バックエンド夏期セミナー 2020.8.26

地層処分における性能設計，その意義

飯塚 敦

神戸大学 都市安全研究センター

iizuka@kobe-u.ac.jp

Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupWTO/TBT (1995)協定：概要
JISC(日本工業標準調査会）ホームページから
ＴＢＴ協定とは、１９７９年４月に国際協定として合意されたＧＡＴＴ
スタンダードコードが１９９４年５月にＴＢＴ協定として改訂合意され、１９９５年１月にＷＴＯ協定に包含されたものです。ＴＢＴ協定
はＷＴＯ一括協定となっており、ＷＴＯ加盟国全部に適用されるものとなっています。
ＴＢＴ協定は、工業製品等の各国の規格及び規格への適合性
評価手続き（規格・基準認証制度）が不必要な貿易障害とならな
いよう、国際規格を基礎とした国内規格策定の原則、規格作成の透明性の確保を規定しています。これらにより、規制や規格が各国で異なることにより、産品の国際貿易が必要以上妨げられること（貿易の技術的障害：Technical Barriers to Trade）を、できるだけなくそうとしています。
Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupWTO/TBT (1995)(AGREEMENT ON TECHNICAL BARRIERS TO TRADE)

Article 2: Preparation, Adoption and Application ofTechnical Regulations by Central Government Bodies

2.8 Wherever appropriate, Members shallspecify technical regulations based on
product requirements in terms of
performance rather than design ordescriptive characteristics.
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

設計：システムを具現化するための手順を明確にするもの
リスク最小化，論理的説明・透明性契約（発注）： 制度，責任／瑕疵
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

性能設計 地盤コード21 Ver.1
要求

アプローチ

目的
要求性能

性能規定
設計コード
アプローチB

アプローチA

固有基本設計基準
固有設計基準国内限定的指定された「固有設計コード」に基づいて，示された手順によって性能照査を行う．

国際的性能照査の方法に制限をもう
けず，しかし要求性能を満足することを証明する．

要
求
性
能
の
階
層

照
査
の
階
層

H17 公共工事の品質確保の促進に関する法律○ 公共工事の品質は、① 社会資本を整備するという公共工事の社会経済上の重要な意義にかんがみ、現在・将来の国民のため、国、地方公共団体、発注者、受注者がそれぞれの役割を果たすことにより、② 建設工事の特性（目的物が使用されて初めてその品質を確認できること、その品質は受注者の技術的能力に負うところが大きいこと等）にかんがみ、経済性に配慮しつつ価格以外の多様な要素をも考慮し、価格と品質が総合的に優れた内容の契約がなされることにより、③ 工事の効率性、安全性、環境への配慮等が品質を確保する上で重要な意義を有することにかんがみ、より適切な技術又は工夫により、確保。
性能設計化の潮流に合致
イノベーションを励起

国際競争力の涵養

総合評価方式：WTO対応？
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group技術の世界の世界戦略

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

欧州EUの戦略• デファクト(de fact)標準戦略：
事実上の標準• デジュール(de jure)標準戦略：
公的な標準
•

•

ISO(国際標準化機構）– ISO2394 構造物の信頼性に関する一般原則• 一般／要求とコンセプト／限界状態設計法の原則／基本変数／モデル／確率に基づいた設計法の原則／部分係数照査式／既存構造物の評
価
CEN（欧州標準化機構）– Eurocode ０： 構造物設計の基本– Eurocode ７： 地盤設計
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

●度量衡の統一 → SI単位
●コンテナ戦略 → ISO規格統一
12 フィートコンテナ

20 フィートコンテナ

40 フィートコンテナ

長さ12ft（3.6m）
幅 8ft（2.43m）
高さ8'6" （2.59m）

長さ20ft（6.058ｍ）
幅 8ft（2.438ｍ）
高さ8‘6“ （2.59ｍ）→9'6"（約2.9m）

長さ40ft（12.192ｍ）
幅 8ft（2.438ｍ）
高さ 8'6"（2.59ｍ）→9'6"（約2.9m）

車高規制
背高コンテナを積載した場合，荷台の高さ約1,200mmを含めれば約4,100mm．道路交通法で定められた全高3,800mmを超える．
「幹線道路網」は日本で約29,000km，そのうちの560km 47区間でいまだ通行が制限．
重量規制
道路交通法上20フィートで20,320kg，40フィートで24,000kgまでに制限．フル積載されたコンテナはそのままでは陸送できない．規制緩和（1995年3月）によって、20フィートで24,000kg、 40フィートで30,480kgまで．

孤立化の一途をたどる日本！？
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

世界展開を可能とする国内基盤整備
主にUKを例にGeoenvironmental Risk Assessment Research Group海外の事情 （英国とドイツ）① 設計や施工に関連したリスクの評価と分担，② 新たな設計法や施工法の認証システム，③ 設計責任と保険制度
特に，地盤が関連する設計や施工では，地盤の不均一性に基づく設計の不確実性，長期の沈下とその間の性
能保証，設計のためのモデル化の多様性など，特有の問題がある．
土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」
欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group英国での契約システム１
各種契約：政府の調達手続き（Procurement Systems）
a)Traditional method（従来契約）(1)・ クライアント側についたコンサルタントが，計画・詳細設
計，および契約文書の準備を行う．

