Vol.53

Airport2 ̲̲ Front Line - 特集 -OCTOBER 2023

Technology

地震・津波・高潮・高波と地盤ダイナミクスの相互作用に関する研究

すべての土台となる地盤をカギに、包括的かつ横断的に防災・減災を目指す
6 ̲̲ Close Up 現場からの報告

那覇空港連絡誘導路のフィルター層による吸い出し・陥没対策Port

8 ̲̲ Front People 研究者の広場 挑戦する研究者たち

既存桟橋の合理的な耐震改良を目指して
12 ̲̲ Focus On 研究活動の最前線へ
地震・津波・高潮・高波と地盤ダイナミクスの相互作用に関する研究

若手３研究者の研究紹介

実大規模の可視化実験による研究

吸い出し・陥没のメカニズムの解明とその抑止法の検証に取り組む

今号の見どころはコチラ

沿岸・海洋域の利活用に向けた研究

洋上風力発電基礎をはじめとする海洋構造物の海底地すべりによる災害リスクを明らかに
遠心模型実験による破壊特性の研究

混成堤の “ 粘り強さ ” を向上させる
腹付工の断面形状を探る

15 ̲̲ TOPICS

4 年ぶりに一般公開を開催しました
グリーンパワーインベストメントと共同研究に関する協定を締結しました

スマートフォンでアクセスFront Line －特集－

地震防災研究領域

野津 厚 領域長

地盤研究領域 地盤改良研究グループ

高橋英紀 グループ長

研
究

地盤研究領域 動土質研究グループ

佐々真志 グループ長

国際的にもリーディングな研究について取材しました。

広く海外との連携も図りながら、着実に成果を上げてきた、

所内の地震動や波、水などの研究領域はもちろん

港空研では、地盤研究領域の動土質研究グループと地盤改良研究グループが連携。

相互作用から起こる連鎖的なメカニズムの検討も可能になります。

ただ、いずれの災害も地盤との関わりが深く、その観点で横串を刺すことで、外力ごとに分けて整理されている防災研究。

従来「地震防災」「津波防災」「高潮・高波防災」というふうに、すべての土台となる地盤をカギに、包括的かつ横断的に防災・減災を目指す

地
震
・
津
波
・
高
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波
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地
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互 ダ
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2

VOL.53 OCTOBER 2023

Front Line －特集－ている研究がたくさんある。今号では、そうように、地盤との関わりのなかで行われ津波と地盤、高波と地盤、高潮と地盤とい野 津「地震防災研究領域の研究に限らず、ミクスの相互作用に関する研究」です。

る「地震・津波・高潮・高波と地盤ダイナ

付けられているのが、今号でフォーカスする研究開発」。
そのサブテーマの一つに位置して掲げる「地震災害の軽減や復旧に関す

港空研が、柱となる研究テーマの一つと多様な海底のジオハザードという災害リス

そういった沿岸・海洋のインフラ施設は、ケーブルの重要性も増してきていますが、進められ、関連して海底のパイプラインや的にも洋上での再生可能エネルギー開発が海底ジオハザードと呼びます。いま、世界海底域で起こる地質・地盤災害を、総じて

佐 々「さまざまな外力の作用のもと沿岸・連合の海底ジオハザード・タスクグループ。

長がコーディネータを務める国際地質科学といいます。その一つが、
佐々真志グループに向けた緊急の提言として、この 月、海あります。そこで、今後の持続可能な開発し、必要な予防保全対策をしていく必要が岸域のハザードリスクをきちんと評価予測

安定的に運用していくためには、海底・沿後日本で洋上風力発電などを本格導入し、起こる可能性が、より高いということ。今

つまり、沿岸や海底域で地質・地盤災害がな浅海底への外力の影響が大きいんです。

震大国でもあり、ヨーロッパと比べて狭小

佐 々「日本は気象海象条件が厳しく、地証しようと思いました」

盤工学的には起こるはずなので、それを実状態が悪いと地盤が壊れるということは地に吸った山が崩れるのと一緒で、中の水のいると考えられます。豪雨災害で水を大量地盤が不安定化するという現象が起こってることで地盤が飽和化し、波が引くことでを考えていなかったんです。実際は波が来したし、地盤工学ではあまり波の水理条件

れて護岸が壊れるという考え方をしていま設というのは、当然ながら土台は地盤です。

佐 々「港湾施設や臨海部・沿岸部にある施てきた昨今、これは全世界的に重要なテー

うなさまざまな外力が発生するようになっクに晒されている。従来の設計を上回るよ発表。私も委員になっていて、われわれのなどを盛り込んだ見解を日本学術会議より底のジオハザードの評価予測や対策の指針

心模型実験に挑戦。

模型をつくり、実際に波も起こして行う遠や間隙水圧を再現すべく、遠心力場に護岸

実物スケールの護岸における地盤内応力

こにスポットを当てたいと思います」

地盤が安定していて初めて施設としての性の研究者とも連携しながら行いました。さ

高 橋「実験は、海岸工学の水の分野の研究づくガイドラインを出していく予定です」

者と協力し、大学の海岸工学の先生や、波持続可能な開発に向けた研究・技術開発を研究で得られた知見が、かなりメインとし進めていくための連携体制になっています」て入っています。今後引き続き、それに基失われ、人命を含む甚大な損失にもつながもう一つの国際連携が、国際地盤工学会

質・地盤災害のリスクをきちんと評価して、りかねない。地盤の安定性というのは常時の洗掘・侵食をテーマとする技術委員会。

マといえます。そういった沿岸・海底域の地保たれているものではなく、地震や津波、

佐 々「洗掘・侵食は地盤のテーマであるとば施設も不安定になり、防災・減災機能も

高潮、高波などさまざまな自然外力のもと同時に水のテーマでもあります。委員会の能を発揮するわけで、地盤が不安定になれで、不安定化したり流動化したりするんでメンバー構成は、水と地盤の人が半々くら

分けず、地盤をカギに横串を刺し、包括的てきているいま、防災・減災を外力ごとにうもの。気候変動などで外力が大きくなっ引き起こすというように、相互に作用し合状化して地すべりが発生し、それが津波をのインフラ施設の洗掘・侵食問題も対象。

テーマになります。もちろん、沿岸・沖合

も、内部侵食ということで侵食に含まれる

港湾で問題になっている吸い出しや陥没

河川の橋脚なども対象にした委員会です。

い。沿岸や港湾部に限らず、内陸の道路や盤の中に水が入っているので、その水の状れが壊れるという現象がある。もともと地に土でできていて、高波が来襲すると、そされていますが、内部は地盤です。基本的

高 橋「護岸は表面にコンクリートの被覆がなど沿岸域の構造物の被災に着目。

高橋英紀グループ長は、地盤を含む護岸

水と地盤の相互作用を紐解き
護岸の被災を検証

地すべり津波なら、地震が起きて地盤が液すよ。それは一方向だけでなく、
例えば海底かつ横断的に取り組むことが、国の内外を態が不安定化に影響を与えているはずだと
従来、波については海岸工学の研究分野、

