GRI

Geo-Research Institute

ANNUALREPORT
2022
2022.10.1～2023.9.30

目

１．トップメッセージ次............................................................................................................................ 1

２．業務実績

................................................................................................................................................ 5

３．研究成果................................................................................................................................................ 9

４．技術研究発表会............................................................................................................................. 19

５．技術トピック.................................................................................................................................. 21

６．GRI Sustainable Action(GSA)の紹介........................................................................ 23

１．トップメッセージ
・2022 年度業務全体の総括(株)地域地盤環境研究所(株式 GRI)は，財団法人 地域地盤環境研究所(現 一般財団法人 GRI財団)より，地盤解析，調査，計測部門を分社化して 2009 年４月より本格的に始動し，はや 15 年が経過しました．この間，弊社の母体である(一財)GRI とともに GRI グループとして，地盤の地域特性と環境保全についての調査研究および地盤解析技術と調査・計測技術にもとづいた総合コ
ンサルティングをおこない，地盤に対する良きアドバイスをご提供し，社会に貢献できるよう
日々，努力を重ねてまいりました．
このアニュアルレポートでは，2022 年度(2022 年 10 月 1 日～2023 年 9 月 30 日)を振り返り，弊社の業務実績や研究成果等をご報告いたします．
(1)業務実績
弊社の主な業務内容としては，地盤・地下水・構造物の解析業務，地盤調査・試験，現場計測工法を用いた施工管理業務であり，2022 年度は総売上件数 69 件，総売上高 410 百万円(前年 524
百万円)を計上しましたが，収益としては，前年に比べて大幅な減収となってしまいました．これは，弊社が関わる多くの土木工事において工程が遅延し，予定していた業務が年度内に実施できなかったこと，また，その代替業務が受注できなかったことが大きな要因となっています．この反省を踏まえ，業務状況の変化に対して柔軟な対応と積極的な営業活動ができるよう，2023 年
10 月より，社内体制を変革し，日々の業務に望んでおります．
(2)研究成果
今年度は実現場における地盤解析と現場計測管理を中心に８編の論文投稿をおこないました．
地盤解析に関する論文では，解析に中井顧問考案の Subrouding tij model を用い，実現場に適用した事例として紹介しています．
(3)技術研究発表会
弊社では，毎年，日頃の業務成果を広く社員に共有，若手社員のプレゼン能力の向上を目的として技術研究発表会をおこなっています．今年は全 11 編が発表され，若手から技術顧問の先生方まで活発な意見交換がおこなわれました．
(4)技術トピック
今回は，計測機器メーカーと共同で開発した「パッド式土圧計」，「ユニバーサル変位計」の開発経緯について発案者である橋本会長に語っていただきました．これらの計測器は，シールドト
ンネルの実現場における作用荷重と変形状況を把握する上で非常に有用であり，これまでに多くの成果を挙げてきました．
(5)GSA 紹介
弊社では，社会とともに持続的に成長・発展する未来へのサスティナビリティ活動(GSA)を推進し，持続可能な開発目標(SDGs)を支援する活動に取り組んでいます．本レポートでその活動の一部を紹介いたします．
現在，関西地域では，淀川左岸線２期および延伸工事，新名神高速道路，なにわ筋線，大阪府
地下河川，大阪湾岸道路西延伸等，地盤に係る土木工事が進められており，その先には北陸新幹線，名古屋～大阪間 リニア中央新幹線が計画されています．これらの地下工事は，構造物の大規模化，大深度化，超近接施工，断層変位の影響等，これまでとは異なる技術的課題を克服しなければならないものばかりです．弊社は，地盤に関わる技術集団として，実現場に即した総合的なコンサルティングをおこない，良きアドバイスを提供できるよう，努力してまいります．
代表取締役

1

長屋 淳一

・企業理念および会社概要

GRI は，地盤を友とする調査・解析・計測等を集約した技術集団です．
我々は，地盤を友とする調査・計測・解析等を集約した技術集団であり，技術もアイディアも新発想で地盤環境問題に対処する優れた技術を提供します．
We have Superior Technology and New Vision.
地盤構成物質の⼯学的研究を⾏い，地盤⼯学の進歩に貢献すると同時に，地盤の調査・試験・解析・計測及び施⼯管理等の⼀環した技術を地盤⼯学やプロジェクトの実務に活かすことによって，建設⼯
事や防災⼯事の合理的，経済的向上，発展に寄与します．また，地震，地すべりなどの地盤災害，
構造物の維持管理または地盤環境保全に向けての技術集積によって，⼈々に安全で快適な⽣活環境を提供します．
商
所

在

号
地

設⽴年⽉⽇
資
本
⾦
取締役会⻑
代表取締役社⻑
登 録 事 業

社
員
数
有資格者数
顧
(就任順)

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

問

株式会社 地域 地盤 環境 研究所(英⽂表記 Geo-Research Institute)
本社／〒540-0008 ⼤阪市中央区⼤⼿前 2 丁⽬ 1 番 2 号
東 京 事 務 所／〒113-0034 東京都⽂京区湯島 1 丁⽬ 8 番 4 号
名古屋事務所／〒464-0856 名古屋市千種区吹上 1 丁⽬ 1-8-706
昭和 53 年 8 ⽉ 18 ⽇
3,000 万円
橋本 正
⻑屋 淳⼀
建設コンサルタント業 建 31 第 3704 号／⼟質及び基礎部⾨
地質調査業 質 01 第 2493 号
建設業 ⼤阪府知事許可(般－31)第 131877 号／とび・⼟⽊⼯事業
労働者派遣事業登録 派 27-304118
30 名
技術⼠(建設部⾨):4 名博⼠(⼯学):5 名 地質調査技⼠:1 名
⼀級⼟⽊施⼯管理技⼠:5 名 測量⼠:2 名
地盤品質判定⼠:2 名
⽴命館⼤学 総合科学技術研究機構 上席研究員 ⼩⼭ 幸則
名古屋⼯業⼤学名誉教授 中井 照夫
中国同済⼤学教授 朱 合華
早稲⽥⼤学⾮常勤講師 早稲⽥⼤学招聘研究員 ⼩⻄ 真治
⼀般財団法⼈ GRI 財団 技術顧問 塩⾕ 智弘
⼀般財団法⼈ GRI 財団 代表理事 三村 衛

地質・地盤調査，現場計測および評価
地盤材料の試験及び評価
⼟⽊・建設及び防災に関する技術解析，技術指導及び設計・施⼯管理
地下⽔地盤環境の保全に関する調査，計測，解析及びコンサルティング
建設副産物や産業廃棄物の処分及びリサイクル資源の有効活⽤を考慮した環境事業
建造物や地盤構造物の維持管理に関わる調査，修復及び技術コンサルティング
とび・⼟⽊⼯事の設計，施⼯，監理，請負前各号に関する機器器具の製造，販売及び技術，製品の輸⼊出前各号に関する品質・安全・施⼯管理を主体とした役務提供
労働者派遣事業
前各号に附帯関連する⼀切の業務

2

地域地盤環境研究所(GRI)グループ(株)地域地盤環境研究所は，2009 年に財団法⼈地域地盤環境研究所(現︓⼀般財団法⼈ GRI 財団)より，地盤解析部⾨と調査・計測部⾨を分社化して本格的に始動しました．現在は，地域地盤環境研究所(GRI) グループとして，(⼀財)GRI
財団とともに多くの国内外の⼤学や研究機関と密な連携をとり，技術レベルの向上および専⾨技術の習得を通して，現場のニーズに応えられるよう⽇々努⼒しています．
＊) 2023 年(令和 5 年)7 ⽉、(⼀財)地域地盤環境研究所は、(⼀財)GRI 財団に名称を変更いたしました。

・GRI グループの沿革

⼀般財団法⼈ GRI 財団
⼟質試験サービス機関として尼崎に発⾜
⼤阪府より財団設⽴許可を取得，財団法⼈ ⼤阪⼟質試験所となる事務所を尼崎市から⼤阪市⻄区・⼤阪科学技術センタービルに移転，尼崎事務所を⼟質試験室とする

1958 年 07 ⽉

福岡市に福岡事務所を開設

1978 年 08 ⽉

⼤阪市⻄区に阿波座事務所を開設
⼤阪市⻄区に梅⽥ビルを取得し，同ビルに阿波座事務所を移転
財団法⼈ 地域 地盤 環境 研究所に名称を変
更東京都⽂京区に東京事務所を開設
⼟質試験室を神⼾市東灘区に移転しジオテク
ラボとする

1960 年 04 ⽉
1963 年 08 ⽉

1982 年 10 ⽉
1987 年 07 ⽉
1996 年 05 ⽉

2002 年 08 ⽉
2006 年 10 ⽉
2009 年 04 ⽉

2013 年 04 ⽉
2015 年 06 ⽉

阿波座事務所を⼤阪市中央区に移転し，⼤⼿前事務所とする
⼀般財団法⼈ GRI 財団に名称を変更(財)⼤阪⼟質試験所の出資により、(株)ジオテク
トロニクス・インターナショナルを設⽴し、本店を尼崎市杭瀬南新町に置く
社名を株式会社 地盤⼯学研究所に改称
⼤阪市⻄区⽴売堀の梅⽥ビルに本社を移転

