| 研究概要 |
寒冷地に位置する道路トンネルの耐凍害設計法の確立を目指して,以下について研究を行った。1) 地山の熱定数の同定法の開発;
(1) 有限要素法と拡張カルマンフィルタの組合せによる,地山の熱定数(熱伝導率・熱容量)の同定解法を開発した。提示した解法は,地山の熱定数の安定した同定が行え,さらに覆エコンクリート・地山系の熱伝導状態の把握が可能である。
(2) 熱定数の同定解析を行うときは,観測値の得られた時期(季節)やトンネル建設地点の環境により熱伝達率や覆エコンクリートの熱伝導率の設定に考慮が必要となる。
(3) 地山方向の観測点が多い場合には,多層地山モデルを採用すれば各層の熱定数の同定が可能であり,地山の力学特性も間接的に推測出来る。
2) 断熱材厚さの算出のための実用的な温度算定法の提示;
(1) 外部断熱材施工において,材質の選択や厚さの決定が比較的簡単に行える温度算定式を準定常(周期的)熱伝導解析に基づいて導出した。なお算定式は,トンネル・地山系の断熱特性を支配するパラメータのみで表されたもので,設計を簡単に行え,また断熱特性を理解するのに役立つ。
(2) 温度算定法は,非定常熱伝導解析の結果との比較によれば,実用上は十分な精度を有している。
(3) トンネル・地山系の断熱効果は,地山の熱定数(熱伝導率・熱容量)が大きい程,断熱材の熱伝導率が小さい程,断熱材の厚さおよび覆工の厚さが大きい程,良好となる。
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