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スクイーズィングロックにおけるトンネルの破壊と支保の機構について

研究課題

研究課題/領域番号 02452197
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 基礎・土質工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

川本 眺万 (川本 〓万)  名古屋大学, 工学部, 教授 (80023018)

研究分担者 京谷 孝史  名古屋大学, 工学部, 助手 (00186347)
市川 康明  名古屋大学, 工学部, 助教授 (30126833)
AYDAN O^^¨me  名古屋大学, 工学部, 助手 (70194636)
研究期間 (年度) 1990 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
1991年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1990年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワードスクイーズィング / 膨張性地山 / トンネル崩壊 / スクイ-ズィング / 支保工 / 有限要素粘弾塑性解析 / 軟岩 / スクィ-ズィング / トンネル / 有限要素法解析 / 粘弾塑性
研究概要

我が国のトンネル建設において、いわゆる膨張性トンネルと呼ばれるトンネルの崩壊事例が数多く見受けられるが、このように地山がトンネル空間に押し出される現象のメカニズムについては、未だ十分い理解されているわけではない。従来は、トンネル周辺地山があたかも膨張しているように見える現象を直接捕え、ある種の粘土鉱物が吸水してスウェリング(膨潤)する結果であると評価されていた。
しかし、過大に膨潤しうる程の水供給が無かったり、膨潤性粘土鉱物の含有量が相対的に少ない地山でのトンネル膨張事例が数多く報告されており、本研究では、むしろトンネルの周辺地山が降伏して塑性流動する結果が、膨張現象となって現われるものと考え、このようなメカニズムによる現象をスウェリングと区別してスクィーズィングと呼び、その定量的評価法を明かにすることを目的とする。このような現象の評価のためには、スクィーズィングロックの力学特性、特に降伏後の応力-ひずみ挙動を明かにすることが必要となる。
そこで、本研究ではまず第一に、日本において膨張性と呼ばれる地山でのトンネルの施工報告から種々の試験・計測データを収集整理し、スクィーズィングロックの力学特性を明かにした。それらの結果は、全て一軸圧縮強度との相関式として整理されている。さらに、収集した岩石試験結果から応力-ひずみ曲線を分析し、状態ひずみ比なるパラメーターを抽出定義し、それとトンネル壁面の周方向ひずみとを関係づけ、スクィーズィングのレベルを5つに分類する方法を提案している。
つぎに円形トンネルに関する壁面ひずみの理論解をそれぞれのスクィーズィングレベルに対応させて誘導し、その材料定数を先に整理したデータベースからすべて一軸圧縮強度と対応づけることによって、トンネルの土被りと地山の一軸圧縮強度のみをインプットすることによって、トンネルの壁面変位を簡単に予測するチャートを作成した。さらに、支保工による内圧効果を考慮した場合のチャートも求め、無支保で予想される壁面変位を許容値まで押さえるのに必要な支保工を設計することも可能となる手法を提案している。
最後に、この手法を日本における代表的な膨張性トンネル事例に適用し、計測値と予測値を比較することによって、地山の弾性波速度の分布さえ決まれば、事前設計に十分に役立つ範囲の精度で、トンネル縦断に沿った壁面変位の分布を予測できることを示した。本研究の成果は十分に実用化されうるものであると思われる。

報告書

(3件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] T.Kawamoto: "The mechanism and evaluation of defomation of tunnels of squeezing ground" Proceedings of the 7th Intemational Congress on Rock Mechanics,Aachen. 2. 1317-1320 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Aydan: "A method for the prediction of the squeezing potential of rocks about tunnels" 第13回西日本岩盤工学シンポジウム論文集. 109-114 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 川本 眺万: "日本におけるスクィーズィングトンネルの実態" 第24回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集. 195-199 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] アイダン・オメル: "スクィーズィング地山におけるトンネルの変形挙動とその予測法について" 土木学会論文集. 448. 73-82 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kawamoto: "The mechanism and evaluation of deformations of tunnels in squeezing ground" Proceedings of the 7th International Congress on Rock Mechanics, Aachen. Vol.2. 1317-1320 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Aydan: "A method for the prediction of the squeezing potential of rocks about tunnels (in Japanese)." Proceedings of the 13th West Japan Symposium on Rock Mechanics. 109-114 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kawamoto: "The squeezing tunnels in Japan (in Japanese)." Proceedings of the 24th JSCE Symposium on Rock Mechanics. 191-195 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Aydan: "A method for the prediction of deformation behavior of tunnels excavated in squeezing ground (in Japanese)" Proceedings of JSCE. No.448/III-19. 73-82 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kawamoto: "The mechanism and evaluation of deformations of tunnels in squeezing ground" Proceddings of & th International Congress on Rock Mechanics,Aachen 1991.2. 1317-1320 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kawamoto: "The mechanism and evaluation of deformations of tunnels in squeezing ground" Proceedings of 7th International Congress on Rock Mechanics,Aachen 1991.(1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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