トンネル掘削前に地山変形を予測、最適支保選定を支援 鹿島が「Geo-CAST」開発：i-Construction 2.0

鹿島建設は、山岳トンネル工事で掘削前に地山の変形を予測し、最適な支保の選定を支援する解析技術「Geo-CAST」を開発した。東海環状自動車道の養老トンネル南工事で試験導入し、有効性を確認した。

[BUILT]

　鹿島建設は2026年10月27日、山岳トンネル工事で掘削前のシミュレーションにより切羽前方の地山挙動を予測し、定量評価に基づいた最適な支保の選定を支援する解析技術「Geo-CAST」を開発したと発表した。

　コンピュータジャンボの削孔データから高精度に推定した地山物性値を反映した3D掘削シミュレーションによって、複数の支保パターンの安全性を定量的に比較、評価する。解析から帳票出力までを24時間以内に完了できる。

Geo-CASTによる最適支保の選定支援イメージ　出典：鹿島建設プレスリリース

　山岳トンネル工事の支保選定では従来、掘削後に得られる地質情報や計測結果を基に、技術者が経験や知見によって地山条件を定性的に評価していた。断層破砕帯などの特殊地山では掘削前に解析する場合もあるが、地山条件を単純化して設定することが多く、実際の地質の不均質性を十分に反映できない課題があった。

　鹿島建設はこれまで、コンピュータジャンボの削孔データから地山の硬軟分布を高精度に把握する3D地質評価技術を開発していた。一方、評価結果を解析に活用するには地山物性値に変換する必要があり、高精度な推定には数日を要していた。

　Geo-CASTでは、3D地質評価技術で構築した3D不均質地山モデルの地山物性値について、数値シミュレーションと観測データを組み合わせるデータ同化技術により、短時間かつ高精度に推定する。推定した物性値を3D掘削シミュレーションに反映し、実際の地山条件に即した信頼性の高い変形予測を実現する。

削孔データから構築した3D不均質地山モデルを用いた3D掘削シミュレーション　出典：鹿島建設プレスリリース

　鹿島建設は、中日本高速道路が発注した「東海環状自動車道 養老トンネル南工事」において、特殊地山が予測された一部区間にGeo-CASTを試験導入した。3D掘削シミュレーションによる地山変位の予測結果は、掘削時の実測値とおおむね一致し、解析結果の妥当性を確認した。

Geo-CASTによる地山変位の予測結果と実測値の比較　出典：鹿島建設プレスリリース

　鹿島建設は今後、解析技術のさらなる高度化を進めるとともに、山岳トンネル現場への普及を図り、掘削前の迅速な意思決定と支保選定の合理化につなげる。