式プロジェクトの事例

92

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98巻末資料-1：質問事項に対する回答集（CT: Carbon Trust, RB: Ramboll, NGI: Norwegian GeotechnicalInstitute）

1
2

1.欧州諸国（オランダ、デンマーク、英国、ドイツ、ノル
ウェー、その他）における着床式基礎、浮体式のセントラル方式の調査項目と数量(1) データの提供方法、データの利用資格、開発者 ((CT))我々の理解する限りでは、欧州圏の企業が欧州市場内の安全保障の方法、共産圏の企業への参入制限の で活動することに一律の制限はないが、ケースバイケースで状況。
評価されるようだ(2) 落札後に業者が追加する調査項目、数量、方法 ((CT))この質問については報告書を参照されたい。

(3) 洋上風力発電所の認定を受ける場合、地震調査 ((CT))風力発電所には分類は必要ない。
結果の品質はどのように検証されるのか。
例：i)地震探査で工学的基礎面が決定できない場
合、風力発電機は設置できない、ii)工学的基礎面が把握できない探査線がある場合、認証できない、iii)
3
解像度に関する仕様があるか、iv)記載された断面に多くのノイズがある場合、認証できない、v）石油・ガス
フィールドで行われているロギングパラメータ（例：GR、Sonic、Neutron、抵抗率）と同じものが、海上風力フィールドにおいても行われているか等です。
(4) Oil&Gas の鉱区として設定されている領域がウィ ((CT))英国では、異なる種類の活動のためにリースを変更す
ンドファームとなった場合、鉱区権者との交渉は？
ることはできない（O&G のためにリースを受けた場合、OSWの許可を得ることはできない）。
8 つの異なる海域 - これらの海域でどのような活動が行われているかを把握し、他の活動に影響を与えないようにする。
4
2021 年まで、北海での O&G 探鉱は禁止。ウクライナ侵攻以来、これは変更された。
OSW 許可の期間制限（例えば 50 年）-そのようなケースはないのか？(O&G は 50 年、OSW は 25～30 年）" 。
(5) 欧州セントラル方式の中で浮体式を想定した海域 ((CT))この問い合わせについては、報告書を参照されたい。
5 の場合、着床式を想定した海域と調査項目は異なるか？
(6) 欧州のセントラル方式は、取得したデータの認証 ((CT))DNV とは限らない。DNV は認証の要件を定めている。
を DNV 等で取っているが、どの段階から DNV は入 ガイドがあるので、認証される可能性は高い。
っているのか？（データを取得し終わったものを検証
6
しているのか、それとも、セントラルの調査計画段階からある程度アドバイザーのような形で入っているのか。）(7) 余剰電力の対策は検討されているのか？発電量 ((CT))蓄電池はスムーズなベースライン発電に使われる。自抑制などがあった場合、その分を蓄電池に貯めたり 然エネルギーの場合は供給が安定しないので異なる。風力発
水素の生成に回したりなどの事例はあるか？
電（バットウィンド）のスムーズなエネルギープロファイルを提供するためにバッテリーを使用する試験がある。余剰エネルギー7があれば発電を停止する（協定がある）。「制約支払い」は、X量を発電する必要があり、もし過剰に発電すれば、送電網が風力発電所に発電しないよう支払うというものである。
(8) セントラル方式で行う調査の仕様は、誰（コンサ ((CT))これらの質問は、私たちのリソースや専門知識を超えてル、発注機関）が作成しますか？
いることにご注意ください。
8
調査地点数量、測線の間隔、調査機材のスペックなど(9) 海底地盤調査のボリュームはセントラル方式で行 ((CT))これらの質問は、私たちの利用可能なリソースや専門
う調査と事業者が事後で実施する調査との比率はど 知識を超えていることにご注意ください。
の程度か？例えば、事業エリア全体を調査する
9
geophysical 調査は、セントラル方式の段階で概ね実施し、タービン位置が決まって実施するＣＰＴは事業者が事後で実施するのでしょうか？
（10） 海底地盤調査を実施する企業は、かなり限定的 ((CT))これらの質問は、私たちの利用可能なリソースや専門
10 か？例えば、調査機材を多く設備している企業でし 知識を超えていることにご注意ください。
かできない状況になっているか？

99

(1１) 例えば実績の多い北海における過去のデータ ((CT))これらの質問は、私たちの利用可能なリソースや専門はどのように利用しているか？データベース化して、 知識を超えていることにご注意ください。
11
今後の事業に有効利用しているのか？その場合のア
クセス権はどのように管理しているのか？
(1２）セントラル方式における発電事業者の評価はど ((CT))これらの質問は、私たちの利用可能なリソースや専門12うか？課題は何か？
知識を超えていることにご注意ください。
(1３) 欧州の試験室では ISO17025 の認証を取得して ((CT))これらの質問は、私たちの利用可能なリソースや専門いるところが多いと聞くが実態はどうか？洋上風力設 知識を超えていることにご注意ください。
13
計のための室内試験において ISO17025 の有無はどの程度重要視されているか？
2. 地 盤 調 査 項 目 、 数 量 と 方 法 ( 着 床 式 と 浮 体 式 ）2.1．現地調査に関して(1) Geotech survey の際に Shallow gas を検出した場 ((RB))モノパイルは設置できるが、データの取得と設置中に14 合の対処法は？（その場所には風車を立てないな 追加の安全性測定を行う必要がある。
ど）(2) Geotech survey（磁気探査）の際に磁気異常を検 ((RB))磁気異常がケーブルや風力タービンの設置に障害とな出した場合の対処法は？最終的に磁気異常の物体 ると考えられる場合は目視で検査する。 磁気異常は、考古学や不発弾の観点からも興味深い。 ルートを変更したり、サイト
15 を確認するのか？
をマクロしたりする可能性がある場合は、これが推奨される解決策となる。
(3) 欧州では孔内物理検層（ＰＳ検層および密度検 ((RB))PS 検層は、欧州での地球物理学的調査の一環として層）は標準的な調査手法として実施しているか？
実行される可能性がある。 密度は P-S 波速度から換算でき16る。ただし、石油・ガス産業で使用できる 137Cs セシウムによる密度検層は一般的ではない。
(4) 地震探査で工学的基盤面まで収録できていない ((RB))地震が発生しやすい地域では、地震応答解析 (SRA)
事例はあるか？それでも認証は通るのか？
を実行するために工学的基盤を特定することが重要である。
17
ただし、地震活動が起こりにくい地域では、工学的基盤を特定することは必須ではない。
(5) 堆積軟岩にモノパイルを打設した事例はあるか。 ((RB))UCS(一軸圧縮試験)では 10MPa 程度が限界であり、18 その場合 CPT の Qt で何 MPa 程度までなら打設可能 堆積軟岩での操作性は岩盤物性に依存する。 ただし、CPTか？
が貫入すれば杭を設置できる可能性はある。
(6) 火成岩のような中硬岩にはＣＰＴは適用できないと ((RB))岩盤に遭遇してコーン抵抗 qc の突然のスパイクが観察されると、CPT が表面に引き出され、岩をドリルで掘り出す。
19 思うが代替の調査方法は？
岩の掘削後に、CPT が推定される。
(7) 中硬岩にモノパイルを打設した事例はあるか？打 ((RB))NOY (Yeu et Noirmoutier:フランスのプロジェクト) で設不可の場合の施工方法は？
は、杭打ちによる設置は現実的ではなく、中程度の硬い岩盤
20に MP を打ち込む例は多く なく(または全くなく)、危険すぎる
ため、掘削して MP にグラウトを注入した。
(8) 氷河ボルダー（氷河によって元の場所から遠く離 ((RB))巨石は、特に杭先端の座屈に関して設計に重大なリスれたところに運ばれた大きな砂利）の分布を調査する クをもたらす。3D UHRS を使用すると、直径 30 ～40 cm まで
21 には、3D UHRS（浅い三次元地震探査）が必要であ の巨石を識別できる。この識別は通常、レイアウトが完成した
ると聞きました。 3D UHRS は現在どの程度実施され 後の詳細設計段階で実行される。 危険であると特定された現ており、今後の見通しはどのようなものですか?
場では、すべての位置を徹底的にチェックする必要がある。
(9) CPT は砂質土には貫入しないと考えられるが、砂 ((RB))CPT プローブがそれ以上貫通できない場合、プローブ
質土の物性はどのように評価するのか？
は穴から引き抜かれる。次に、CPT の浸透を妨げる層をドリル22で除去する。この掘削プロセス中に、分析のために採取した試料で必要な室内試験を行うことになる。
(10) 事業費に占める測量・調査費の割合とその傾向 ((RB))プロジェクトの全体的なコストは、材料、物流、リグ料金（増加傾向か減少傾向か？）などの要因により増加した。それに伴い、現地調査費用も高23騰している。 ただし、現地調査費用の割合はプロジェクトによって異なる。
(11) 浮体式の調査内容は着床式と同じか？違いは ((RB))地盤工学パラメータを特定するには、浮体基礎と着床
何か？
式基礎とも同じ地質工学データが必要となる。 ただし、係留シ
24
ステムのせいで浮体式風力はより広い調査域をカバーするが、強度は低くなります。
(12) 浮体式の調査深度はどの程度まで実施します ((RB))報告書を参照
25
か？