・ 競争入札を行い，落札したコントラクターはコンサルタ
ントが設計した通りに施工する．
施工後，クライアントに引き渡す．
・ 瑕疵担保責任期間(Defect liability period)はコントラク
ター側に通常１年．

b)Design & Build Contract（DB 契約）(2)・ クライアント側のコンサルタントが，概略設計，入札用文書を準備．
・ 複数のコントラクターによる入札の実施，コントラクター
は入札用の設計を示す．
・ 落札者は詳細設計を行い，プロジェクトを実施する．
・ 施工完成後，クライアントに引き渡す．
・ 瑕疵担保責任期間は通常５年．
土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」
欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group英国での契約システム２c)Early contractor involvement (ECI) Contract（ECI 契約）(3)・ クライアント側のコンサルタントが，計画，概略設計，ECI
入札文書の準備を行う．
・ 品質のみに基づいて競争入札，入札用の設計はなし．

・ 落札契約者は，土地取得，発注，環境アセスをPublic
Inquiry（公開の求め）を通して実施．
・ 落札契約者は，詳細設計を行い，プロジェクトを実施．

・ 施工完了後，クライアントに引き渡す．
・ 瑕疵担保責任期間は事前に決められない．
d)Design Build Finance & Operate Contracts(DBFO)（DBFO=PFI 契約）(4)・ クライアント側のコンサルタントが概略設計，入札文書の準備を行う．
・ 競争入札を，民間金融会社に対して行う．応札する民間金融会社は入札用の設計を行う．

・ 落札契約者は詳細設計とプロジェクトの実施を行う．
・ 施工完了後，運営権（concession）を保有する会社が運営を行う．権利保有期間は30 から60年．

・ 権利期間完了後，クライアントに引き渡される．
土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

責任の所在（英国）

土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」
欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

英国① サッチャー政権以来，発注者側にインハウスエンジニアが少ない分，コンサルタントがその役割を果たしている．
② 建設会社は，DB を単独で受注可能だが，コンサルタントとパートナーシップを結んだり，コンサルタントに設計を委託する場合がある．
③ クライアント，コンサルタント，コントラクターがお互いにパートナーシップを結び，プロジェク
トに参画する仕組みが発達している．
④ PFI やDBFO などに見られるように，民間の資金力，技術力を活用した道路などの長期間の維持管理を含めた契約方式が発達している．DB やPFI/DBFO は，設計や施工に対して柔軟な対応が可能であり，技術開発を促進する．
⑤ リスク負担はあるものの，コントラクター（特に大きな企業ほど）は，DB (Design – Build)
契約を歓迎する傾向にある．
⑥ 建設に関わる訴訟が多く，これに費やされる費用や時間が甚大である．

⑦ 設計者は，PI (Professional Indemnity)保険に加入する．保険料は，ドイツと比較すると高額であるようである．
土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」
欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より
Geoenvironmental Risk Assessment Research Groupドイツの入札契約

土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」
欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より
Geoenvironmental Risk Assessment Research Groupドイツの入札契約(土構造物の場合)① 概略設計は発注者側のコンサルタントが実施するが，詳細設計は入札後，落札者が行う．
② 概略設計，最終設計はいずれも独立した技術者（コンサルタント）により照査される（このことは法に規定されている）．詳細設計と最終設計をチェックする照査技
術者は通常同じであるが，違っても良い．
③ もし，設計に不備があっても，照査技術者が責任を負うわけではない．設計ミスの責任は，概略設計を行った発注者において行うのが原則である．
④ 照査技術者は州政府が指名する．照査技術者の資格は，大学卒で良いが，所定の実務経験と照査技術者になるための試験に合格しなければならない．この試
験は簡単ではない．照査技術者は多数いる（実際は百人以下であるとのこと？？）．
大学教授も多く，定年は，68 歳である．

土木学会 「土構造の性能評価に関する小委員会」
欧州における性能設計を支える制度に関する調査報告書(2006)より
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考 実際の設計法

What is Eurocodes
EN1990 Basis of design for structural Eurocodes
EN1991 Actions on structures
EN1992 Design of concrete structures
EN1993 Design of steel structures
EN1994 Design of composite structures
EN1995 Design of timber structures
EN1996 Design of masonry structures
EN1997 Geotechnical design
EN1998 Design of structures for earthquake resistance
EN1999 Design of Aluminum structures
Started their work in 1970’s. More than 60 documents.
CEN (European Committee for Standardization), Brussels
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考

英国における道路土工の設計

Highways Agency （UK）
•HA 44/91 Design and Preparation of Contract Documents•HD 22/08 Managing Geotechnical Risk
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考Highways Agency• 英国道路庁（交通省Department of Transport:DTpの外庁）• １９９４年設立• 交通省の政策執行機関• 高速道路・幹線の建設・運営・管理を実施（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｏｒ）• 管理延長 約９４００ｋｍ• 職員数 約１７００名

