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我が国においては昭和62年度以来コンクリート構造物の設計は限界状態設計法に依っている。しかし、トンネルなどのように、地中に建設されるコンクリート構造物の設計は、いまだ許容応力度法に留まっていて、現実に構造物を設計する実務者からは、地中構造物に対する限界状態設計法の早急な確立が強く望まれている。
本研究の目的は、地震時におけるトンネル周辺地盤の終局限界状態を判定するための指標を確立することである。従来、トンネルの設計においてトンネル周辺地盤はトンエル躯体に対する荷重系と見なして設計を行ってきた。しかし地盤も一つの構造体であり、トンネルに作用する外乱に応じて地盤の挙動が明らかでなければ、トンネルに作用する荷重を正しく算定することは出来ない。
平成8年度に行った研究に引き続き、平成9年度は地震時におけるトンネル周辺地盤の終局状態について研究を行った。
まず、地震力作用下においてトンネル周辺地盤に発生する滑り線(Shear Zone)に着目し、トンネル躯体上部から地表面にかけて滑り線が初めてつながる時の震度を限界震度と定義して、様々な地盤特性値、トンネル物性値をパラメータにとって、有限要素法モデルによって静的に限界震度を求めた。
ついで、限界震度以上の地震力が作用する時、塑性後の地盤状態を線形加速度法によって動的解析し、地盤に発生する形状弾性ひずみエネルギーを指標にとって、関連流れ則に従う条件の下で地盤がどのように塑性化し、崩壊していくかを調べた。
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