1999 年 10 ⽉

2011 年 05 ⽉
⼀般財団法⼈ 地域 地盤 環境 研究所に名称を変更

株式会社 地域地盤環境研究所

社名を株式会社 地域 地盤 環境 研究所に改称(財)地域 地盤 環境 研究所から地盤⼯学研究部
⾨，東京事務所，福岡事務所等の事業譲渡を受け，
社員数 27 名で本格的始動
阪神⾼速技研株式会社と共同出資で
阪申⼟⽊技術諮詢(上海)有限公司を開設
名古屋市に名古屋事務所(解析技術開発センター)を開設
⼤阪市中央区⼤⼿前の國⺠會館・住友⽣命ビルに本社を移転

2015 年 07 ⽉
2023 年 07 ⽉

・GRI グループの組織編制とコンサルティングへの取り組み

⼀般財団法⼈ GRI 財団
研
究
開
発
部
⾨

地震防災 G
地質地震 G

地盤⼯学ラボ・強震動予測と地震防災に関する調査研究
・地盤情報データベースの構築と地盤特性の研究
・地域の地質環境に関する調査
研究
・⼟質・岩⽯・建設材料試験

技
術
部
⾨

★地盤の地域特性と環境保全についての調査研究およびコンサルティング

現場と研究の積極的な交流を基礎に株式会社

地域地盤環境研究所

地盤調査部

・地盤調査，⼯事・施⼯管理，維持管理
・地盤⼯学に関する種々の解析及び技術コンサルティング
・地盤計測，⼯事・施⼯管理，維持管理
・各地域における地盤⼯学に関する調査・計測・解析

地盤解析部
地盤計測部
東京事務所
名古屋事務所★地盤解析技術と調査・計測技術に基づいた総合コンサルティングおよび研究開発●地域の地盤特性および地盤環境問題を把握し●適切に対処するための情報発信基地となり●複雑な地盤問題に関するドクターとして

3⼟に対する良きアドバイスをご提供し、社会に貢献いたします・事業所一覧

東京事務所

本社(⼤阪)

名古屋事務所(解析技術開発センター)

本社〒540-0008 ⼤阪市中央区⼤⼿前 2 丁⽬ 1 番 2 号 國⺠會館⼤阪城ビル 4F
TEL︓06-6943-9705 FAX︓06-6943-9709
アクセスマップ

東京事務所〒113-0034 東京都⽂京区湯島 1 丁⽬ 8 番 4 号 ⼭川ビル 2F
TEL︓03-3812-4792 FAX︓03-3812-4793
アクセスマップ

名古屋事務所(解析技術開発センター)〒464-0856 名古屋市千種区吹上 1-1-8 SOHIA IZUMO 706
TEL︓052-734-4426 FAX︓052-734-4426
アクセスマップ

会社情報はこちらからもご確認ください。
https://geor.co.jp/company/

4２．業務実績
当社は，地盤解析技術と調査計測技術にもとづいた総合コンサルティングです．

【事業目的】
地盤構成物質の工学的研究を行い，地盤工学の進歩に貢献すると同時に，地盤の調査・試験・計測・解析及び施工管理等の一環した技術
を地盤工学やプロジェクトの実務に活かすことによって，建設工事や防災工事の合理的，経済的向上，発展に寄与します．
また，地震，地すべりなどの地盤災害，構造物の維持管理または地盤環境保全に向けての技術集積によって，人々に安全で快適な生活環境を提供します．

[知恵袋としての GRI]

地盤調査・試験
現場計測工法を用いた施工管理

地盤・地下水・構造物の解析

工事計画
・施工時の危険予知
・設計･解析条件

地盤等の調査・事前影響予測解析

設計・解析

ランク
A
B
C

実施項目
観測続行
安全 原因の明確な場合設計修正
注意
観測強化
危険
対処工法

・耐力評価
・次段階予測解析

管理基準の決定・現場計測工法を用いた情報化施工

評価

安全度の判定フィードバック計算
実施設計
Cランク

計
測
管
理

Aランク
施

Bランク

工

調査事例，解析事例，現場計測事例の蓄積＆情報提供(対外発表など)

5

１．地盤・地下水・構造物の解析技術(1) 地盤掘削や盛土等の地盤変形解析(2) 埋め立て，盛土や地下水位低下等による圧密沈下解析(3) 自然斜面や切土，盛土，法面を対象とした斜面安定解析(4) 開削工事における土留め壁変形解析(5) 施工時荷重を考慮したトンネル構造物等の応力解析(6) 近接施工時の地盤･構造物の近接影響検討解析【3 次元地盤変形解析例(地盤内応力変化分布)】(7) 地下水や降雨浸透等を対象とした浸透流解析(8) 地下工事を対象とした地下水流動保全解析(9) 地震時の液状化現象等に関する動的解析(10) 地盤に関わる訴訟関連の技術資料作成【護岸の動的解析例(変位分布図)】【圧密沈下解析例(地盤内の過剰間隙水圧の変化)】【地下水流流動阻害に伴う浸透流解析結果例(右：水位変動量)】

２．地盤調査･試験と現場計測工法を用いた施工管理(1) 地質･地盤調査(2) 音響トモグラフィを用いた高精度地盤調査(3) 地盤内の磁気探査，空洞探査(4) 土留め壁等遮水壁の遮水効果調査(5) 工事に関わる水質･土壌環境調査(6) 近接施工時の計測施工管理(7) 土留め掘削やトンネルにおける計測施工管理(8) 地盤･構造物の GPS 変状計測管理(9) 地すべり調査･観測(10) Web サーバーを用いた広域自動計測システム【トンネル覆工作用圧測定器(パッド式土圧計)の開発】

6【Web サーバーを用いた広域自動計測システム】

(１)2022 年度部門別発注件数，受注高および発注者別売上高の内訳

10%
36%
28%

総売上件数
69件
解析
計測
調査

26%

その他
図 2.1

部門別受注件数内訳(2022 年度(2022.10.1～2023.9.30))

6%
33%
35%

総売上高
410百万円
解析
計測

26%

調査
その他

図 2.2 部門別受注高内訳(2022 年度(2022.10.1～2023.9.30))

1%
7%
21%

総売上高
410百万円
8%

官公庁

63%

建設会社
ｺﾝｻﾙ会社
ｲﾝﾌﾗ会社
その他

図 2.3

発注者別受注高内訳(2022 年度(2022.10.1～2023.9.30))

7

(２)過去 5 年間の部門別，発注者別売上高の一覧

600
34
26

500
131

売上高（百万円）

33

33

83

100

400

186

25
144

300
263
255

200

307
228

106

100
132

98

135

71

84

R2年度

R3年度

0
H30年度

R1年度
解析

図 2.4

計測

調査

R4年度

その他

過去 5 年間の部門別受注高一覧(2018(平成 30)年度～2022(令和 4)年度)

600
18
500

74

売上高（百万円）

19

16

30

105

400

98

70
44

30

39

48
300

29
86
33

406
341

200

329

317

257

100

0

32
H30年度
官公庁

図 2.5

0
R1年度
建設会社

34

14

R2年度

R3年度

コンサル会社

インフラ会社

5
R4年度

その他

過去 5 年間の発注者別受注高一覧(2018(平成 30)年度～2022(令和 4)年度)

8

３．研究成果
以下に，2022 年(令和 4 年)10 月 1 日～2023 年(令和 5 年)9 月 30 日までに当社スタッフが関係した対外発表論文リストを示します．
表 3.1 当社研究成果一覧表(2022 年(令和 4 年)10 月 1 日～2023 年(令和 5 年)9 月 30 日)
題目：数値解析を用いた低強度地山区間における長尺鋼管先受工法の検討（その 1:Subloading tij
model を用いた弾塑性 FEM 解析の有効性確認)
発行年：2023 年

著者名：

稲垣 祐輔，稲垣 太浩，外木場 康将，板谷 裕次，初谷 樹弥，中井 照夫

掲載誌： 第 78 回土木学会年次学術講演会
分

類：

地中構造物・トンネル・シールド ，数値解析

題目：数値解析を用いた低強度地山区間における長尺鋼管先受工法の検討（その 2:弾塑性 FEM 解析を活用した長尺鋼管先受工法の地表面沈下抑制効果)
発行年： 2023 年
著者名： 稲垣 太浩，外木場 康将，岩崎 光，稲垣 祐輔，初谷 樹弥，中井 照夫
掲載誌： 第 78 回土木学会年次学術講演会
分

類： 地中構造物・トンネル・シールド ，数値解析

題目：大深度・長距離シールド掘削工事における高架橋の計測管理
発行年： 2023 年
著者名： 譽田 孝宏，原 信行，内田 泰彦，木村 克彦，山内 雅基
掲載誌： 第 78 回土木学会年次学術講演会
分

類： 地形・地質 ，現場計測 ，地中構造物・トンネル・シールド

題目：高架橋基礎杭直下のシールド掘削工事における近接影響評価
発行年： 2023 年
著者名： 山内 雅基，稲垣 祐輔，中井 照夫，原 信行，内田 泰彦
掲載誌： 第 78 回土木学会年次学術講演会
分