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考Highways Agencyの契約手法の変遷• １９９０年代 設計・施工分割発注方式• １９９２～
設計付き工事契約方式(Design and Build:DB)• ２００１～
早期設計付き工事契約方式(Early Contractor Involvement: ECI)
• 近年
設計・施工・資金調達・施設運営
一括受託契約(Design Build Finance and Operate: DBFO)

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

参考

設計体制と責任• Regional Geotechnical Engineer （GE）
Client側・計画に関わる地盤関連面に対する責任
・ Project Manager （PM）
Client側・計画の恒常的運営に対する責任• Geotechnical Liaison Engineer （GLE）
DB側・任命（渉外）設計者・計画に関わる地盤の諸問題に対する責任• Designer / Design Organization （DO）
DB側・コンサルタント設計者またはインハウス設計者・設計責任• 責任の所在の明確化• 4者間の連絡調整の重要性
HA 44/91 Design and Preparation ofContract Documents
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考 Managing Geotechnical Risk （１）• 地盤に関わる明瞭かつ一貫したリス
ク管理の実施（記録）• 計画における重要な意思決定に関わる４つのステージを一連のものとして管理する• リスク管理者の配置• Designer’s Geotechnical Advisor(DGA)
DB側のリスク管理者• Overseeing Organization’s
Geotechnical Advisor (GA)Client側のリスク管理者• プロジェクト初期段階においてDGAとGAの良好な連絡関係の確立が重要•HD 22/08 Managing Geotechnical Risk
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考 Managing Geotechnical Risk （2）• リスクの認識・克服・管理• 地盤情報の不確実性• 地盤情報の不確実性に起因するリス
クに関して率先した対応が重要• １９９２年段階のStandardは予算超過に対するリスク管理であったが地盤に関わるリスクに起因した予算超過が顕在化• ２００２年Standardでは地盤に関わるリスク区分を明らかにした。
• Eurocodeへの対応•HD 22/08 Managing Geotechnical Risk
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考 Managing Geotechnical Risk （3）Key stage 1 初期調査
• プロジェクトに関わる地盤潜在リスクの明確化• Designerへ潜在リスクの主旨書提出(Statement of Intent)
Key stage 2 初期評価・予備証明• Outline Design のためのリスク評価• 土地取得・発注準備• Designerへ机上検討報告書と地盤調査報告書を提出•HD 22/08 Managing Geotechnical Risk
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考 Managing Geotechnical Risk （4）Key stage 3 Geotechnical Designと建設と証明• 詳細設計と建設準備・実施のための情報を契約者に提供• 地盤設計報告書（近隣の建設終了工区の情報も含む）
Key stage 4 Geotechnical feedback• 設計変更に関わるunexpectedな地盤情報を提供• Geotechnical feedback report•HD 22/08 Managing Geotechnical Risk
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考
引き続いて・・・・

Slope Stability Analysis
Embankment
Ground Treatment
Use of computers in design など

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group参考

Slope Stability Analysis （１）• 地盤の安定問題は複雑• 斜面崩壊に関わる地層と地下水の工学的重要性の方が用いる斜面安定
解析手法よりも重要• 地形・地質の理解• 地形・地質・地下水の情報が把握されていれば、同じ地層の過去の経験に基づけば安全側の初期設計検討が可能• 許容安全率の決定において設計者はパラメータの信頼性・解析手法の精度を考慮する必要性• 最も信頼できる安全率は同様の地層で過去に斜面崩壊した箇所の逆解析
によって算出されたもの
HA 44/91 Design and Preparation ofContract Documents参考Slope Stability Analysis （２）• 粘土地盤では短期（建設中および建設直後）と長期（間隙水圧の平衡後）の双方の安定を検討• 軟弱地盤上の盛土（載荷条件）の場
合は短期の問題がcritical• 固い粘土地盤切土（除荷条件）の場
合は長期の問題がcritical• 有効応力解析は透水性の高い土や粘性土の短期の安定問題に使用すべき• 但し間隙水圧の適切な情報が必要• よって初期評価の段階では非排水せん断強度に基づいた全応力法を用いるべき

HA 44/91 Design and Preparation ofContract Documents参考Slope Stability Analysis （３）• 多くの安定解析手法の中から設計者が解析手法の長所・短所を良く理解した上で選択することを求めている。

「円弧すべり法によって，安全率を1.2以上」などといった記述はない

HA 44/91 Design and Preparation ofContract Documents
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group1. EUの戦略 Eurocodeの世界標準（EU統合で得た普遍性を武器に）

1）設計や施工に関連したリスクの評価と分担（責任の所在の明確化）
2）新たな設計法や施工法の認証システム（新しい技術の積極的な導入が可能）
3）設計責任と保険制度