100

26

(13) 浮体式アンカーの洗堀について、海底地盤調査 ((RB))調査自体は着床式基礎の洗掘データ取得と変わらず、の内容はどのような内容か？
MBES などを行なう。
2.2．Geophysical survey に関して

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29

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35

(1) 概査（セントラル）、詳査（設計段階での WTG やケ ((RB))はい – 多くの場合、偵察段階では要件がそれほど厳しーブル周辺）、施工管理・O&M 段階で調査精度（測 くなく、詳細調査や不発弾調査では要件が厳しくなる。
線間隔など）は同じような仕様で実施しているか？例
えば、MBES でのビームヒット数 40 点/㎡、SSS では
500kHz～900kHz の音波で 30 ㎝の異常物を抽出、SBP ではパラメトリックで分解能 5cm、MAG では高度
3-5m で曳航といった仕様は、概査と精査で同様に設定しているか？
（2） MBES（Multibeam echo-sounder）について、デュ ((RB))ほとんどのハイエンド調査請負業者は、風力発電所調
アルヘッド MBES が仕様になっていることがあるが、 査にデュアルヘッド MBES を使用している。 多くの場合、そ欧州では標準的に使用されているか？
れ自体はクライアントからの要件ではないが、m2 あたりのMBES、SSS（side scan sonar）について、欧州でメジャ ping 数が要件となる。
ーに使用されている、解析ソフトは？
ヨーロッパで最も使用されているソフトウェアは、MBES –Qinsy、EIVA、オートクリーン、SSS – ソナーウィズ
大手の調査請負業者の中には、社内のソフトウェア ソリューシ
ョンを使用しているところもある。
（3）UHRS の機器の仕様について；((RB))以前に使用した適切な設定は以下である。
発振器の仕様（音源：スパーカー等）、 受信ケーブ Geo-Spark 2000 X シリーズ 2 台ル（ストリーマーケーブル）の仕様（チャンネル数、チ デュアル ジオソース 400
ャンネル間隔）、（チャンネル間隔が 3.125m で、24ch Geo-Sense 48 チャンネル／ストリーマー、24 x 1m と 24 x 2 m以上が標準のようですが、チャンネル間隔が１ｍまた のグループ間隔、75 m 牽引リード + リードインブイ、12.5 m ス
は 2m で 48ch 以上の調査仕様も見られます。）
トレッチ、76 m アクティブ、12.5 m ストレッチ、ロープ + テール
ブイ（4） UHRS の解析について；((RB))ほとんどの場合、Kingdom は UHRS および SBP デー
標準的な解釈ソフトは？（KINGDOM 以外の使用 タの解釈に使用われている。ただし、Petrel、Opentect、DUG
実績）．記録データ処理については要求が厳しいの Insight、ISE も様々なプロジェクトで使用されている。
に対し、解釈結果などの評価は曖昧な部分はない
か？
（5) SBP（sub-bottom profiler）や UHRS の 3 次元探査 ((RB))SBP は、上部 5～10m の地質を強調し、様々な地盤災はどの程度実用化されているか？
害を特定するために、ほぼ全てのプロジェクトで実行されている。 3D UHRS は、過去 5 年間でより頻繁に使用されるようになった。多くの場合、岩盤や浅い断層マッピングなど特定の懸念事項が原因です。
(6) USV （ Unmanned Surface Vehicle ） 、 AUV ((RB))USV は主に浅い部分や上陸調査で使用されます。
（Autonomous Underwater Vehicle）、ROTV を使用し AUV は主に、水深 200 メートルを超える深海がある場合に使た調査は普及しているか？今後の見込み（例えば、5 用されます。 ROTV は、不発弾調査を行う際に MAG アレイ
年度にはほぼ普及など）のプラットフォームとしてよく使用されます。
（7) MAG（Marine Magnetometer）実施の際、G882 は ((RB))偵察調査の場合、1 mag のみが使用される。詳細調査の場合、不発弾調査には 2、4 から 8 mag まで使用される。
2 連と 4 連どちらが一般的か？
（8) 調査船の大きさや一般的な性能・仕様は？12h 作 ((RB))これはタスクによって異なる。上陸および沿岸調査で業、24h 作業のどちらが多いか？解析班は別途、現 は、小型 USV から調査用ディンギー、最大 12～14m の大型場に常駐させるのが普通か？
船舶まで、さまざまな船舶が使用される。 これは通常 12 時間
交代で行われ、ここでは処理チームが陸上の現場事務所に常駐する。
（9) 浮体式 OWF での測量・調査トレンド（着床式との ((RB))報告書を参照
違いなど）
2.3．室内試験に関して(1) 欧州では乱した試料で液状化試験を実施してい ((NGI)) 3.4 節の乱された試料（再構成試料）を参照ください。
ると聞くが、乱さない試料で実施しない理由は何か？ 可能であれば、試験目的のためには、最高のサンプリング技
術を用いて、十分な質の無傷な試料を回収することを優先す36べきである。しかし、無傷の試料が入手できないか、現実的でない場合、実験室で特定の条件を 再現することにより、再構
成試料を調製することができる。
(2) そもそも、乱さない試料の取得は行っているの ((NGI)) No.36 参照のこと
37
か？

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43

(3) 欧州では砂は乱した試料で再構成試料を作製し ((NGI)) 3.4.1 節の再構成試料調製の詳細を参照のこと。
て力学試験を実施していると聞くが、再構成試料を作 NGI では一般的に、ほとんどの典型的な砂(珪質砂など)には成する際の密度はどのように設定しているのか？
湿潤締固め法を用い、非常に壊れやすい炭酸塩砂には湿潤
落下法を用いる(4) 欧州で液状化判定に用いられる試験項目。
((NGI)) 4.7.3 節の各強度試験の適用に関する詳細を参照。
三軸試験（圧縮と伸張）および直接単純せん断（DSS）試験等のさまざまな試験が、多様な載荷条件またはせん断方法のもと、試料のせん断強度を測定する目的で用いられる。せん断強度試験の種類は、想定される基礎の種類で優勢なせん断
方式に基づいて選択される(5) 強度試験は、三軸圧縮試験と単純せん断試験と ((NGI)) 4.7 節の各種強度試験の適用に関する詳細を参照。
一面せん断試験をどのように使い分けているのか？ 三軸試験（圧縮と伸長）と DSS は，異なる荷重条件とせん断
モードにおける試料のせん断強度を測定するために使用される。実施されるせん断強度試験の種類は、基礎について調査する必要がある主なせん断モードに基づいて選択される(6) 粘性土の引っ張り応力試験は何を目的として実 ((NGI)) 4.7 節の三軸伸長試験の詳細を参照のこと。
三軸伸長試験は、軸応力を半径応力よりも小さくすることで、施しているか？
土中の応力状態を再現することができる(7) 波風の繰返し荷重に対する地盤強度の低減はど ((NGI)) No.41 参照のことのような試験をしているのか？
(8) 試験結果は設計にどのように活かしているのか？ ((NGI)) 5 章 の詳細を参照のこと(9) 浮体式の固定方法の検討について、実施してい ((NGI)) 5.3 節の詳細を参照のこと
るコア試験の種類と各試験がなぜ必要か?
(10) 針貫入試験などは風力関係の調査で行われて ((NGI)) 岩石に当たった場合、針貫入試験を実施する場合がある。これらの試験は、材料の強度とばらつきを評価するため45 いるか？
に一般的に使用される。 詳細は 4.11.5 節を参照のこと(11) 欧州の試験室では ISO17025 の認証を取得して ((NGI)) 2.2.4 節の試験所認定に関する詳細を参照のこと。
いるところが多いと聞くが実態はどうか？洋上風力設 試験所の認定は、試験所が受け入れ可能な品質マネジメント
46 計のための室内試験において ISO17025 の有無はど システムを有し、試験を実施する能力と能力を有していることの程度重要視されているか？
を証明するものである。 ISO/IEC 17025 は試験所に関する主要規格である44

