大深度シールドトンネルのための土圧評価とその設計手法に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555135
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 足立 紀尚 京都大学, 工学部, 教授 (20026173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 正 大阪土質試験所, 副所長 ; 小嶋 啓介 福井大学, 工学部, 助教授 (40205381) ; 木村 亮 京都大学, 工学部, 助教授 (30177927) ; 三村 衛 防災研究所, 助教授 (00166109) ; 田村 武 京都大学, 工学部, 助教授 (30026330)
• Keywords: 大深度 / シールドトンネル / 土圧評価 / 設計手法 / lg下の模型実験 / 遠心場の模型実験 / 降下床実験 / 土圧分布

Research Abstract

本研究は,シールドトンネルを具体例とする「(1)地下構造物の土圧発生のメカニズムの解明」を第一目標とし,それに基づく「(2)合理的設計法の確立」,「(3)安全な施工・管理システムの構築」そして「(4)周辺環境の防護」について基礎的,総合的な学術の進展をはかるものである。今年度は以下に示す研究を実施した。
1.土圧評価法の提案と大深度シールドトンネルの設計
(1)数値解析:弾塑性,弾粘塑性構成式を用いた有限要素解析と剛塑性有限要素解析を,昨年度実施した1g下の模型実験を解析することによって比較検討した。さらに,より精密な土圧算定法を提案するために,遠心模型実験結果にも適用し,本解析が作用土圧を十分説明可能であることを確認した。
(2)切り羽:シールド切り羽における土圧の評価手法を,クーロンの主働土圧理論とテルツァギィーの緩み土圧理論を合成して作成し,模型実験結果と比較することにより,切り羽の安定策を検討した。
(3)設計:シールドセグメントの設計に対して,セグメント間のボルト継手をモデル化し解析した。
2.遠心載荷装置によるモデル実験
軸対象降下床模型実験により,砂質地盤と粘性土地盤のそれぞれの緩み土圧を計測した。実験の結果,砂質地盤では緩み土圧は土被りによらないが,粘性土地盤では緩み土圧は土被りによって変化する可能性があることを示した。また,遠心場で地表面変位が計測できる。地表面変位計測システムを新たに開発した。
3.周辺への影響分析
シールドの進行および裏込め注入による地表面沈下の過程を解析した。
4.土圧測定データの分析
過去に得られた土圧の経時変化記録の分析,片福連絡船大川シールドで得られる予定の各種記録のデータベース化を実施した。現在来年度の研究の継続作業として,土圧の挙動を分析し,その特性を定性的に説明できるかを検討作業に入っている。

Research Products

• [Publications] 足立 紀尚: "落し戸実験における土圧分布" 第29回土質工学研究発表会講演集. 3-2. 1989-1992 (1994)
• [Publications] Adachi,T.: "Experimental and andlytical stuadies of eaith pressure" Proc.of the 8th Int.Cont.on Computer Methods and Advances in Geomechanics. Vol.3. 2417-2422 (1994)