2. 英国 公共投資が過去12年間で2.8倍の上昇

PFI型の契約が主流．Design Build Finance and Operate Contracts (DBFO)

・クライアント側のコンサルタンツが概略設計を行い、入札の準備を行う
・競争入札を、民間金融会社に対して行う．応札する民間金融会社は入札用の設計を行う

・落札者は詳細設計とプロジェクトの実施を担う・運営権（concession）を保有する会社が運営．通常、権利保有期間は30年から60年．

・権利期間完了後に、クライアントに引き渡す
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

性能設計 シーケンス

要求性能の提示

設 計
性能の照査

施 工
引き渡し

性能設計：脱マニュアル化→現象の正しい理解と合理的対処（技術力が問われる世界）

鍵は「性能の照査」
リスクの最小化←リスクの定量化とシナリオを尽す

性能設計の眼目は，「合理的にリスクを最小化」する
ことにある
Q1
どうやって（合理的に）シナリオを尽くせば良いのか
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

リスクとは：事象（event）の発生確率と事象の結果との組み合わせ．
ある場合には期待した成果からの偏差（ISO/IEC Guide 73-2002)

土構造物の性能設計におけるリスク対処

リスクの定量化：確率による記述

リスクの分散：ART（Alternative
Risk Transfer)，デリバ
ティブ，証券化
リスクの定量化：

予測解析，沈下・変形
第３者認証

シンガポール地下鉄掘削事故(2004.4.20）

土木学会地盤工学委員会「土構造物の性能評価に関する研究小委員会」
Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupQ2 性能設計シーケンスの課題
例：土構造物の場合・要求性能の提示
・設計：・性能の照査：・施工：「予測」が求められる
照査技術

・引き渡し：
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group土構造物の性質

履歴依存
＋
非可逆

解析（予測）をやってみる-対象平面図-引用：地盤工学会関西支部「土構造物の品質評価に関する検討委員会」平野WG
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

- 解析断面横断図 10500

γ=1.8
ν=0.333
E=1680

8.5m

盛土2

2.5m

0m

γ=1.35
ν=0.390
E=83

(Ap)
(Dc3)
(Dc2)

T-5

-27m
γ：tf/m3

E：tf/m2

盛土3

7.1m
0m

(B)
T-2

-20m

(Dg2)

引用：地盤工学会関西支部「土構造物の品質評価に関する検討委員会」平野WG
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

盛土２

盛土３

盛土１

Bg

51 m

Ap
Dc3
Dc2
Dc1

Dg2

Ta

140 m

FEMメッシュ206 days

盛土荷重及び計算ステップ

盛土 2 積み上げ

110 days

206 days

盛土 3-1 積み上げ

放置

: 排水面

1000 days
24 days放置

盛土 3-2 積み上げ

引用：地盤工学会関西支部「土構造物の品質評価に関する検討委員会」平野WG
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

盛土２

土質調査

Bg

Ap

51 m

-事前調査-

盛土３

盛土１

Dc3
Dc2
Dc1

Dg2

Ta

140 m

一軸強度

含水比 単体重量 先行圧

強度

初期

: 排水面

間隙比 圧縮指数 塑性指数

初期

N値

変形

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

実測値との比較位置

引用：地盤工学会関西支部「土構造物の品質評価に関する検討委員会」平野WG
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group結果の比較
沈下量
Ap層
Dc3層
小計

unit:cm
弾性
14
22
36

水平変位量
Ap層
Dc3層
max

弾性
3
2
3

弾塑性(1)
16
26
42

unit:cm弾塑性(1)96
9

弾塑性(2)
17
23
40

弾粘塑性
29
38
67

計測
32
77
109

計測
3
0
18（地表部）

引用：地盤工学会関西支部「土構造物の品質評価に関する検討委員会」平野WG
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group入力パラメータ

弾（粘）塑性・の設定

土／水FEM解析

・境界条件：

・数学モデル

解析結果

構成モデル

形状（変化）

・増分ステップ

・初期条件：

初期応力，初期水圧

釣り合い，
連続条件

・材料定数：

変形特性，透水特性・メッシュ・構造モデル

調査

予測
Geoenvironmental Risk Assessment Research Groupでは，どう行えば良いか？ 役に立つ予測の実例
舞鶴若狭自動車道 若狭工事の概要

舞鶴若狭自動車道において、現在施工中の福井県小浜西IC～敦賀JCT（約50km ）のほぼ中間点、福井県三方上中郡若狭町内の約10kmにわたる範囲に点在する4地区に9箇所の載荷盛土を施工する工事．
20km

Wakasa Bay

N

TsurugaSite
気山地区
敦賀 JCT

向笠地区

Tsuruga JCT

Obama-Nishi IC
Maizuru

若狭湾
福井県

Miduru-Wakasa
Expressway(Under constraction)
Biwa Lake

鳥浜地区

Maibara JCT

Nagoya小浜西 IC

三田地区

Kyoto

舞鶴若狭自動車道
滋賀県

琵琶湖

Yoshikawa JCT

前田建設工業技術研究所
Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupFEM解析～気山載荷盛土
気山地区：気山載荷盛土