3. 着床式の基礎設計(1) 原位置でのＣＰＴ結果と室内試験結果から設計採 ((RB)) CPT 結果から様々な地質工学パラメータを導き出すこ47 用値を設定していると思うが、個々の室内試験結果を とができます。これらのパラメータを取得するには、室内試験
ＣＰＴ結果にどのように関連づけているのか？
結果に基づき校正された経験式が使用される。
(2) ＣＰＴ結果からどのように地盤物性値を換算するの ((RB)) 経験式を CPT データに適用して、単位重量、摩擦48 か？
角、非排水せん断強度、相対密度、小さなひずみせん断弾性率などのパラメータを導き出す。
(3) Robertson の換算式は現場ごとに修正して使用し ((RB)) どのロバートソン法が意図されているかは不明である
49 ているのか？
が、CPT の経験式は調査域固有の特性を考慮して調整されている。
(4) 堆積軟岩においてＣＰＴ結果からどのように地盤 ((RB)) 48 と 49 のコメントと同様、経験式はキャリブレーション50
物性値を換算するのか？
により CPT データに適用される。
(5) Robertson の換算式は軟岩では精度が悪いと認 ((RB)) このコメント番号 51 は 49 と同じなので、ロバートソン換
識しているがどうか？
算式は軟弱地盤では精度が低いのではないかという日本の51
質問 (5) に対する回答になる。 軟弱な土壌では、ロバートソンの土壌分類式でスパイクが表示されることがあるため、他のパラメータを考慮しながら工学的な判断で補正する必要がある。
(6) モノパイルの基礎で、パイルが支持層に届いてい ((RB)) 杭先端は必ずしも支持層に設置する必要はない。 モ
ノパイルの場合、垂直方向の容量ではなく、横方向の容量が52 ない事例（摩擦杭）もあるか？
支配的な要素となる。
(7) SPT と CPT の変換式は日本にも適用できると考え ((RB))日本にも変換式は使用できるが、地点固有の特性を考53るか？
慮した調整が必要となる。
(8) 欧州では耐震設計は実施しているか？地震の影 ((RB)) ヨーロッパでの地震荷重は、設計の基準荷重ではな
54 響はどのように考慮しているのか？ 工学的基盤面の い。 ただし、PSHA は地震の可能性を評価するために実行さ定義は。欧州で基準は統一されているのか？
れる。

102

(9) 工学的基盤面の深度が不明な場合、基礎の設計 ((RB))ヨーロッパは地震が起こりやすい地域ではないため、工に影響はないか？（構造計算等は可能なのか）
学的基盤深度の特定は構造設計には必須ではない。
(10) モノパイルの設計法として PISA 設計法が標準的 ((RB)) PISA 法は、ヨーロッパにおけるモノパイル設計の標準56になってきていると聞くが実態としてどうか？
的な設計法となっている。
(11) 地震国の日本では耐震設計が必須で地震時の ((RB)) Ramboll は PISA 手法を日本のプロジェクトに適用した
57 液状化を考慮しなければならないが、日本において 経験があり、より最適化されたモノパイル設計の作成に貢献しも PISA 設計法は有効と考えるか？
てきた。
(12) 年々モノパイルの長さおよび打設深度が深くな ((RB)) ハンマーなどの設備や打ち込み技術の向上などの新ってきており、それは風車が大きくなってきているた 技術により、モノパイルの長さ、深さは増大している。
め、その分打設深度が深くなったと理解しているが、58
そのほかに要因はあるか？（例えば技術の進歩で水深や工学的基盤面の深い領域にもモノパイルを立てられるようになったなど）
4.浮体式風車の地盤調査項目、数量と方法((RB)) 報告書を参照
59
55

60

(1) 浮体式の固定方式を検討するために、CPT デー ((RB)) 砂波や洗掘予測などの海底の特徴は重要な考慮事項
タや室内コア試験以外に必要なデータはあるか。
である。
5. 浮体式風車の基礎設計(1) 浮体式をつなぐ係留は、チェーンが主流か？

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((RB))コンポーネント/材料の点では、スチールチェーンのみのソリューションに代わる選択肢がある。最先端の係留には合成繊維のロープ部分が使用されている。腱システムにはスチールワイヤーロープも使用されている。ただし、係留索の上部と下部は鋼製チェーンで作られている。
((CT))現時点ではそうであるが、例えばハイウインド タンペン
浮体式洋上ウィンドファームは合成繊維の係留脚を使用している。
(2) 合成繊維など、チェーン以外のものはあるか？
((RB)) 61 参照((CT))はい、浮体式洋上風力発電の係留システムには、ナイロンやその他の合成繊維が使用されています。
(3) 固定方式によっては、チェーンでないとダメなどの ((RB))ドラッグ埋め込みアンカー (DEA) は、限られた範囲ま制限はあるか？
でしか垂直荷重を受けることができない。 したがって、これらはカテナリー係留システムにのみ適している。 ただし、カテナ
リーシステムは、ファイバーロープとチェーンの組み合わせで構成されるハイブリッド係留ラインで設計できる。
((CT))一般的には、チェーンを用いているが、チェーンと合成
繊維の組み合わせによる係留システムも使用可能である。
(4) 乱流強度はフローティングライダーでは調査でき ((RB))浮遊 LiDaR では乱流強度をうまく計測できないことがない（精度が低い）と思うが、離岸距離の長い浮体式 確認されている。利用可能な場合、乱流強度は、O&G や研の案件ではどのように調査しているか？
究プラットフォームなどの風力発電所の近くにある固定基礎から測定される。これが利用できない場合は、乱気流の強度についての仮定を立てる必要がある。通常、浮体式風力発電所
ははるか沖合にあり、乱流強度は非常に低いと予想される。
((CT))浮体式 LiDAR は流況調査には十分であると理解しているが、乱気流の強さについては特に考慮していない。
(5) 浮体構造（スパー、セミサブ、TLP 等）と着床式（ド ((RB))それは係留システムの構成によって異なる。 半緊張、
ラグ/パイル/サウション等）で、相性が悪い組み合わせ 緊張、および腱システムには、アンカーに垂直方向の持ち上などはあるのか？
げ力がかかる。ドラッグアンカーは垂直荷重に耐えることができないため、DEA はカテナリーシステムとのみ互換性がある。
アンカーの種類の選択は、現場の土壌条件によって決まる。
現場ではアンカーの種類と主要な土壌の種類にいくつかの非互換性がある。したがって、地盤パラメータはアンカーの選択だけでなく、浮体式基礎のコンセプトの選択にも直接影響する。
((CT))一般的には、TLP は垂直荷重が可能なアンカーを必要とするが、そうではない。
(6) 着床式（ドラグ/パイル/サクション等）で地盤調査の ((RB))はい、アンカーの貫入深さ (DEA <15m、杭 20m+) によ
調査内容は異なるのか？
って調査内容は変わる。 ただし、アンカーの種類は通常、調査前にはわからない。

