寒冷地道路トンネルにおける覆工ひび割れ発生メカニズムの解明と対策

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555131
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 三上 隆 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002303)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須藤 敦史 (株)地崎工業, 主任研究員 ; 小池 明夫 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50312385) ; 名和 豊春 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30292056)
• Keywords: 寒冷地道路トンネル / 覆工ひび割れ / データマイニング / 断熱材 / 非定常熱伝導 / 水和熱

Research Abstract

本年度は下記の研究を行った。
1.データマイニングによるひび割れ発生に関する要因分析:
NATM工法により建設された道路トンネル(小樽管内)の天端に発生したひずみおよび9項目(施工パターン,坑口からの距離,スパン長,打設季節,インバート長,断熱材の有無,コンクリート打設温度,スランプ,空気量)の学習データ間の関連性について,ニュートラルネットワーク(学習法には,誤差逆伝播法と成長抑制学習法を採用)を用いて検討した。その結果,天端クラックと強い結びつきを示す項目として,坑口からの距離,施工パターン,断熱材の有無,コンクリート打設温度が抽出された。
2.非定常熱伝導解析手法の確立:
コンクリートが硬化していく過程で発生する水和熱を考慮した非定常熱伝導解析プログラムを有限要素法を用いて作成した。新設トンネルでは一次覆工と二次覆工の間に厚さが薄く,熱容量の小さい断熱材が施工されるので,離散化による数値計算上の悪影響を取り除くために,断熱材の厚さ方向に要素分割を必要としない特殊要素を開発した。なお,この要素の精度は種々のモデル解析より良好であることが判明した。また,トンネル建設地点の未観測気温を推定する方法について検討を行い,アメダス観測値とSemi-Variogramより求める方法を提示した。さらにトンネル延長方向の気温の推定式の検討も行った。

Research Products

• [Publications] 須藤敦史: "寒冷地トンネル内の気温変動について"トンネル工学研究論文・報告集. 10巻. 251-256 (2000)
• [Publications] 三上隆: "水和熱に起因する寒冷地コンクリート構造物の温度応力解析"寒地技術論文・報告集. 16巻. 242-246 (2000)
• [Publications] 須藤敦史: "道路トンネルにおける坑内温度の変動について"寒地技術論文・報告集. 16巻. 275-282 (2000)
• [Publications] 河村巧: "断熱材の設計における気温推定式の検証"土木学会北海道支部論文報告集. 57号. 980-983 (2001)
• [Publications] 松田奈緒子: "ニューラルネットワークを用いたデータマイニングによるトンネルひび割れの一考察"土木学会北海道支部論文報告集. 57号. 988-989 (2001)
• [Publications] 須藤敦史: "断熱材設計におけるトンネル坑内・外の気温設定について"2001トンネル技術の特別講演と技術研究発表会論文集. 57-66 (2001)