地盤工学研究室　　向　直樹
シールド機挙動に関する地盤物性値逆解析アルゴリズムの開発
現在、シールドマシンの制御・操作は自動掘進システムにより行われている。しかし、シールド掘削に関連する地盤物性値やシールドマシンに作用する外力、およびその挙動については未解明な点が多く、これらのシステムはいくつかの経験的な関係を基にし、理論的な背景を持たない。したがって、従来の自動掘進システムでは、複雑な地層や異形断面シールドの制御に対応することが困難である。これらの問題点を解決するためには、シールドマシンの作用力が力学的釣り合い条件を満たすよう、シールドマシンの挙動・掘進条件を考慮できるシールドマシンの動力学モデルの確立が必要である。本研究で用いたシールドマシンの動力学モデルの合理性は，理想データ，現場計測データによって検証されている。
地盤物性値の逆解析については、１ステップごとの最適値を求める方法を開発したが、１ステップの最適値が必ずしもトンネル全体の最適値とはならず、トンネル全体の最適地盤物性値を求めることは困難であった。また、収束性、安定性が悪いという問題点があった。
本研究では，シールド掘進地盤全体の地盤物性値を安定的に求めることができるシールド機挙動に関する地盤物性値の逆解析アルゴリズムを開発することを目的とする。具体的には，直線および曲線（曲率半径一定）における地盤物性値を求める地盤物性値逆解析アルゴリズムを開発し，シールド機挙動のシミュレーション計算値と新たに開発した地盤物性値逆解析アルゴリズムの計算値を比較することにより，本逆解析アルゴリズムの妥当性を検証する。以下に解析手順を示す。
�@ シミュレーターにより、計算結果と実施工におけるシールド機位置、ヨーイング角、ピッチング角との偏差を算出。
�A �@より得られた結果を用いて，最適化法により地盤物性値を算出。
�B �Aの地盤物性値を用いてシミュレーションさせて、シールド機位置、ヨーイング角、ピッチング角に関する入力値と計算値を比較し、本逆解析アルゴリズムの妥当性を検証。
上記の結果、本研究の逆解析アルゴリズムは，シールド掘進地盤全体の地盤物性値を適切に求められることを確認した。