類： 地形・地質 ，基礎と杭 ，地中構造物・トンネル・シールド ，数値解析

題目：デジタルツインによる土圧シールドの現場計測工法
発行年： 2023 年
著者名： 岩崎 好規，伊藤 肇，長屋 淳一，今西 肇
掲載誌： 第 58 回地盤工学研究発表会
分 類： 現場計測 ，土留め掘削･変形・土圧・アンカー ，地中構造物・トンネル・シールド
題目：土圧シールドの切羽土圧除荷試験による主働土圧の設定
発行年： 2023 年
著者名： 岩崎 好規，伊藤 肇，今西 肇，長屋 淳一
掲載誌： 第 58 回地盤工学研究発表会
分 類： 現場計測 ，土留め掘削･変形・土圧・アンカー ，地中構造物・トンネル・シールド

9

題目：上下併設の大断面シールドが既設トンネルに与える影響
発行年： 2022 年
著者名： 奥 要治，土橋 浩，堀地 紀行，長屋 淳一，張 升翼，小泉 淳
掲載誌： 土木学会論文集 C，Vol.78， No.4
分

類： 現場計測 ，地中構造物・トンネル・シールド ，数値解析

題目：夢洲２区土地造成工事における地盤変状の把握と管理について
発行年： 2022 年
著者名： 大月 一真，西口 松男，伊藤 一典，大島 昭彦，白神 新一郎，稲垣 祐輔，譽田 孝宏
掲載誌： Kansai Geo-Symposium 2022 地下水地盤環境・防災・計測技術に関するシンポジウム
論文集分

類： 地形・地質 ，現場計測 ，地盤の応力と変形・支持力 ，数値解析

当社論文の掲載ページです。
https://geor.co.jp/research/10III-335

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

数値解析を用いた低強度地山区間における長尺鋼管先受工法の検討（その１：Subloading tij model を用いた弾塑性 FEM 解析の有効性確認）
中日本高速道路株式会社 正会員 稲垣 太浩㈱地域地盤環境研究所 正会員○稲垣 祐輔㈱奥村組 正会員 外木場康将㈱地域地盤環境研究所

初谷 樹弥㈱奥村組 正会員 板谷 裕次㈱地域地盤環境研究所 正会員 中井 照夫

１．はじめに
本検討のトンネルの坑口部は古墳群が存在し，トンネル周辺地山は強度の低い崖錐堆積物（dt 層）と風化砂岩（Ssw1 層）で構成される．そのため，坑口小土被り区間ではトンネル掘削時に地表面沈下が生じ，古墳群への影響が懸念されることから，長尺鋼管先受け工法（以下，AGF 工法）による補助工法を適用した．従来，AGF 工法の仕様を選定するにあたり，ボーリングコア等の調査結果に基づく標準設計パターンの適用や，N 値等から換算した地盤推定値を用いた梁－バネモデルや 2 次元弾性 FEM 解析による検討がおこなわれてきた．しかし，当該トンネル坑口部の地盤は走向・傾斜ならびに風化も見られる非常に複雑な機構を持つ地質構成であることから，標準設計パター
ンや弾性計算による方法だけでは，合理的かつ経済的な AGF 工法の仕様にならないことが懸念された．そこで今回，従来の N 値からの地盤推定に加え，新たに詳細な力学試験を実施し，さらにその結果をより適切に表現できる
3 次元弾塑性 FEM 解析を採用した検討を実施した．本稿は，詳細な力学試験に基づく地盤物性値のフィッティングと弾塑性 FEM 解析の有効性確認について報告する．

21m
16m

：計測位置

２．当該現場の地盤条件と AGF 工法の概要

dt層

6m

本検討箇所の地質は中生代ジュラ紀の美濃帯上麻生ユニットに相当し，砂岩と泥岩で構成される地山である．坑口

Ss-w1層付近は，10～30°の比較的緩傾斜の竹林であり，場所によSs-w2層って，表層崩壊地形や崖錐堆積物の分布が散見される．当 図-1 地層構成と AGF 設置位置 写真-1 坑口部の地質状況
表-1

該トンネル坑口部周辺の地層構成と AGF 工法の設置位置

地層名 標本数を図-1 に示す．また，坑口部の地質状況を写真-1 に，標準

dt 層
Ss-w1 層Ss-w2 層貫入試験の結果を表-1 に示す．坑口部のトンネル掘削箇所
は，崖錐堆積物（dt 層），強風化砂岩（Ss-w1 層）および風

10
12
3

標準貫入試験の結果一覧

平均
N値
10
146
171

最小
N値
0
14
150

化砂岩（Ss-w2 層）で構成され，dt 層は代表 N 値 6 程度の緩い地盤，Ss-w1 層および Ss-

最大
N値
24
300
214

AGF-1

w2 層は代表 N 値 100 以上を示すが，風化が激しい箇所の Ss-w1 層の N 値は 14 を示す

変動係数
1.3
1.6
4.6

C.L

180°

など非常に大きなばらつきが見られた．当該現場の AGF 工法の概要を図-2 および表-2に，施工状況を写真-2 に示す．上記に示す地盤条件に対して，坑口部の AGF 工法（図1 における AGF-1）を適切に配置し，地表面沈下を確実に 30mm 以内に抑制することが求められる．径 114.3mm，長さ 21.5m の注入式鋼管フォアパイリングを，天端を中心に 180 度の範囲にわたり，2 段配置した．
３．弾塑性構成モデル（Subloading tij model）の概要
本検討の解析では，地盤の構成則に Subloading tij model1)による弾塑性構成モデル

代表
N値
6
100
153

S.L

図-2 AGF 工法概要
表-2 AGF 工法仕様一覧

仕様
径
(mm)
長さ
(m)
範囲
度
段数
段

AGF-1
114.3
21.5
180
2

AGF-2
114.3
12.5
120
1

を適用した．Subloading tij model は，地盤の力学挙動を粘性土と砂質土に区分することなく統一的なパラメータで表現でき，さらに中間主応力を的確に評価できるモデルである．従って，風化も見られ非常に複雑な機構を持つ当該地盤において，トンネル掘削時の 3 次元応力分布も的確に表現できる．

写真-2

施工状況

キーワード 山岳トンネル，3 次元弾塑性有限要素法，Subloading tij model
連絡先〒540-0008 大阪市中央区大手前 2 丁目 1 番 2 号㈱地域地盤環境研究所 TEL:06-6943-9706 FAX:06-6943-9709

11
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers- III-335 -III-335

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

は，結果に大きな影響を及ぼすため，乱れの少ない試料を採取し力学試験を実施した．
力学試験は全ての層で行い，コアの状態ならびに物理試
����条
験の結果から，dt 層はCU

件での三軸圧縮試験，Ss-w1
層と Ss-w2 層は CD 条件での三軸圧縮試験を適用した．これらの力学試験の結果を元に要素シミュレーションを実施した（図-3）．要素シミュレーションは同一パラメータで拘束圧のみを変化さ

偏差応力 q [kPa]

盤推定値を使用した解析で偏差応力 q' [kPa]

きがあるため，N 値からの地

250
200
150
100
50
0

10
5
軸ひずみ εa [%]

-30

2500

-30

2000

-24

2000

-24

1500

-18

1000

-12

500

-6

0

0

-500
0

1

：拘束圧 200[kPa]の場合

2500

6
15

5
10
軸ひずみ εa [%]体積ひずみ εv [%]当該地盤は N 値にばらつ：試験結果，：要素シミュレーション結果：拘束圧 50[kPa]の場合，：拘束圧 100[kPa]の場合，偏差応力 q [kPa]300

体積ひずみ εv [%]４．力学試験と地盤物性値の同定

1500

-18

1000

-12

500

-6

0

0

-500
0

5
10
軸ひずみ εa [%]615����条件）（a）dt 層（CU（b）Ss-w1 層（CD 条件）（c）Ss-w2 層（CD 条件）
図-3 要素シミュレーション結果（応力－ひずみ関係）

Subloading tij model 土質パラメータ一覧

表-3
弾性材料パラメータ
単位体積
弾性
静止土圧 圧縮
土層
重量
係数
係数
指数
3
2
γt[kN/m ] E[kN/m ]
K0
λ
dt層
17.9
4200
0.5
0.120
Ss-w1層 20.2
36000
0.5
0.120
Ss-w2層 21.9
95000
0.5
0.080

弾塑性材料パラメータ
膨潤 大気圧下 極限状態 降伏局面 過圧密特性を表現 自然堆積構造特性を
間隙比
指数 の間隙比 主応力比 パラメータ するパラメータ 表現するパラメータ
κ
N
Rcs
β
a
ka
Qw
bw
kb
e
0.010
0.78
4.1
1.5
10
100.0
7.0
10.0
2.0 0.621
0.002
0.78
4.4
1.6
200
0.0
30.0
1.0
0.0 0.427
0.003
0.50
8.0
1.5
100
1.0
0.0
0.0
0.0 0.325

