山留め掘削におけるダイレイタンシ―効果および3次元効果の重要性と応力・変形解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350257
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 中井 照夫 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (00110263)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 張 鋒 岐阜大学, 学部, 助教授 (70303691) ; 檜尾 正也 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (00335093) ; 前田 健一 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (50271648)
• Keywords: 山留め掘削 / 施工過程 / 有限要素法 / 3次元効果 / 構成式 / モデル試験 / 数値解析

Research Abstract

地盤材料の構成式とその応用に関する今までの研究成果をベースに、地盤の掘削問題を地盤と構造物の3次元相互作用問題として捉え、地盤材料の変形・強度特性、壁体等の下部構造物の剛性、構造物と地盤の摩擦特性、地盤の掘削順序を含む施工プロセスを考慮した有限要素解析を行い、山留め掘削時の地盤および構造物の応力・変形挙動を解析的に調べることを目的とした。特に、地盤の掘削問題では最終的に同じ掘削であっても支保の設置方法や掘削順序が異なれば壁面土圧のみならず地盤の変形も大きく異なる。したがって、壁体剛性はもとより支保の方法や掘削順序を変える掘削をシミュレイト出来る3次元モデル試験も合わせて行い、解析・実験の両面からその影響について検討した。今年度は1年目であり、その実績は以下の通りである。
(1)現有の連続降下床モデル試験機や山留め掘削モデル試験機を参考に、掘削幅、掘削奥行き、掘削順序を変えられる3次元掘削シミュレイション装置を試作した。この装置により、掘削幅、掘削奥行き、切ばり設置、切ばりプレロードの大きさが可変であり、幾何的条件だけでなく様々な施工プロセスを考えた3次元モデル試験が可能である。実験では、掘削プロセス等の影響だけでなく、地盤材料のダイレイタンシーの影響影響を検討するため、砂と粘土パウダーを地盤材料として用いた。なお、地表面沈下量はレーザー変位計を用いた計測システムで連続的に計測した。
(2)試作したモデル試験機を用いて、初期条件(地盤の材料特性、山留め壁の剛性、幅等)や施工プロセス等を変えた実験を行い、それに対応する変形解析結果と比較することにより、実験・解析の両面から3次元的な山留め掘削時の基本的な地盤の変形メカニズムを検討した。

Research Products

• [Publications] 佐藤 康晴: "プレロード荷重を考慮した山留め掘削実験とその解析"第37回地盤工学研究発表会. 2. 1575-1576 (2002)
• [Publications] 檜尾 正也: "山留め壁打設方法と周辺地盤の変形挙動の関係についての解析的検討"第57回土木学会年次学術講演会. 3. 283-284 (2002)
• [Publications] 佐藤 康晴: "施工法を変えた山留め掘削実験とその解析"第38回地盤工学研究発表会. 2. 1655-1656 (2003)