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石積建造物の保全や防災・減災に役立つ土や地盤に関する研究。
中心となるのは、歴史的建造物の保全や修復に、地盤工学の知見を生かす研究。
私の専門分野は、地盤工学および岩盤工学と呼ばれるもので、中心的な研究には、大きく3つの柱があります。
最も中心となるのは、「地盤工学に基づく歴史的建造物の保全」。なかでも、「アンコール遺跡の石積建造物の保全に関する研究」については、学部の4年生の頃から続けており、以来、現地調査にも毎年のように出かけています。
アンコール遺跡というのは、カンボジア北西部にある世界遺産のひとつで、9世紀から15世紀に栄えたアンコール朝の遺跡群です。複雑な石積みの建造物が数千も点在する貴重な遺跡ですが、それらを支える地盤が変形し、倒壊の危険にさらされているため、日本も国際貢献の一環としてその修復にあたっており、私もその一員としてこれに参加。こうした遺跡の保存を考える場合には、その建物の下にある土の特性や強度を考慮しながら補修する必要があり、地盤工学に基づく知見を提供することで、合理的な修復を支援しようとしています。
この研究ではまず、地盤工学の見地から、倒壊している建造物の現況を調べる現地調査を行います。その後は、どうやったらその壊れ方をするのか、その地盤はどれぐらいの荷重まで耐えられるのかといったことを知るために、模型実験やコンピュータによるシミュレーションを行います。そして、その結果を踏まえて、破壊の要因を探り、それらの解析結果に基づいて、修復の際の設計法を開発していくといった流れになります。
2つめは、「城郭石垣の地震時安定性評価手法の開発」というもの。この研究の端緒となったのは、2016年4月に発生した熊本地震です。熊本城の石垣もかなりの被害を受けたため、これまでの私たちの知見や技術などが生かせるのではないかと、発生の翌月には現地入りし、レーザー測量等を行いました。
城郭石垣というのは、いわゆるお城の石垣のことで、日本の代表的な石造文化財です。
こちらもアンコール遺跡と同様に、経年劣化や不安定化が進んでいることから、これらを適切に維持していくための研究が必要とされています。城郭石垣は石の摩擦で土圧に抵抗する一種の擁壁、つまり、後ろにある土を押さえるように作られた壁状の構造物ですから、さまざまな石積みの方法の中でも、どんな積み方が危ないのかを考えていき、耐震診断や設計法を確立していこうとしています。
そして3つめは、「コアストーンを含む土石流の衝撃力評価技術の開発」です。これは、平成30年7月豪雨をきっかけとして始まりました。広島には花崗岩が風化してできた真砂土という地質が多いため、大雨による土砂崩れや土石流が発生しやすく、「コアストーン」と呼ばれる風化せずに残った岩塊が、土石流に混ざって流れ落ち、被害を拡大したとも言われています。そのため、土砂災害防止のための砂防ダムを建設するのですが、その際には、砂防ダムのコンクリート壁にどのぐらいの衝撃力が加わるのかを評価して、それに耐えうるものを設計する必要があります。ここにも、これまで研究してきた岩石等が崩れていくシミュレーション技術を生かして、流体とコアストーン、さらに地形の影響なども加味した衝突力の評価手法というものを開発していくことを目指しています。
土や地盤の物理現象への理解を社会が抱える諸問題の解決に生かしたい。
ご紹介した1つめと2つめの研究はいずれも、歴史的建造物を後世に伝えていくことに貢献できる、意義深い研究です。それと同時に、元の材料や元の工法で修復するということが大前提となるため、新しい工法を用いる場合などよりも難しい面があります。
特に、当時の技術者たちがどのように考えていたのかというところを尊重することが大切で、彼らが感覚的に判断して造ってきた伝統的な技術を、地盤工学から見て解釈し、数式でモデル化するといったような、新しい理論を考える必要があるのです。
そこで、例えば石垣の場合には、当時の設計図面が残されていれば参考にしたり、測量結果から積み上げた石同士に生じるズレを見つけて、そこから崩壊の原因を探っていくというような作業を行うのですが、土の性質は場所ごとに異なり、同じ場所の土であってもばらつきがあるため、土の本質的な性質を見出す難しさを伴います。
