岩盤力学応用

[1509] 弱層を含む岩盤中に掘削されるトンネルの変形挙動に関する三次元解析

^〇田端紳吾¹, 才ノ木敦士², Mitri Hani², 福田大祐¹, 児玉淳一¹ (1.北海道大学, 2.マギル大学)

キーワード：トンネル, 掘削, 岩盤, 弱層, 二次元掘削解析, 三次元掘削解析

弱層を有する岩盤内でのトンネル掘削において弱層がトンネルの変形に与える影響を評価することは、トンネルの安全性の観点から極めて重要である。現在、多くのトンネル設計では、その簡便さから切羽観察に基づいた二次元平面ひずみ条件による二次元変形解析が行われ、これは弱層中に開削されるトンネルの場合も同様である。しかし、トンネル掘削方向に対する弱層の走行・傾斜によっては、二次元解析から予測される応力状態は実際のものとはかなり異なることがあると考えられ、この場合、三次元解析を用いた評価が必須となる。こうした観点から二次元解析の適用限界を把握することは重要である。本研究では、平板状の弱層を含む岩盤中のトンネル開削を想定し、トンネル掘削方向に対する種々の走行をもった弱層を考慮した。そして二次元及び三次元弾性掘削解析を行い、得られる結果の違いについて検討した。その結果、例えばトンネル掘削方向に対する弱層の走行角度が大きい場合、二次元解析ではトンネル隅部における応力集中が生じたが三次元解析の結果では見られないこと、この違いが弱層のトンネル掘削方向に対する走行角度が大きいほど顕著になることなどを明らかにした。