| 研究概要 |
本研究は,地下回転掘削時において,掘削機械内への土砂の流入および排出がない状態における,かくはん抵抗およびかくはんに伴う土砂の流動状況を理論的かつ実験的に明らかにすることを目的としている.
理論解析には個別要素法を用いた個別要素法は土砂のように不連続な物体の挙動や土砂と機械構造物間の動的相互作用を十分考慮して解析するのに適している.掘削された土砂が充填されるチャンバの中央断面に注目し,個別要素法による2次元解析を行った.土砂は半径一定の円形要素の集合体で,円形要素間の動的接触特性は,要素間に設けたばね,ダッシュポット,および摩擦スライダを組合せたモデルで表現した.かくはんによるチャンバ内の土砂流動状況および掘削土砂と機械構造物の動的相互作用について理論解析し,次の結論を得た.
(1)チャンバ内の土砂流動状況の解析に個別要素法の適用は妥当である.
(2)土砂は,土砂をかくはんする中間ビーム周辺部ではよく流動する.
(3)掘削土砂の粒径が増大すると,かくはん抵抗も増加する傾向を示す.
今後,チャンバ内における土砂の三次元的挙動を解析できるように,解析手法を発展させていく必要がある.
さらに,実験解析用に,地盤を回転掘削するカッタヘッド,掘削された土砂を充填し,その圧力で地盤圧力を支持するチャンバ,およびチャンバ内で土砂をかくはんさせる中間ビームより構成される装置を設計した.この実験装置により,チャンバ内に土砂の流入,排出がない状態におけるかくはん抵抗や中間ビーム,隔壁,チャンバ内壁等の機械構造物が土砂から受ける抵抗力が測定でき,チャンバ内の土砂流動状況の観察も行える.本装置による実験結果によって,確立した理論の妥当性を検証する予定である.
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