思ったんです」地盤の安定性については地盤工学の研究分

アメリカ、ヨーロッパ、オセアニア、アジ
成し、準メンバーも含めて多くの人が介在

アから、各国の代表者２名ずつで委員を構する形で活動していて、私はそこでは委員野とされ、このような複合する領域をター問わず非常に重要になってきています」

長を。２年に１回、国際会議が開かれます」

ゲットにした研究は少なかったといいます。
高 橋「海岸工学においては、波で被覆が取国内でも、日本学術会議に洋上風力委員会が発足。

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3

国際的な連携のなかでリーダーシップを発揮

国際的な連携体制も既に構築されている

高波で被災した護岸の例

9

のインペリアルカレッジとも連携。港湾のたいと思って、以前留学していたイギリスらに、それを解析的にシミュレーションしいたので、それを使わせてもらいました。

をインペリアルカレッジの研究室が持ってなるんです。その解析が可能なプログラム

津波と地盤と構造物の相互作用が重要な連に対して安定的な防波堤を担保するために、しています。とくに東日本大震災の後、
津波

なか、大きな波を受けることで、洗掘対策

世界的に波の外力が厳しくなるといわれる

くといった洗掘対策が行われていますが、

佐 々「波による液状化やインフラの損傷とした周りの地盤で液状化現象が起こるこということも実際に報告されていて、今後まないといけないようになる。そういった、まこれまで考えなくてもよかったことも、考えすますそういう傾向が強まると思います。

海トラフ地震による巨大津波の発生が危惧も考えられるのだとか。

実験の結果、引き波のときに護岸内部の地盤ですべり面が発現して破壊に至ることを確認。

将来の防災・減災のために戦略的な研究を不安定になるということがわかったので、た。護岸前面の水位が一気に下がると一番し、その後の解析でも示すことができまし

象でも不安定化の度合いが増すこともある

くなっていくなか、これまで起こっていた現計の考え方。でも、外力がどんどん大きく強対して安定するか否かというのが、現在の設

佐 々「想定される設計外力を設定し、それにの使命と考えます。さまざまな連携を通じ用化を進めていくことが、われわれ港空研でしょう。そういう戦略的な研究を行い、実

常にタイミングよくその技術を提供できる

防災・減災を実現していくとなったとき、非測や対策技術も研究開発しておけば、いざ象に対しても、先んじて研究を進め、評価予

そのメカニズムに基づいて、現在、防災対でしょうし、これまで発現していなかったよて、自らリーダーシップをとって研究を進めだみなさんが十分認識していない新しい現策の提案をさせてもらっています」ていく。日本の環境外力は厳しいですから、り、水が地盤の中を流れ落ちて、より壊れ

佐 々「高橋グループ長とは、浸透力や越流

例えば洗掘・侵食。
ヨーロッパの沖合の洋引き波護岸の破壊直前

地盤にすべり面が発現

護岸の破壊後高波による地盤の変形を含む護岸の破壊挙動再現実験ているかというところのモデル化についてになって、地震が起こる前の地盤がどうなっ人間は、動的な現象の再現にばかり一生懸命ね。
ところがわれわれ動的解析をやっている

初期条件というのが非常に大事なんですよ野 津「地震が起きて何かが壊れる時、その事前の地盤情報と、それを生かす
災害リスクの把握が重要にら学際的な研究を進めていきたいですね」

ですよ。国際的に連携し、情報共有しながれは海外でも非常に役立つということなん

スクの評価予測や対策技術ができれば、そ日本で持続可能な開発を可能にする災害リ

うな現象が新たに起こる可能性もあるんです」

波の来襲時（引き波）

上風力発電施設では、基礎まわりに石を置

影響し、安定性を保つためにはどういった対策や設計技術が必要かというところで連携がマウンドおよび基礎地盤の安定性にどうやすくなるということは、実験でも示せた

高 橋 「 斜面が崩れる方向に浸透力が掛かされるところで採用されたりもしています」

耐津波対策技術としては、
四国の防波堤や南押し波る。帰国後も連携を強めています」

携テーマに。その研究は国内外で評価され、遠心模型実験装置

留学中に水と地盤を相補するような解析に波の来襲時（押し波）

取り組んでいたので、協力体制ができてい

被覆工

地盤

地盤は基本的には土粒子と水からなる二層浸潤線系ですが、護岸だと空気も入って三層系に護岸模型（初期段階）

4

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Front Line －特集－

携してやるべきことってたくさんある」

ないと思っています。そういう意味でも、
連ての地盤の状態をもっと勉強しないといけ精度を上げようと思ったら、初期条件としは疎かにしてきてしまった。だから、本当にまだで。地盤が含まれるところで起こるさるんですけど、相互作用的なところはまだ対する応答といった研究は結構発展していては、純粋な水の外力に対する応答や風に

佐 々 「 洋上風車とか海洋インフラに関し

われわれは地盤が専門なので、壊れるとき

策メニューもあり得るんじゃないかって。

改良などで護岸自体を強くしようという対対策しかなかった。でもそれ以外に、地盤多かったと思うんです。
というか、
そういう

１００年変わらないこともありますが、海ます。内陸では場所によっては地盤情報が報を把握しておくことがかなり重要になりうと、初期条件として、地盤情報や地質情

佐 々「沿岸・海底域の災害リスクの話でい研究というサブテーマは、そういう意味で

波と地盤ダイナミクスの相互作用に関する

運用では肝になる。地震・津波・高潮・高ん。でもその部分こそが、施設の安定的なニズムについての知見は十分とは言えませ

まざまな現象の、複合的かつ連鎖的なメカされてきたんです。
堤防は地盤を含んでいる

ようというところでいろいろな方法が提案いるので、昔から、波自体をどうにか低減し高 橋「波については海岸工学の人がやっていきたいですね」

盤のほうでできる対策についても検討しては地盤に原因があると考える。そういう地現象の複合的メカニズムに学際的な連携で迫る

気づかないだけでそれを繰り返している。

年度中に完成させる予定で、風車模型に対上風車の実験の準備をしていて。２０２３

高 橋「いま、遠心模型実験装置を使った洋への対策として、沖合に消波工をたくさん

野 津「いままでは高波で護岸が壊れることね。地震や高潮・高波というさまざまな外佐 々「吸い出し・陥没についてもそうですのは、とても良い方向性だと思っています」

対してあまり考えていなかったため、そうい

わけですが、
地盤工学的には波という外力にとても重要だと思います」

底や海洋インフラ施設を設置する場所の地
盤は、内陸に比べると循環しているんですよ。外力によって不安定化して、流動して将来にわたって施設の安定性をきちんと確して風・波・地震という３つの外力を同時設置して、波を低減させようというものがは堆積して、というふうに。見えないから保するためには、据え付ける地盤の現在のに与えられるシミュレータをつくっている

