【イマドキの大学ゼミ】「トンネル研究」…なにを学ぶ？　NEXCO東日本も注目

日本は世界有数の「トンネル大国」です。トンネルは人や車、鉄道だけでなく、水や電力なども運ぶための重要なインフラ構造物です。東京都立大学都市環境学部都市基盤環境学科では、安全で豊かな社会基盤を創造するための工学を学びます。学部4年次からはゼミに所属して専門的な研究をし、半数以上が大学院にまで進みます。その中でも人気がある「トンネル研究」のゼミでは、どんな学びをしているのでしょうか。

■研究室データ■

東京都立大学　都市環境学部都市基盤環境学科

砂金（いさご）ゼミナール

研究分野：トンネル工学

ゼミ生：15人（男11人：女4人）　（2024年4月時点）

都市基盤環境学科には、土木や環境工学を学ぶための3つのコース「社会基盤分野」「環境システム分野」「安全防災分野」があります。大学院都市環境科学研究科の博士前期課程1年に進んだ山田芽生（めぐみ）さんは、安全防災分野のトンネル工学が専門の砂金（いさご）伸治教授の下で研究を続けています。主な研究テーマは、山岳トンネルです。

「祖父も父も土木関係の仕事をしていました。大学受験を考えていたとき、家にあった父の土木学会誌をふと読んでみたら、土木業界は『人生より長く続くもののために、人生を費やすような仕事』というようなことが書いてありました。その言葉に感銘を受けて、私も土木を学ぼうと東京都立大学に進みました」（山田さん）

大学選びではあまり迷わなかったものの、ゼミ選びでは少し悩みました。

「3年次まで座学の授業を受けてきて、いきなり研究室を決めるように言われてもピンときませんでした。ただ、トンネル工学の授業で聞いた『トンネルは掘ってみないとわからない』という言葉が印象に残っていました。そして何より、いつも笑顔で、どんな質問にも答えてくださる砂金先生のお人柄に共感していました。ですからトンネル工学に興味があったとともに、砂金先生のお人柄に惹かれてゼミを決めました」

ゼミでは、これまでの研究論文などを読んだうえで各自がテーマを決定し、模型を使った実験を繰り返しながら結論を導き出していきます。

「トンネルといえば半円形のイメージがあると思いますが、一番強固なのは、土や岩の重みがバランスよくかかる真円のトンネルです。半円の場合は底に土や岩の圧力がかかるため、路面が押し上げられて隆起することがあります。これを『盤ぶくれ』といい、盤ぶくれを防ぐためにトンネルの下側に逆アーチ状の『インバート』を造って補強します」

山田さんが主に研究しているのが、トンネルを見えないところで強固に支えている、このインバートという構造です。

「インバートを少しだけ丸い逆アーチ状にしたら強度はどうなるのか？　平たく厚くしたらどうなるか？　こうしたことを解明するため、水と砂と接着剤を混ぜて100分の1サイズ（直径10㎝ほど）のトンネル模型を作ります。この模型に力を加える実験を繰り返しては、解析ソフトを使ってひび割れの影響を調べていきます」

先輩から受け継がれてきた研究から山田さんが実験で導き出した形状のインバートは、共同研究を行うNEXCO東日本からも注目されています。すでに現場の専門家が図面を引くなど、実用可能かどうかの具体的な検討に入っているそうです。