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

1995 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 京都大学, 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 / 模型実験 / 数値解析 / 現場計測

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.
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)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用いて,1g下の降下床模型実験を解析し,結果を比較検討した.
(2)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)シールド模型を用いた室内実験および現場実測データから,シールド機体と地盤の相対変位と機体周辺に作用する土圧との関係に関し考察を行った.
(4)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,乾燥砂地盤・飽和砂地盤・粘性土地盤のそれぞれの緩み土圧,降下床周辺に作用する土圧・水圧を計測した.実験の結果,乾燥砂・飽和砂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,地表面変位の地盤による違いを明らかにした.
3.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,片福連絡線大川・淀川シールドで得られた各種記録のデータベース化を実施し,土圧の挙動特性を数値解析で定性的に説明可能かを検討した.
4.大深度シールドトンネルの設計法の提案と全体研究のまとめ
フェナ・バッファー曲線を基本とする設計理念を構築し,地山と支保の相互作用から設計方針を提案した.

Research Products

• [Publications] 足立紀尚: "降下床実験における土圧分布" 土木学会第50回年次学術講演会講演概要集. 3-B. 1164-1165 (1995)
• [Publications] 足立紀尚: "円形降下床に作用する荷重の算定式" 土木学会第50回年次学術講演会講演概要集. 3-B. 1166-1167 (1995)
• [Publications] 足立紀尚: "落とし戸周辺の受働土圧分布の算定" 第29回土質工学研究発表会講演集. 3-3. 1987-1988 (1995)