持続可能な開発を実現できるようになるでことができれば、安定的な運用につながり、

況。ガイドラインのような形で指針を出す

きないわけです。いまがまさにそういう状

評価できないし、必要な予防保全対策もで識していなければ、情報があってもそれを佐 々「そういった災害リスクをきちんと認があるということ。

一般に浸透していない不安定化し得る現象

細な調査がなされています。問題は、まだもちろん、事業を始めるにあたっては詳ないので、よりよい設計法を提案していき、

建設されますし、供用期間もそれほど長くめています。洋上風車はこれからどんどん

もミックスされていて、協力してそれを進がそれぞれ担当する連携体制。テーマ的には地震防災研究領域の大矢陽介上席研究官域）の加島寛章グループ長、地震のところ

は海洋利用研究グループ（海洋利用研究領

盤のところをみるわけですが、波のところ

サブテーマにぴったりでしょう？ 私は地も、さらには風も入っている。まさにこのも地盤も入っていて、洋上風車という構造

ナルにも数多くの成果を発表していて、主テーマで、国際的にリーディングなジャーといいなと思います。われわれはこの研究

全な施設運用に向けて、活用を進められるたな知見や技術を世に出しているので、安合したようなさまざまな現象について、新

新しい対策技術が必要です。水と地盤が融向にありますので、新しい評価に基づいた

地球規模の気候変動下で外力作用は増大傾

昔からあるような現象でも、大規模地震やど新たな抑止対策の開発も行っています。

に透過波力の低減やフィルター層の敷設な力下で安定的に災害を抑止する研究、とくれにくくするということをセットでできる

合的な対策として、波も低減させ護岸も壊う提案はなされてこなかったんでしょう。複

情報、つまり事象が起こる前の情報をきち

ところなんです。そこには当然、波も地震

地盤工学の視点から生まれる
新しい対策技術で安全に貢献

んと把握しておく必要があるんです」

しょう。そのためには、把握しておくべき

反映できればいいのかなと。日本の厳しい活用されている。港空研として、先進的なことはきちんと把握しておかないといけな

研究・技術開発を進めているといえます」

い。
それを可能にする新しい知見や技術を、できないところがあるので、そこを充実さ

要な表彰や社会実装など、国内外で評価・せていければと思っています」

外力環境下ではヨーロッパの設計法が適用みなさんに活用していただき、さらに発展

こういうテーマの中で生み出していって、していけばいいなと思っています」

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5

埋立土砂

護岸

護岸

6

VOL.53 OCTOBER 2023

さ約７ｍ×長さ約 ｍのボックスカル

す︒ボックスカルバートの上部には裏込参照︶を反映したものです︒

今回は︑港空研 動土質研究グループの佐々真志グループ長と共に那覇空港に赴き︑那覇港湾・空港整備事務所 副所長︵空港担当︶荒木幸宏さん︑保全

防災課長 石垣里彦さんにお話を伺うとともに︑連絡誘導路が整備された現場にご案内いただきました︒

現場条件に応じたフィルター層の設計

石垣 ﹁無対策の状態だと吸い出しにともなう陥没などが発生した場合︑すぐに復旧させることはほぼ不可能です

し︑空港の運用を止めてしまうことにもなります︒そのため通常の対策だけではなく︑吸い出しを完全に抑制する設計を考えなければならないということで︑港空研さんといろいろと相談しながら検討を行いました︒石材によるフィルター層を用いた設計施工はどう

下層（砕石 40〜75mm）

バート２函の計６函が設置されていま出を防ぐための防砂シートを設置しま

石と埋立土砂︑その間に埋立土砂の流すが︑波の作用を繰り返し受けること

砂機能が失われ︑埋立土砂の吸い出しなどにより防砂シートが損傷すると防によって誘導路の不等沈下が生じる可能性があります︒
これらの対策のため︑裏込石と埋立土砂の間に中間的な粒度の石材によるフィルター層︵沖縄ではバリア層と呼ぶ︶が設けられています︒このフィルター層は港空研が研究開発したフィルター層の知見︵本誌 ページ
n
O
s
u
c
o
F

し︑通水機能を確保しています︒

クリート構造物︶による通水部を設置などの収容などに使われる箱型のコンにボックスカルバート︵水路や通信線

これを防ぐために︑連絡誘導路の直下へ影響をおよぼす恐れがありました︒

水循環が停滞する海域︶が発生︑環境域の海水循環が停滞し︑
閉鎖性海域
︵海

が︑誘導路を整備することで両側の海を結ぶ連絡誘導路が必要になりますます︒このB滑走路と既存のA滑走路

２０２０年３月から供用を開始してい地を造成し２本目のB滑走路を増設︑滑走路と並行する約１６０ の埋立要に対応するため︑沖合に既存のA那覇空港では年々増加する空港需

A 滑走路

通水部の総延長は約２８０ｍで︑幅約上層（砕石 0〜40mm）

砕石

40か︑実際に石材等でできるのかといっ

緑地帯

誘導路

緑地帯

誘導路

緑地帯

場周道路

場周道路

フィルター層施工位置（ボックスカルバート）

ｍ×高さ約７ｍ×長さ約 ｍのボッ

基礎捨石

2

勾配

裏込石

裏込石

砕石

フィルター層

切堤Ⓒ CNES 2022, Distribution Airbus DS

那覇空港の全景

1：

通水部（ボックスカルバート）

埋立土砂

防砂シート

中仕

12

裏込石

2

1：

勾配

裏込砕石

ha

50

14

フィルター層の断面図

フィルター層の俯瞰図

B 滑走路

クスカルバート４函と︑幅約 ｍ×高14

Close Up 現場からの報告
那覇空港。背後に見えるのが連絡誘導路

那覇空港連絡誘導路のフィルター層による吸い出し・陥没対策

裏込石

ボックスカルバート

Close Up 現場からの報告

保できることがわかりました︒ただ︑ています︒また︑周辺の海域環境も悪フィルター層の有効性が直接実証され域にも影響はありません︒見た目の確

込石の勾配︵傾斜︶は︑
港湾技術基準に

荒木 ﹁しかし当時︑沖縄県内では滑厚くなる分には機能上問題ありません

認だけでなく︑供用してからの３年間たことを実験で確認していただきなが最大粒径 ㎜と下層の最小粒径を同

砕石 〜０㎜を選定︒下層は︑上層のできた粒径と同程度の中央粒径であるの粒径比を考慮し目詰まり効果が確認

より︑上層は︑実験結果で埋立土砂とした︒そこで︑港空研のアドバイスにと裏込石の施工範囲が広がり︑法尻

た︑勾配を緩くしたためフィルター層

重な厚さ管理が必要となりました︒ます作業︶などを行い︑従来に比べて慎を着手する前に建物の正確な位置を出層重ねて施工するために丁張り︵工事フィルター層は ㎝の薄い層を２ていくことができると思います﹂

年という長期の耐用年数を保ち︑使っ策を施工しておくことで︑ 年︑
１００

分注意して行いました︒こういった対下での作業ということで︑施工には十荒木 ﹁重要構造物︵連絡誘導路︶のした作業が可能になります﹂

し作業を省略し︑時間やコストを削減

活用につながっていくと思います︒港きているということが︑今後の幅広いう重要な施設で効果が直接的に実証でス岸壁でも適用されています︒こうい

功事例を受けて那覇港のクルーズバー

佐々 ﹁フィルター層は︑この現場の成ね問題なく推移しています﹂

ニタリング調査も行っており︑おおむ

な生物の生息状況や海藻藻類などのモは環境調査も行っています︒さまざま化しておらず問題はないそうです︒

走路増設事業をはじめ複数の大規模なで考えていたといいます︒しかしこのから︑いまは管理値の± ㎝を踏ま

この厚さを保つには投入した石材を均

プロジェクトが同時に進められていた勾配では︑今回のフィルター層の比較

え︑ ㎝＋ ㎝で約１ｍを基準としてすための時間もコストもかかります︒

ため︑材料の調達が困難な状況でし

的粒径の小さな砕石を︑厚さ ㎝程度

各現場で運用されています︒今後は均基づき︑粒径の大きな割石を海中で施た︒また︑フィルター層を含むボックの薄い層で施工するには困難であった

工した場合の標準値︵勾配１ １・２︶

スカルバートの工事は埋立より先に整ため︑１ ２の緩い勾配に設定されま荒木 ﹁通水路があるおかげで周辺海備する必要がある最重要作業経路だっら︑石材の粒径や層の厚さを決定し︑粒径として砕石 〜 ㎜を選定︒石材

