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Project Brief

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Planning the safety and efficient measures against rockfall using three-dimensional
rockfall simulation method

235号目次2 ――現場状況
当箇所は図 1 に示すように谷地形を呈する斜面であり、大きな落石供プロジェクト紹介

13 次元落石シミュレーションを用いた
安全かつ効率的な落石対策工

給源は 2 つの尾根に見られる大規模な露岩であるが、斜面上部には小規模な露岩も点在している。
斜面の勾配は道路までの平均勾配で 30 ゜程度であり、斜面上部で約近藤光広

35 ゜の急斜面であるが、道路近傍ほKONDO Mitsuhiro

ど緩やかな斜面となり、末端付近では約 17 ゜の緩勾配となる。

基礎地盤コンサルタンツ株式会社/
中部支社/設計部/課長代理がい すい

斜面は全体に崖 錐 が堆積しており、斜面末端の緩勾配部には多くの1 ――はじめにみ たけ転石が見られ、中には大きく割れてし づき

岐阜県御嵩町の次月地区は、未風いる転石もあることから、上部から化の花崗岩が山腹に多く露出していの落石が末端部で停止したものと推る。当地区ではこの露岩を鬼岩と測される。最大の石は終点側尾根呼び、温泉宿泊施設もある景勝地とに見られる浮石で、4.5 × 4.5 × 5.3mなっている。次月地区を通る国道 21の巨石である。

号線は、土岐市と美濃加茂・可児市3 ――3 次元落石シミュレーションを繋ぐ重要な路線であり交通量も多解析い。この国道に沿った斜面でも巨大な未風化花崗岩が多く見られ、道路近年ではパソコンの能力向上に伴防災上の危険性が指摘されていた。

い、多くの落石シミュレーション手法

落下する岩塊が巨大な場合、一般が開発・提案されており、その調査的な対策工としては、石を現位置で研究資料（『落石対策便覧に関する固定する落石予防工が選定される。

参考資料■図 1 −対策箇所平面図−落石シミュレーション手法の調査研究資料−』
日本道路協

今回の解析の「摩擦角」は斜面平の良い巨石ほどアンカー等で大規模会 平成 14 年4月）が出版されている。

均勾配から安息角相当として 30 °をに固定する必要があり、景観を著し落石シミュレーションは、基本的に設定し、「粘性係数」は当地の樹木植く損ねる可能性があった。また、不落石形状を反映せず単純な質点と生が密では無いことから一般値範囲安定な巨石を現位置で固定する工して考える質点系と、落石の形状をの安全側として 0.2 を使用した。また事は危険性が高く、大規模な仮設を反映する非質点系の手法があり、各「速度エネルギー比」は 2 次元シミュ必要とし、対策費用が高価になると手法でも数種類の方法が試みられてレーションを実施し、落石が斜面末予測された。現地の状況を写真 1 〜いる。

端付近に停止している現在の状況

しかし予防工を実施する場合、景観5に示す。

■写真 1 −斜面全景■写真 2 −斜面下の道路状況■写真 3 −最大浮石の状況

非質点系にも個別要素法（DEM）■写真 6 −斜面下方の停止した落石を再現できる値として 0.2 を採用してるモンテカルロ手法を用い、200 回いる。の試行計算を実施した。また解析に

本稿では、これらの問題を解決すや不連続変形法（DDA）等があるが、るため 3 次元落石シミュレーション解今回の落石シミュレーション解析は3 次元シミュレーション解析は、乱用いる浮石・転石は、標高と谷筋か析を実施し、地形を反映した落石経

不連続変形法 DDA（Discontinuous数による試行で確率的に解を求めら 10 エリアに区分し、各エリアで最路と速度減衰を推定することで、高Deformation Analysis）を用いて行っエネルギー吸収柵を効率的に配置た。シミュレーションで使用する設し、予防工を大幅に減らすとともに、定主要パラメータについて、前述の速度エネルギー比 γ

景勝地としての景観も維持できた事

調査研究資料に記載される一般値

摩擦角 φ30°と今回の採用値を表 1に示す。

粘性係数

0.2〜0.3

例を紹介する。
Engineering Consultant
0 4 4 Civil
VOL.235 April 2007

■写真 4 −斜面中の浮石状況 1■写真 5 −斜面中の浮石状況 2■表 1 −設定主要パラメータ表設定パラメータ

一般値

採用値

摘0.2〜0.72）

要0.2

崖錐斜面

30°

平均斜面勾配0.23）

樹木植生有りCivil Engineering Consultant
VOL.235 April 2007045

■表 2 − 3 次元落石シミュレーション結果■表 3 −主要落石の落下エネルギー

落石

落石

形状

エリア

No.

