[M-TT30] 統合物理探査

[MTT30-P03] トンネル地山の連続した亀裂の状態を考慮した変形係数に関する検討

*岡崎 健治¹、山崎 秀策¹、倉橋 稔幸¹ (1.国立研究開発法人土木研究所寒地土木研究所)

キーワード：トンネル、地山分類、変形係数

トンネルの数値解析や地山分類の見直しにおいては、より地山の状態を反映させた物性値による評価が必要となる。そのため、施工時に切羽から水平方向へ先進ボーリング調査を行う場合があり、速度検層によるP波速度、孔内載荷試験による変形係数、コアの室内試験によるP波速度等によって、掘削箇所直近の物性値が求められている。ボーリング孔内とコアのP波速度には、測定方法や対象範囲の違いによる影響を含むほか、亀裂の有無による影響が関与しており、コアに対する地山のP波速度の割合は、亀裂の状態を考慮した係数として求められ、物性値の補正に用いられている。また、変形係数は、載荷箇所周辺に限定した値であるが、ボーリング孔内全長を連続的に測定した速度検層によるP波速度を用いることで、地山の状態により近い変形係数として求めることができる。
本報告では、北海道で建設された火山岩を地山とする国道トンネルにおける孔内のP波速度、コアのP波速度、コアのS波速度から孔内のS波速度を算出したほか、求めた孔内のS波速度、孔内のP波速度、コアの湿潤密度から動せん断係数と動ポアソン比を計算して孔内の動弾性係数を求めた。この動弾性係数は、すでに、孔内のS波速度を求めた段階で、コアと地山の亀裂の影響を考慮した値となっており、地山の変形係数に該当する値である。この孔内の動弾性係数を孔内載荷試験による変形係数、コアのP波とS波速度から求めた動弾性係数と比較した。
その結果、速度検層から算出した動弾性係数は3,000～36,000MPaであり、室内試験から算出した動弾性係数300～68,000MPaよりも小さい値を示した。また、孔内載荷試験による変形係数400～10,000MPaより大きな値を示した。この違いは、測定対象や範囲内における亀裂や地盤の状態の違いを反映していると考えられる。また、孔内の弾性波速度は、孔内の動弾性係数との間に、孔内載荷試験による変形係数よりも明瞭な比例関係が認められたことから、より連続した地山の状態を示す値として求められたと思われる。