浮力を受ける大規模地下構造物の安定性に関する基礎的研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555133
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 竹村 次朗 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40179669)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北詰 昌樹 運輸省港湾技術研究所, 土質部, 地盤改良研究室長 ; 岡村 未対 東京工業大学, 工学部, 助手 (50251624) ; 廣岡 明彦 東京工業大学, 工学部, 助手 (70238400)
• Keywords: 地下構造物 / 浮力 / 土被厚さ / 載荷速度 / 粘土地盤 / 砂地盤 / 浮き上がり量 / 引き上げ荷重

Research Abstract

浮力を受ける構造物の安定性を調べるために、平成6年度は地盤中のトンネル構造物中の水を流し出すことによってトンネル内部土堀削過程をシミュレートする遠心模型実験を行った。実験では粘土地盤、砂地盤中に配置するトンネルの剛性、深さをパラメータとし、これらがトンネルの周辺に加わる土圧、トンネル周方向応力、地表面変位に及ぼす影響を調べた。これによって得られた結論は以下に示す通りである。
1)トンネル内圧が等方的に減少する段階で、トンネルが半径方向に収縮し、これに伴ってトンネル外周に加わる土圧が減少し地盤表面が沈下する。トンネル外周の土圧の減少量は地盤の剛性が大きいほど大きく、内圧の減少によるトンネル周方向応力の増加は地盤剛性の小さい地盤ほど大きくなる。
2)トンネル内部の水を流出させ、トンネル重量を減少させる過程において、剛性の大きな砂地盤ではトンネル深さによらず地盤表面の隆起は生じないが、軟弱な粘土地盤でトンネルが地盤の浅い部分に存在する場合、トンネル直上の地盤表面で若干の地盤の上向きの変位が観察された。しかしながらトンネル上の土の厚さCトンネル直径Dの比、C/Dが1以上であれば地盤が浮力によって破壊することは、地盤がある程度軟弱な場合でも無いものと言える。
3)トンネルが上向きに浮力を受けると、トンネルの剛性が小さい場合にはトンネルの内径が水平方向に増加し上下方向に減少することによって、トンネル周方向の応力は剛な地盤に比べて一様な分布となり、また地盤表面の上向きの変位量は小さくなる。

Research Products

• [Publications] 塩梅崇、野城一栄、廣岡明彦、竹村次朗、木村孟: "上向きの力を受ける粘土地盤中の地下構造物の変形・破壊挙動" 第29回土質工学研究発表会講演集. 3. 2013-2016 (1994)
• [Publications] 野城一栄、塩梅崇、岡村未対、竹村次朗、木村孟: "上向き力を受ける砂地盤中の地下構造物の安定性" 第29回土質工学研究発表会講演集. 3. 2009-2012 (1994)
• [Publications] 清藤幹雄、野城一栄、岡村未対、桑野二郎、尾上篤生: "飽和地盤中の積層導抗トンネルの内部土堀削時の挙動" 第30回土質工学研究発表会講演集. (1995)
• [Publications] 酒井貴之、岡村未対、竹村次朗、木村孟、尾上篤生: "積層導抗トンネルの内部土堀削時挙動について" 第29回土質工学研究発表会講演集. 3. 1983-1986 (1994)