地圧により変状したトンネルの将来予測法

地圧を受けた山岳トンネルのひび割れや圧ざの発生時期を予測できる手法を開発しました。

山岳トンネルでは、完成後の地圧の作用により、変形、ひび割れなどの変状を生じることがあります。トンネル覆工にひび割れが発生したり、トンネルの内空が縮小するのが典型的な症状で、ひどい場合には建築限界を支障したり、剥落して運転支障を起こす可能性もあります。

対策工としては、裏込注入工、ロックボルトなど色々な工法がありますが、その施工に先立ち、いつどのような対策を行うのがよいか、予測しておくことが必要となります。一方で、地圧により変状を生じているトンネルの将来的な変状の進行の予測法は確立されておらず、いつどのような変状が生じるか予想がつかないのが現状でした。このような背景から、事例調査や数値解析による検討を行い、地圧による変状の予測法を開発しました。

解析手法には、トンネル周囲の地山の強度を経時的に低下させていくことで変状の進展を表現する手法を用いました。これによりトンネルに変状が発生する時期や対策工の効果を事前に予想することができます。

予測解析の結果の例は、白色部が破壊箇所です。時間の経過に伴い、地山・トンネルともに破壊が進行していくことが確認できます。トンネルの保守においては、剥落に直結する、ひび割れや圧ざ(曲げ圧縮破壊)がいつ発生するかが予測できると有用であるといえます。

図1 地圧によるトンネルの変状の例
図2 変状の予測解析結果(図中の白色部が破壊箇所)

参考文献

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