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((CT))これは海底のタイプに依存する。 例えば、杭は岩や圧縮された土壌に適しているが、ドラッグアンカーには砂や緩い底質とは異なる調査方法が必要である。
(7) 着床方式で、何をどの程度調査したら十分と言え ((RB))十分なデータセットはプロジェクトの段階と現場の状況るか？欧州では海底面からどの程度の深さまで調査 によって異なる。しかし、水路連邦 (BSH) によると、予備的なが必要とされているのか？
地質工学調査として、計画されているすべてのタービン設置
場所の少なくとも 10%で地質工学調査が行われる必要がある。これには、少なくとも 4 つの粒度分布およびかさ密度試
験、少なくとも 2 つの密度試験、少なくとも 4 つの走行距離計
試験、および少なくとも 1 つの三軸試験が含まれる。直接せん断試験と三軸試験を実行できるが、地質工学の専門家が、ケースバイケースで実行する特定の試験を決定する必要がある。
文書で述べられているように、調査に必要な深さは、風力ター
ビンの構造のサイズや土壌の特性（その組成、岩、超弱い粘土/シルト、または非常に密度の高い砂であるかなど）を含むさ
まざまな要因の影響を受ける。これらの要因は、より長い調査
深度が必要か、それともより短い調査深さが必要かを示す可能性がある。これらの特性に基づいて、深度をそれに応じて調整できる。 ただし、各基礎およびアンカーの種類に必要な概算は本文に示されている。
((CT))これは、例えば、ドラッグアンカー（浅い）かパイルアンカー（深い）かのように、アンカータイプの貫入深度に依存するであろう。
(8) モノパイルとジャケット式だとどの程度コストに差が ((RB))この質問は浮体式とは関係ないようです。 この質問が出るか？
何に関するものなのか、調査について明確にしてください。
供給？ 運営費? …
((CT))このコストに影響を与える要因は数多くあるが、通常、水深とタービンサイズが主な要因となる。
(9) 着床式/浮体式基礎のコストデータベースがあれ ((RB))ほとんどの風力発電所開発者やコンサルタント会社
ばみたい。
は、特定の基礎コンセプトや市場に関連した独自のコスト データベースを持っている。 Ramboll はこのデータを共有しない。入手可能な公開情報はあるが、コストを左右するパラメー
タが多数あるため、慎重に検討する必要がある（プロジェクトの規模、FID、COD、環境条件、船舶市場、市場、世界的な政治動向、原材料不足など）。一般に、浮体式風力発電のコ
ストは、着床式風力発電のコストを大幅に上回る。
((CT))固定式ウィンドファームへの手引き:
https://www.thecrownestate.co.uk/media/2860/guide-tooffshore-wind-farm-2019.pdf
浮体式ウィンドファームの手引き：
https://guidetofloatingoffshorewind.com/wind-farm-costs/"(10) ア ン カ ー の 類 は 、 VRYHOF 社 （ 現 Delmar ((RB))打ち込みまたは穴あけした杭アンカーは、ほとんどの鋼
Systems、米国）、Boomarine 社（中国？）がほぼ独占 管メーカーで製造できる可能性が高い。サクションアンカーは状態と聞くがどうか。それ以外のアンカーメーカーは 直径が大きいため、これらの構造を製造できるヤードの数が減少する。DEA に関して言えば、実際に市場に出ている企業
ないか？
はほとんどなく、Vryhof、Acteon、MoorEast が西側諸国の最も著名な例です。 特に中国には、Boomarine、ACIR Marine、
Jinbo Marine などのサプライヤーが他にも複数あります。
((CT))ドラッグアンカー以外のアンカー（杭、サクション・バケッ
トなど）を主に製造しているアンカーメーカーは他にもたくさんある。
(11) また、上記 2 社は基本的にはカタログベースでの ((RB))はい、ドラッグアンカーはカタログに基づいて提供され販売となっており、案件ごとに特注品は作らないとも る。パイルアンカーはプロジェクトごとに異なる。
聞くがどうか？
((CT))将来的には全てのメーカーが 15MW タービン用のアンカーを提供することが予想される。
(12) 欧州諸国における着床式と浮体式の現在の限 ((RB))75-100m: 経済的実現可能性の下限 (対固定底)界水深（経済効率を確保できる水深）と将来予測。
水深に上限はないが、深さが増すと係留システムの複雑さが大幅に増加する。
((CT))この質問については報告書を参照されたい。

104

(13) アンカー基礎は潮流によって洗堀されると思う ((RB))洗堀はプロジェクトごとに対処する必要がある。電流がが、洗堀深さの評価はどのようにしているか？
主な磨耗の原因であるというのは正しい。波の影響は着床式の場合には関係する可能性があるが、浮体式には関係ないと考えられる。
73((CT))アンカーは洗掘を受けない深さに設置するのがベスト対策である。これを評価するために、自律型水中船、ROV、係留ラインの負荷（したがってアンカーの故障）を監視する数値モデルなど、多くの方法が提案されている。

巻末資料-2 海外動向調査の打合せ記録
付図 2-1 に示す出張工程で、NGI 社（オスロ）、Ramboll 社（ハンブルク）、CT 社（ロンドン）で情報収集を行った。以下、各社での議事メモを記載する。

①NGI 8/21(月)②Ramboll 8/23(水)③CT 8/25(金)付図 2-1 海外出張工程：2023 年 8 月 20 日(日)～27 日(日)Ⅰ-1．NGI 社＊日 時： 2023/8/23 9:30～12:10＊参加者：
NGI：Mr. Laith Tapper、Mr. Thomas Langford、Mr. Victor Biorn Smith、Mr. Yusuke Suzuki、Sarah
Elkhatib、Jorgen Johansson
JOCMEC：小寺貴士課長代理、鈴木浩一主席研究員
OYO：平出亜技師長、松原由和参事、小野正樹ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ、加地広美主任＊場所/形式：NGI 事務所/対面＊打合せ内容：1. 組織紹介 (JOGMEC、OYO、NGI)
2. 再委託報告書の構成確認
3. 質疑応答（Q1）地震がないにもかかわらず、欧州で液状化試験を実施する理由は何か？
（A1）一般的には、地震動評価のための液状化試験は洋上風力では実施しない。一方で、地中
海東部では地震が発生する。また、オイル＆ガス分野、公的施設では基準が厳しいため、液状

105

化試験を実施する。その他、繰り返し試験を実施し地震応答を確認する。オイル＆ガス施設、
洋上風力のサブステーション等については繰返し試験を実施し、地震応答を確認する。陸上施設であれば、原発施設などの建築基準が厳格な構造物建設に対しては、繰返し載荷試験、載荷試験を実施し、地震の影響を検討する。
動的設計についても同様に動的繰返し試験を実施する。振動や繰返し載荷試験により土の強度を確認する。地震の発生がより頻繁である日本ではより多くの経験があると思うが、東南アジ
アやバングラデシュ、アメリカ、メキシコなどで、我々が経験した大きなプロジェクトでは、液化ガスの施設に対し、日本と同等のマグニチュードでの地震載荷に関する室内試験を実施してきた。欧州の試験室、設計者は地震載荷に対しての経験が多くあると思う。
液状化試験を実施するかどうかは対象によるが、例えば、北海の洋上風力業務の場合は 10 秒の短周期で繰返し載荷試験を実施し、大西洋での地震の例では、1 秒での周期で検討する例もある。そのほか、ひずみ制御式の繰返し試験を行う例もある。
主に、対液状化試験を実施し、地震応答解析と液状化評価を行う。このような地震荷重計算は、確率論的ハザード評価の一つとして組み込まれており、液状化への対応なども結果として含まれているような形で実施している。Gmax 値（初期せん断剛性率）を入力し、共振法試験、ベンダーエレメント試験、現位置でのせん断波試験などを実施し、地下浅部の液状化を解析する。
（Q2）Vs の速度構造を求めるために Passive seismic は一般的に行われているか？
（A2）海洋では、オイル＆ガス市場でいくつか実施されているが、データの精査、逆解析等が非常に複雑なため、一般的には、PS 検層や CPT 試験が一般的である。商業ベースでの実施事
例については聞いたことがない。
今後 3、4 年で地球物理学的手法を使った探査は進化すると思う。例えば、3D 探査は分解能が向上し精度が上がると予測する。他の調査手法と組み合わせることで、さらに精度が向上する。
欧州では 3D 音波探査を実施する事例も出てきている。目的は月並みだが地下を高解像度に理解すること。また、CPT などと組み合わせて精緻な地盤モデルを作成すること。Glacial
Boulders の探査という認識は彼らには無いようであった。当然 2D 音波探査よりは高額である。
しかし、通常 2 つのフェーズ（概査＆精査？）に分かれて行われている洋上風力事業であるが、最初から 3D 音波探査を行ってしまうことで、フェーズに分けて音波探査を実施する必要がな
くなり、発電開始までの期間を短縮することができる。欧州ではそういう考え方も出てきている。どこかの段階ではお金をかける必要も出てくるが、発電が早まれば、社会全体がプロジェクトにかけるコストはトータルで低くなる。また、上記 3D 音波探査に加えて、現場で高品質なデータ取得ができれば、室内試験の量も削減することができる。
世界中で共通している問題として、室内試験機関（機器、人材等）の不足があげられる。石油
開発のように一つのプラットフォームで複数井の開発を行う事業とは異なり、洋上風力事業で
は風車の数だけプラットフォームが建設される。各風車基礎全点で室内試験を実施する必要があるためその数は膨大である。現在、その需要に試験期機関が耐えきれておらず、洋上風力事業の開発スピードは、室内分析機関の数によって決まるともいわれている。
〇昼食時の情報：
・今年の 10/30 に地盤工学会主催で、東大で洋上風車のシンポジウムがあり、NGI の鈴木氏がパネラーとして参加予定である。
106

