第34回 夏季研修会論文集 2013/07/20

平成 25 年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰「理解増進部門」の受賞報告（株）藤井基礎設計事務所 藤井俊逸
１

はじめに
平成 25 年度の文部科学大臣科学技術賞を「理解増進部門」で受賞しました。受賞のタイトルは、「模型実験による、土木の理解増進」となっています。もう少しかみ砕いて表現すると「土木の中の科学」を、「模型実験」により、理解増進させた。ということになります。
写真-１は、4 月 16 日の、文部科学省での、授賞式のものです。写真-２は、そのときにいただいた賞状になります。ここでは、受賞の対象となった活動について簡単に整理しました。

写真-１
２

受賞式の様子

写真-２

授与された賞状

模型実験とは模型実験ってどんなもの？かを、整理すると次のようになります。
①

身近な材料を使うこと。
100 円ショップや、ホームセンターで良く目にするものを、使います。
例えば、ボルトナットのナットや、パスタ、ストローなどです。

②

土木に隠れている、科学を、抜き出して、説明をすること。
物事には本質の部分があります。
それ以外を見せると、本質の部分に集中できなくなります。

③

ちょっと手品のような、驚きを、与えること。
実験後に、不思議だな！という感じを与えて、興味を持ってもらいます。

３

模型実験事例１「雨降って地崩れる」という、模型実験事例を紹介します。
「雨が降ったらなぜがけ崩れが起きる？」と聞かれたらどう答えるでしょうか？専門的には、間隙水圧の話をするでしょうが、それでは上手に伝わりません。
図-1 斜面を公園の滑り台に見立て、そこに人がずらっと並んでいる様子を想像させる。
①

図中の 3 番目の人は滑りやすいので、前の人の背中を押すことになる。

②

8 番目の人は後ろから押される力に、必死で踏ん張っている人である。

図-2 雨が降ると地下水位が上昇する。
①

8 番目の人は首まで水に浸かってしまう。

②

お風呂に入った時を想像してもらい、踏ん張る力が減ることに気付かせる。

③

全体的に踏ん張る力が減少し、滑ってしまう。

写真-３ 図-1 の状態を模型で表現したもの。
①

白色部が動く土塊を表します。この状態では動かないことを説明する。

写真-４ 白色と黒色の境界がすべり面である。

４①

ロートに水を入れると、管を通じてすべり面に水が入る。

②

すべり面に水が溜まると、すべりが発生する。

模型実験事例２「がけ崩れとその対策」という、模型実験事例を紹介します。
崖崩れは斜面の中の弱い部分（崖錐や亀裂の多い岩など）が、時間と共に更に弱くなって崩れる現象です。弱い部分を、ボルトナットのナットで表現して模型を作成しました。
写真-５ まず水平面で模型を作成する。
①

黒色は安定した地盤で、弱い地盤はナットを並べて表現した。

②

白く見える部分には、ナットが入っている。

写真-６ 写真-５の模型を立てかけると重力が作用する。
①

手軽に無重力場から重力場に移行できるのが、この実験の特徴である。

写真-７ 重力が作用すると、ナットが崩れて家にぶつかる。
①

その結果、家が移動していることがわかる。

②

明瞭なすべり面がないので、崩れやすいナットがまず移動し、引き続き、不安定化した箇所が次々と崩れてくる。

写真-８ 崩れるのを防止する「地山補強土工法」を説明するための模型である。
①

家の裏山の斜面に孔を開け、鉄の棒を接着剤と一緒に差し込む。

②

その状態を、ガムテープで表現している。

③

この場合、ナットがガムテープで固定されているので、斜面が安定することがわかる。

写真-９ 崩れるのを防止する「アンカー工法」を説明するための模型である。
①

斜面に板を置いて、この板を動かないように固定するのが、アンカー工法である。

②

固定のために鉄の紐（実験では針金）を使う。地盤の中に孔を開けて、奥側の動かない地盤に鉄の紐の先端を接着剤で固定する。実験では針金の先端を、ガムテープで固定している。