設計にあたり港空研で︑裏込石と埋現地に適用しました﹂
立土砂の間に設置するフィルター層に30

ター層は上・下層とも約 ㎝の厚さが佐々 ﹁実験で検討した結果︑フィル

ヤーモッコが使用されました︒

クホウ︑大型クローラクレーン︑ワイを投入するために︑ロングアームバッ

のりじり

求められる﹁①埋立土砂の目詰まり機︵斜面の下側の角のこと︶
へ確実に砕石創意工夫を重ねた施工：
あれば吸い出し抑止の機能が十分に確命化や長期的な維持管理も非常に重防災や減災もそうですが︑施設の長寿しましたが︑このフィルター層の敷設が今後も重要になってくると思います﹂

吸い出し・陥没を抑止するということなっても︑きちんと恒久的・安定的に要です︒気候変動などで外力が大きく場所ではまったく地表の変状はなく︑B滑走路の供用開始から 年が経過

湾施設や空港などは︑安全な施設運用︑は県内で一般的に流通している琉球石評価するための実験を実施︒
その結果︑フィルター層の上層︵埋立土砂側︶は
石 〜 ㎜の粒径が必要だというこ

40

50

3

40

40

計画当初︑フィルター層を被せる裏対策の有効性を実証

能﹂︑﹁②裏込石に対する安定性﹂
︑
﹁③

70

30

灰岩を使用しました﹂

70㎝というのは最低限必要な厚さでたため︑早急に︑かつ安定的に調達で上層砕石の仕上げ状況した︒

下層砕石の投入状況

きる代替材料を選定する必要がありま

ボックスカルバートの施工状況

防砂シートの損傷リスク低減効果﹂を

佐々真志 グループ長

砕石 〜 ㎜︑下層︵裏込石側︶は砕とがわかりました︒

30

VOL.53 OCTOBER 2023

7

30

：

30

副所長（空港担当）荒木幸宏 さん

保全防災課長 石垣里彦 さん

内閣府沖縄総合事務局
那覇港湾・空港整備事務所
内閣府沖縄総合事務局
那覇港湾・空港整備事務所
港湾空港技術研究所
地盤研究領域 動土質研究グループ

75

5

20

20

40

想定される地震動の規模がより大きくなってきたいま、
既存の係留施設の耐震性向上が求められています。
桟橋式係留施設においては、杭構造の間に制振部材を追設するという、比較的容易かつ安価に実施できる新たな耐震改良工法を検討中。

震動︵※２︶に対しては一部の部材のがかかってしまう︒また︑レベル２地

既存施設の耐震性向上には莫大な費用ことが前提です︒
しかしその前提では︑べての部材が損傷しない︵降伏しない︶はレベル１地震動︵※１︶に対し︑す年４月改訂︶では︑係留施設において小濱 現行の港湾技術基準︵２０１８ました︒開発したのは︑桟橋上部工を選択肢を増やしたいという思いもありい︒
構造的な対策を可能にすることで︑な場合の工法の選択肢はあまり多くなあるのですが︑桟橋自体の改良が必要

小濱

くに有効と考えています︒

が主要因となる場合の対策として︑と究している工法は後者︑上部工の揺れというケースです︒いまわれわれが研

及川 森 さん主査

鋼管杭などの建材を製造する鉄鋼メーカー、部材追設の施工技術を有するマリコン、
建設コンサルタントの３社と港空研とで進めてきたこの共同研究について損傷が認められていますが︑復旧に時支持する基礎杭の間に︑斜めに筋交い

日本製鉄株式会社

厚板・建材事業部 建材開発技術部
土木建材技術室 土木技術第二課

吉原 到 さん

各担当者にお集まりいただき、お話を伺いました。

要因は︑大きく分けて二つあります︒
一つは背後地盤が桟橋を押して杭が損傷するケース︒もう一つは︑地震動に間がかかることが懸念されます︒そんを増設する工法です︒この︑後から取制振部材の適用で桟橋の構造的な対策に挑むな背景のもと︑本件では桟橋式係留施よる桟橋上部工の慣性力で杭が壊れる設に着目︒比較的容易に︑かつコストり付ける部材として︑制振部材を使っ特性を変え︑部材自身の変形によって小濱英司 グループ長

あおみ建設株式会社
技術事業本部
技術開発副部長

八千代エンジニヤリング株式会社
九州支店
河川・水工部 技術第四課

国生隼人 さん課長

現在もいろいろな改良工法はを抑えて耐震改良を実施できる工法のてはどうかと︒制振部材で桟橋の振動
地震動によって桟橋が壊れる検討を行いました︒
近藤近藤明彦 主任研究官

港湾空港技術研究所
地震防災研究領域
耐震構造研究グループ

既存桟橋の合理的な耐震改良を目指して

Front People 研究者の広場 挑戦する研究者たち

港湾空港技術研究所
地震防災研究領域

耐震構造研究グループ

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VOL.53 OCTOBER 2023

Front People 研究者の広場 挑戦する研究者たち

橋に適用したらどうかという検討をし路橋や建築の分野では実績も多く︑桟まり使われてこなかったのですが︑道える︒これまで港湾では制振部材はあエネルギー消費させることで揺れを抑せるものです︒今回はパッシブ方式にることによって揺れを効果的に減衰さ含まれる制振部材を優先的に変形させパッシブ方式は︑構造の一部分としてけ押し返す機構を有するもの︒一方︑たとき︑建物の外側から変位した分だ

た︒

同研究でも活用できないかと考えまし存の技術としてあったので︑今回の共など︶を有するブレース︵※４︶が既える鞘状の拘束部材︵鋼管やモルタルにどうすれば効果的に配置できるかと

小濱う鋼管杭基礎の力学的特性をしっかり

耐震性能を考えるとき︑経年変化を伴場が比較的多いと思いますが︑桟橋のその基礎に鋼管杭が採用されている現降伏点を意図的にコントロールした鋼んです︒それらの特性の変化点である

ない︑粘り強い特性も併せ持っている

塑性変形しつつもすべての耐力は失わも︑すぐに折れてしまうのではなく︑一定値を超えるような外力が作用して※1 設計で考慮されている地震動のうち、構造物供用期間中に発生する可能性が高い地震動。
※2 設計で考慮されている地震動のうち、対象地点で想定される最大クラスの地震動。
※3 軸力を負担する中心鋼材を鋼管とモルタルで拘束することで、座屈せずに安定的に変形する補強材。
※4 例えばアンボンドブレース®、https://www.eng.nipponsteel.com/steelstructures/product/base_isolation/unbondedbrace/

