| 研究概要 |
トンネルの標準工法となったNATMは,Fenner--Pacher型支保特性曲線を概念として定着させ,地山の支保能力を活用するための工夫として,岩盤損傷の少ない掘削法や迅速・適正な支保工の採用,より科学的な設計・施工をめざす岩盤分類や変位計測の標準化など,在来工法にみられない特色を持つ。しかしながら,基本となる地山支保力や特性曲線を定量的に取り扱う方法が確立していないため,支保工は実績に基づく標準パターンを中心に施工者の経験と勘に頼らざるを得ず,変位計測データも活かされているとは言い難いのが現状である。
弾性地盤を念頭に,初期地圧,地盤とライニングの相対剛性,掘削による応力再配分など,周知の力学概念を用いて内空変位や地盤変形と支保力,支保剛性の関係,支保力や支保剛性における地山とライニングの役割分担の概念を明確にした。円形トンネルの2次元弾性解をもとに,地山支保力,ライニング支保力と総支保力の定量化指標としての地山支保剛性,ライニング支保剛性,総支保剛性を具体化した。初期地圧,初期地盤剛性によって定まる必要剛性(あるいは必要支保力)と上記の各支保剛性(あるいは支保力)から,弾性支保特性曲線の構成を行った。
上記と同様な円形トンネルのDEM解析を行い,初期地圧レベルや地盤とライニングの相対剛性の変化によってゆるみや破壊を伴う非弾性領域での各支保剛性(あるいは支保力)と支保特性曲線の成り立ちを,弾性理論によるものと比較しながら検証した。弾性定数や強度定数で与えられる地盤やライニングの特性を,要素配列と要素定数として定量的に設定する手法と得られる接触力や要素変位から各支保力,支保剛性を定量的に評価する手法を検討している。また,本研究の部として、個別要素法の3次元プログラムも開発し,基礎的な解析例も示した。
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