2006 Fiscal Year Annual Research Report
都市におけるトンネルと近接構造物の力学的相互作用に関する研究
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05J02504
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
菊本 統 名古屋工業大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Keywords | トンネル / 近接構造物 / 相互作用 / 地盤工学 / 土質力学 / 構造物基礎 / 模型実験 / 有限要素解析 |
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| Research Abstract |
我が国の都市域は地上が過密状態にあるため,地下空間の有効利用が不可欠である.新たな地下開発に際してはトンネル掘削や開削が行われるが,都市部ではトンネル掘削が周辺の地中・地表に位置する既設構造物に及ぼす影響の予測が重要となる.しかしながら,現行の設計体系は主にトンネルが単独で掘削される状況を想定しているため,トンネルと周辺構造物の相互作用を力学的に考慮した予測法は開発されていなかった.
これに対して本研究では,トンネルと地中・地表の近接構造物(トンネル,開削,切土,盛土,構造物基礎)との相互作用メカニズムの統一的解明を試みた.まず,トンネルの形状,構造物の相対的な位置関係や施工順序など主要な因子を考慮した模型実験により,トンネルと周辺構造物の位置関係や離隔,土被り,掘削・盛土幅などのパラメータがトンネルと近接構造物との相互作用メカニズムに及ぼす影響を基礎的な立場から検討した.その結果,トンネル周辺の地表に構造物基礎が存在する場合,トンネルに作用する土圧や地盤の変形はトンネル中心軸に対して左右非対称に生じ,トンネル掘削時に生じた地盤の変形は構造物基礎の方向に進展することがわかった.また,本年度開発した円形トンネル掘削模型を用いた実験では,例え掘削土量が同じでも,掘削方法の違いによってトンネル周辺の土圧および変形特性が異なるという新たな知見が示された.さらに本研究では,実施した模型実験に対して地盤の力学特性を適切に考慮した数値解析を適用し,トンネルと近接構造物の力学的相互作用の定量的評価を試みた.その結果,数値解析は模型実験の結果を精度よく捉えることから,トンネル周辺における力学現象は本数値解析によって再現可能であり,トンネルの掘削過程や寸法などより現実的な条件を考慮した挙動予測を行う際には,解析的な検討が有効であることが示された.
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