| 研究概要 |
地山支保力や地山特性曲線を定量的に取り扱う方法を確立することを目的として研究を進めた.まず,地山の支保能力をあらわす定量的な指標(ライニング支保剛性K^^￣_L,地山支保剛性K^^￣_E,トンネル総支保剛性K^^￣_T)を提案するとともに,地盤とライニングの接触条件や掘削解放力の作用を考慮した円形トンネルの2次元弾性解を用いて,これらの定量的指標の関係を研究した.その過程では,境界面の粗さを考慮した厳密解を誘導し,埋設管のような無負荷状態からの地盤変形に応じる解(全変形解と呼ぶ)と,押し管やトンネルのような掘削以前の初期応力による地盤の変形をゼロ補正した解(初期変形補正解と呼ぶ)とを明確に区分した.さらに,その弾性解を基に,地山の支保能力とライニングの支保効果を示すトンネル支保特性曲線を構成する方法を考案するとともに,二つの解の簡明な互換性も明らかにした.
この特性曲線は弾性地盤に対するものであり,トンネル周辺に発生する応力集中に伴う地盤の塑性化や地盤内に内在する不連続性等の影響も考えておく必要がある.本研究では,弾性解析に基づく以上の考察を,ひずみ軟化を含む非線形な応力-ひずみ関係に発展させるときの考え方を個別要素解析(Distinct Element Method ; DEM)による特性曲線を用いて検討した.その結果,個別要素解析例でも地盤強度に対する初期応力レベル(いわゆる地山強度比)の違いによって,トンネル支保特性曲線の特徴が説明できるとの解釈に基本的に対応する結果を得た.
地山の支保能力を利用すること自体は,トンネル設計にとって合理的な発想であるが,逆に,トンネル掘削に伴い地山の応力状態は破壊点に接近するといえる.特に,破壊点近傍にあるときは,トンネルの安定性に問題が無いか明確にしておく必要があることも示した.
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