STA.528+40

載荷盛土：気山

FEM解析に用いたメッシュ図～気山載荷盛土（ STA.528+40）
真空圧密範囲盛土

サンドマット左右端 ：（水理境界）静水圧分布（変位境界）鉛直ローラー

腐植土
崖錘堆積物
y

強風化頁岩①下端 ：（水理境界）非排水条件（変位境界）固定端

強風化頁岩②x

前田建設工業技術研究所
Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupFEM解析～気山載荷盛土
解析結果と動態観測結果の比較
FEM解析結果と動態観測結果の比較～気山載荷盛土（ STA.528+40）
盛土法尻からの距離 (m)：真空圧（実測値）：真空圧（解析入力値）：盛土荷重（実測値）：盛土荷重（解析入力値）

150

0
150

200

250

300

350

400

450

経過日数 （日）

-10

50

60

0

(c)

：実測値(経過日数160日)：実測値(経過日数240日)：実測値(経過日数360日)：FEM解析結果

-20：実測値(経過日数160日)：実測値(経過日数240日)：実測値(経過日数360日)：FEM解析結果

-3
0
-1
-2
0
-1

(d)

-2
-3

-2

地表面沈下計 ①-3-4：実測値（地表面沈下計①）：実測値（地表面沈下計②）：FEM解析結果

-5

地中変位計

変位杭

地表面沈下計 ②(a)

過剰間隙水圧 (kPa)

-6
0
-20

間隙水圧計 ①-40-60

間隙水圧計 ②

：実測値（間隙水圧計①）：実測値（間隙水圧計②）：実測値（間隙水圧計③）：FEM解析結果

-80
-100

(b)

間隙水圧計 ③

-120
0

50

100

150

200

250

300

350

70

-3
-15

-1

沈下量 (m)

40

-2

-5

50
100

30

-1

真空圧停止

50

20

0

盛土完了

100

0

10

1

沈下量 (m)2000-1.0-0.5 0.0 0.5 1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 -0.5 0.0 0.5 1.00

深度 (m)

真空圧，盛土荷重 (kPa)

水平変位量 (m)
250

400

450

経過日数 （日）前田建設工業技術研究所
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group80

FEM解析結果を用いた検討事例
動態観測結果とのキャリブレーション（ランクB予測）を実施することにより，今後の変形量や沈下量を精度良く予測することが可能．

200：真空圧（実測値、地表面）：真空圧（解析入力値）：盛土荷重（実測値）：盛土荷重（解析入力値）

250

真空圧，盛土荷重 (kPa)

(kPa)

300

真空圧 ， 盛土荷重

気山載荷盛土の沈下量予測（STA.528+40）
盛土再開
盛土終了
盛土速度：3cm/day
施工日数：190日

150

盛土休止期間：30日

100
50

盛土中断

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

300
：真空圧（実測値）：真空圧（解析入力値）：盛土荷重（実測値）：盛土荷重（解析入力値）

250
200

真空圧停止

100
50
0
0

50

100

150

0

0

-1

-1

-2
-3
：実測値（地表面沈下計①）：実測値（地表面沈下計②）：FEM解析結果

-5

250

300

350

400

450

300

350

400

450

-2
-3
-4

：実測値（地表面沈下計①）：実測値（地表面沈下計②）：FEM解析結果

-5-6

過剰間隙水圧 (kPa)-6過剰間隙水圧 (kPa)200

経過日数 （日）沈下量 (m)

沈下量 (m)

経過日数 （日）

-4

盛土完了

150

0
-20
-40
-60
-80

：実測値（間隙水圧計①）：実測値（間隙水圧計②）：実測値（間隙水圧計③）：FEM解析結果

-100

0
-20
-40
-60

：実測値（間隙水圧計①）：実測値（間隙水圧計②）：実測値（間隙水圧計③）：FEM解析結果

-80
-100
-120

-120
0

50

100

150

200

250

経過日数 （日）

300

350

400

450

0

50

100

150

200

250

経過日数 （日）前田建設工業技術研究所
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group土構造物：