しかし、そうした難しさを克服していくところもまた、この研究のおもしろさのひとつです。
私は、前述の3つの研究の他にも、建設機械の会社との共同研究や、広島大学防災・減災研究センターの一員としての活動にも熱心に取り組んでいるところですが、いずれも、土や地盤に関する物理現象のメカニズムを理解し、建設や防災等の実務に役立てることを目的としています。
実際の現場にある課題を地盤工学等の科学的なアプローチのもとで解決していくということこそ、私たちの研究の目指すところであり、醍醐味であると言えるでしょう。
一方で、歴史的建造物の修復や保全のプロジェクトはこれまで、考古学あるいは建築史の分野の研究者がメインになって進められることが多く、地盤工学は必ずしも重要視されてきませんでした。残念なことに、私にとっては大変興味深い土や地盤、岩盤などの研究も、建造物のそれに比べると、あまり目立たない、地味なものです。
そのため私は研究に際して、2つのことを心掛けるようになりました。ひとつは、「手法は精緻に、結論はシンプルに」というやり方です。これは、問題のメカニズムを明らかにするうえでは、まずは精緻な方法に基づいて検討していくことが必要だけれども、最後の結論、アウトプットするときには極力、本質的なところだけを取り出したシンプルなところにもっていくことが重要だということです。
なぜこうしたやり方に行きついたかと言いますと、土木の場合は、前述のように、他分野の研究者などとの共同作業であることがほとんどなので、我々が導き出した設計式を使って、実際に設計をする人が、他の分野よりも非常に多くなります。そのため、なるべく誰もが理解して使っていけるような設計式や理論を構築する必要があると考えました。これは、工学の研究者としてやっていくうえでも、非常に重要な視点であると思っています。
地盤工学の持つ可能性を広めるために、協働と人材育成を続けていく。
もうひとつ心掛けているのは、さまざまな研究活動を通して、地盤工学が重要な役割を担っている学問であることをアピールしていくということです。
私が高校生の頃にはちょうど地球温暖化が取り沙汰されていたため、大学では環境工学を学びたいと思い、建設・環境系の学科に進みました。しかし、入ってみると、土木工学という分野がかなり社会と密接に関わっていることが分かり、そのおもしろさに惹かれて現在の分野に飛び込みました。その後、ここまでにお話したような研究を進める中で論文などの形で成果が世の中に残っていくという点に魅了を感じ研究者という仕事に就くことを決めました。
私は、自身の研究分野に大いなる可能性を感じており、独自性のある研究や、他分野と協働しながらの研究活動を続けていくことで、地盤工学が貢献できる領域を拡げていきたいと考えています。
それに向けて、何より磨くべきは観察力です。研究の独自性というものは、テーマ、手法、結果の解釈というあたりに左右されるものだと思いますが、実験等から得られた結果をどう解釈するかというところが、差別化を図るために最も重要だと言えるでしょう。土の中で何が起きているかを想像することから始めて、それをきちんと説明できる形に解明できたときに感じる喜びや楽しさは、何物にも代えがたく、この研究を続けていく原動力となっています。
同時に、現在3名ほど指導している学生がいますが、彼らが目に見えて成長していくさまを日々感じており、そうした人材育成の部分は、大学の研究者ならではの楽しさだと思います。
最後に、大学進学を目指す皆さんにひとこと。
土木工学、特に土を対象とする地盤工学は一見、工学分野でもっとも原始的な研究領域ですが、社会基盤の整備をはじめ防災やエネルギー資源の開拓、そして文化財保存に至るまで、現代社会の多様な課題を解決する先端技術も扱う奥深い研究分野です。ぜひ私たちとともに学び、より豊かな社会を築く技術者としての第一歩を踏み出しましょう。
橋本 涼太 助教
Ryota Hashimoto
地盤工学研究室 助教
2012年3月 京都大学 工学部 地球工学科 卒業
2014年3月 京都大学大学院 工学研究科 都市社会工学専攻 修士課程修了
2014年4月1日～2017年3月31日 日本学術振興会 特別研究員(DC1)
2017年3月 京都大学大学院 工学研究科 都市社会工学専攻 博士課程修了
2017年4月1日～ 広島大学大学院 工学研究科 助教
2020年4月1日～ 広島大学学術院（先進理工系科学研究科） 助教