目を向けたわけですが︑その制振部材

それぞれ長所と短所があるため︑状況いう検討は︑実構造物の設計の経験豊

数値シミュレーションと模型実験で設計法を検討に応じて使い分けます︒

富な八千代エンジニヤリングさんと︒

理解することが大前提になります︒ま

材を用いることで︑地震時の揺れに対検討断面例（水深-10m、制振部材設置角度45度）てきたわけです︒に用いられる材料としては︑鋼材︑ゴ

近藤 今回は︑桟橋の基礎杭間に長期
国生

ム︑オイルが用いられることが多く︑及川間設置されるので︑議論の中でメンテか︑上の方か下の方か︑
水平か斜めかと鋼材の特性を見極めて桟橋に有効な部材を提案

る建材開発技術部は︑国土強靭化をは
ナンス性を重視して鋼材を用いた制振いう検討があり︑また︑どれくらいの

この制振部材を桟橋の基礎杭じめとする国の施策に貢献する建材の部材が候補となりました︒

日本製鉄の中でも私が所属す利用技術を開発したり︑そういった技
及川 もともと鋼材には︑一定値を超杭のどこにどう取り付けるのする部署で︑おもに鋼矢板や鋼管杭な術のＰＲによって適用化を推進したりた︑耐震性能の確保が必要とされる桟

して優先的に変形する制振部材として剛性と強度で折れるのがいいかという橋をどのように補強していくかという機能させることができます︒具体的にえない外力に対しては変形しても元にところでも︑鋼材の持つ粘り強い材料

は低降伏点鋼と呼ばれる︑その他の構

戻るバネのような特性がある︒
さらに︑特性がお役に立てる可能性があります

造部材よりも相対的に降伏点を低めにどを取り扱っています︒今回の研究対ので︑鋼材メーカーとして共同研究に設定した鋼材を用います︒また︑鋼材

制振部材模型

水中振動台を用いた模型振動実験

象は既存の直杭式桟橋ということで︑参画させていただきました︒

は引っ張りには期待通りに機能します

制振部材といってもいろいろ

近藤

定の強度・剛性や制振部材としての機種類があるなかで︑今回は座屈拘束ブ

能を繰り返し発揮できない場合がある

が圧縮に対しては座屈してしまい︑所及川んですよ︒そこで︑建築分野向け制振地震による揺れを制御する手法には︑アクティブ方式・パッシブ方式

部材として︑座屈の際の面外変形を抑レース︵※３︶にしたわけですが︒と呼ばれるものがあります︒アクティ

VOL.53 OCTOBER 20239

ブ方式というのは︑地震で建物が揺れ

制振部材▶️ないし︑工事中に施設を供用できない︒

を挿入することになり︑非常にもったいとなると︑上部工を壊して杭頭から部材ます︒

たので︑今回お声が掛かったのだと思い

県の桟橋の耐震補強工事で採用されてい仙台塩釜港の桟橋震災復旧工事や︑愛媛検討も必要でした︒折れなかったら突っそこで︑上部工はそのままに既設杭間に張ってしまって逆効果ですし︑ある程度力が掛かった状態まで折れずにいてくれ

供用中の追設を可能にした画期的な施工法に注目ないと吸収されるエネルギーが大きくな
制振部材を用いた設計法を検討

小濱 ちなみに﹁Ｒｅ Ｐｉｅｒ工法﹂

小濱

後付けできる補剛部材として︑径の異ならず︑耐震性能があまり向上しないんでは︑2017年の第 回国土技術開発賞

ので︑今回はかなり多くのケースを数値設する工法をお持ちのあおみ建設さんとしながら︑桟橋の基礎杭に補剛部材を追がない︒そこで施工法については︑供用

ローターを使って中性浮力の状態︵※５︶である補剛部材を取り付けるために︑フというクレーンが使えない空間で重量物る構造を考えました︒また︑上部工直下

し入れすることで部材の長さを調節でき用できるだろうと考えたんです︒

したが︑この工法を開発された知見は応部材を斜めにつけるという形にはなりま

検討の結果︑
座屈拘束ブレースの特性上︑で優秀賞を受賞されてますよね︒今回はる２本の鋼管を組み合わせ︑細い管を出シミュレーションで計算させていただい
検討を行いました︒

を実現し︑潜水士の人力で部材を設置すできても︑実際に施工できなければ意味て︑どういった配置︑どういった剛性に吉原る工法を開発しました︒この２つの工夫す︒あらかじめ予測するのは難しかった

するのが効果が高いかを検討しました︒とで︑必要となる杭径などを抑える格点

基礎杭を補剛部材で連結するこ

その机上計算での検討結果も踏まえ︑模式ストラット工法という実績のある工法

効果的と考えられる設置条件に小濱

アによって生まれたのが︑既設桟橋の耐震ピ補強工法﹁Ｒｅ Ｐｉｅｒ工法﹂です︒

リがあります︒ただ︑これは新設時に適用

中性浮力を実現するフロータを艤装する工法で︑既設構造物の補強に用いる

補剛部材

ついて︑水中振動台を用いて模型振動実「Re-Pier工法」補剛部材伸長のイメージ験を行って︑改良前と一般的な補剛で改及川

制振部材はもともと陸上の建築良した場合との比較や︑制振部材の特徴ます︒

効果を上げるためにはなるべく後の課題で︑詳細に検討する必要がありて長期的に防食していくかというのは今い場所になるので︑その部分をどうやっまうんですよね︒そこが一番腐食の激し

片方を水面付近に付けることになってしましたが︑そうするとどうしても︑上側めに付けて相対変位が出るように設計し制振部材が変形したほうがいいので︑斜国生いうのが大きな課題ですね︒

ら︑どのように適用に結びつけるのかと置の工夫などで合理的な設計もしなが切な防食方法を選択する必要があり︑配湾では︑海水面との位置関係に応じて適す︒とくに激しい腐食環境に晒される港ければならない課題を残している状況で物や橋梁に用いられることが多く︑水際

鋼管杭

フロータ

残る課題を明確にしつつマニュアル整備へ

型実験を行っていただきました︒

19

で適用するためには︑いくつか解決しな

ラップ長による改良効果を定量的に検討しました︒

ラップ長

近藤 ただ︑数値解析では実際の部材の伸長時全長スペックをもとに検討いただいたんです
けど︑実験ではどうしても︑模型で作れる範囲での検討に︒座屈拘束ブレースの模型は難しく︑実験ではゴムを用いた制
それでもある程度はシミュレー

振部材の模型を使いました︒
国生

ションの予測と整合した結果が得られましたし︑少し合わないところについては実験結果を数値解析で再現してモデルの検証を行い︑その後の設計法の検討に生例題となる断面について試設計

かしていきました︒
小濱を行い︑一般的な補剛による改良と比較して低コストで効果的に改良できるケースがあることは︑既に確認できています︒

細い鋼管
太い鋼管
ストラット部
鞘管部

格納時全長※5 水中で浮きも沈みもせずとどまる、沈む力と浮力が均衡した状態。

10

VOL.53 OCTOBER 2023

Front People 研究者の広場 挑戦する研究者たち

深など多様なパターンで検討していただ

エンジニヤリングさんには︑地震動や水るとわかりやすいですよね︒
今回︑
八千代

近藤 マニュアルとしても︑参考例があできるようにするしかないですね︒

いて︑実務で使うときに最終的な検討がと思うので︑そのあたりを明確にしておのようにいまの段階ではまだ課題は残るまでが仕事︒マニュアルを作っても︑こ

うに︑マニュアルのような形でまとめる

は︑この工法を広く使っていただけるよといけないでしょうね︒われわれとして小濱

やっていきたいです︒

図れると思う︒そのあたりも考えながら体的に整備費や維持費のコストダウンがめ予測して設計できるようになれば︑全がどう壊れるというところまであらかじきっかけにもう少し精度を上げて︑どこことが多かったんですよね︒この工法をものについては安全側に余裕を持たせるいうやり方でしたので︑よくわからない

