トンネル地山の支保能力の定量的評価に基づく支保特性曲線の構成と実用化に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555144
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 木山 英郎 鳥取大学, 工学部, 教授 (30026067)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤村 尚 鳥取大学, 工学部, 助教授 (30032030) ; 西村 強 鳥取大学, 工学部, 助手 (90189308)
• Keywords: NATM / 支保特性曲線 / Fenner-Pacher曲線 / 初期地圧 / 弾性論 / DEM

Research Abstract

弾性理論により定量的評価の基本的な概念・手法の枠組みを確立する研究と,DEM(個別要素法)による非弾性な実地山への拡張に関する研究とを並行して進めており,項目ごとに初年度の成果をまとめる。
1.弾性理論による定量的評価のための理論構成
(1)弾性地盤を念頭に,初期地圧,地盤とライニングの相対剛性,掘削による応力再配分など,周知の力学概念を用いて内空変位や地盤変形と支保力,支保剛性の関係,支保力や支保剛性における地山とライニングの役割分担の概念を明確にした。
(2)円形トンネルの2次元弾性解をもとに,地山支保力,ライニング支保力と総支保力の定量化指標としての地山支保剛性,ライニング支保剛性,総支保剛性を具体化した。
(3)初期地圧,初期地盤剛性によって定まる必要剛性(あるいは必要支保力)と上記の各支保剛性(あるいは支保力)から,弾性支保特性曲線を構成した。
2.DEM解析による上記理論構成の検証
円形トンネルのDEM解析を行い,初期地圧レベルや地盤とライニングの相対剛性の変化によってゆるみや破壊を伴う非弾性領域での各支保剛性(あるいは支保力)と支保特性曲線の成り立ちを,弾性理論によるものと比較しながら,定性的・概念的な面から検証した。
3.DEM解析による定量的評価のための検討
弾性定数や強度定数で与えられる地盤やライニングの特性を要素配列と要素定数として定量的に設定する手法と,得られる接触力や要素変位から各支保力,支保剛性を定量的に評価する手法を検討した。