表-4（a）トンネル支保工

構造諸元（b）改良体

単位体積
断面二次
断面積
要素 弾性係数
板厚 ポアソン比
重量
モーメント
d[m]
ν
タイプ
2
3
2
E[kN/m ] γ[kN/m ] A[m ]
I[m4]
77.0
1.45×10-3 2.20×10-6
長尺鋼管 ビーム 2.0×108－－
77.0
4.72×10-3 2.00×10-5
鋼製支保工 ビーム 2.0×108
－
－
23.0
0.20
0.20
吹付け工 シェル 3.4×106
－
－

注入剤
改良部
間隙比 注入率
弾性係数
弾性係数
e
λ
2
E[kN/m2]
Ei[kN/m ]dt
4000000.62
0.38
158655
Ss-w1 400000
0.43
0.30
366298
Ss-w2 400000
0.33
0.25
268514

せた結果であるが，拘束応力（密度）に拘わらず試験結果を十分に再現できており，トンネル掘削に伴う実地盤の挙動が23m

５．弾塑性構成モデル（Subloading tij model）の有効性確認
本検討に用いる Subloading tij model のパラメータ以外の物

60m

性値を表-4 に，3 次元 FEM 解析モデル図を図-4 に示す．地

図-4 3 次元 FEM 解析モデル

盤および地盤改良はソリッド要素，AGF および鋼製支保工はN 値からの推定値を使用した弾性計算をあわせて実施する．
坑口から 10 m 掘削時における地表面沈下分布図を図-5 に示す．坑口から 15 m の範囲では，弾性解析より弾塑性解析の地
表面沈下量が小さく，坑口から 15 m 以降では弾性解析と弾塑

地表面沈下量[mm]梁要素，吹付工はシェル要素でモデル化し，側方境界は鉛直
自由，下方境界は完全固定とした．なお，比較計算として，

44.4m

AGF工法：
長さ21.5m表現可能と判断できる．土質パラメータを表-3 に示す．

0

0

5

トンネル縦断方向距離（坑口部からの距離）
10
15
20
25

30

-10
-20
-30
-40

図-5

切羽位置

：弾塑性解析
：弾性解析：計測値

坑口から 10m 掘削時における地表面沈下分布図

性解析でほぼ同じ結果となった．また，坑口から 6 m 位置における地表面沈下量は弾性解析より弾塑性解析の方が計測値をおおむね表現できることもわかった．これは，掘削対象土層が坑口から 15 m の範囲は dt 層，それ以降では Ss-w1 層であり，低強度である dt 層のモデル化が弾性解析と弾塑性解析で乖離があったものと考えられ，低強度層のモデル化が実挙動を再現する上で重要であることが確認できた．
６．まとめ
低強度地山区間のトンネル掘削において，詳細な力学試験と Subloading tij model を用いた 3 次元弾塑性 FEM 解析（PLAXIS）による地表面沈下の検討を実施した．計測結果との比較から，特に低強度層に対して，詳細な力学試験とそれに基づく高度な解析手法を用いることが実挙動を再現する上で重要であることを確認した．
参考文献
1)Nakai, T., H. M. Shahin, Kikumoto, M., Kyokawa, H., F. Zhang, and M. M. Farias：A simple and unified three-dimensionalmodel to describe various characteristics of soils, Soils and Foundations, 51(6), pp.1149-1168, 2011.

12
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers- III-335 -III-336

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

数値解析を用いた低強度地山区間における長尺鋼管先受工法の検討（その 2：弾塑性 FEM 解析を活用した長尺鋼管先受工法の地表面沈下抑制効果）
中日本高速道路株式会社 正会員 稲垣 太浩㈱奥村組 正会員○外木場康将㈱地域地盤環境研究所 正会員 稲垣 祐輔㈱地域地盤環境研究所

初谷 樹弥㈱奥村組 正会員 岩崎光㈱地域地盤環境研究所 正会員 中井 照夫

１．はじめに
低強度小土被りの地山区間において，合理的かつ経済的な長尺鋼管先受け工法（以下，AGF 工法）の仕様選定を行うためには，複雑な地盤条件を反映した検討を行うことが重要である．その検討方法として，詳細な力学試験とそれに基づく Subloading tij model を用いた 3 次元弾塑性 FEM 解析が有効であることを確認した 1)．本稿では，その3 次元弾塑性 FEM 解析を使用して，先受け鋼管の設置範囲と段数をパラメータとした数値解析を複数パターン実施
した．これらの結果の比較から，AGF 工法適用時のトンネル掘削による地表面沈下の発生機構の解明，ならびに合理的かつ経済的な AGF 工法の仕様選定のアプローチについて報告する．
２．数値解析による AGF 工法の効果の確認
トンネル掘削時の地盤状態を適切に表現できる
Subloading tij model に よる 3 次元 弾塑 性 FEM 解析(PLAXIS)を適用した．解析モデルを図-1 に示す．解析
モデルは半断面でモデル化し，境界条件は，側方にトンネル SL から 4D 以上，下方にトンネル下端から 1D 以
上を取り，側方境界を鉛直自由，下方境界を完全固定とした．地盤材料パラメータは，現場付近から採取した乱れの少ない試料による三軸圧縮試験結果から決定した．
解析の物性値は参考文献 1)に記載の値を採用した．

図-1

解析ケースを表-1 に示す．解析は 4 ケース実施し，FEM 解析モデル図

表-1 解析ケース

AGF なし（Case1）に対し，AGF の段数と設置範囲を変化させた 3 ケースを実施した．AGF の設置範囲は，天端を中心に 120 度の範囲（低強度地盤の dt 層途中まで）と 180 度の範囲（比較的強度のある地盤の Ss-w1 層層
境付近まで）を，180 度の範囲では AGF を 1 段と 2 段の場合を想定した．

※概略図は坑口部の断面を示す

３．解析結果と考察
図-1 の着目点における掘削距離と地表面沈下の関係を図-2 に示す．横軸はトンネル上半における切羽の進行距離であり，トンネル掘進に伴う地表面沈下の経時変化を表している．図-2 より全てのケースでトンネル掘進に伴い地表面沈下が進行することが確認でき，坑口部では AGF180 度・2 段（Case4）が最も地表面沈下を抑制していることがわかる．一方，AGF 中間部では，AGF180 度・1 段（Case2）と AGF120 度・2 段（Case3）がほぼ同じ変位抑制効果を示し，AGF 先端部では AGF を採用した全てのケースで同じ変位抑制効果となった．次に，偏差ひずみの分布を図-3 に示す．同図は上半掘削 9m 時点におけるトンネルセンターでの縦断方向の偏差ひずみの分布である．全てのケースにおいて低強度層である dt 層の切羽前面に偏差ひずみが集中していることがわかる．また，AGF なし（Case1）では，切羽前面に発生した偏差ひずみが地表面まで伝達するのに対し，AGF 工法を採用した全てのケー

キーワード 山岳トンネル，注入式長尺鋼管先受工法，3 次元弾塑性有限要素法
連絡先〒108-8381 東京都港区芝 5-6-1 ㈱奥村組 TEL:03-5427-8041 FAX:03-5427-8114

13
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令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会の進展が抑制されたことも確認できる．偏差ひずみの集中
は dt 層で顕著であることから，掘削地盤の大半が dt 層である坑口付近で最も AGF による沈下量の差が生じ，比較的強度を有する Ss-w1 層が多くになるにつれ沈下量の差が無くなったものと考えられる．以上より，地盤強度の差による偏差ひずみの集中や分布状況がわかれば，経済的なAGF の仕様の選定が可能であると考えられる．
上半 20m 掘削時のトンネルセンターでの縦断方向における地表面沈下の分布を図-4 に示す．抗口部から約 5m の範囲において，AGF180 度・1 段（Case2）ならびに AGF180

地表面鉛直変位[mm]（＋：隆起，－：沈下）スにおいて，AGF により切羽前面の偏差ひずみの地表面へ

度・2 段（Case4）と AGF120 度・2 段（Case3）で沈下分布

0

0

5

10

15

掘削距離[m]20 25 30

35

40

45

50

図-1(a)点：抗口部

-10
-20
-30
-40
0

図-1(b)点：AGF中間部

-10
-20
-30
-40
0
-10

図-1(c)点：AGF先端部
Case1:AGF無し-20 Case2:AGF180度(1段)-30 Case3:AGF120度(2段)Case4:AGF180度(2段)-40

図-2 着目点の地表面沈下と掘削距離の関係が異なる結果となった．図-5 に坑口から 3m 地点のトンネ
ル横断面の偏差ひずみの分布を示す．同図(i)の箇所において，Case3 では dt 層の途中までしか補強していないため，補強範囲外の dt 層（トンネル側部）で偏差ひずみが発達しているが，Case2 および Case4 では dt 層と Ss-w1 層の層境付近まで補強したため大きな偏差ひずみが発達しなかった
ことが要因として考えられる．また，トンネル縦断方向において，dt 層および Ss-w1 層は地表面に沿って傾斜しており，Case3 においても坑口から 10m の位置では AGF 端部がら離れた位置での地表面沈下に明瞭な差異は見られなかったものと考えられる．以上から，地表面付近の地盤強度が低い場合，AGF 工法の設置範囲は偏差ひずみが地表面に進展しない範囲まで広げることが重要であることを確認した．

