地盤沈下と液状化のリアルタイム被害予測システムを開発、芝浦工大：レジリエンス

芝浦工業大学の研究チームが、地盤沈下や液状化のリアルタイム被害予測システムを開発した。土地の地盤強度を予測することで、構造物の建設に最適なエリアの特定が可能となり、地震発生時の構造物倒壊のリスク抑制にもつながる。

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　芝浦工業大学 工学部 地盤工学研究室 教授 稲積真哉氏らの研究チームは、地盤沈下と液状化のリアルタイム被害予測システムを開発したと2024年7月に発表した。

　研究チームは、土の密度や基礎に必要な条件を評価する標準貫入試験※1やミニラムサウンディング試験※2を用い、東京都世田谷区内の433地点にある地盤データを収集。統計手法のクリギング法を用いて、緯経度や標高などの地理的座標に基づく支持層の深度や厚さを予測した。

※1 標準貫入試験：地盤を打撃することで強度を調べる試験。ボーリング調査の一種で、地盤の硬さや軟らかさの他、試料の採取、地盤の締まり具合などが判断できる

※2 ミニラムサウンディング試験：土中に金属棒を差し込み、その抵抗力を測定する動的貫入試験

　その結果、世田谷区の広範囲にわたる支持層の分布を示した3次元マップ作成に成功した。複数のモデルから予測結果を組み合わせる「バギング法」※3を採用し、標高などの地理的データを含めて予測精度を向上させた。

※3 バギング法：複数のモデルからの予測結果を組み合わせて、より精度の高い結果を得る「アンサンブル学習法」のうちの1つ。モデルを並列に組み合わせて、多数決をとる手法

　3Dマップにより、安定した基礎の上に構造物が建設されているかどうかが判断可能となり、地盤変動が生じた際の倒壊リスクを最小限に抑えられる。

支持層の深度分布を示す3次元マップの作成例　出典：芝浦工業大学プレスリリース

　また、3Dマップは、地中の水分や地盤の動きなどのパラメーターを監視するセンサーから得られるリアルタイムデータと統合し、土壌変化の継続的なモニタリングが可能になる。土壌の潜在的リスクを特定することで、インフラや開発用地、公共施設の設計、配置を最適化できる。

　地盤変動の影響を受けやすい土地の調査は、これまで特定の地域における限られたサンプリングにとどまっていた。今回の広範囲を対象にした3Dマップは、国や自治体による新たな都市計画の考案、建設業者による事前のリスク評価などに寄与する。

　また、国や自治体が新たな都市計画を考える際、建設業者が事前のリスク評価を行うときに役立ち、将来は個人が携帯電話などでリアルタイムに地理データや警報を確認できるシステムへの活用にも期待されている。