・エジンバラでの EAGE/NSG23 に NGI より 2～3 名参加する。
〇夕食時の情報：・北海の地盤は、砂と粘土が主体である。砂は比較的密で、粘土は過圧密なので、洋上風車の地盤としては良好で、工学的な問題は少ない。
・風車基礎周辺地盤の洗堀を評価するための室内試験は、 OSLO の試験室には設備がなくほとん
ど実施していない。稀にリクエストがあるがその場合は、西オーストラリア大学に依頼する。
・乱れの少ない試料採取は粘性土に限って実施している。
・砂の乱れの少ない試料採取はほとんど実施していない。稀に凍結サンプリング（地盤を事前に凍結してからサンプリング）は実施するが、費用が高いので稀である。砂での室内試験は再構
成試料で実施することが多い。
・欧州での Geophysical Survey は、高等な機材を有する FUGRO のシェアが非常に高い。
・サクションバケット基礎は、NGI が起案したものである。
・サクションバケットの適用可能な砂地盤では、液状化の危険性も高いのでは？との質問に明確な答えはなかった。
→サクションパケットは密な砂地盤では、問題なく押し込むことができるが不均質な場合（上位に粘土層下位に砂層などある場合）にはうまくいかないことがある。その場合にはサクション
バケットの下部に水圧をかけることにより（どういう方法か分かりませんが･･･）スムーズに押し込むことができる。というようなことを言っていた。
・北海の洋上風力でジャケットタイプとモノパイルタイプの比率は、2：8 ぐらいではないかとのこと・地盤によってはモノパイルを使用するのが難しい場合がある(？)。
・ノルウェーにおける洋上風力開発は、全体でみれば日本を含む諸外国に遅れているが、浮体式のみに焦点を当てた場合はむしろ先行している。
・Hywind Tampen はコマーシャルプロジェクトであるが、いくつかの実証試験の場でもある。その一つはアンカーの検討で、一つのアンカーに対し、3 つの風車の係留をつなぐなどの検討をしている（Honey mooring のこと？）。
・リング状せん断試験機（金属と土の間の摩擦も測れるもの）は世界に 2 台しかなく、NGI とインペリアルカレッジロンドンが保有。3 台目を鈴木氏（NGI）が開発中。
〇NGI 社試験室での情報：
下記の試験機を見学した。
・MSCL-S,Multh sensor：試験前にコアの状態で X 線写真、密度、含水比、Vs を測定する。
・温度管理した状態での岩石強度試験システム：
・リングせん断試験機：
・三軸圧縮試験機：供試体の中央でひずみを測定するシステム
・単純せん断試験機：９台保有
・クイッククレイのデモンストレーションを紹介してもらった。
また下記の問答があった。
・欧州での強度試験は、三軸圧縮試験と単純せん断試験がほとんどで、一面せん断試験はあまり実施しない。
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・OSLO の室内試験の分野別の割合としては、洋上風力の比率は６割程度。
・試験室のキャパシティが洋上風力の調査設計のクリティカルパスになりつつある。このため、事業者によっては、半年位前から試験工程の予約を入れて欲しいとの要望が出始めている。ただし、その要求に応えるのは色々と問題が多い。
・NGI アメリカ（ヒューストン）の試験室は、OSLO よりも規模がやや小さい。NGI パースの試
験室は規模が小さく、試験できる内容が限られる。
・NGI では市販の試験機を改良して使用していることが多い。
・NGI では物理試験も含めて基本的に内製化している。ただし、物理試験は学生を臨時で雇って実施してもらうことが多い。
〇実験室見学＊日 時：2023/8/23 13:00-14:00＊参加者：
NGI：Mr. Yusuke Suzuki
JOCMEC：小寺貴士課長代理、鈴木浩一主席研究員
OYO：平出亜技師長、松原由和参事、小野正樹ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ、加地広美主任＊場所/形式 NGI 事務所内実験室/対面

Geotek 社の MLSC：搬入されたコアは、初めに Geotek 社の MLSC（Multi sensor core logger）
で分析を行い、その後に各種室内試験に供するのが基本的なフロー。本装置はレンタル品で、装置の取り扱いについてライセンスを有する職員しか中に入れないとのこと。測定項目は、ガンマ線密度、弾性波速度、比抵抗など多岐にわたる。

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工作室（奥側）：試験フロアには工作室が設けられており、試験に必要な簡単な治具であれば自前で作製するとのこと。

岩石用の三軸圧縮試験装置：全 5 台の岩石用三軸試験装置を有する（写真はそのうちの 3 台）。
放射性廃棄物処分を想定した高温環境下での岩石試験を実施しているとの説明があった。試験
温度は通常 70〜80℃で、最大 100℃の温度環境で試験を行う場合もあるとのこと。

CO2 を用いた浸透試験装置：CCS を想定した岩石コア浸透実験も実施している。写真は超臨界状態の CO2 を岩石コアへ圧入するコアフラッド試験用の装置。温度制御をするために、試験用セルが恒温室内に設置されている。試験は定常法で行い、物質収支をもとに浸透率や飽和度を計算しているとのこと。
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リングせん断試験装置：洋上風力調査では、風車基礎と地盤の境界面強度を求めるために利用されている。本装置を保有しているのは英国のケンブリッジ大学と NGI の 2 機関しかないとのこと。現在、NGI の鈴木氏が新しいリングせん断試験装置を作製中とのことであった。

単純せん断試験装置：NGI では全 9 台の単純せん断試験装置を保有しており、洋上風力調査の試験でよく利用されるとのこと。通常の単純せん断試験装置はせん断方向が 1 つだが、NGI では 2 方向のせん断が可能な特殊仕様の装置も保有している。これは 1 つで複数の浮体式風車を係留するアンカーを想定したもので、アンカーに対して多方向から作用するせん断力を考慮した実験が可能とのことである。

単純せん断試験の様子：単純せん断試験では、試験中の供試体の側方向変位を拘束する必要があ110

るが、NGI ではワイヤーで補強されたメンブレン（Wire-reinforced membrane）を用いているとのこと。この特殊メンブレンは NGI が自作しているとのことであった。

三軸圧縮試験装置：写真の三軸試験装置は 1990 年代に導入された古いものだが、今も現役で使用している。装置本体以外のユーザーインターフェース部分については、時代に合わせて随時
新しいものに交換している。