地表面鉛直変位[mm]Ss-w1 層に貫入している（図-6 参照）．その結果，坑口部か図-3

トンネル縦断方向の偏差ひずみコンター図

0
0

10

縦断方向座標[m]2030-10 5[m]
-20
-30

-40

Case1：AGF無し
Case2：AGF180度(1段)Case3：AGF120度(2段)Case4：AGF180度(2段)〇：最大値

図-4 上半 20m 掘削時の各地表面地点での沈下量分布

４．まとめ
Subloading tij model を用いた 3 次元弾塑性 FEM 解析により，AGF 工法の効果について検討した．解析結果から，当該トンネル現場における AGF 工法による地表面沈下の抑制効
果や，鋼管の設置範囲や段数に応じて，地表面へ進展する偏差ひずみに差異が生じることを確認した．今回の解析結果からもわかるように，AGF 工法の配置が 120 度 2 段と 180 度 1段でほぼ同じ効果が期待できる等，地山条件を詳細に表現できる検討手法を用いれば，合理的かつ経済的な AGF 工法の仕図-5 トンネル横断面偏差ひずみコンター図様決定が可能となる．今後，トンネル現場の地表面形状ならびに施工ステップを詳細に模擬した解析と計測結果から，トンネル掘削時における坑口部の挙動解明をおこなう予定である．
参考文献
1)稲垣他：数値解析を用いた低強度地山区間における長尺鋼

図-6 トンネル側部縦断方向の偏差ひずみコンター図

管先受工法の検討（その１），第 78 回土木学会年次学術講演会，投稿中，2023.9

14
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers

40

切羽位置

- III-336 -VI-193

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

大深度・長距離シールド掘削工事における高架橋の計測管理
大成建設
地域地盤環境研究所

正会員

原信行，内田 泰彦

正会員 ○譽田 孝宏，木村 克彦，山内 雅基

１．はじめに 名古屋中央雨水幹線下水道築造工事(その２)および(その３)工事は，大深度(土被り厚約 50 m)かつ長距離(総延長約 5 km)のシールド掘削工事であり，このうち延長約 3 km にわたって名古屋高速道路に平行しており，その高架橋基礎杭(以下，橋脚杭)下端部との最小離隔は 1D 程度(約 7.5 m，D：シールド外径)である．高水圧下における全断面砂礫層のシールド掘進であり，橋脚杭下部を近接施工することから，高架橋への影響が懸念された．ここでは，大深度・長距離シールド掘削に伴う高架橋への影響を抑制するために実施した計測管理について示す．
２．工事概要 本工事は，図-1 左側の発進立坑より南下した後，外堀通り菊井町交差点からは東進し，更に江川線を南下する雨水幹線トンネルを泥土圧式シールド工法(シールド外径φ6,510 mm，合成セグメント外径φ6,350 mm)で施工するものである．本幹線は，既設の雨水貯留施設から導かれた雨水を連続排水しながら貯留する「流下貯留方式」の貯留管(貯留量：104,000 m3)であり，敷設深度が名古屋市内において最大規模の雨水貯留施設である．
(近接施工区間延長：3 km)

トライアル計測範囲

橋脚杭最近接部(今回報告)

図-1 平面図

３．地盤概要 橋脚杭最近接部の断面図とボーリング柱状：測点プリズム

図を図-2 に示す．地表から盛土層(B)，沖積層である南陽

回転台

層(As)，洪積層である熱田層(D3U，D3L)が出現し，シー

コントロール
ボックス

500

N値
N値
00 10
20
30
40
50
10
20
30
40
50
00
B トータルステーション
As(鉛直変位量，
水平変位量，
傾斜量を計測)1010
D3U-s1
気象センサー
TS架台

ルドトンネルは，洪積層である海部・弥冨累層の砂礫層

TS架台保護用
円形フェンス（φ 900）

コーナークッション
夜間点滅灯（ソーラー）深度 GL[-m]水係数は 1.7×10-4 m/s と大きく，平衡水位は GL -3 m と高い状態にある．一方，橋脚杭下部に位置する層厚約 12 m の高速道路橋脚洪積粘性土層(D3L-c)は，過圧密状態(OCR＝2～3)にあることから，シールド掘進時に発生した過剰間隙水圧の消散

2020

D3U-s2
D3L-c1

30
30

40
40

7.5 m

完
新
世

D3L-c2

Dmg-1

8.6 m

に伴う圧密沈下は，発生し難い状態にある．

下水シールド
1)

記号
B

砂質土層

As

粘性土層

Ac

TSベースCON

砂質土層 D3U-s
上新部 粘性土層 D3U-c
生層
代
熱砂礫層 D3U-g・
田
第層
砂質土層 D3L-s
四 更
下
紀 新
部 粘性土層 D3L-c
世
層
砂礫層
D3L-g

Dmg-2
50
50

(シールド外径 D＝6.51 m)

やトライアル計測結果に基づいて立案した(表-1 参照)．

南
陽層

インターロッキングブロック or 植樹

深度GL-[m]と崩れる危険性がある．近傍の現場透水試験結果より，透

900

地質 地質
土質名
時代
名
現
盛土層
世

1200

地盤であるが，本シールド掘削に伴う応力解放が進行する

ガードミニフェンス
ライトチューブ

1800

現地計測システム
収納庫（物置型）

る．Dmg は，橋脚杭の支持層となる良く締まった洪積砂礫

海部
・
弥冨
累層

砂質土層

Dms

粘性土層

Dmc

砂礫層

Dmg

図-2 検討断面図(最近接部)(1)切羽管理 切羽圧は，シールド掘進時の切羽安定や橋60

脚杭への影響を抑制するため，緩み土圧に基づいた主働土圧に水圧等を加算して設定した．事前予測段階では，切羽通過時の沈下量が小さかったことから，実施工の切羽圧は事前予測時と同じとした．なお，加泥材は，主な掘削土層が良70

キーワード シールドトンネル，大深度，砂礫地盤，近接施工，計測管理
連絡先〒540-008 大阪府大阪市中央区大手前 2-1-2 國民會館大阪城ビル 4F TEL：06-6943-9706

15
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers- VI-193 -

≒3500

500

通信装置

(Dmg，N 値 60 以上，最大礫径はφ100～150 mm)に位置す

４．施工管理計画 施工管理計画は，事前予測解析結果

保護ケース
TS
（自動視準
トータルステーション）

2m

VI-193

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

く締まった砂礫層であり，高水圧下での掘進であることか

表-1 施工条件と橋脚杭沈下量(事前予測解析と実施工)

ら，塑性流動性・止水性の向上を目的としたアクリル系水事前予測解析

溶性ポリマーを主成分とする加泥材を選定した．
(2)裏込め注入管理 裏込め注入圧は，橋脚杭への影響を[kPa]抑制するために，水圧以上の圧力を設定した．事前予測解
析では，裏込め注入圧の最大値を(水圧＋100 kPa)に設定し沈下量

たが，テール通過時に沈下量が許容値に近づいたため，実[mm]

施工では(水圧＋230 kPa)まで大きくした．裏込め注入率は，主働土圧(緩み土圧)＋水圧＋20(変動圧＊1)

切羽圧

施工条件

実施工

最大裏込め注入圧

水圧＋100水圧＋230

切羽通過時

1.5

約 0.5

テール通過時

4.9

0.5～1.0

テール通過半年後

8.6

約 1.0＊2

テールボイド計算量の 130 %を基本とした．なお，裏込め

許容沈下量[mm]注入は，テール通過 0.5 ring 後(セグメント幅 1.2 m)にセグ

判定

6.0
NG

OK

＊1：掘進中のカッター回転や排土に伴う変動を考慮した切羽圧変動

メントから注入する即時裏込め注入方式を採用した．

＊2：計測終了時(テール通過１か月半後)の値

５．現場計測工法を用いた計測管理

橋脚杭に最近接する断面において実施した計測管理は，高架橋部に測点プリズムを２点設置し，鉛直変位量，水平変位量(２方向)をトータルステーションにより 5 分ピッチで自動計測した(図-2 参照)．なお，計測管理値は，事前計測結果を踏まえて，計測機器の測定誤差や対象橋脚の気象変化による変動等の自然変動量を考慮して設定した．
橋脚杭の変位に関する経時変化図を図-3 に示す．先行沈下や切羽前沈下は 0.5 mm 程度であったことから，実施工時における切羽圧管理は適切であったと考えられる．一方，シールド通過時沈下は，徐々に増加して約 1.0 mm に達した．
これは，セグメント組立時のシールドジャッキ引抜き操作に伴って，シールドの微小な変動(ピッチング等の変化)や振動，切羽圧の僅かな低下により，シールド近傍の応力バランスが変化して生じたものと考えられる．テール通過以降の挙動(テールボイド沈下や後続沈下)は，自然変動幅内の変化を確認したものの一定の沈下傾向等はなく微小な変位量にとどまり，計測管理値内に収束したまま計測を終了した．
1.0