調査

ランクB予測

解析・予測

入力の設定

実測とのキャリブレーション（ランクAは博打！）

要するに
OM！

予測の精度

実測との完璧な一致
実務に耐えうる予測

概略予測

設計変更，合理化

追加調査
入力設定の見直し

当たるも八卦？

追加調査・計測の計画

施工開始

時間：実測とのキャリブレーション
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

放射性廃棄物に目を転じると

放射性廃棄物処理

わが国における核燃料サイクル（資源エネルギー庁放射性廃棄物HP）

地層処分場建設：2.5兆円/1基～3.5兆円/1基最先端技術のかたまり

地層処分

NUMO見積もり

世界の原子力発電所（2014.1現在）
運転中 426基
建設中 81基
米国5，フランス1，日本4，ロシア11，韓国5，中国31，ウクライナ2，台湾2，インド7，フィンランド
1，ブラジル1，ルーマニア3，アルゼンチン1，パ
キスタン2，アラブ首長国連邦2，ベラルーシ1
計画中 100基
米国5，日本8，ロシア17，韓国4，中国23，英国
2，インド6，チェコ2，フィンランド2，ブルガリア1，イラン1，パキスタン2，アラブ首長国連邦2，ベラルーシ1，トルコ8，インドネシア4，ベトナム4，
バングラディッシュ2，エジプト2，リトアニア1，ヨルダン1，イスラエル1，カザフスタン1
新規導入計画/建設中の6割がアジア
福島第一事故後であっても，導入ラッシュの様相
アジア・中東だけで110基分（15カ国）の放射性廃棄物処理（日本を除く）
地層処分建設 3兆円×15カ国=45兆円＋α規模
世界では，3兆円×42カ国=126兆円＋α規模

例：ベントナイト緩衝材の安全性評価
照査技術の開発
力学

熱力学

・飽和化
・膨潤圧の発生・密度変化／変形・崩壊熱の発生・熱拡散

不飽和／飽和浸透

化学・地下水の浸潤・飽和度分布の変化
・水圧・空気圧分布の変化
・封入空気の局所化

・鉱物の変質・溶解・地下水組成の変化

物質の移流／拡散・核種の拡散・核種の沈着想定される現象を説明するための理論的フレームワーク

地層処分関連の国際研究プロジェクト(EU)ANNETTE

DISCO- Advanced Network for Nuclear Education, Training andTransfer of Expertise– Modern Spent Fuel Dissolution and Chemistry in Failed Container
Conditions

Project dates: 01/01/2016 – 31/12/2019
Total budget: 3.18 million Euros (EU Horizon 2020)

Project dates: 01/06/2017 – 31/05/2021
Total budget : 4.69 million Euros (EU Horizon 2020)

BEACON

MIND- Bentonite Mechanical Evolution
Project dates: 01/06/2017 – 31/05/2021
Total budget : 4.05 million Euros (EU Horizon 2020)– Microbes In Nuclear waste Disposal
Project dates: 01/06/2015 – 31/05/2019
Total budget : 4.71 million Euros (EU Horizon 2020)

CAST

Modern2020– Carbon-14 source Term
Project dates: 01/10/2013 – 31/03/2018
Total budget : 14.73 million Euros (EU Horizon 2020)– Development and Demonstration of monitoring strategies and technologies

CEBAMA

THERAMIN– Cement-based materials, properties, evolution,
barrier functions
Project dates: 01/06/2015 – 31/05/2019
Total budget : 5.95 million Euros (EU Horizon 2020)– Thermal treatment for radioactive waste minimization andreduction

Project dates: 01/06/2015 – 31/05/2019
Total budget : 9.66 million Euros (EU Horizon 2020)

Project dates: 01/06/2017 – 31/05/2020
Total budget : 3.97 million Euros (EU Horizon 2020)

CHANCE– Characterisation of Conditioned Nuclear Waste for its Safe
Disposal in Europe

Project dates: 01/06/2017 – 31/05/2021
Total budget : 4.25 million Euros (EU Horizon 2020)

Source: https://igdtp.eu/

「地層処分技術」は格好の海外展開案件！？

Q3 技術開発投資の回収→国際（技術）競争力
Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupQ1 どうやって（合理的に）シナリオを尽くせば良いのか
ICTを用いた想定外をなくす多数シナリオの自動化

Q2 性能設計シーケンスの課題
OMばかりに頼らない照査技術のV&V（verificationand validation）

Q3 技術開発投資の回収（国際的技術競争力）
説明力，俯瞰力の獲得（可視化技術）
海外展開
Geoenvironmental Risk Assessment Research Groupひとつの処方箋

ICTをベースとしたシミュレーション統合化
技術の活用

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group都市丸ごとのシミュレーション技術（都市丸ごとをコンピュータの仮想空間内に再現）
神戸市を対象とした地震シミュレーション「神戸市を対象とした地震津波シミュレーション」2016.12.22 理研AICSによる

都市まるごとのシミュレーション技術

大規模シミュレーションのための次世代都市モデルの自動構築
都市モデル

建物

資産台帳など都市データ

解析プログラム

自動構築
地盤

上水道管路

・地震・津波
・風・水害
・避難
・物流移動
・・・
各種シミュレーション

モデル構築に必要なのは・・・
・断片化した情報の統合（地図情報の要素の関連付け）（複数レイヤーをオブジェクトへ）
・計算に必要な情報の補完
Copyright 東大地震研，AICS，R-CCS

データ駆動型技術開発
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

都市モデルの高度化（１）
データソース
構造物関連
・住宅地図データ
・GISデータ・設計CAD図・設計基準類 etc.
道路関連
・座標/リンク・属性・規格・幅 etc.
地盤関連・標高・柱状図，N値
・AVS30 etc.

