2017 Fiscal Year Annual Research Report
Relation between process of structure collapse and release of ground deformation energy
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15K06220
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| Research Institution | Public Works Research Institute |
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Principal Investigator |
砂金 伸治 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 研究員 (10355878)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トンネル / 地山 / 変状 / 外力 / 変形エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国では多数の地中構造物があり，例えば山岳道路トンネルでは約10,000本が存在しているが，これらすべてが健全な状態にあるわけではない．例えば膨張性地山にある場合は，トンネルにせん断ひび割れが発生し，表面からコンクリートがはく離する事例や，巨大な直下型地震の影響で鉄筋の露出や数は多くないが覆工コンクリートが落下する事例が報告されている．これらの事例を分析すると，前者に関しては当初は微細なひび割れが発生し，それが徐々に進行して変状が累積し，最終的にせん断ひび割れを生じて破壊を生じるもので，変状の進行が比較的緩慢，すなわち中～長期的に変状が生じると予想される．また，後者では構造が大規模に衝撃的かつ急激に破壊，すなわち極短期～短期的に荷重が作用したと予想される．
より安全性の高い地下構造物を構築するためには，上述の荷重の作用に関するメカニズムを解明し，地山と構造を同一の系で考えることに加え，時間要素を考慮した外力作用による影響が存在することを把握する必要がある．平成29年度はトンネルに作用していると想定される外力の傾向を把握した結果をもとに，トンネルに発生している変状を材質劣化によるものと巨大な外力によるものに分類し，実際の変状の進展を検討した．とくに，前者については長期にわたるトンネル内での覆工コンクリートの挙動に関する計測結果をもとに，材質劣化によると考えられるひび割れの発生およびその進展のメカニズムを分析し，時間的な変化と変形の関連性を検討した．また，後者についてはトンネル覆工を模擬した模型を用いた載荷実験を行い，載荷の過程や覆工の補強材料の差異による崩壊の状況を把握したとともに，その荷重と変位の変化の傾向から最大荷重と最大変位のみならず，崩壊現象や外力に対する破壊の有無について，変形に関連するエネルギーの検討が必要となる可能性を検討した．
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