安藤ハザマら３社／山岳トンネル切羽安定度予測システム開発／ＡＩで不安定箇所把握20161031建設工業

安藤ハザマら３社／山岳トンネル切羽安定度予測システム開発／ＡＩで不安定箇所把握20161031建設工業

　安藤ハザマは、古河ロックドリル（東京都中央区、三村清仁社長）、システム開発のマック（千葉県市川市、宮原宏史社長）と共同で、ＡＩ（人工知能）を使い、山岳トンネルの切羽の安定度を予測するシステムを開発した。これまで活用されることがなかった発破孔のせん孔データから切羽に点数（切羽評価点）を付け、切羽の安定度を自動で予測する。発破孔せん孔時にリアルタイムで切羽の不安定箇所を把握でき、必要な対策を講じることで切羽作業の安全性を高める。

　ＡＩを使った切羽の安定度予測は業界初という。開発したシステムは「ＴＦＳ−ｌｅａｒｎｉｎｇ」の名称で、油圧削岩機で行う岩盤せん孔で得られる発破孔のせん孔データに着目した。せん孔速度、フィード圧、打撃圧、回転圧のデータを切羽評価点に変換し、地山の評価を行うことで、１〜２メートル先の切羽の安定度を予測する。

　現場では、最適化問題の解法や有益なデータ構造の生成に利用する工学的手法「遺伝的プログラミング」を使い、掘削済み区間で得られた発破孔のせん孔データと切羽評価点の機械学習を行う。これにより、発破孔のせん孔データと切羽評価点の相関関係を学習し、発破孔のせん孔データから切羽評価点を導き出す数理モデルを構築する。

　この数理モデルを使い、新たな発破孔のせん孔データから発破後の切羽評価点を算出し、発破後に露出する切羽の安定度を予測。予測結果はカラーコンター図で表示し、切羽の不安定箇所を可視化する。開発に当たっては、進士正人山口大大学院創成科学研究科教授に指導を仰いだ。

　岩手県宮古市で施工中の国土交通省東北地方整備局発注の「国道１０６号新箱石地区道路工事（新箱石トンネル）」（延長１４９３メートル）に導入した。切羽の不安定箇所を確実に捉え、安全施工を実現している。今後は、長大トンネルの建設で、断層破砕帯など地山ぜい弱部が存在する工事を中心に適用していく。

　山岳トンネルの施工で、せん孔した発破孔に爆薬を装てんする作業や鋼製支保工を建て込む作業は、切羽面直下で行うため、落石や地山の崩落などの危険性がある。切羽の安定度は、発破掘削後、目視で切羽状況を観察して確認するのが一般的だが、この方法では作業員などの経験に依存する部分が多く、切羽の不安定箇所を見落とす危険がある点が課題とされる。