Ⅰ-2．SEMAR AS 社
＊日 時：2023/8/21 15：00～16:10＊参加者：
CEO Jorgen Svanqvist、Wickmann Hanssen
JOCMEC:小寺貴士課長代理、鈴木浩一主席研究員
OYO：平出亜技師長、松原由和参事、小野正樹ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ、加地広美主任＊場所/形式：事務所/対面＊内容：
1. 組織紹介（SEMAR AS）
・浮体式の洋上風力産業がメインターゲット
・4 部門からなる（流体力学的解析、構造設計および解析、浮体の係留解析、海上オペレーション）
・ジャケット式の施工も実施する。
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・自社で船を所持しているが、ジャケット施工においては、利用された経験がない。ジムやキッチンも備えているため、浮体式ホテルとして利用されている。
・サクションバケットの詳細設計を実施し、NGI 他とも協力した。
・Hywind Tampen (11 基)では計画と海洋作業に参画した。
・浮体式洋上風力の実装事例が非常に少ない。
・浮体式風力タービンをハニカムネットワーク（付図 2-2 参照）で係留するシステムである。
2. Honey mooring の機能
・浮体式風車をハニカムネットワークで係留するシステム
・これまでの係留はチェーンベースシステムであったが、最適解ではなかった。
・チェーンシステムは、高重量で引張力が大きい。
・風車が巨大化しており、コストも高くなっているため、Honey mooring を発案した。
・浅海では、アンカーを共有で使用することは難しい。
・アンカーを風車が共有することで少ないアンカーでの設置が可能となる。
・チェーンシステムは CO2 の発生が多いが、Honey mooring は 15%程度、CO2 の排出を抑えることができる。
・鉄の供給状況に左右されない (現在の洋上風力事業は供給業者のキャパシティの限界にあり進捗が滞り気味である。)
・DNV (2022)の報告によると、Honey mooring は洋上風力産業の CAPEX のうち 10～15%、OPEXのうち 15～20%を占めると予測されている。
・係留の海底への接地面積が少ないため、洗堀が生じない。ノルウェーでは、この点が非常に重要である。なぜなら、海底にオイルパイプが設置されているためである。
・各浮体式風力タービンは、軽量で水平なファイバーロープを使って共有ブイに接続され、各ブ
イは張力のあるファイバーロープ係留ラインを使って海底に係留されている。
・ Honey mooring は異なる水深に対しても容易に対応できる方法でアンカーの共有を可能にする。
3. 質疑応答
Q1：Honey mooring によって、設置するアンカーの個数はどのぐらい減ったか？
→既存方法では、3 個必要であったが、Honey mooring は 1 つのアンカーを 3 基の風車が共有できるため、使用するアンカー数が減少できる。
→アンカーを共有する(減らす)ことが安全であることは、シミュレーションで確認できている。
→2017～2020 にコンセプト、詳細設計、安全性などを確認し、商品化に踏み切った。
→しかしながら、これまでに導入された事例はない。
Q2：アンカーと風車の距離はどのぐらいか？
→Honey mooring は、風車同士が近いほうが設置しやすい。
→水深によって変わるが、着床式のアンカーであれば、直径 8 (?) 程度である。
Q3：Honey mooring に用いられるアンカータイプは何か？
→サイト(地盤条件)によって異なり、重力式、サクションバケット、パイルアンカーなどを用いる。中でも、サクションアンカーが適していると考える。
→水深が深くなるほど、従来型の係留の導入は難しくなる。
→トローリングの影響を考えていないことが残念。
112

Q4：Honey mooring はポリエステル素材を用いているとのことだが、耐用年数はどのぐらいか？
→実用化されていないので分からないが、耐用年数は 10 年程度と考える。
Q5：Honey mooring を導入する場合に必要な調査と深さはどのぐらいか？
→サクションアンカーの場合は杭長×１.5 の調査深度が目安。例えば，打ち込み 20m に対し、
CPT で 30m 深の調査が必要である。サクションアンカーの場合、各地点で CPT とサンプリン
グを実施する必要があるため、調査費用が高額になりやすい。
→ウォタージェットを使って、サクションアンカーを容易に地盤に埋め込む技術を NGI が開発した。
Q6：サクションアンカーの施工は、パイルアンカーの施工よりも安価か？
→費用感については把握していないが、パイルアンカーのほうが環境への負荷は大きい。
→ノルウェーでは騒音制限する法令があるため、パイルアンカーの工事のほうがハードルは高い。
Q7：1 つのアンカーが 3 基の風車につながっているため、アンカーへの荷重が大きいと考えるが、合っているか？
→通常、7 基の風車をつないでいて、1 つのアンカーにはカテナリーが 3 本つながれている。そのうち 1 本はブイに、2 本は下に向かっている。
洋上風力発電施設にかかるコストが高価であるため、導入が遅れている。
Q8：Honey mooring の実用化に際し実施したシミュレーションのパラメータにはどのようなものがあるか？
→様々な条件下で実施した。北海、良好な環境、10-15m/s の強風下等多くの条件下で、シミュレ
ーションを実施していた。洋上での条件下での検討を行った。
Q9：DNV から、Honey mooring の承認を受けていたとのことだが、あっているか？
→Honey mooring のコンセプトに対する承認を申請中である。
Q10：日本では、経済性を考慮すると浮体式風車の設置可能深度は 400m と言われているが、Honey mooring の場合はどうか？
→ファイバー素材は、チェーンアンカーよりも安価であり、環境負荷も少なく導入できると考えている。水深が深くなるほど、ファイバー素材とチェーンアンカーの費用差は大きくなる。
500m～600m 程度か？
Q11：液状化に対してはどうか？
→考慮しなければならない。液状化に対しては、サクションアンカーよりも、重力式アンカーの方が安定する。
Q12：図では水深が浅いように見えるが、漁船は通過できるのか？
→できない。カテナリーは水深 20m くらいに位置しているため、このエリアは通過できい。
→オイル＆ガス事業の場合、パイプライン上が温かいため、魚が集まりやすいが、操業は禁止されている。そのため、パイプライン上はカバーされている。
Q13：日本では頻繁に地震が発生するため、液状化について考慮しなければならないが、Honeymooring についてはどうか？
→砂の摩擦が低下するので、液状化については考慮しなければならない。サクションアンカー上部を考慮しなければならないように、重力式アンカーについては、液状化を考慮しなければな
らない。
113

Q14：電力利用者も環境を気にしているのか？費用を気にしているのか？
→ノルウェーは、電力が十分に足りているにもかかわらず、浮体式に移行する理由は、環境保全のためである。そのためにもコスト低減は重要である。
【SEMAR からの質問、説明】
Q1：日本政府は、洋上風力事業に海外企業を参加させないのか？
→NK の承認が得られていないためではないか？
Q2：親会社である DoF を通じて引き合いがある。
→ Hywind Tampen の業務は、DoF と協業した。

付図 2-2 Honey mooring の概念図

Ⅱ．Ramboll 社＊日 時： 2023/8/23 11:00～13:00＊参加者 ：
Ramboll： Dr. Jan Dührkop Senior Chief Consultant (Geotechnics)，Simon Tiedemann Chief Consultant(Floating)，Jannis Espelage Senior Engineer (Floating)，Takanori Kawahara Geotechnical Engineer(Geotechnics)
JOCMEC:小寺貴士課長、鈴木浩一主席研究員
OYO：平出亜技師長、松原由和参事、小野正樹ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ、加地広美主任＊場所/形式：Ramboll（ハンブルク）事務所/対面
1. 組織紹介
2. 質疑応答（Q1）商業ベースでの浮体式ウィンドファームは存在しないとのことでよいか？
（A1）よい。展示用または非商用のみである。88MW であり、かなり小さなスケールである。
（Q2）日本が唯一浮体式 3 タイプを実施しているとの理解でいいか？TLP に関しては、数社が施工したとの理解でよいか？
（A2）よい。
（Q3）係留システムは 4 種ある。ドラッグアンカーには水平外力のみが作用するが，その他のタ
イプは水平と鉛直外力が作用する。これら外力方向の違いを考慮した室内試験を行うのか？あ
るいは、アンカータイプによって、決まった室内試験の項目があるか？
（A3）調査時にはアンカーの種類は決まっていない。そのため、現地調査時にはすべてのアン
114

