3次元模型実験および数値解析に基づく超大断面トンネル支保覆工の設計規範の確立

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555167
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 足立 紀尚 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20026173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 亮 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30177927) ; 建山 和由 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10179731) ; 田村 武 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30026330) ; 岸田 潔 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20243066)
• Keywords: 大断面トンネル / 長大トンネル / 降下床実験 / 剛棒ばねモデル / 土圧 / 地表面沈下 / 重力場 / 遠心力場

Research Abstract

本研究では,近年ニーズの高まっている超大断面トンネル支保・覆工の設計規範の確立を目的とし,NATM工法で用いられる吹き付けコンクリートの支保構造の力学的モデルを用いた考察,土被りおよびトンネル断面形状をパラメータとした模型実験によるトンネル覆工に作用する曲げモーメントおよび土圧の検討,3次元降下床実験によるトンネル交差部の力学的挙動の把握を実施している.
1.トンネル覆工模型による降下床実験
トンネル覆工模型を用いた降下床実験を行い,トンネル掘削による覆工への影響を覆工模型に作用する軸力・モーメントを計測することで検討を行った.降下床実験は,重力場および遠心力場で行う.覆工模型は,形状が半円状のものから偏平なものまで数種類用意し,トンネル形状が覆工に作用する軸力・モーメントにどのような影響を与えるのか検討を行った.
2.トンネル覆工に作用する軸力・モーメントに関する数値解析的検討
上述の模型実験について,剛棒ばねモデルを用いて検討を行う.剛棒ばねモデルは,研究者らが開発した簡便なトンネル覆工の軸力・モーメントを計測する方法である.その結果,モーメントの分布に関しては実験と定性的な傾向において一致を見た.ただし,実験値と解析値にはいくらかの違いが有り,実験結果の評価,解析入力値の検討,解析コードの改良を行っていく必要がある.
3.3次元降下床実験
3次元降下床実験装置を開発・改良し,トンネル掘削を模擬した降下床実験,トンネル交差部の掘削模型実験を行い,降下床に作用する土圧,周辺地盤に作用する土圧,地表面沈下量の計測を行っている.実験は,当初の予定分は終了しており,次年度は解析検討を行っていく予定である.

Research Products

• [Publications] 木村哲也: "模型実験による扁平断面トンネル覆工に発生する曲げモーメント"第34回地盤工学研究発表会講演集. 2-2. 1731-1732 (1999)
• [Publications] 岸田 潔: "重力場および遠心力場における扁平断面トンネル模型実験"第44回地盤工学シンポジウム発表論文集. 267-272 (1999)
• [Publications] 足立紀尚: "3次元降下床実験によるトンネル交差部の力学挙動"土木学会論文集. No.638/III-49. 285-299 (1999)