| 研究課題/領域番号 |
15K07648
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
柴田 俊文 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (30342546)
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| 研究分担者 |
西村 伸一 岡山大学, 環境管理センター, 教授 (30198501)
珠玖 隆行 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (70625053)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 農業用水路トンネル / 矢板工法 / 背面空洞 / 補強 / ロックボルト / 個別要素法 |
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| 研究実績の概要 |
老朽化した農業用水路トンネルは，昭和以前に施工され，矢板工法により施工されたものが多数ある．この工法で施工された場合，トンネル覆工の背面に空洞が発生するケースが多い．そのため，トンネル覆工・地山・背面空洞の正確な相互作用を把握し，適切な維持補修を考えていくことが不可欠である．さらに，維持補修を行うことで長期的に供用するには，適切な補強を施すことが重要である．本研究では，農業用水路トンネルを対象に，塑性圧が作用した際のトンネル覆工・地山・背面空洞の相互作用を，模型実験と数値解析により明白にする．加えて，ロックボルトを配置し，補強の効果を検討する．
模型実験では，鋼製のフレームで作製された実験装置中央に，1/10スケールのトンネル覆工を含む地山の模型を設置する．トンネル覆工の背面には予め空洞を設置し，地山の側面から荷重を作用させ，内空変位，載荷変位，載荷荷重などを測定することで相互作用を把握する．数値解析では個別要素法（DEM）により解析を行う．DEMを用いることで，ひび割れの発生と進展といった局所的な変形や破壊を再現し，相互作用を定性的に評価することが可能となる．また，それぞれの場合でロックボルトを挿入し，ボルトの有無と内空変位の変化とを比較する．
実験と解析の結果，背面空洞が大きいほど内空変位の変化も増加することが明らかとなり，またその際のそれぞれの相互挙動を把握することができた．さらに，背面空洞とひび割れとの相関や，地山とトンネル覆工の応力の状態，内空変位の推移などを示し，DEMによる解析が，農業用水路トンネルの変状を定性的に評価できることを確認できた．加えて，ロックボルトとトンネル覆工・地山・背面空洞との関係を示し，補強効果を確認することができた．その際ロックボルトを一本に限定し，周囲の地山と背面空洞を模擬した実験を並列して行い，ロックボルト近傍の挙動の把握を行った．
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