2011 Fiscal Year Annual Research Report
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21360223
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西藤 潤 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40456801)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岸田 潔 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20243066)
建山 和由 立命館大学, 理工学部, 教授 (10179731)
真下 英人 独立行政法人土木研究所, 基礎道路技術研究グループ, グループ長 (80355875)
小林 俊一 金沢大学, 環境デザイン学系, 准教授 (10243065)
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| Keywords | 海底トンネル / 補助工法 / 注入工法 / 浸透流 / 模型実験 / 練成解析 / トンネルの健全性 / 覆工 |
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| Research Abstract |
青函トンネルに代表される海底トンネルでは,施工時および供用時にかかわらず,地下水の浸透対策が最大の課題である.そのため,青函トンネルの貫通に最大限貢献した技術は「注入」であった.ところが注入工法が,完成した海底トンネルの力学的安定性に関して大きな課題を残すことはあまり知られていない.それは、透水係数の小さい領域をトンネル周辺に配置すると,海面からの深さに対応する静水圧に近い大きな水圧がトンネルの近くにまで押し寄せることである.注入域の存在しないほぼ一様な透水係数の地盤内に海底トンネルを掘削した場合,トンネル覆工裏側での水圧を0と仮定すると,遠方の静水圧から覆工背面までなめらかな曲線として水圧分布が得られる.そしてトンネル覆工背面に流れ込む湧水は,この地点における水圧(全水頭)の勾配と透水係数の積の大きさで確定する.勾配は小さいが,透水係数が大きいため湧水は多量となる.一方,トンネル周辺に透水係数の小さい注入域を設けると,注入域の外径のところまで海面からの深さに匹敵する静水圧が到達する.極端な場合として,注入域の透水係数を0とすると,ここでは完全な静水圧となる.トンネル背後の領域での動水勾配は大きくなるが透水係数が十分に小さいので湧水は少なくなる.しかしいずれにしても、大きな水圧の領域がトンネルに近づくため,注入は力学的な観点から,覆工の健全性を阻害するおそれがあるのである.
平成23年度は,透水性の異なる2種類の地盤で構成される模型地盤を用いた変状実験の成果を取りまとめた。また,青函トンネルの湧水データに基づいたトンネルの安定性解析(水-土連成)を行い、トンネル周辺の透水係数の分布や導水機能の低下がトンネルの安定性に及ぼす影響について調べた。また、水圧を考慮した剛塑性解析により安定性の解析を行った。
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