データ変換

モジュールの入れ替え容易な形で並列化

DPP

全国約6000万棟の建物擬似データの自動モデル構築が数時間で可能に• 座標データ• 形状データ• 属性データ（年代，構造種別…）

設計基準に応じた応答解析用モデル自動計算（構造性能，非線形履
歴…）

飯山かおり（東工大）

より詳細な構造物データが利用できるよ
うになると，より高度な解析モデルが自動構築され，より信頼度の高い地震応答解析が全国一律で実現

都市モデルの高度化（２）
設計図面からの３次元構造体自動構築
データソース
構造物関連
・住宅地図データ
・GISデータ・設計CAD図・設計基準類 etc.
道路関連
・座標/リンク・属性・規格・幅 etc.
地盤関連・標高・柱状図，N値
・AVS30 etc.

DPP

•
•
•

線
文字配置
図面種類 等

３次元モデル自動構築
認識段階に応じた要素の意
味付け・構造化

自動データ抽出

自動構築
例：設計図面

飯山かおり（東工大）

建物の自動同定技術

Use of 3D map: Application example of template fitting

Comprehensive city model automatic construction by Ohtani & Hori of AICS
Copyright 東大地震研，AICS，R-CCS

Geoenvironmental Risk Assessment Research GroupGIS地理空間情報とのリンク技術

３Ｄ地図の利用：テンプレートフィッティング適用例

Copyright 東大地震研，AICS，R-CCS

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group異種シミュレーション連携

IES：Integrated Engineering System

異種データ群
市町村資産台帳など

データ処理プラットフォーム（IES)

IES

都市モデル

地盤

建物

上水道管路

都市モデルの自動構築（IES)

地震災害計算津波災害計算

風水害計算

避難計算

Copyright 東大地震研，AICS，R-CCS

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

シミュレーション例：液状化リスクの定量化

1995 Hanshin-Awaji Earthquake, input wave observed at Port Island (PI-wave)（Chen,J., O-tani,H., Takeyama.T., Oishi,S. and Hori,M.: Toward a numerical-simulation-based liquefaction hazard assessment for urban regions
using high-performance computing, Engineering Geology, Vol. 258, No.14, 2019）

液状化リスクの定量化比較
R-CCS，神戸大学よりGeoenvironmental Risk Assessment Research Groupその他：HPC-eMAS （「都市丸ごと」を対象にMICROからMACRO）
MASを経済シミュレーションに拡張

HPC-eMASの高速並列化

•
•

•
•
•

ミクロ経済の支配方程式群を精緻に解析
企業・銀行・個人等，多種多様なエージェントの設計と実装Consumption

Loans

Buy

Interest on loans

Industry_n

BuyDividends/wages

Taxes

Interest

Investors

Deposits

Workers

Dividends

Inactive

Social Benefits

労働市場の仮想グラフに基づく全エージェ
ントの適切な分割
問題設定: 20期間，10,000,000エージェント，Reedbush （東大）

Taxes

経済活動を行う多種多様なエージェントとその関連
ミクロ経済で確立された支配方程式群の実装←国の税収に関する
支配方程式←企業・銀行・個人
に対し支配方程式を
実装

SIP:Lalith Wijerathne（東大）より

workers

CentralBank

Reserves

Exports

foreignbuyers/sellers

inactive HH

Industry_1

Banks
Imports

Loans

Taxes

Deposits

Foreign
Firms

firms

Government

Industry_2
Interest on
loans

Industry_i

高密度・中央指向の連結
ロードバランスの改良
最新C++ライブラリの利用# MPI
processes

Run-time per iteration(s)

4

44.5

8

26.0

85.7%

16

18.3

70.2%

32

15.2

60.2%

64

13.2

57.4%

Strong scalability

Reedbushでのストロングスケーラビリティ• 全日本フルスケール，10年間計算を5時間• 他のコードでは2～3か月

都市丸ごとシミュレーション技術のかなめ

ビッグデータ＋データ駆動（Data driven technology)

シミュレーション統合＝シミュレーション・プラットフォーム

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group都市丸ごとシミュレーション（IES）←シミュレータ・プラットフォーム
多数シナリオ・可能性（シナリオ）を網羅できる→想定外をなくす
定量化
・リスクを比較計量的に定量化できる→リスクの共有
広域・高解像度
・広域を対象として，空間と時間の違いによる相互比較を可能とする→リスクの比較
統合的な可視化・得られる多様な情報を統合的に示せる→説明力，合意形成

IES（Integrated Engineering System）技術的バックグラウンド・スーパーコンピュータのクラウド利用の進展/GPGPUを用いた大規模並列計算の実用
2020年 「京」から「富岳」
・IESをプラットフォームとする多様な解析技術の蓄積
各種解析シミュレーションソフト，MAS（Multi-Agent Simulation)
・IESによる多様なデジタル文書/図面の自動読込みと都市モデルの自動構築技術の進展
DPP（Data Processing Platform）技術，WebAPI データ連携技術と3 次元可視化技術
など

