地山強度の劣化・低位化によるトンネル長期不安定性と対策工の有効性評価システム

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550493
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 張 鋒 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 助教授 (70303691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沢田 和秀 岐阜大学, 工学部, 助手 (30273121) ; 八嶋 厚 岐阜大学, 工学部, 教授 (90144394)
• Keywords: 構成式 / 軟岩 / 長期安定 / トンネル / 支保工 / 劣化 / 補強

Research Abstract

研究の成果から得られた主な結論は,次のようにまとめられる。
本構成式に必要な材料パラメータは,室内岩石試験法としてよく用いられる三軸試験で得た値から決定できるが,試験数量や試験コストの問題などから,これまでのトンネル補強を要する地点の地質調査では常用されていない。本研究では,多段階三軸圧縮試験と一軸クリープ試験の結果からも,ある程度の信頼性をもって決定できることが検証できたことで,試験数量と試験コストを最小限に抑え,解析に必要な材料パラメータの精度を確保し得る可能性が示された。
本解析手法から得た結果は,点検・調査・計測データに対し概ね良好であり,トンネルの地圧特性に密接に係わる軟岩地山の力学特性ならびに初期応力状態の妥当性が検証できたことで,現状の再現としての利用から,将来予測手法としての利用が期待できる。今後,類似の事例検証を重ね,実務的利用に向けた整備を進めていきたい。
トンネル補強工法の作用効果は,地山と支保部材との相対的な変形差に応じて発揮され,特に,ロックボルト補強工の作用効果は,地山との相互作用に強く依存するため,これまで定量的評価が困難であった。本研究では,クリープ挙動を示す軟岩トンネルの長期的な補強効果を将来予測評価することに成功したため,特に,比較的規模の大きい補強対策工事であれば,費用便益効果の改善に向けた本解析手法の積極的な利用が期待できる。
本研究は,軟岩地山の長期変形性が既設トンネルに及ぼす影響を着眼点に実施したため,トンネル覆工は梁要素で簡易にモデル化したが,本研究成果のより発展的な利用に向けて,次のことが展望できる。例えば,コンクリートの破壊力学をもとにトンネル覆工のひび割れ状態を的確に評価できる離散ひび割れ解析モデル^<11)>の研究成果を利用し,ひび割れ開口幅と本解析手法で得られたトンネル内空変位量との関係を研究することで,坑内観察の主たる点検項目であるひび割れ状態との対応も同時に評価し得る可能性があるものと考えられる

Research Products

• [Publications] F.Zhang, A.Yashima, S.Matsuda, Y.Sekine, H.Hyodo: "Evaluation of the remedial works for cracked tunnels in creep-behaved ground"Proc.of the 12^<th> Asian Regional Conference of Int.Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Singapore, Leung et al.(eds). 895-898 (2003)