変位

(mm）

0.5
0.0

：鉛直変位

-0.5

：水平変位
(橋軸直角方向)

-1.0
-1.5

シールド
通過時沈下

先行沈下，切羽前沈下

-2.0
-2.5

：水平変位
(橋軸方向)

テールボイド沈下，後続沈下

切羽圧

(MPa）

0.60
0.55

：切羽圧(上)：切羽圧(中央 右)0.50：切羽圧(下 右)0.45：主働土圧(緩み土圧)＋水圧＋20 kPa

0.40
0.35

裏込め注入圧

(MPa）

0.80
0.60
0.40

：裏込め注入圧0.20：水圧＋230 kPa

0.00
-0.20

5/9 6:00

5/10

5/10 6:00

5/11

5/11 6:00

5/12

5/12 6:00

5/13

5/13 6:00

5/14

5/14 6:00

図-3 橋脚杭の変位量とマシンデータに関する経時変化図

５．おわりに 橋脚杭の最近接断面において高架橋への影響を計測管理した結果，シールド掘進に伴う高架橋の変位を十分に抑制することができた．これは，事前予測解析結果やトライアル計測結果に基づいて立案した施工管理計画に沿ってシールド掘進条件を適切に設定できた結果である．今後，当該工事のような大深度で全断面砂礫層の掘削条件下であっても，今回同様に慎重な計測管理を実施することによって，安全な近接施工を実施したい．
参考文献 1)山内他：高架橋基礎杭直下のシールド掘削工事における近接影響評価，土木学会全国大会第 78 回年次学術講演会(投稿中)，2023．

16
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers- VI-193 -VI-194

高架橋基礎杭直下のシールド掘削工事における近接影響評価

原信行，内田 泰彦

礫層のシールド掘進に伴い，掘削領域から橋脚杭に向かってせん断変形が進展し，高架橋へ影響がおよぶことが懸念された．ここでは，事前に実施した弾塑性有限要素解析(以下，FEM 解析)の結果と，高架橋に対する現場計測結果 1)との比較について示す．

B

地下水位
GL－2.95 m

２．解析条件 有限要素メッシュ図を図-1 に示す．

As

D3U-s1ド(FEM tij-2D)を採用し，土～水連成解析を実施した．解析に用いた地盤材料パラメータを表-1 にD3U-s2橋脚杭D3L-c1
D3L-c2
Dmg-1

7.5 m

8.6 m

6.5 m

66 m

(Subloading tij model)2)に基づいた弾塑性解析コー

排水条件(静水圧)

界および水理境界のもと，弾塑性構成モデル

46.8 m

FEM 解析は，平面ひずみ条件下で図に示す変位境

Dmg-2

下水シールド示す．本解析モデルは，砂も粘土も同じパラメー

Dmc-3

排水条件

タを用いて地盤の弾塑性挙動を表現できる特徴を

Dms-2

215 m

有している．砂・砂礫土層のパラメータは，乱れ

図-1 有限要素メッシュ図

た試料を再構成した供試体を用いた三軸圧縮試験
ステップ

計算式

荷重モデル

表-1 地盤材料パラメータ

切羽圧と地山側圧の差圧の15％⊿ｐ１＝（ｐch－ｐｈ）×α

N値（α=0.15）

2

18.3

5,600

8
10
16
41
11
11
83
100
11
85

17.2
17.0
17.4
17.5
17.3
17.6
19.9
19.5
17.0
17.6

0.04000.00401.09
1.1
22,400
3.40
50.0
0.0
9.96×10-7
28,000Δｐ2＝pG+（ps-pi）×β１
44,100β１：３次元応力状態の２次元応力状態への補正値
0.07000.0070
1.03
1.2
2step
114,800
pG ：浮力を考慮した自重+（―-930,8000.17000.0050
1.34
4.56
1.9
200.0
（＝泥水・泥土圧）
ﾏｼﾝ前半部5.00×10 ps ：シールドマシンによる地山への作用圧力
10.030,8000.20000.0050
1.38
5.09
1.5
100.0
2.20×10-9 p ：1step
終了時の地山応力i
232,400
0.61
4.00
1.6浮力を考慮した自重
地山に作用する泥水・泥土圧
0.04000.00400.0
1.67×10-4(マシン前半部の自重分) (泥水・泥土の比重を考慮した分布圧)
280,000
0.58
4.50
1.2
200.0
30,8000.14000.0050
1.20
4.57
1.8
10.0
1.10×10-8-4238,000
0.04000.0040
0.58
4.50
1.2
0.0
1.67×10Δｐ3＝pG+（+ps－pi’）×β２（＋pp）

〇：試験結果 ━：要素シミュレーション
3step(σr＝210 kPa：赤，420 kPa：青，700
kPa：緑)
ﾏｼﾝ後半部

3500

計算式

偏差応力(σr)[kPa]偏差応力(a－σa-r) [kPa]3000

β２：３次元応力状態の２次元応力状態への補正値（β3 の 1/2）
p ：浮力を考慮した自重(a)切羽通過時

G-28
ps ：裏込注入圧+

ｐch：切羽圧力（中心位置）
2000
ｐｈ：切羽面の地山側圧

0.0
0.4
0.0

―
(b)テール通過時
×β +（2(マシン後半部の自重分) (裏注材の比重を考慮した分布圧)（押上げ或は押下げ）[α：切羽面の圧力変化に対する[β：３次元応力状態を２次元応力状態で切羽圧と地山側圧
シールド半径方向の圧力変動割合]
表現するための補正値]の差圧の15％

地山側圧-164＝（ps－pi’）×β3
切羽前面解放応力
Δｐ
4step
4)
β3：３次元応力状態の２次元応力状態への補正値（Ｌ=２リング）
切羽圧＝0.0756×D×(Ph－Pch)
1500-12
ps ：裏込注入圧
α ：切羽面の応力増加に対するシールド半径方向の応力増加割合
ﾃｰﾙ通過時∴α＝0.0756×D≒49%，
pi’：3step 終了時の地山応力
1000

-8

500

-4

10
15
pi ：1step 終了時の地山応力[%]
軸ひずみ
軸ひずみ εaa[%]

4)
(β＝40
×β 3 % )―裏込注入圧
裏込め注入圧(Ps)(裏注材の比重を考慮した分布圧)

地山応力 i)
地山応力(P(異方応力状態)

裏込め注入圧(Ps)Δｐ2＝pG+（ps-pi）×β１00
β１：３次元応力状態の２次元応力状態への補正値
pG ：浮力を考慮した自重
-500
-500
4
ps ：シールドマシンによる地山への作用圧力（＝泥水・泥土圧）

5(D：掘削外径 6.51 m)

（

+

（

（

（α=0.15）

―

×β 1

20

浮力を考慮した自重
地山に作用する泥水・泥土圧(マシン前半部の自重分)
地山側圧(P(泥水・泥土の比重を考慮した分布圧)
切羽圧(Pch)h)

図-2 要素シミュレーション結果例(Dmg-2)条件)の応力～ひずみ関係)
Δｐ3＝pG+（+ps(三軸圧縮試験(CD－pi’）×β２（＋pp）

地山応力(異方応力状態)

テール通過時施工区間(＝1.2 m)

図-3 施工時荷重を考慮した荷重モデル

β２：３次元応力状態の２次元応力状態への補正値（β3 の 1/2）
pG ：浮力を考慮した自重
ps ：裏込注入圧
pi’：2step 終了時の地山応力

キーワード シールドトンネル，大深度，砂礫地盤，近接施工，弾塑性構成モデル
―
+（
×β +
（
連絡先
〒540-008 大阪府大阪市中央区大手前 2-1-2 國民會館大阪城ビル 4F TEL：06-6943-9706（

裏込注入圧(裏注材の比重を考慮した分布圧)（

浮力を考慮した自重(マシン後半部の自重分)

pp ：マシンの姿勢制御による荷重

2

地山応力(異方応力状態)

マシン姿勢による荷重（押上げ或は押下げ）

17
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会- VI-194
―

（

4
s
i
3
© JapanSocietyof CivilEngineers
β ：３次元応力状態の２次元応力状態への補正値（Ｌ=２リング）
3

地山応力(異方応力状態)

載荷荷重＝(切羽圧－地山側圧)×α
載荷荷重＝(裏込め注入圧－地山応力)×β
荷重モデル
-24
地山応力
浮力を考慮した自重
裏込注入圧
マシン姿勢による荷重
pp ：マシンの姿勢制御による荷重-20⊿ｐ１＝（ｐch－ｐｈ）×αΔｐ ＝（p －p ’）×β

0.5×β 10.4

(異方応力状態)

2500

0

（

0.0

pi’：2step 終了時の地山応力

体積ひずみ
[%]
体積ひずみ εv[%]

[m]
B
2.95
B
0.56
As
2.05
D3U-s1上 4.20
D3U-s1下 10.00
D3U-s2 5.25
D3L-c1 6.85
D3L-c2 5.90
Dmg-1
4.95
Dmg-2 13.00
Dmc-3
7.30
Dms-2
3.20

