高層ビルや橋の設計では、自重が主たる設計外力になります。この外力によって安定することが重要です。加えて、積雪がある地域では雪荷重を考慮しなければなりませんし、地震時荷重も忘れてはなりません。不確定要因のリスクを排除するために安全率を設定します。 では、トンネルや地下空間の設計外力は如何に考えるのでしょうか。
トンネルや地下空間の上側にある土塊や岩塊重量が重力方向に、その直交方向に測圧が加わります。弾性論が成立すると、ポアソン比（縦横比）から測圧係数は最大1.0となり、鉛直方向水平≧水平方向になります。しかし、土塊や岩塊は積もった後に造山活動により複雑な動きをし、その結果外力は弾性論が成立しない場合が少なくありません。つまり、水平方向圧力の方が大きくなったりすることもあります。ところが、トンネル工事の多くは、土被り圧を最大値とみなし、内空変位や地盤変形を評価しています、そため、変形の異方性や横断方向の変形特異性は考慮されていないことが多く、考察が不適切な現況にあります。
設計外力を適切に見積もることが重要です。そのためには何らかの測定が必要不可欠です。原位置試験では応力解放法や水圧破砕法が、室内試験ではAE法やDRA法が利用されています。ハタ地下コンサルの代表は、比較的手軽に実施できコストも低く抑えられるAE法を開発し、多くの実績を有しています。