2021 Fiscal Year Research-status Report
地盤物性の空間的な不均質性を考慮した山岳トンネル掘削時のトンネルの安定性評価
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21K14382
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| Research Institution | Matsue National College of Technology |
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Principal Investigator |
岡崎 泰幸 松江工業高等専門学校, 環境・建設工学科, 助教 (50806081)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 山岳トンネル / 空間的不均質性 / 地盤物性 / 数値解析 / 安定性評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現状の数値解析を用いた山岳トンネルの設計は，地盤物性の空間的な不均質性がトンネル掘削時のトンネルの安定性に及ぼす影響に関するリスク評価を十分にできていないと考えられる．実際に近年でも，数値解析による設計時の地盤物性の空間的な不均質性に関する評価不足が山岳トンネルにおける事故発生要因の1つとなっている場合があるのが現状である．
そこで，本研究では，数値解析による山岳トンネルの設計の高度化に寄与することを目的とし，今年度は，地盤物性の空間的な不均質性を確率場理論に基づいて考慮したトンネル掘削解析のモンテカルロ・シミュレーションを行い，地盤物性値の変動係数や空間的な変動のスケールの違いがトンネル掘削時のトンネルの安定性（特に，天端沈下やトンネル周辺の最大せん断ひずみ）に及ぼす影響について評価した．その結果，地盤物性値の変動係数や空間的な変動のスケールの大きさによっては，トンネル掘削時の天端沈下やトンネル周辺の最大せん断ひずみに及ぼす影響（ばらつき）が大きく，地盤を均質かつ平均的な物性と仮定したトンネル掘削解析による予測をはるかに超える挙動が生じる場合があることが明らかとなった．また，山岳トンネルの安定性の指標となる限界せん断ひずみと，各解析ケースで得られたトンネル周辺の最大せん断ひずみの最大値を比較することで，各解析ケースにおいて限界せん断ひずみを超過する確率を示すことができ，様々な不均質状況の地盤におけるトンネル崩壊のリスクを評価することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者とその研究室に所属する学生らによって，地盤物性の空間的な不均質性を考慮したトンネル掘削解析シミュレーションを数多く実施した．また，研究協力者（山口大学）と遠隔などで打ち合わせを行い，解析ケースの確認や数値解析結果の評価方法の検討などを十分に実施した．これらの活動により，本研究課題の内容を学術論文としてまとめることができ，本研究課題を進展することができている状況である．
また，研究協力者を新たにつくり地盤物性の空間的な不均質性を数値解析に反映できる多くの現場データを入手することができており，現在では，実地盤の地盤物性の空間的な不均質性を考慮したトンネル掘削解析シミュレーションも実施している．実地盤の不均質性の考慮については課題はあるものの，数値解析シミュレーションだけではなく，現場データの数値解析への考慮についても検討できているため，本研究課題をおおむね順調に進展することができているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，数値解析による山岳トンネルの設計の高度化に寄与するために，解析ケース数を数多く実施して，地盤物性の空間的な不均質性がトンネル掘削時のトンネルの安定性に及ぼす影響を総合的に評価し，その影響に関する汎用的な指標を提案する予定である．また，実地盤の地盤物性の空間的な不均質性を考慮したトンネル掘削解析シミュレーションについても十分に検討し，トンネル掘削解析時におけるトンネル周辺地盤の挙動予測の向上などを図る予定である．これらの実施により，数値解析を用いたトンネル設計時において地盤物性の不均質性を考慮することが可能となる．
本研究課題を今後より推進していくためには，解析の迅速な実施や解析ケースの十分な検討，解析結果の評価方法と結果に基づく次なる方針などが重要となる．そのため，研究代表者の研究室に所属する学生らと密に連携するのはもちろんであるが，本研究課題が予定通りに進まない場合には，研究協力者らと十分に打ち合わせを行い助言などを受ける予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響により，学会や打ち合わせなどで現地に行く回数が減少したため，旅費分が特に余り次年度使用額が生じた．次年度は，国際・国内学会への参加や打ち合わせを積極的に現地にて行う予定であるため，余った旅費分と次年度分として請求した助成金をそれらに当てていく予定である．物品費については，残金が少額であり必要物品が購入できないため，次年度の使用とすることとした．
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