トンネル支保構造物の役割と設計思想

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550474
• 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, 土木技術部, 主任研究員 ; 佐藤 京 北海道開発局土木研究所, 構造研究室, 研究員 ; 蟹江 俊仁 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10332470)
• Keywords: トンネル支保 / 吹付けコンクリート / 鋼製支保 / 支保剛性 / トンネル支保設計

Research Abstract

わが国のトンネル支保構造物の標準設計は、ヨーロッパの使用例を参考に改良が加えられてきたものであり、「吹付けコンクリート」、「鋼アーチ支保工」、「コンクリート覆工」等の各支保工を地山分類(地山特性)に応じて、適宜組み合わされて用いられるが、各支保工の役割分担まで踏み込んだ分析は行われていない。また現在のところ、必要な支保規模を設定する代表的な方法として、トンネル変形量とトンネル壁面に作用する内圧との関係を示す「地山特性曲線」に、支保工変形量と支保に作用する荷重(支保圧)との関係を示す「支保工特性曲線」を重ねる方法、いわゆる「地山特性曲線法」が用いられている。以上のようなことを考慮して、ここでは次の2点を目的に研究を行った。
(1)円筒殻理論に基づく支保剛性算定式の誘導。
(2)鋼アーチ支保工のひずみ測定結果に基づく上半掘削時作用荷重の推定。
得られた主な結果は以下の通りである。
(1)支保剛性算定式を吹付けコンクリート(円筒殻)および鋼製支保(アーチ)の相互作用を考慮し導き、陽な形で提示した。
(2)薄肉円環理論から計算される従来法の支保剛性は、本算定法のそれより常に大きめの評価をし、その差は最大で20%である。
(3)上半掘削時における鋼アーチ支保に作用する荷重とその作用方向の概略は、アーチ支保の一部の区間(両端でひずみを計測)の半径方向、接線方向およびモーメントのつり合い式を基に評価できる。
(4)ただし、(4)で得られた荷重を作用させたひずみの再計算の結果は、アーチ支保工基礎の条件に大きな影響を受ける。

Research Products

• [Publications] 三上 隆: "円筒殻理論を用いたトンネル支保工曲線について"第57回土木学会年次学術講演会概要集. 353-354 (2002)
• [Publications] 竹部公章: "トンネル鋼製支保工に作用する荷重推定"土木学会北海道支部論文報告集. 59. 122-123 (2003)
• [Publications] 藤田 佳彦: "円筒殻理論に基づくトンネル支保圧について"土木学会北海道支部論文報告集. 59. 184-185 (2003)