カータイプに対応できる質の良い調査とパラメータの取得が必要となる。最初はドラッグアン
カー、ピンパイル、サクションパイルなどを考えるが、ピンパイル、サクションパイルは、より詳細な情報が必要となる。
（Q4）地盤の調査深度はどのぐらいか？
（A4）着床式で重力式の場合は 30m の貫入で、杭形式の場合はもっと深くまで調査する。土質の状態が悪い場合は、80m ぐらいまで調査を行う。場合によっては 100m 必要である。最初に想定するアンカー種によって異なる。ドラッグアンカーを施工することが決まっていれば、限定的でよい。TLP の場合で、地盤状況が悪ければ調査深度は深くなる（80m 程度）。
（Q5）ドラッグアンカーは深度 5～10m の調査で十分か？
（A5）アンカーの角度とも関係するが、通常は 10m 程度である。アンカータイプが決まっていない場合は、初期段階では 30m 程度調査する。着床式と浮体式では占領領域が異なる。着床式のジャケットタイプの場合は、設置先がピンポイントで決まっているが、浮体式の係留アンカ
ーの場合は占領領域も広く、CPT の実施数が増える。
（Q6）実例を教えてほしい。
（A6）オイル＆ガス産業のプラント設計の事例がある。調査ステージが複数あるが、机上調査では、超初期段階としての基礎形式とアンカータイプを想定する。次の調査ステージでは、現地での最初の調査となるが、限られたサイトでのみ調査を実施する。この時点では、着床式も浮体式も調査内容（地盤の特性）と調査深度は同じである。最終時点の現地調査では、CPT とボアホールテスト（原位置試験）といった設計のために必要な詳細調査を実施する。調査深度
は、着床式（モノパイル）は 40～50m、ジャケットタイプは 40～100m、サクションバケット
は 30m 程度、浮体式は 20～30m である。
TLP アンカーに対しては、基本的には初期段階で 2 つのパラメータが必要となる。強い制限がない限り、施工可能なアンカーが選択される。土質条件が悪ければ、パイルアンカーでは100m 掘削する。
（Q7）液状化試験は実施されているか？実施されているとするとその理由は何か？
（A7）主に繰返し試験が実施されている。これは、風車の動揺と基礎に対するものである。間隙水圧と主応力差の減少については、すべてのサイトで実施されている。地震の影響を受けな
いが、基礎や風車が動くので繰返し一面せん断試験を実施している (1:10:30)。
日本で実施している繰り返し回数 N20 は実施していないが、N100 の試験を行い、水圧の立ち上がりを見ることはある。日本では N100 のような繰返し回数の多い試験は、液状化試験としてではなく、ほかの目的で実施している。おそらく液状化の評価方法が異なるため、試験方法が異なるのではないか。
（Q8）モノパイルの設計法として PISA 設計法が標準的になってきていると聞くが実態としてどうか？
（A8）標準手法になっているが、PISA への個別の要求事項はない。基準は公表されているので、異なる土質モデルや要素設計も認められていることから、モノパイルに関しては最適な設計として採用されている。
（Q9）PISA は洋上風力のモノパイル基礎にのみ適応されるものか？あるいは、他の建築物にも適応されるのか？
115

（A9）洋上風力のモノパイル基礎にのみ適応される。モノパイルは杭の直径が大きいので、通常の建築で実施している設計とは異なる。
（Q10）地震国の日本では耐震設計が必須で、地震時の液状化を考慮しなければならないが、日本においても PISA 設計法は有効と考えるか？
（A10）有効だと考える。Ramboll でもモデルでの検討を実施している。日本の場合、NK 審査で承認されるかどうかということもあるが、PISA は液状化や地震にも対応できると思う。
（Q11）日本の地盤評価の課題は何だと思うか？
（A11）私たちも少し調べてみたが、日本では SPT は非常に一般的で誰もが知っている。しかし、他の業界や欧州では、SPT プロファイルよりも、より洗練された連続測定ができる CPT をインプットとして使用するのが一般的である。そのため、CPT プロファイルと SPT プロファイルを直接比較することを勧める。CPT プロファイルと SPT プロファイルを比較することで、これらの相関性を高めることができ、CPT から導き出された設計値は、SPT 相関によってより信頼性の高いものとなる。
Ⅲ．Carbon Trust 社＊日 時：2023/8/25 9:00～12:00＊参加者：
Carbon Trust：Sam Strivens, Maria gonzales Martin
JOCMEC:小寺貴士課長代理、鈴木浩一主席研究員
OYO：平出亜技師長、松原由和参事、小野正樹ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ、加地広美主任＊場所/形式：NGI 事務所/対面＊内容：
1. 組織紹介
・CO2 排出量ネットゼロへの支援を実施
・2001 年の創業以来、科学的根拠に基づいたアプローチで、大手企業、政府、団体とともに脱炭素事業を推進してきた。
・英国政府により設立され、その後民営化された。
・国内拠点：ロンドン、エジンバラ、カーディフ
・海外拠点：米国、メキシコ、ブラジル、南アフリカ、中国、シンガポール、オランダほか
・政策やイノベーションに関するコンサルティング、環境影響評価・保証、ビジネスサービス、
コンサルティング、プログラムデザイン、マネジメントなどのサービスを提供している。
・10 年以上にわたり洋上風力発電市場で、政府、開発業者、サプライチェーン、イノベーターと緊密に協力し、政策情報を提供してきた。
・エネルギーコストを削減するために、技術設計者を支援し、コストと技術リスクの削減を目的にイノベーションプログラムを提供してきた。
・洋上風力発電政策を実施するため、政府や企業と協力している。
・これまで、政策、技術とイノベーション、サプライチェーン、インフラ、政府、公共団体、産業界に対するスキルなど、固定式と浮体式の両方の基盤に焦点を当てた洋上風力市場に関する
詳細なレビューと提言を実施した。
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・大規模な共同研究・開発・導入プログラム（JIP）を設計・実施することで知られており、洋上風力発電業界にとって重要な障壁を克服し、大幅なコスト削減を実現した実績がある。主なプログラムは以下の通り：
 洋上風力事業評価： 洋上風力発電のコスト削減、市場の障壁の克服、業界のベストプラクティ
スの開発、新しい業界標準の開発を目的とした研究開発プログラム。
このプログラムによって洋上風力発電のコストは現在までに 15％以上削減された。
 浮体式洋上風力(JIP)：カーボントラストと 17 の主要な国際的洋上風力開発企業による、世界をリードする浮体式洋上風力研究開発イニシアチブ。2016 年の設立。
 オフショア・リニューアブルズ JIP：漁業、哺乳類、鳥類の懸念に焦点を当てた研究を通じて、
既存および将来の洋上風力発電の同意と環境リスクを低減することを目的としている。
 インテグレーター：低コスト、柔軟、予測可能、低炭素なエネルギーの未来に洋上風力が最大限の貢献をすることを使命とする。
2. 質疑応答(Q1) データの提供方法、データの利用資格、開発者の安全保障の方法、共産圏の企業への参入制
限の状況は？
(A1) 調査を実施し、報告書に記載する。
(Q2) 落札後に業者が追加する調査項目、数量、方法は？
(A2) 調査を実施し、報告書に記載する。
(Q3) 洋上風力発電所の認定を受ける場合、地震調査結果の品質はどのように検証されるのか。
例：i)地震探査で工学的基礎面が決定できない場合、風力発電機は設置できない、ii)工学的基礎面が把握できない探査測線がある場合、認証できない、iii)解像度に関する仕様があるか、iv)記載された断面に多くのノイズがある場合、認証できない、v）石油・ガスフィールドで行われているロギングパラメータ（例：GR、Sonic、Neutron、抵抗率）と同じものが、洋上風力フィー
ルドにおいても行われているか等。
(A3) 調査内容を理解した。調査を実施し、報告書に記載する。
(Q4) オイル＆ガスの鉱区として設定されている領域がウィンドファームとなった場合、鉱区権者との交渉は？
(A4) 調査を実施し、報告書に記載する。英国の場合はクラウン･エステートが、海洋利用状況を確認した上で、開発区域を決定する。オイル＆ガスの開発区域と洋上風力の開発区域が重複することはない。オイル＆ガスの開発区域が洋上風力の開発区域に変更された事例はこれまでにないが、オイル＆ガスの開発区域の使用期間が切れた後は、利用目的の変更もあり得るかもしれない。
(Q5) 欧州セントラル方式の中で浮体式を想定した海域の場合、着床式を想定した海域と調査項目は異なるか？
(A5) 英国のように開発区域の区分だけを担う国と、ドイツなどのように建設までを担う国とでは、実施範囲が異なる。調査を実施し、報告書に記載する。
(Q6) 欧州のセントラル方式は、取得したデータの認証を DNV 等で取っているが、どの段階から
DNV は入っているのか？（データを取得し終わったものを検証しているのか、それとも、セ
ントラルの調査計画段階からある程度アドバイザーのような形で入っているのか。）
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(A6) 調査、整理し、報告書に記載する。活動内容によって、承認内容は異なるが、承認のための指針がある。
(Q7) 余剰電力の対策は検討されているのか？発電量抑制などがあった場合、その分を蓄電池に貯めたり水素の生成に回したりなどの事例はあるか？
(A7) ベースロード電源への対応として、蓄電池が考えられている。Hywind でも蓄電池を利用している。地域レベルでは、電力の需要と供給の調整が行われている。あまり良い状況ではないと考える。
(Q8) セントラル方式で行う調査の仕様は、誰（コンサル、発注機関）が作成するか？
(A8) 調査地点数量、測線の間隔、調査機材のスペックなど調査を実施し、報告書に記載する。
(Q9) 海底地盤調査のボリュームはセントラル方式で行う調査と事業者が事後で実施する調査との比率はどの程度か？例えば、事業エリア全体を調査する物理探査は、セントラル方式の段階で概ね実施し、風車位置が決まって実施する CPT は事業者が事後で実施するのか？
(A9) 洋上風力事業では様々な調査が行われている。英国の場合は、海洋の利用状況のみをクラウン･エステートが調査する。以降の調査はディベロッパーが実施する。オランダの場合は、建設までを政府が実施する。国によって事情が異なる（国ごとの状況は本報告書本文を参照）。
開発を短期間で実施できるので、セントラル方式が良いと思う。
(A10) 海底地盤調査を実施する企業はかなり限定的か？例えば、調査機材を多く設備している企業でしかできない状況になっているか？
(A10) Fugro や PGS が参入している。洋上風力市場への参入はオープンであるが、サプライチェーンを構築している方が参入しやすい。
(Q11) 例えば実績の多い北海における過去のデータはどのように利用しているか？
① データベース化して、今後の事業に有効利用しているのか？
② その場合のアクセス権はどのように管理しているのか？
(A11) オランダの場合は、RVO (https://offshorewind.rvo.nl/)が全調査結果を公開している。アクセス制限等はない。
(Q12) セントラル方式における発電事業者の評価はどうか？課題は何か？
(A12) 調査内容を理解した。調査を実施し、報告書に記載する。
(Q13) 欧州の試験室では ISO17025 の認証を取得しているところが多いと聞くが実態はどうか？
洋上風力設計のための室内試験において ISO17025 の有無はどの程度重要視されているか？
(A13) 情報を持ち合わせていない。
(Q14) Geotech survey の際に Shallow gas を検出した場合の対処法は？（その場所には風車を立てないなど）(A14) 調査を実施し、報告書に記載する。
(Q15) 欧州では孔内物理検層（PS 検層および密度検層）は標準的な調査手法として実施しているか？
(A15) 調査を実施し、報告書に記載する。