（

層厚

地山側圧

自然堆積構造特性
ボンディング効果 仮想上の密度
切羽圧を表すパラメータ
増加初期値
b
ω0

過圧密特性
密度と拘束圧のパラメータ
α

（

土層

基礎情報
圧密特性
せん断特性
ｐch：切羽圧力（中心位置）
1step
単位体積
大気圧下の 極限状態の 降伏曲面形状
ｐｈ：切羽面の地山側圧弾性係数 透水係数
圧縮指数 膨潤指数
重量
間隙比
主応力比
パラメータ
切羽到達時
α ：切羽面の応力増加に対するシールド半径方向の応力増加割合
λ
κ
N
Rcs
β
γ [kN/m3] E [kN/m2] k [m/s]

（

tep

正会員

（

後半部

大成建設

〇山内 雅基，稲垣 祐輔，中井 照夫

橋基礎杭(以下，橋脚杭)下端部との最小離隔 1D 程度(約 7.5 m，D：シールド外径)である．高水圧下における全断面砂

到達時

tep

正会員

離(総延長約 5 km)のシールド掘削工事であり，このうち延長約 3 km にわたって名古屋高速道路に平行しており，高架

tep

tep

地域地盤環境研究所

１．はじめに 名古屋中央雨水幹線下水道築造工事(その２)および(その３)工事は，大深度(土被り厚約 50 m)かつ長距

ップ

前半部

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

×β

地山応力(Pi)VI-194

令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

結果(CD 条件)と孔内水平載荷試験結果から決定した．例として，掘削対象土層である Dmg-2 の要素シミュレーション
結果を図-2 に示す．一方，粘性土層のパラメータは，乱れの少ない試料を用いた定ひずみ速度圧密試験結果と三軸圧縮試験結果( CU 条件)から決定した．比較のために実施した弾性解析では，N 値を用いて E＝2800×N(kN/m2)3)より変形係数を設定し，弾塑性解析で得られたシールド内空変位を強制変位として作用させた．初期応力は，両解析とも弾塑性
解析結果を使用し，荷重モデルは，施工時荷重(切羽圧と裏込め注入圧)と地山応力の差圧変動に着目したモデル 4)(図3 参照)を設定している．なお，本解析ではトンネル覆工剛性を考慮していない．
３．解析結果 テール通過時における弾塑性解析結果と弾性解析結果の比較を図-4～図-5 に示す．偏差応力(σ1－σ2)分布は，弾塑性解析および弾性解析ともにトンネル側部において大きくなる傾向を示した．これは，裏込め注入圧と地山応力の関係が，トンネル側部ではバランスしたものの，トンネル上部では差圧が大きくなって沈下した結果と考えられる．一方，偏差主ひずみ(ε1－ε2)分布は，弾塑性解析ではトンネルの両肩部から橋脚杭下端部に向かって局所的に進展しているのに対して，弾性解析ではトンネル全周にわたって発達する傾向であった．このような弾塑性解析に見られるようなせん断変形に伴う局所的なひずみの進展傾向は，弾性解析では表現が困難である．
B

B

As
D3U-s1 上As
D3U-s1 上D3U-s1 下D3U-s1 下D3U-s2

D3U-s2

D3L-c1

D3L-c1

D3L-c2

D3L-c2

Dmg-1

Dmg-1

Dmg-2

Dmg-2

(a)弾塑性解析
1000800(b)弾性解析
600

400

200

0

(a)弾塑性解析[kN/m2](b)弾性解析

0.3

0.4

0.2

0.1

0.0

[%]

図-5 偏差主ひずみ(ε1－ε2)コンター図

図-4 偏差応力(σ1－σ2)コンター図

実施工では，切羽通過時から沈下が発生し，テール通過時に 0.5～1.0 mm の沈下を示したのち，若干の日変動は見られたものの許容値内に収束した．解析値は，計測値と同様，
シールド通過に伴ってトンネル直上地盤の沈下が進行する傾向を示しており，切羽通過時においては定量的にも適1.0

鉛直変位(mm)(－：沈下)４．
計測結果との比較 高架橋の計測結果 1)を図-6 に示す．

(許容値：6.0 mm)

0.0

-1.0

-0.5 mm-2.0-1.5 mm

-3.0

切羽通過時

-4.0

：計測値
：解析値

切に評価できた．テール通過時の沈下量については，解析値の方が計測値よりも大きい結果になった．これは，事前-1.0 mm
シールド
通過時沈下

テール通過時-4.9 mm-5.0

予測段階で設定した補正値 β が実挙動時に比べて大きかっ

5/10

5/10

5/11

5/11

5/12

5/12

5/13

図-6 高架橋の鉛直変位量に関する経時変化図

た，つまり，３次元的な裏込め注入圧による影響を２次元状態に変換する際の補正を大きく設定した影響が原因の１つとして考えられる．トンネル掘削問題の定量的な評価については，今後３次元解析が必須と言える．
５．おわりに 本施工は，橋脚杭直下において高水圧下で全断面砂礫層を大深度・長距離シールド掘進する難易度の高い施工であったが，トンネル周辺地盤の応力～ひずみ関係を適切に表現できる地盤構成モデルを用いた弾塑性 FEM 解析を実施することによって，通常良く用いられる弾性解析では表現できない各施工段階におけるせん断変形の進展，つまり，砂・砂礫地盤における弾塑性的な挙動を事前に確認することができた．また，本解析手法は，シールド掘進時における施工時荷重を考慮した荷重モデルを採用しており，実施工におけるシールド掘進管理に直結させて検討できることから，有用性は高いと考える．
参考文献 1)原他：大深度・長距離シールド掘削工事における高架橋の計測管理，土木学会全国大会第 78 回年次学術講演会(投稿中)，
2023．2)Nakai, T., H. M. Shahin, Kikumoto, M., Kyokawa, H., F. Zhang, and M. M. Farias：A simple and unified three-dimensional model to describe
various characteristics of soils, Soils and Foundations, pp.1149-1168, 2011．3)(公社)日本道路協会：道路橋示方書(Ⅳ下部構造編)・同解説，p.188，2017．4)崎谷他：大断面，超近接併設シールドトンネル設計手法の提案，土木学会トンネル工学報告集，Vol.24，Ⅱ-8，2014．

18
JSCE 令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会© Japan Society of Civil Engineers- VI-194 -４．技術研究発表会
令和 5 年 8 月 31 日(木)に令和 5 年度技術研究発表会(今年度から名称変更)をおこないました(國民會館大阪城ビル 12 階小会議室および Web によるハイブリッド開催)．
当社では，日頃の業務で得られた成果を広く所員に共有するとともに，技術職員のプレゼ
ン能力および質疑応答対応能力の向上を目指して毎年社内発表をおこなっており，レビュー
アーから業務遂行における留意点などのアドバイスを受けることで，社内全体の技術力向上，業務成果の資質向上に努めています．また，得られた知見の一部を対外発表することにより，
広く情報発信をおこなっています．
当日の技術研究発表会では，若手からベテランまで多岐分野にわたるテーマで全 11 編が発表され，昨年度以上にレベルの上がった発表会となりました．

ハイブリッド型を採用
当社の技術研究発表会は，対面・オンラインを併用したハイブリッド型を採用しています．これにより，当日会場で参加できない社員も参加が可能となり，社員全員で有意義なディスカッションができました．

19

(１)チャレンジコース
・１件あたり 20 分程度(12 分発表終了，20 分質疑応答終了，最大 30 分)
表 4.1 チャレンジコース発表者一覧表
題

目

発表者

連名者

線路下開放型推進における刃口前面地盤の安全性基準検討

山内 係長(地盤解析部)

譽田 部長(地盤解析部)

地中拡幅断面のパイプルーフ発進基地施工に伴う周辺地盤への影響
検討

管 主任研究員(地盤解析部)

水原 部長(地盤計測部)

埋立浚渫土層シールド施工におけるトライアル計測管理

宮本 研究員(地盤計測部)

松本 次長(地盤計測部)

門真守口トライアル計測における計測管理

小村 研究員(地盤計測部)

松本 次長(地盤計測部)

一級河川水無瀬川の地下水調査について

久松 研究員(地盤調査部)

亥野 研究員(地盤調査部)

３次元地盤モデルの解説と水無瀬川での作成事例

亥野 研究員(地盤調査部)

久松 研究員(地盤調査部)(２)トライアルコース
・１件あたり 10 分程度(7 分発表終了，10 分質疑応答終了，最大 15 分)
表 4.2 トライアルコース発表者一覧表
題

目

発表者

連名者

既設洞道からの間隙水圧計設置

木村 課長(東京事務所)

書川 所長(東京事務所)

回転立坑における到達隔壁と発進架台の健全性確認計測について

田中 研究員(東京事務所)

書川 所長(東京事務所)

３次元浸透流解析を用いた地盤改良体の遮水効果検証

川本 研究員(地盤解析部)

山内 係長(地盤解析部)

桜島～酉島幹線下水管渠築造におけるメタンガス調査

松岡 研究員(地盤調査部)植田 技師長(地盤調査部)

大阪のユニークな地層－上町台地周辺地盤について－

劔村 研究員(地盤計測部)

