62万kmの既設ファイバーをセンサーに流用、市街地のNTT設備で初めて実証

道路陥没の予防に道路下の光ファイバー活用　NTTらが“地中空洞”発見の実証実験

　2025年1月に埼玉県八潮市で発生した道路陥没事故。その原因とされる「地中空洞」を、道路下に埋められた既設の通信光ファイバーで早期発見する技術が開発されている。

　NTTと産業技術総合研究所（産総研）は、2025年10月21日、光ファイバーセンシング技術を用いて、深さ約3m～30mの地盤特性を「常時モニタリング」する手法を実証したと発表した。地盤の状態変化を継続的に測定することで、地中に空洞が出来たことを推定できる可能性も確認している。

　このプロジェクトは今年2月に発表されたが、今回は実際の市街地にあるNTT設備で実証しており、地下管路（約62万km）に敷設済みの通信光ファイバーへの適用が期待される。NTTでは、システムとしてのサービス化に向けて、2026年度内の技術確立を目指す。

光ファイバーセンシングを用いた地盤特性のモニタリング

社会問題となる“地中空洞”を見つける従来調査の限界

　老朽化した上下水道などのインフラに、地中土砂が流入することで発生する地中空洞。これにより引き起こされる道路陥没は、交通障害やライフラインの寸断にとどまらず、人命に関わる重大事故につながる恐れがある。

　これまで、地中空洞を調査する方法としては、地中レーダーや超音波などが用いられてきた。しかし、これらの手法は、現地への人員派遣や通行規制が必要になるため高頻度の点検や監視には適しておらず、そのうえ調査できる深度も約3m未満と限られる。

　一方で、物理探査分野には、地面のわずかな揺れである「常時微動」を高感度地震計（微動計）で測定することで、深度約数10mの地下構造を推定する「微動アレイ探査」という技術がある。さらに近年では、微動計の代わりに光ファイバーセンサーを用いる研究も始まっており、今回の実証もそのひとつだ。

実証実験の背景

光ファイバーセンシングで“高頻度”かつ“広範囲”の遠隔モニタリング

　今回の実証実験は、地盤が固いとされる茨城県つくば市と、事故が発生した八潮市に近い埼玉県草加市の2箇所で、2025年7月から9月にかけて実施された。検証内容は2つに分かれる。

　ひとつは、常時微動を利用した広範囲かつ高頻度な地盤モニタリングの検証だ。今回用いられた技術は、NTTが開発した光センシング技術「分布音響センシング（DAS）」である。

　DASは、光ファイバーに特殊な光を入射することで、光ファイバーの振動を高密度に測定することができる。装置を既設の通信光ファイバーとつなぐだけで、高頻度な遠隔モニタリングが可能だ。

　NTTアクセスサービスシステム研究所のアクセス運用プロジェクト 主任研究員である飯田大輔氏は、「従来技術では、年に一回、数年に一回レベルでしか調査ができない。本手法は、光ファイバーをつなぎ、装置のボタンを押すだけで測定できる」と説明する。

　実験では、市街地の地下管路に敷設された光ファイバーケーブルの複数地点において、DASおよび産総研の有する微動アレイ探査技術を用いて、常時微動に含まれる振動の計測結果を比較した。

実証実験のイメージ図

　その結果、DASと微動アレイ探査による測定は、約3m～30mの深さにおいて、両者がおおむね一致することが確認できたという。「地下光ファイバーからの測定が、地上からの微動アレイ探査と同精度かつ同深度で情報が得られ、地盤特性の高頻度な遠隔モニタリングが可能なことが実証できた」（飯田氏）

地盤特性の測定結果

　今回もうひとつ実施されたのが、空洞形成の予兆を推定できるかどうかの検証だ。具体的には、地盤の一定体積に占める空洞の割合が増えていくと何が起きるかをシミュレーションした。

　その結果、地中空洞が形成されると、空気や水が溜まることから、振動の伝搬速度が低下することが確認できた。

　DASを活用した高頻度なモニタリングで、このような地番特性の変化を経常的に観測することで、空洞化の予兆を推定できることが期待されるという。

地盤に空洞が形成された際の地盤特性の変化

　今後は、NTTグループ会社を通じて、自治体や上下水道事業者と連携し、都市環境での実証実験を重ねていく予定だ。あわせて、解析アルゴリズムの高度化や検知システムの開発を進めていく。

　NTTは、インフラ監視や防災システムとしての早期サービス化に向け、2026年度中には本技術を確立することを目標にしている。

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