従来の設計は壊れないことを確認すると少し明らかにしていきたいです︒
それと︑も優位になるかといったところを︑もうたら効果的で︑他の工法よりコスト的にるわけではないので︑どういう条件だっをより多く知っていただきたいと考えてを通じて︑鋼材を適用する際のメリット

及川 われわれとしましては︑この工法います︒

ブラッシュアップしていきたいと考えてね︑さらに早く・安くできる工法としては安くなっています︒施工経験を積み重上に施工費が抑えられるのでトータルで部材は高くなってしまいますが︑それ以ピードアップを図っています︒ちょっとする工夫を部材に組み込んで︑作業のスになってきます︒水中での作業を効率化

いかに少なくするかが安くするポイント

工費も高くなる︒このダイバーの作業をがるので作業時間も長くなり︑その結果なるわけですが︑陸上作業より能力が下ます︒今日集まったメンバーで共同研究の提供などいろいろご協力いただいてい湾局や関東地方整備局からも︑現場情報史教授の指導を仰いでいます︒また︑港授︑サブPDとして名古屋大学の富田孝︵PD︶として京都大学の小野憲司客員教

算をいただき︑プログラムディレクター

発投資拡大プログラム︶﹂という制度で予の﹁ＰＲＩＳＭ︵プリズム 官民研究開

小濱 この共同研究については︑内閣府

きたいと思います︒

グさんとも一緒に︑しっかり整理しておも︑港空研さんや八千代エンジニヤリン

るよう︑適用に値するメリットについて

料選定の段階で安心してご採用いただけ価が高騰している中でも︑工法比較・材

防食はかなりしっかりやらない

いているので︑そういったところもしっ

吉原

向性が示せるようなマニュアルになるとるように︑ある程度あらかじめ検討の方国生想です︒水中の作業はダイバーの仕事にりどころだと思う︒まさにこの工法の発より安く﹂というのが︑弊社の知恵の絞

く﹂なんですよね︒なかでも﹁より早く︑携して取り組んでいきたい︒加えて︑物の整備についても︑あおみ建設さんと連いただけるように︑施工や取り付け方法

います︒実適用の際にスムーズに使ってけて着実に歩を進めていくつもりです︒

さらに議論を深め︑現場での実適用に向か︒これまでの成果をとりまとめつつ︑を始めて︑もう６︑７年になるでしょう

われわれが常に求められているのは﹁よりよいものをより早く︑より安いいなと思っています︒
あと︑
必ずしもこ

なるべく設計する人の労力が減かり載せていければと考えています︒の工法がすべての桟橋の改良に向いていVOL.53 OCTOBER 202311：

地震・津波・高潮・高波と地盤ダイナミクスの相互作用に関する研究

う一つは︑基準に反映された２層構造のフィルター材に多様な水理外力を与えて行う︑
フォローアップのためのさらなる機能検証︒﹁例えば先述の降雨発生装置を使った実験︒波や潮汐で水位が上がったときに空洞を保持していたサクション︵土中の水分張力︶が弱まって陥没するということはこれまでの実験でも明らかになっていますが︑同じことは︑上から雨が降って地盤の中に水が流れ込むことでも起こり得る︒雨の影
響は︑空洞陥没のメカニズムを考えても大きいはずなのです︒
今後︑猛烈な雨がより高い頻度で起こると予測されていますので︑
まさにいま︑重要な研究といえるでしょう﹂

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80cm

吸い出し口

実験装置

ことなく︑
新たに造るのと同様に港湾として機能を発揮できるか︒
そういった検証もしていきたい︒
従来の固化剤を入れて固める工法
では︑地震が起きたら亀裂が生じ︑そこから吸い出しが再発しかねませんが︑われわ
れが検討しているフィルター材は砕石なので変形追髄性がある︒地震が起こった後も︑適切な厚さが保てれば吸い出しを抑止し続けられると考えられるので︑より有効な対策になるのではないかと思っています﹂

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実験装置と地盤模型の概略図

160cm

よって生じる数ミリ単位の地表面変位を現場で平面的に観測する技術はないので︑そういった技術開発を待つ必要があると思いますが︑将来に向けての検討を︑今後数年かけてコツコツ進めていくつもりです﹂
フィルター材を用いる吸い出し対策につ
いては︑これから陥没後の復旧工法としても検討していく予定とか︒﹁陥没した後に入れる場合も基準どおりの粒度で成り立つか︒再び吸い出しが起きる

貯水タンク

12

VOL.53 OCTOBER 2023

実大規模の可視化実験による研究で紹介︶︒この基準化に至るまでには︑大規模な吸い出し過程可視化装置を用いての実験による検討が重ねられました︒﹁潮汐や風波︑高潮など︑さまざまな水理
外力を︑現場に近い形で再現できる装置です︒最近では︑本格的な降雨発生装置も取り付け︑さらに研究の幅を広げています﹂と︑工代健太主任研究官︒

将来の港湾の安全を見据え研究の深化・発展を地盤模型の中央に空洞が形成される様子

前面

フィルター層を設置した地盤模型。水理外力を与えた実験後も空洞は形成されず、吸い出しが抑止されている。

フィルター層
上層（40cm）

70cm

下層（10cm）

吸い出し口

間隙水圧計

昇降機

吸い出し・陥没のメカニズムの解明とその抑止法の検証に取り組む

地盤内の現象を多角的に検討する
きわめて高度な実験

いま進めようとしている研究は︑陥没を未然に防ぐための空洞の探査︒現時点での研究成果として︑空洞のスケール・深さと地位表面変位の相関は︑ある程度つかめているといいます︒﹁これをさらに突き詰めていきたい︒一般
的にはレーザー探査機で局所的に空洞の有無を調べます︒この一般的な空洞探査の精度検証も行いつつ︑将来的に地表面変位か大規模吸い出し過程可視化実験

地盤研究領域 動土質研究グループ 工代健太 主任研究官

２０１８年︑工代主任研究官が港空研に入所した年に︑設計から関わったというこの実験装置︒多様な水理外力のもと実大規
模で吸い出し・空洞形成・陥没を再現し︑前面からガラス越しにその進行過程を直接観察しながら︑地盤内の力学的挙動を把握︑さらには上から経時的な地表面変位の計測まで行えるというもの︒﹁多角的な視点から吸い出しのメカニズム