（m×m×m）

1

1

4.5×4.5×5.3

200

28

2.5×2.0×1.8

200

3

16

2.0×3.0×2.0

200

418-1

2.5×2.4×1.8

200

519-2

5.0×2.0×5.0

635-2

78道路到達 道路到達 落石速度 跳躍高

試行回数

回数
45

確率（％） （m/s）

（m）

落石
NO.

横幅が、防護工は概ね可能吸収エネル

落石径

落石

落石の落石の高さ 奥行

速度質量エネルギー（m） （m） （m） （m/s） m（kN） E（kJ）

22.5

5.6

0.62

9

4.5

4.5

0.46

4.50 4.50 5.30

5.61674.27

2947

28

14.0

6.1

0.46

19-1左 4.00 3.50 3.50

5.8

764.40

1443

3

1.5

4.9

0.53

19-2

5.00 5.00 2.00

5.8

780.00

1473

200

15

7.5

5.8

0.86

19-5

4.00 6.40 2.70

5.8

1078.272036

0.8×1.3×1.0

2002211.06.00.5219-18

3.20 4.00 3.80

5.8758.78

1433

39-2

2.0×1.4×1.6

200

10.5

3.90.4833

4.00 4.00 4.00

5.1998.40

1457

42-1

2.5×2.5×1.0

200

6

3.0

5.00.38945

1.4×2.0×1.0

200

13

6.5

5.1

0.36

1056

1.2×1.6×0.7

200

51

25.5

6.00.55

1

ギーに比例して高価となるため、「防護工＋予防工」の組合せで経済性を評価する必要がある。そこで防護工の可能吸収エネルギーが小さい順に図 5 で示す 5 案を挙げて各案における経済性を評価した。
その結果、最大級の防護工である 3,000kJ 級の高エネルギー吸収柵を設置した場合が最も経済的となった 。こ れ は 最 大 級 の 落 石 で も＊落石速度は最適防護工位置での速度3,000kJ 以下の落石エネルギーのため、予防工がほとんど必要無くなる個（115 個中）を示す。

大の石を代表落石として評価している。図 2 に区分したエリアと解析にまた、各エリアからの落石軌跡図

ことと、防護工を落石経路が収束す使用した浮石・転石の位置を示す。の重複図を図 4 に示すが、当斜面のる位置へ限定的に設置することで延表 2 は各エリアで算出された速度

落石は大部分が 2 本の谷筋に集約長を短く設定できるためである。設エネルギー吸収柵の登場で、落石と跳躍量の結果である。ただし落石し、特に道路から 25 〜 30m 付近は置完了した柵を写真 7に示す。

対策は多様化が進んでおり、既往

速度・跳躍量は道路沿いの法面を軌跡が最も集約するとともに、落石落ちる際に増加する部分は考慮せ速度も低い部分となる。

ず、末端付近の緩傾斜部で発生する最大値を取っている。

技術では実現が困難であった景観
5 ――おわりに以上の結果から防護工を設置す

3 次元落石シミュレーションを実施る場合には、図 3 に示す最適防護工することで、施工性・経済性に有利な対策工を立案できた。また、景観位置が最も効率的と判断できる。

この結果から当斜面における落に対しても当初予測した図 6 〜 7 の石は、どのエリアから落下しても末端緩斜面付近で概ね 6m/s 以下の速4 ――対策工の選定■図 5 −対策工経済性比較グラフ■図 2 −落石エリア区分図

景観シミュレーションに近い、走行車両に圧迫感が無く目立たない景観度となり、最大跳躍量も 50cm 程度

近年、落石防護工は従来防護工であることが予測された。この結果

法より大きな落石エネルギーを吸収発されている。この利用により予防を用い、解析を実施しない他の石できる高エネルギー吸収柵が多数開工を大幅に減らすことは可能である性にも今後は配慮が必要と考えられる。
■図 6 −バーチャルシミュレーション始点側道路景観＜参考文献＞
1）『落石対策便覧に関する参考資料 −落石シミュ
レーション手法の調査研究資料−』日本道路協会
平成 14 年 4月2）『落石防護施設の設置に関する調査研究報告書』
高速道路調査会 昭和 49 年 2月3）
『落石調査データによる落石シミュレーションと新しい対策工法』講習会資料 平成 10 年 9月 24 日

であることが確認できた。
シミュレーション技術の向上と高については、その石が属するエリアの解析で得られた落石速度に■写真 8 −設置完了後始点側道路からの景観

よってエネルギー計算を実施した。表 3 に当箇所全域の中でも特に落石エネルギーが大きい上位 6■図 7 −バーチャルシミュレーション終点側道路景観■図 3 −落石 No.1 の落下高・速度関係図

Engineering Consultant
0 4 6 Civil
VOL.235 April 2007

■図 4 −各エリアからの落石軌跡重複図■写真 7 −高エネルギー吸収柵設置完了後状況■写真 9 −設置完了後終点側道路からの景観

Civil Engineering Consultant
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