亀裂性岩盤の構成式モデル化とボアホールテレビを用いた計測法の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452262
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀井 秀之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10181520)
• 研究分担者: ナナコーン プルエッタ 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (29863831) ; 堀 宗朗 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00219205) ; 堀井 秀之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10181520)
• キーワード: 亀裂性岩盤 / 構成式 / ボアホールテレビ / 空洞掘削 / 岩盤変位 / 原位置試験

研究概要

空洞掘削においては、初期地圧により閉塞しているジョイントが地圧応力の開放により閉口やすべりを生ずることが、岩盤挙動の支配的メカニズムであると考えられる。このメカニズムを考慮し、ジョイントを多数含む岩盤の構成式のモデル化を行なった。モデル化にあたっては、マイクロメカニクスに基づく連続体理論の構築という手法を適用した。
任意の荷重・境界条件に対する岩盤構造物の解析手法を開発した。解析に必要となる入力データは、岩石コアの弾性定数・ポアソン比の他に、卓越するジョイントの走向・傾斜とその平均間隔、ジョイント面の摩擦角だけでよく、ジョイントの寸法・起伏の大きさ・連結性等のパラメータは適当な方法で推定することになる。解析結果としては、岩盤の変位・ひずみ分布だけでなく、内在するジョイントの平均的開口・すべり量が求まるところに本解析手法の特徴がある。
前年度に開発した解析法を用い、既存の地下発電所の掘削解析を行い、解析結果とその計測結果との比較を行った。さらに、初期地圧・越節理方向等のパラメータを変化させた場合の、岩盤の変形、ジョイントの開口・すべり量の分布、すなわち緩み域の分布と緩みの量等の予測を行い、岩盤挙動に対する種々の要因の影響を調べた。
ボアホールスキャニングシステムと呼ばれる計測装置をボアホール内に敷設するレールにそって走らせ、取得するデータを画像解析することにより、ボアホールに沿った岩盤の変位を計測する方法を開発した。開発した計測法の有効性を実証するために、葛野川地下発電所空洞掘削の現場において計測法の実証を行った。掘削ステップの進行に伴って、ボアホールにそって岩盤の変位がどのように分布しているか、ジョイントがどこで、どのように閉口するかを調べた。

研究成果

• [文献書誌] P.Nanakorn and H.Horii: "A Fracture Mechanics-based Design Method for SFRC Tunnel Linings" Proc.of JSCE.532/V30. 221-233 (1996)
• [文献書誌] Kabele,P., Horii,H.: "Analytical Model for Fracture Analysis of Pseudo Strain-Hardening Comentitious Composites" Proc.of JSCE. 532/V30. 209-219 (1996)
• [文献書誌] 井上純哉・堀井秀之: "熱力学的定式化に基づく変化の局所化の理論と解析手法" 構造工学論文集. 41A. 493-498 (1995)
• [文献書誌] 吉田秀典・堀井秀之: "マイクロメカニクスに基づく岩盤の連続体モデルと大規模空洞掘削の解析" 土木学会論文集;. (登載予定). (1996)
• [文献書誌] H.Horii, P.Nanakorn and P.Kabele: "Application of Fracture Mechanics to Design of SFRC Tunnel Linings and Development of Strain hardening Comentitious Composites" Fracture Mechanics of Concrete Structures, Proceedings FRAMCOS-2, edited by H.Wittmann, AEDIFICATIO Publishers. D-79104 Freiburg. 1345-1360 (1995)
• [文献書誌] H.Yoshida, H.Horii and H.Uno: "Micromechanics-based continuum Theory for Jointed Rock Mass and Analysis of Large-scale cavarn excavation" Proceedings of Eighth Interrational Congress on Rock Mechanics, Tokyo, Japan, 1995, A.A.Balkema. Vol.2. 689-692 (1995)