５

模型実験を行う場とその効果と展望
１）模型実験を行う場
今まで、次のような場所で模型実験を行ってきた。
①

工事の地元説明会 --------------------------------------------------- 写真-10②

防災学習会（学校・地域） ---------------------------------------------- 写真-11、12③

イベント（建設技術展・土木の日・地域のお祭り）④

学校教育（高専・大学） ------------------------------------------------ 写真-13

⑤

専門家教育

⑥

学会等

２）「模型実験」の効果と展望①

一般の人土木に、興味をもってもらう、きっかけになります。
ところが、土木のことは、一般の人に、あまり伝わっていません。
土木事業は、皆さんの税金で行う、公共工事が多いですから、土木施設の役割を、きちんと、理解してもらうことが、大事です。

②

学生
小学校、中学校に「模型実験」で説明すると、とても興味をもってくれます。動くものが好きだった
り、知りたいという好奇心が強いです。土木に興味をもってもらうことで、「土木離れ」防止に、なります。
高校や、高専や、大学生は、すでに、土木を目指している人が多いです。
「模型実験」で説明すると、今まで授業で行ってきたことの意味がやっとわかったという言葉を聞きます。土木分野を勉強しても、土木に魅力を感じずに、異業種に就職する人がかなりあります。
土木の魅力や将来の形をきちんと見せることで、将来の社会基盤を作っていく人材を育成していくことが、大事になります。
図-３は、平成 24 年に島根大学で模型実験を行った時の、アンケート結果です。
土木系の学生に模型実験のプレゼンターになってもらい、「土木以外の学生に教える」という企画でした。
実験前に、土木分野に興味ある人は、平均 2.8 点でした。点数が、低い方が、興味がないことになります。従って、2.8 点は、「あまり興味がない」ということになります。
実験後に、「土質力学に親しみがわいたか？」という問いに対して、平均 4.5 点となっています。
模型実験を通じて、「親しみが湧くようになった」ことがわかります。
この結果からも、模型実験が土木を知ってもらう良いきっかけになることがわかります。

③

専門家
専門家に説明すると「そういうことだったのか！」と感心する人が多いです。「このように説明すると、地元説明会で理解してもらえそうだ」という意見も出ます。
専門家は、専門技術を一般の人にわかりやすく伝えることを、あまり意識してないように思います。
一般の人に、伝える場を増やすこと。わかりやすく、伝える手法を身に着けることが、これからさらに大事になります。
また、公式や基準中心で、仕事を行っているケースが増えてきています。直感的に本質を理解することで、応用が利いたり大きな間違いを防ぐことができます。その意味でも模型実験は、重要になると思っています。

６

おわりに
模型実験の目的は、「土木を一般の人に伝えること」です。近年、土木離れが進んでいます。ところが、「土木を一般の人に伝える場」は意外と少ないものです。伝えなければ、理解してもらえません。
私は、「一般の人」に対して、地域防災学習や、地元工事説明会・イベントの場で模型実験を通じて「土木の中の科学」感じてもらうことで「土木の重要性」と「土木の面白さ」を伝えてきました。地元説明会は土木を伝える良い機会です。地元説明会で是非、「土木の面白さ」や、「施設を作り上げる人の思い」を伝えて、一般の人にとっても、土木が魅力あるようにしていきたいものです。

写真-5
崖崩れ説明モデルを組み立てしている様子。
白く見えるのがボルトナットのナットで、崖錐や亀裂の多い岩を表現。

図-1 説明図

雨が降っていない場合

写真-6
写真-5 の模型を立てかけると、重力が作用。
手軽に無重力場から重力場に移行できる。

写真-7
重力が作用すると、ナット

図-2 説明図

雨が降り地下水位発生は崩れて家を移動させてしまう。家裏の斜面内の地盤が軟らかい部分が、時間と共に弱くなり崩れる。

写真-8
家裏の斜面に孔を開け鉄の棒を差し込むと、斜面が崩れなくなる方法の説明模

写真-3 雨が降っていない場合の模型型。鉄の棒はガムテープで表現している。

写真-9
家裏の斜面に板を置き、その板を斜面の奥側の動かない地盤に固定する方法。板が動かないので、斜面が崩れなくなる。

写真-4 雨が降り地下水位発生時の模型

写真-10 地元説明会

写真-11 地域防災学習会

写真-12 小学校での防災学習会

写真-11 島根大学での授業
写真-13

図-3

島根大学での授業でのアンケート結果