ら空洞の発達・陥没を平面的に予知できる
ように︑まずはこういった可視化実験で︑基礎的な知見を拡充していくことが重要だと考えています︒いまはまだ︑空洞形成に

側面
水槽
側面
水槽

側面
水槽

裏埋砂

土圧計

側面
水槽

昇降機

サクション計

昇降機

25cm
350cm
25cm

護岸や岸壁など港湾構造物背後の埋立土砂が海域に流出する﹁吸い出し﹂という現象︒その発生を抑止する技術として︑
２０２２年４月の港湾技術基準の部分改訂に盛り込まれたのが︑粒度の異なる２層の砕石からなるフィルター層の敷設です︵本誌 号︑本誌６ページを検討できる︑かなり高度な実験を行っていると自負しています﹂
研究テーマは２本立て︒一つは吸い出しに

40cm

上面

若手３研究者の研究紹介
よる空洞の形成・陥没のメカニズムの解明︒
も

280cm

Focus On 研究活動の最前線へFocus On 研究活動の最前線へ

沿岸・海洋域の利活用に向けた研究

洋上風力発電基礎をはじめとする海洋構造物の海底地すべりによる災害リスクを明らかに
地盤研究領域 動土質研究グループ 村田一城 研究官

液状化

スパー式

洋上風力発電施設基礎

情報の少ない海底地盤を相手にリスク評価の手法を探る

まずは設置海域に海底地すべりの危険があるか否かを評価することが重要に︒﹁津波の災害リスクも含めてハザード評
価できればと︒これまでの海底地質調査
データの取りまとめをしていくとともに︑さらに数値解析モデルを突き合わせていくような形で研究を行っています﹂
海底地形を精査すると︑実はあちこちに地すべりの痕跡があり︑どういったポ
イントで発生しやすいかがわかってきたといいます︒﹁いろいろな情報を重ね合わせることで︑ハザードマップをつくろうとしていて︒海底地すべりの発生には海底地盤の液状化が密接に関係するので︑その危険度も評価しないといけない︒やることがたくさんあるんですよ﹂
海底地盤の情報はとても少なく︑十分な試料を採取しようにも莫大なコストがかかります︒﹁ひとまず現段階で得られているデータを使って臨海部の液状化予測法を応用しに評価できて初めて︑そこで海底地すべりが起きるとしたら具体的にどのくらいの力が作用するかという次のフェーズに入れる︒そうなったときのニーズに応えられるような評価手法を︑先駆けて整備しておこうと考えています﹂“想定外”の災害を防ぐべく
日々認識のアップデートをいない部分をアップデートして︑解像度を上げていきたいですね︒〝観測できないもし︑海洋構造物にぶつかりそうな規
模で地すべりが起こる可能性があるとわかれば︑適地選定も含め︑対策も考えられそうです︒﹁洋上風力発電にしても波力発電にしても︑これから海洋開発をしていく分野においては﹃想定外だった﹄と言わないような開発の在り方を考えていかないといけないと思うんです︒いまはまだ︑海底地
すべりという問題が何につながるのか︑深い海底で起きる現象のため︑われわれ自身よく見えていない状態︒電力事業者
も︑地盤を評価する人も︑設計をする人
も︑当然そこはわからない︒いずれ橋渡しの役目が果たせるよう︑認識ができて現象＝わからない〟とならないように︑たところ︑海底地盤の液状化危険度の高いエリアを同定することができた︒将来

いまはしつこく海底地すべりの危険を︑世に訴えていこうと思います﹂

的には探査技術を用いて面的に補足しながら︑コストを抑えて地盤の強度をみていくことになるでしょう︒危険度を面的

VOL.53 OCTOBER 2023

13

セミサブ式
モノパイル式ジャケット式

浮体式（60m 以上）
着床式（0m〜60m 程度）
陸上

流動体衝撃圧の数値解析可視化結果
重力式

地震

海底土砂
の流動

洋上風車基礎（モノパイル式）

海底地すべりによる流動体が洋上風力発電施設へ及ぼす被害の概念図

海底斜面上の堆積物が︑地震や波浪︑
火山活動といった多様な自然外力を受けて流動する﹁海底地すべり﹂という現象︒〝想定外〟の津波の起源ともなり︑
また︑流動体自体も大きな災害要因になり得るとして︑港空研では近年︑そのリスク評価に向けた取り組みを進めてきまし
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た︵本誌 号︑ 号で紹介︶︒﹁私がいま検討に力を入れているのは︑
海底地すべり流動が海洋構造物に及ぼす被害について︒国のエネルギー施策として︑洋上風力発電のシェアをどんどん拡
大していこうというなかで︑導入場所で海底地すべりが起こった場合のリスク評
価については︑まだ何も定まっていないんですよ﹂と︑村田一城研究官︒
現状でも︑沿岸域で起きた海底地す
べりそのものがハザードとなり︑海底ケーブルの破断やパイプラインの寸断といった被害は出ているのだとか︒ならば当然︑洋上風力発電施設を設置したエリアでも︑そういったことは起こり得るはず︒﹁沿岸海洋域を利活用するためには︑海底地すべり流動の影響をもっと評価していかないと︒目下私は︑流動体が施設にぶつかった場合にどういう力が働くか︑その衝撃圧を検討しているところです﹂
37

海底地盤

Focus On 研究活動の最前線へ

より近くに多くの石を盛るのが◎研究成果は技術基準にも系統的な遠心模型実験の結果︑ケーソンが腹付工に乗り上げるか否かは︑ケーソン
脇の砕石の分量によることが判明︒﹁いろいろな断面形状を試しましたが︑同じボリュームの石を使うなら︑ケーソンのより近くに︑断面が三角形になるように盛るほうが︑マウンドの幅を広げるように設置するよりも防波堤の耐力が増し︑倒れても高さを保って留まることがわかりました︒現場では波の影響があって三角形はつくれないので︑ある程度平らな面は必要ですが︑実験上これが一番粘り強さが増すだ
ろうという形状がつかめたのは︑大きな成果だと思います﹂この成果は２０２３年４月の港湾技術基
準の部分改訂に反映され︑実務における腹付工の設計検討に貢献することに︒﹁今回は〝より近くに盛ったほうが粘り強くなる〟という概念が盛り込まれたに過ぎませんが︑研究を進めて設計計算に入れられるところまで持っていきたい︒これだけやればいいという提示が最終的にできればと考えています﹂従来︑ケーソンが極力動かないようにするという観点で設計されてきた防波堤︒仮に耐力を超える外力が作用した場合にどう壊れていくのか︑最後どうなるのか︑その破壊特性を細かくみるという研究には︑これまでにない新しさがあります︒﹁防波堤以外にも︑堤防や岸壁など港湾のさまざまな構造物にも応用できそう︒機会があれば取り組んでみたいですね﹂14