国の施策
例：国交省IDP(Infra-Data Platform)
インフラデータ関連の超ビッグ・データ

国交省より先行事例（シンガポール）
Virtual Singapore
Collaboration and Decision-Making
Communication and Visualisation
Urban Planning
Analysis on Potential for Solar
Energy Production

ダッソーシステムズHPより

以下，余談海外の動向

Geoenvironmental Risk Assessment Research Groupシンガポール政庁による投資の呼び込み

ダッソー・システムズHPより

Geoenvironmental Risk Assessment Research Groupビッグ・データ（基盤情報データプラットフォーム）→情報処理と各種シミュレーション（進む寡占化）
例：ダッソー・システムズ
1981年 設立
1981年 IBMとのグローバル・アライアンス開始
1992年 CADAMを買収し、Dassault Systèmes of America Corporationを設立
1994年 日本法人 ダッソー・システムズ株式会社を設立
1997年 SolidWorks社を買収し、ブランドに加える
1998年 Matra Datavision社の事業からEUCLID、STRIM、STRIMFLOWを買収
1998年 IBMのProduct Data Management(PDM) 事業を買収
1999年 SmarTeamベンダーのSmart Solutionsを買収し、ENOVIAブランドに統合
2000年 Deneb、Safework、DELTAを買収・統合し、DELMIAブランドを設立
2000年 Spatialを買収
2005年 Abaqusを買収し、SIMULIAブランドを設立
2005年 Virtoolsを買収
2006年 MatrixOneを買収し、ENOVIAブランドに統合
2006年 Dynasimを買収し、CATIAブランドに統合 (DYMOLA)
2007年 Seemageを買収し、3DVIAブランドに統合 (3DVIA Composer)
2007年 ICEMを買収し、CATIAブランドに統合
2008年 Engineous Softwareを買収し、SIMULIAブランドに統合
2010年 IBMのPLM事業部を統合
2010年 Exaleadを買収
2010年 Geensoftを買収し、CATIAブランドに統合
2011年 Intercim LLCを買収し、DELMIAブランドに統合
2011年 Enginuity PLMを買収し、ENOVIAブランドに統合
2011年 Simulayt Limitedを買収
2011年 Elsysを買収し、CATIAブランドに統2012年 Netvibesを買収[22]2012年 Getcom Software internationalを買収し、GEOVIAブランドを設立
2013年 FE-DESIGN GmbHを買収し、SIMULIAブランドに統合
2013年 Archividéoを買収
2013年 SIMPOEを買収
2013年 アプリソを買収し、DELMIAブランドに統合
2013年 SFE GmbHを買収
2013年 Safe Technology Limitedを買収し、SIMULIAに統合
2013年 RTT AGを買収し、3DEXCITEブランドを設立
2014年 アクセルリス社( Accelrys, Inc., NASDAQ: ACCL)を買収
2014年 SIMPACK AGを買収し、SIMULIAブランドに統合
2015年 Modelon GmbHを買収

Wikipedia＆ダッソー・システムズHPなどより
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

インフラ設備へのBIM/CIMの展開

国際的動向 buildingSMART(旧IAI:International Alliance of Interoperability)
・建設業界に携わる北米12の会社によって設立
・ソフトウェア会社と共に建設業界にIFC標準を促進

buildingSMART Japan理事／大林組技研 古屋氏
buildingSMART HPより

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

公共事業を投資先にかえた例

UC Berkeley Prof. Sogaより
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

計測技術とBIM/CIMの統合化によるLondon Underground
Victoria Station Upgrade
Building Information Modelling(courtesy Mott MacDonald)
UC Berkeley Prof. Sogaより
Geoenvironmental Risk Assessment Research Group再度，放射性廃棄物の地層処分に戻って

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group

地層処分

基本方針

平成27(2015)年（改定）（１）現世代の責任と将来世代の選択可能性
・廃棄物を発生させてきた現世代の責任として，将来世代に負担を先送りしない．
・可逆性・回収可能性を担保し，将来世代が最良の処分方法を選択可能にする．
・代替オプションを含めた技術開発等を進める．

（２）全国的な国民理解，地域理解の醸成・実現に貢献する地域に対する敬意や感謝の念や社会としての利益還元の必要性を国民が共有する．

・国から地方自治体に対する情報提供を緊密にし，丁寧な対話を重ねる．

（３）国が前面に立った取組
・国が科学的有望地を提示し，理解活動の状況等を踏まえ，調査等への誓いと協力について，関係地
方自治体に申入れを行う．

（４）事業に貢献する地域に対する支援
・合意形成に向け，多様な住民が参画する対話の場の設置および活動を支援する．
・地域の持続発展に資する総合的な支援措置を検討し講じる．

（５）推進体制の改善等
・NUMOの体制を強化する．
・信頼性確保のため，原子力委員会の関与を明確化し，継続的な評価を実施する．

・使用済み燃料の貯蔵能力の拡大を進める．

Q1～Q3を越えた，責任を感じる．技術を磨く，広める．技術で勝負ご清聴

ありがとうございました．

Geoenvironmental Risk Assessment Research Group