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

1995 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, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10181520)
• 研究分担者: 堀 宗朗 東京大学, 大学院・工学系研究科, 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 / 高繊維補強コンクリート / 変位場計測法 / ひびわれ

研究概要

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。
鋼繊維補強コンクリートの一軸引張試験と曲げ試験を行った。曲げ試験についてはノッチのある場合とない場合について行う。供試体表面の変位をレーザースペックル法によって計測した。
レーザースペックル法において観察される干渉縞を画像解析することにより、ひびわれの分布と開口変位を求める。開口変位と引張軟化曲線よりひびわれ面で伝達される応力を推定した。この情報は数値解析の妥当性を検証し、設計法における仮定を設ける上で重要である。
一軸引張試験の結果と曲げ試験の結果より、既に開発済みの逆解析法を用いて引張軟化曲線を求めた。両者から求まる引張軟化曲線はほぼ一致しており、引張軟化曲線が試験法によらない材料の特性であることが示された。その引張軟化曲線を設計法確立のために必要な有限要素解析の入力データとしてもちいた。
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] 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-Hardeuing 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;(1996)登載予定.
• [文献書誌] H. Horii, P. Nanakorn and P. Kabele: "Application of Fracture Mechanics to Pesign of SFRC Tunnel Linings and Development of Strain hardeuing Comentitious Composites" Fracture Hechauics of Concrete Structures, Proceedings FRAMCOS-2, edited by H. Wittmann, AEDIFICATIO Publishers. D-79104 Fraburg. 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 International Congress on Rock Mechanics, Tokyo, Japan, 1995, A. A. Balkema. Vol. 2. 689-692 (1995)