VOL.53 OCTOBER 2023

遠心模型実験による破壊特性の研究

混成堤の“粘り強さ”を向上させる
腹付工の断面形状を探る

腹付工あり
腹付工なし

栗原 大大 主任研究官

ケーソン

地盤研究領域 地盤改良研究グループ

港内

波

港外

腹付工
マウンド

砕石マウンド上にコンクリートケーソンを設置する形式の防波堤︵混成堤︶の補強工法として︑近年︑港内側のケーソン直背
後に砕石を盛る﹁腹付工﹂が適用されています︒﹁とくに東日本大震災以降︑設計波力を超える外力が作用した場合にも︑すぐに壊れてしまうのではなく防波堤の性能が部分的にでも残るような︑いわゆる〝粘り強さ〟が求められるようになりました︒いま︑台風の激甚化などもあり︑想定される外力がどんどん上がってきている︒このままではケーソンがもたないとなったとき︑内側に石を積み上げることで倒れにくくしようというのが腹付工です﹂と︑栗原大主任研究官︒
混成堤の破壊は︑ケーソンの滑動／ケー
ソンの転倒／マウンドの支持力破壊という３つのモードに分類できるといいます︒これまでの研究で︑このうち滑動と支持力破壊に対しては︑腹付工による補強の効果が明らかに︒﹁両者の場合︑破壊が進行すると腹付工からの反力が増すので︑自ずと粘り強くなるんです︒ところが︑ケーソンの転倒においては︑ひとたび腹付工に乗り上げたら最後︑そのまま法面を滑落してしまい︑粘り強さがありません︒そこで︑本研究ではケーソ
ンの転倒モードに着目︒腹付工を施した混成堤の破壊プロセスと終局状態を遠心模型実験で調べ︑混成堤の粘り強さを向上させる腹付工の断面形状について検討しました﹂

腹付工断面形状の例 2腹付工断面形状の例 1

ケーソンが腹付工に乗り上げたら滑落してしまう

混成堤の破壊 ケーソンの転倒モード

遠心模型実験による腹付工を施した混成堤の代表的な破壊プロセス

ケーソン

腹付工

TOPICS

4年
ぶりに

一般公開を
開催しました2023年7月22日、港空研は国土技術政策総合研究所と合同で一般公開を開催しました。一般公開は、普段見ることのできない
最先端の研究・実験施設を公開し、港湾・空港分野の研究を紹介するとともに、未来の研究者である子どもたちにも興味をもってもらうため開催しています。毎年恒例のイベントになっていましたが、2020 〜 2022年は新型コロナウイルス感染拡大の影響により中止となっていたため、今年度が4年ぶりの開催とな

いろんな波を見てみよう !

りました。
今年度は安全・安心に配慮し、例年とは一部異なる内容で実施。
「液状化現象を見てみよう！」、「いろんな波を見てみよう！」「、体験！生物サンプリングとデータ通信」など、港湾や空港に関する技術や仕組みについて、見な
がら、体験しながら、知ることができるコーナーを設けました。当日は非常に暑いなかでの開催となりましたが、県内外から親子連れを中心に254名の方々にご来場いた
だき、楽しみながら学んでいただくことができました。

はたらく水中ロボット

体験！生物サンプリングとデータ通信

グリーンパワーインベストメントと共同研究に関する協定を締結しました
このたび、株式会社グリーンパワーインベストメント（GPI）と港空研が風力発電建設時に得られる海洋環境情報に関する共同研究の協定を締結し、2023年8月4日に調印式を行いました。GPIは再生可能エネルギー事業の開発、建設、運営に取り組んでおり、現在は石狩湾新港にて洋上風力発電所の建設を行っています。
これまで港空研とGPIは、それぞれの情報を互いの研究に活かせないか意見交換を続けてきました。今回の協定締結により、国の研究機関である港空研と風力発電事業者であるGPIがもつ有益な情報の一部を共有しながら、洋上風力発電施設の設計や建設、また運用時に重要となる大気海洋現象などの研究課題に取り組み、再生可能エネルギーの切り札となる洋上風力発電施設の普及や拡大に貢献していくことを目標にしています。

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VOL.53 OCTOBER 2023

河合所長（左）、グリーンパワーインベストメント 幸村展人 取締役副社長（右）- 海や空の豆知識 -VOL.53 OCTOBER 2023

地震応答解析とは？

地震応答解析は、地震が起きたときに建物や橋などの構造研究者が解説します！

物や地盤がどのように揺れるか、どのような被害が出るかを計算で求める方法です。
地震応答解析では、構造物の形や大きさ、使われている材

笠田 龍輝 研究員

特性も考慮して、構造物や地盤の揺れを計算します。
この解析を使うと、地震の時に構造物がどれだけ揺れるか
や、どの部分にどれだけの力がかかるかを知ることができます。それによって、構造物の安全性を評価し、地震に対して限要素法といって、構造物や地盤を多数の要素に分割して、強い構造物をつくることができます。

それらがお互いに力を及ぼし合いながら揺れる状況を計算す
る精度の良い方法も広く用いられるようになってきました。

家やマンションなどの住宅を建てる際にも地震応答解析は

港湾構造物の場合には、構造物の被害は地盤条件に大きく役立ちます。地震に強い家を建てることで、家族の命や大切左右されます。特に、地震時に地盤が陸から海に向かって動なものを守ることができます。
地震応答解析が誕生する前は、構造物の耐震設計は、震度

いてしまい、それによって構造物が影響を受けます。特に地法といって、構造物に水平方向に一定の力を作用させる方法

盤に液状化が生じると地盤の影響が大きくなります。
そこで、が用いられていました。しかし、実際の地震時に構造物に働

このような現象を再現するために、FLIPと呼ばれる地盤と構く力は時々刻々変化しますし、また、構造物の性質と地震波

造物の断面を対象とする有限要素法による地震応答解析プロの性質によっては、構造物の揺れが大きくなるような現象もグラムが使われています。FLIPを用いることで、地震時の陸あります。このような実際に起こる現象を精度良く追跡できから海への地盤の動きや地盤と構造物がお互いに及ぼし合うるのが地震応答解析です。

力、構造物の被害の程度などを予測することが可能となっています。ただし、解析の精度を高めるためには、地震波や地地震応答解析は、日本最初の超高層ビルである霞が関ビル

盤の性質をより詳しく調べることが大切です。

の設計のころ（1960年代）から使われ始めました。そのころ

港空研では、解析の精度を高めるため、地震動の観測や実は、質点系モデルといって、構造物を串団子のようなもので験などの研究にも日々取り組んでいます。

表現した簡単なモデルが使われていましたが、現在では、有FLIP（地震応答解析のプログラム）
による解析結果の例

これは想定されるレベル 2 地震動（※）によって、直杭式横桟橋が被害を受ける様子をシミュレーショ
ンした FLIP 解析結果の画像です（断面）。桟橋周辺の地盤が液状化して緩くなるとともに、桟橋背後の矢板式護岸の後ろにある地盤が護岸および桟橋を海側に押し出している状態を示しています。

直杭式横桟橋杭

矢板式護岸

護岸の後ろにある地盤が護岸および桟橋を海側に押し出している

陸側

海側

企画・発行 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 港湾空港技術研究所 Port and Airport Research Institute（PARI）〒 239-0826 神奈川県横須賀市長瀬 3-1-1 TEL:046-844-5040 FAX:046-844-5072 URL:https://www.pari.go.jp

地震防災研究領域
耐震構造研究グループ

料、地盤の性質などを数値で表現します。そして、地震波の桟橋周辺の地盤が液状化して緩くなっている

編集・制作 （株）ホライゾン※ 設計で考慮されている地震動のうち、対象地点で想定される最大クラスの地震動。

本誌の定期送付・送付中止・送付先変更のご依頼、ご意見・ご感想などはこちらまで

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 港湾空港技術研究所
Port and Airport Research Institute（PARI）〒 239-0826 神奈川県横須賀市長瀬 3-1-1

TEL：046（844）5040

この印刷製品は、環境に配慮した資材と工場で製造されています。

FAX：046（844）5072

URL：https://www.pari.go.jp