松本 次長(地盤計測部)20

５．技術トピック「GRI の技術開発」

何が起こっているのか
常に知ろうとする努力
当社 GRI は，計測機器メーカーと共同で「パッド式土圧計」
や「ユニバーサル変位計」等の新しい計測機器の開発をおこなってきました．その技術開発に携わってこられた橋本会長に，開発まで道のりや開発への想いや開発秘話についてお話をお伺いしました．

取締役会長

橋本 正

計測機器の開発についての詳しい内容はこちらから

Q１. 技術開発に至った経緯について教えて下さい．
GRI では，1990 年頃まで主にシールド工事に伴う地盤の挙動計測と変形解析を中心に研究・受託業務を進めてきましたが，当時，シールドの施工時荷重によるトンネル覆工への影響が顕在化しており，シールド施工時のトンネル覆工に作用する荷重と変形の関係性を知る必要がありました．
また，土木学会シールドトンネル標準示方書に記述されている作用圧や覆工設計の考え方は，主に開放型シールドトンネルをベースにしたもので，「土圧式や泥水シールドトンネルにおいてもこの設計基準値でよいのか？」という疑問を持ち，現場の実態把握が必要だと感じました．しかし，知ろうとする目的に適った計測技術がなかったため，既存技術の改良や新規技術の開発の必要性を考えるようになりました．アイディアを実現させるため，賛同し協力してもらえる発注者や企業に参加して頂いて，「三方よし（売り手よし，買い手よし，世間よし）」の理念で技術開発をおこなった結果，「パッド式土圧計」や「ユニバーサル変位計」の計測機器が誕生しました．

Q2. 「パッド式土圧計」の開発について教えて下さい．
当時，シールドトンネルの覆工に作用する圧ケーブル

力を計測する従来の土圧計は，精度や信頼性にボーリング孔シールドセグメント問題がありました．そこでトンネル覆工作用圧を正確に測定できる薄くて大型受圧面を有する「パッド式土圧計」を(株)共和電業殿等と共同で開発しました 1)．このパッド式土圧計は，非取付治

圧縮性特殊オイルを袋状の薄板ステンレス受圧

シールドマシーン板内に封入し，裏込め注入圧やテールブラシ圧

プレート挿入型土圧計
パッド式土圧計(センサー部)などの施工時荷重や長期土圧変化を自動計測でパッド式土圧計(パッド部)

きるようにしました．開発時には，実セグメン
シールドセグメント

トを用いたテールブラシシールによる引抜きや載荷試験を実施し，安全性，信頼性を確認すると共に，テール通過時の施工時荷重の実験と評

パッド式土圧計

価にも役立てる事ができました 2)．
トンネル覆工作用圧測定器(パッド式土圧計)の開発

21

Q3. 「ユニバーサル変位計」の開発について教えて下さい．
シールド施工時にトンネルの内空変位を測定する場合，従来では，伸縮計や傾斜計などを用いていました．しかし，シールドの後続設備の関係から小スペースでシンプルな設置
シールドセグメント

方法でかつ高精度な自動計測可能な計測手法が望まれていたため，坂田電機(株)殿の協力を得て「ユニバーサル変位計」

傾斜計

3)

変位計

を開発しました ．このユニバーサル変位計は，伸縮ロッドに取り付けられた軸方向変位計と傾斜計で構成されており，様々な形状の二次元変形を測定することができます．トンネ

連結ロッド

トンネル断面への取付け状況写真

ル壁面から内側へのはみだし量が小さいので，トンネル掘進

P

傾斜計

ΔＬ

作業への影響が少ないため，常時自動測定ができるのが特徴

連結ロッド

Δθ

変位計

P0

となります．

傾斜計

開発段階においては，計測器の仕様，信頼性，設置方法を念頭に研究開発し，精度を上げるための実験を重ね性能検Ｐ0 がＰに移動した場合の変位量は，連結ロッドの伸縮量ΔＬと回転角度Δθを測定し，計算することによって導き出されます．

測定原理

査を実施しました．
実績としては，常磐新線つくばトンネル 4)で初めて採用
した後，東京の日本堤幹線の急曲線下水シールド 5)や阪神高
速大和川線の超近接シールドトンネルの変形測定 6)など多くのトンネル現場で使用されました．
ユニバーサル変位計は，その名のとおり自在局面に沿って計器を設置でき，しかも Z 方向にも傾斜計を取り付けることによって 3 次元変形計測が可能となります．また，トンネルの計測だけでなく斜面や曲線状構造物などの 2 次元

当時の実験状況写真～3 次元計測への展開も考えています．

Q４. 開発技術者としての想いや次世代へのメッセージをお願いします．
現場で何が起こっているのかを常に知ろうとする努力が重要だと思います．特に，地盤の中の動きは目で見ることが出来ないため，地盤調査や現場計測から得た情報をしっかりと理解することが大事であります．調査計測から得られた情報は，施工情報とともに予測解析技術を通じてより正確な現場の実態把握につながり，地盤・構造物の安全性や近接構造物の変形管理や設計の妥当性の評
価が可能となります．このようなトータルコンサルティングができるところが，GRI の強みだと思っています．
次世代に伝えたいことは，現場について貪欲に学んでほしいという事です．そうすることで自然と好奇心と関心を持つようになり，地盤工学の知識が蓄積されると共に，色々な発想や興味が生まれてきます．壁にぶつかり辛い事もあると思いますが，楽しめるように努力し，失敗を恐れず積極的にチャレンジして頂きたいです．
引用文献1) 橋本，他：パッド式シールドセグメント用土圧計の開発，第 28 回土質工学研究発表会，pp.2055-2058，1993．
2) 有泉，他：シールド洞道に働く施工時荷重に関する分析，トンネル工学研究論文・報告集，第 9 巻，pp.181-186，1999．
3) 橋本，他：連結ユニバーサル変位計の開発，第 2 回最近の地盤計測技術に関するシンポジウム発表論文集，pp.11-14，2000．
4) 小野，他：連結ユニバーサル変位計を用いたトンネル断面の変形挙動計測，第 39 回地盤工学研究発表会，pp.1681-1682，2004．
5) 譽田，他：急曲面シールド掘進に伴うトンネル覆工挙動の現場計測，トンネル工学報告集，第 15 巻，pp.347-354，2005．
6) 伊佐，他：大断面シールドトンネル覆工挙動に与える超近接併設影響の検討，トンネル工学報告集，第 28 巻，Ⅱ-7，2018．

22

６．GRI Sustainable Action(GSA)の紹介
私たち，(株)地域 地盤 環境 研究所(GRI)の企業理念は，「最新の技術とアイデアを駆使して社会基盤の建設と保全に貢献」することにあり，その一環として社会とともに持続的に成長・発展する未来へ向けてサステナビリティ活動(GSA)を推進しています．
GRI は，持続可能な開発目標(SDGs)を支援するため，身近な取り組みはもちろん，事業を通じて様々な社会課題を解決することを目指し，以下の内容に取り組んでいます．
(１)「関西エコオフィス宣言」事業所に登録
関西広域連合が実施している「関西エコオフィス運動」に賛同し，節電の励行，ごみの再資源化，タブレット使用によるペーパレス化など身近なところからの省エネル
ギーや地球温暖化防止対策活動に取り組んでいます．

関西広域連合 HP(２)エコキャップ運動への参加
ペットボトルキャップの分別回収をお2022 年度キャップ回収実績

こない，キャップを回収事業団体へ提供し重量13.0 kg個数

約 5,590 個

寄 付 額

130 円※1)

入代金となります．この活動は，リサイク

ポリオ(小児まひ)ワクチン

6.5 人分相当※3)

ルの促進，CO2 の削減，開発途上国の医療

BCG(結核)ワクチン

18.6 人分相当※3)

支援，障がい者・高齢者雇用促進に貢献しCO2 削減量

41.0 kg※2)ています．集められたキャップはリサイク
ル素材に変えられ，その売却益が開発途上国などの世界の子どもたちのワクチン購ています．

※1) １kg＝10 円※2) 3,150g/kg で換算※3) 寄付額分に換算

NPO 法人 エコ・ワクチン協会 HP(３)健康促進活動「おおさか健活マイレージ アスマイル」に企業登録
社員の健康促進を図るため，大阪府が提供する「おおさか健活マイレージ アスマイル」サービスを導入しています．スマートフォンアプリを活用し，毎日の健康づくり活動を記録し，社員の継続的な健康づくり促進を図っています。

アスマイル HP

23

GRI

Geo-Research Institute株式会社 地域 地盤 環境 研究所●お問い合わせ先
総務部 06-6943-9705(代表)https://geor.co.jp/
本社〒540-0008 大阪市中央区大手前2丁目1番2号 國民會館大阪城ビル4F
TEL:06-6943-9705 FAX:06-6943-9709
東京事務所〒113-0034 東京都文京区湯島1丁目8番4号 山川ビル2F
TEL:03-3812-4792 FAX:03-3812-4793
名古屋事務所〒464-0856 名古屋市千種区吹上1丁目1-8 SPHIA IZUMO 706
令和5年(2023年)12月22日発行

TEL:052-734-4426 FAX:052-734-4426