開発機械／岩盤工学／資源経済と社会システム／資源開発技術

[3K0201-06-05] 在来工法とNATM工法で建設されたトンネルの時間依存性挙動の三次元数値解析

○山本 寛朗¹、池田 奈央²、児玉 淳一¹、才ノ木 敦士³、村山 秀幸²、新井 智之²、福田 大祐¹、藤井 義明¹ (1. 北海道大学、2. 株式会社フジタ、3. 熊本大学)

司会：濵中 晃弘（九州大学）

キーワード：トンネル、時間依存性、三次元数値解析、在来工法、NATM

現在，日本の山岳トンネルの建設は主にNATMが用いられているが，在来工法が用いられたトンネルも数多く存在している．NATMは掘削部分にコンクリートを吹き付けて迅速に硬化させ、岩盤とコンクリートとを固定するロックボルトを岩盤奥深くまで打ち込み、地山自体の保持力（アーチ効果）を利用してトンネルを保持する工法である。よって、土圧に対してトンネル覆工のみで地下空間を支える在来工法よりも、支保の変形や沈下量が小さいとされている。しかし，両者の力学的な状態の違いはあまり解明されておらず，建設中や供用後の長期的な挙動の違いは不明である．そこで，本研究では，在来工法とNATMで建設された同一の形状・寸法を有するトンネルの３次元モデルを製作し，コンプライアンス可変型構成方程式を用いて非線形粘弾性解析を行い，トンネル周辺の岩盤中の劣化ゾーンの大きさ・形状，内空変位の経時変化，支保工の軸力の分布とその経時変化を比較した．その結果，時間依存性の強い岩盤では、建設中は矢板工法でより損傷が進行し、内空変位の値も大きくなった。しかし、供用後にNATMで損傷が進行して内空変位の値が大きくなり，両者で10年後の損傷に違いはあまり見られなかった。