破壊力学に基づく鋼繊維補強コンクリートトンネル覆工の設計法の確立

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555131
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀井 秀之 東京大学, 工学部, 助教授 (10181520)
• 研究分担者: 堀 宗朗 東京大学, 工学部, 助教授 (00219205)
• キーワード: 破壊力学 / トンネル工法 / 掘削覆工併進工法 / 設計法 / 鋼繊維補強コンクリート / 変位場計測法 / ひびわれ

研究概要

(1)変位場計測法の開発と曲げ試験とひびわれの計測
画像解析の手法を用いた変位場計測法であるマッチング法の開発・精度向上を行った。試供体にはスプレー塗料によりランダム模様をつけ、試験の各段階で通常の写真撮影を行う。写真を画像に取り込む際に、変位計付きXYステージとCCDカメラ付き実体顕微鏡を用いることにより変位測定精度を向上させた。取り込んだ画像に対してマッチングを行い、変形前のマスク領域がどこに移動したかを調べることにより変位を求めた。鋼繊維補強コンクリートの曲げ試験を行ない、供試体表面の変位を開発したマッチング法により計測した。変位場からひずみ場を求め、そのひずみ場からひびわれの発生・進展の様子が明らかとなった。
(2)覆工のひびわれ進展解析
既に開発済みのコンクリートにおけるひびわれ進展解析プログラムを用いて、曲げ試験の解析を行い、実験と結果を比較することにより、解析手法の妥当性を検証した。特にノッチ無しの梁における、分散したひびわれが一本に局所化する過程を再現しうるかどうかに焦点を当てた。
(3)設計法の提案
実験・解析の成果を踏まえ、設計法の提案を行った。断面の耐力を算定する方法、その入力データである鋼繊維が受け持つ引張強度の試験法を提案した。その妥当性を示すために、既存の実験結果を整理し、新しい設計法を適用した場合の断面耐力の算定値と実際の耐力との比較を行った。

研究成果

• [文献書誌] 奥井義昭.堀井秀之.秋山成興: "マイクロメカニクスに基づく連続体理論と変形の局所化現象の解析" 土木学会論文集. 501/I-29. 55-64 (1994)
• [文献書誌] 井上純哉.堀井秀之.: "熱力学的定式化に基づく変形の局所化の理論と解析手法" 構造工学論文集. 41A. (1995)
• [文献書誌] H.Horii and Y.Okui: "Thermomechanics and micromechanics-based continuum theory for localization phenomena" Proceeding of IUTAM Symposium on Fracture of Brittle Disordered Materials:Concrete.Rock and Ceramics,20-24 Sept.1993,Brisbane.Australia,E & FN Spon. 391-405 (1994)
• [文献書誌] H.Horii and Y.Okui: "Micromechanics-based continuum theory and numerical analysis of localization phenomena" Computer Methods and Advances in Geomechanics,Siriwardane & Zaman(eds),Proceedings of the eighth International Conference on Computer Methods and Advances in Geomechanics,West Virginia,U.S.A.1687-1692 (1994)
• [文献書誌] P.Nanakorn and H.Horii: "A Fracture Mechanics-Based Design Method for SFRC Tunnel Lining" Proceedings of the South East Asian Symposium on Tunnelling and Underground Space Development,Japan Tunnel Association. 71-78 (1995)