118

巻末資料-3 貫入試験 SPT と CPT について
1．背景
日本での貫入試験は従来から標準貫入試験（SPT）が主流となっており、測定された N 値は工学的基盤や液状化の判定に使用されている。また、同一の掘削孔において、孔内載荷試験、PS
検層などの物理検層、土壌のサンプリング（試料採取）を用いた室内試験を行い、総合的な地盤
工学的な評価を行う。また、SPT を行う孔とは別の孔で試料採取を行う場合もあり、同一深度での現位置試験と室内試験データを得ることができる反面、効率性は悪い。これに対し、洋上風力発電事業が進んでいる欧州では、電気式コーン貫入試験（CPT）が主体的に行われている。
両者の普及の違いは、設計の思想から来ていると考えられ、日本は欧州に比べ地質構造の複雑さかつ耐震性が求められることから、SPT から得られる N 値を基にした設計がなされている。一方、CPT は地盤の強度や物理特性を把握することは可能だが、堆積物中に礫を主体とした地層が介在すると貫入ができないため、その区間だけ別の機材で掘り進めた上で CPT を再開することになる。
地形･地質条件の複雑な日本では堆積物中に礫層が存在する海域も多く、CPT だけでは調査が難しくなる。一方で、風車設置予定の全地点において SPT を行うことも現実的に困難である。そのため、代表的な地質条件を示す海域でのみ SPT を行い、その他の海域では CPT のみ実施するなど、両者を適切に組み合わせた効率的な調査法を確立する必要がある。そのためには、例えば
SPT で得られる測定 N 値と CPT 測定値から換算した N 値との相関性を整理する必要がある。
2．実測 N 値(SPT)と換算 N 値(CPT)の対比
Robertson（1998）らは、補正先端抵抗 qt に土質性状指数 Ic（土質の差）を加えて換算 N 値（N60）を求める式を提案している。
（1）
ここで、N60 は標準貫入試験ではモンケンの自由落下エネルギーが先端のサンプラーに伝達されるのは 40～80%、平均 60% とするのが通説である。
鈴木ほか（2003）は qt と Ic の関係から換算 N 値（Nc≒N60）を求める式を提案している。
（2）
付図-1 に Robertson（1995）の式により、CPT から換算した N 値のプロファイルを示す（地盤工学会）。また、付図-2 に鈴木ほか（2003）の式に基づき、SPT による測定 N 値と換算した N 値との相関図、および測定 N 値と換算 N 値を対比したプロファイルを示す。

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付図-1

CPT データから換算した N 値（地盤工学会）

付図-2 実測値と換算値の相関（左），実測値と換算値を対比した N 値プロファイル（右）（鈴木ほか，2003）

ここで、式（1）（2）で示す換算式は、限られた海域内のデータに基づき得られた結果であり、全ての地質条件に精度よく適用することはできないことに注意する必要がある。
3．AI を用いた CPT データによる N 値の推定法
近年、AI を用いた CPT データによる N 値の推定に係る研究が行われており、従来の換算式より精度良く N 値が推定できることが示されている（例えば、秋本ほか，2021）。これは、ディー
プニューラルネットワークを利用した教師データ付きの機械学習で、その推定誤差から最適なハ
イパーパラメータを導き N 値を推定する手法である。本論文で検討している推定法は、①換算式を用いる方法（鈴木ほか，2003）と、②AI を活用した推定法（ディープニューラルネットワーク）である。推定する土質定数（目的変数）は、液状化判定が可能となる N 値と細粒分含有率 Fc である。まず、従来法による N 値と Fc の推定式は以下に示す通りである。
120ここで、Ic：土質性状指数、qt：補正先端抵抗、Qt：基準化先端抵抗、Fr：基準化周面摩擦比
次に、AI を活用した N 値と Fc の推定法の概念を付図-4 示す。

付図-4 AI 法による推定手順（左）とディープニューラルネットワークの概念（秋本ほか, 2021）

説明変数となる学習データとして、CPT により得られる測定データ（先端抵抗，周面摩擦，間隙水圧）に追加して、コーン貫入時の制御データ（貫入速度，貫入深度，貫入角度），およびコーン外径，掘削孔からの距離も用いられる。本件ではこれらの測定データのうち、8 割ほどを説
明変数である学習データ、残り 2 割を目的変数であるテストデータとして与える。次に、目的変数として AI 解析により得られた計算値（N 値，Fc）と、テストデータとして与えた実測値（N 値，
Fc）との残差（RMSE）が最小となるよう AI 解析モデルを繰り返し修正することにより計算精度を向上させる。付図-5 と付図-6 に従来法と AI 法による CPT データからの推定値と実測値（N 値，Fc）を対比した結果を示す。

付図-5 従来法（左）および AI 法（右）による CPT データから求めた N 値と Fc の推定結果（秋本ほか, 2021）

121付図-6 従来法と AI 法による実測値と推定値の相関図（秋本ほか，2021），左上：従来法による N 値推定，右上：従来法による Fc 推定，左下：AI 法による N 値推定，右上：AI 法による Fc 推定

これより、AI 法は従来法より N 値の推定精度が格段に向上するが、全くの未学習地点では推定精度が極端に低下する。しかし、推定地点での学習用の計測データを追加することにより､一定の推定精度が確保できることが分かる。今後、AI 法の推定精度を向上させるためには、より多くの SPT と CPT による測定データを蓄積し、学習モデルの改善を図っていく必要があると考え
られる。
参考文献
秋本哲平･江守辰哉･片山遥平･上野一彦･熊谷隆宏（2021）コーン貫入試験と人工知能技術を活用した土質定数推定手法に関する研究，土木学会論文集 B3(海洋開発)，77，I_721-726．
Robertson, P.K. and Fear, C.E. (1995): Liquefaction of sands and its evaluation, Proceedings of the FirstInternational Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, IS TOKYO ‘95, Vol.3, 1253-1289.
鈴木康嗣･時松孝次･實松俊明（2003）：コーン貫入試験結果と標準貫入試験から得られた地盤物
性の関係，日本建築学会構造系論文集，566，73-80．

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