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本研究は世界の炭鉱で問題となっている坑道天盤の崩落メカニズムを解明するための基礎研究である。
最近はシステムロックボルトが坑道支保の主流になりつつある。しかし、数年前、不幸にもイギリスの炭鉱で天盤の大崩落が発生した。システムロックボルトへの過信が生んだ不幸な事故であり、システムロックボルト坑道において危険を予知する技術の必要性が再認識された。そこで、本研究では、天盤梁の挙動について改めて岩盤力学に立脚した解析を試みた。
得られた結果を要約すると以下のようである。
1)天盤の崩落の原因は3通りに分類された。1つは支承面の摩擦力の不足による崩落であり、これは坑道のスパンを長くすることにより解決できる。2つ目は天盤梁の座屈による崩落である。3つ目は支承面の圧砕による崩落である。
2)2つ目の天盤梁の座屈による崩落に関して、天盤梁の理論的座屈条件はそのたわみ量で記述できることを明らかにした。
3)3つ目の支承面の圧砕による崩落に関して、天盤梁の破壊条件を解析するNo-tensionモデルを提案した。また、天盤梁の軸方向の引張強度を零と仮定したモデルを用いて解析した天盤梁の破壊条件結果と実験結果は良い一致を示すことを明らかにした。
4)天盤梁を構成する岩盤のヤング率と圧縮強度の比が天盤梁の安定性を評価する上で重要なパラメータであることを明らかにした。
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