成田　勝人

シールド機動力学モデルによる変位境界を用いた３次元周辺地盤変位予測

杉本　光隆

近年、都市部の地下では様々なインフラストラクチャーが輻輳しており、これらのほとんどはシールド工法によって建設されている。このような地下空間を建設するためにシールド工法は欠くことのできない存在となっている。一方、最近のシールド工法は施工管理技術が飛躍的に進歩し、周辺地盤に与える影響は減少してきている。しかし、地盤の変形が生ずる施工例が多いのが現状である。これらのことから、シールドトンネル掘削による既設構造物への近接施工影響評価が今後ますます重要になると考えられる。
シールドトンネル掘削に伴う周辺地盤への影響予測手法として、これまで、二次元平面ひずみ状態を仮定した有限要素解析が提案され、実問題に適用されてきた。この手法は、解析対象とする地盤に初期応力解析として自重を作用させた後、掘削による応力解放を応力境界として掘削面に導入し、地盤変位を求めるという手法である。（応力境界を用いた解析と呼ぶ）。しかし、この手法では、応力解放率や解析領域下方の範囲設定、弾性解析では地盤の弾性係数に解析結果が大きく依存するという問題がある。さらに、計画平面線形が曲線の場合やシールドの蛇行が著しい場合には、トンネル通過によって発生する地盤変位は非対称になる。トンネル全周にわたって一定な応力解放率を作用させると、解析結果はトンネル中心を軸として左右対称となり、このように非対称に生じる地盤変位を適切に表現することが困難であった。
このような状況を踏まえ、前田はシールド機動力学モデルによって得られるシールド掘進中に生ずる掘削面の変位を基にした新たな地盤変位予測手法（シールド機横断方向）を提案した。本研究では、縦断方向の地盤変位予測手法を開発することを目的としていて、切羽とテールボイドにおける入力物性値、三次元有限要素解析モデルの設定条件を検討するとともに、解析結果と現場計測データを比較することにより、その妥当性を検証する。
この結果、シールドテール後方では、解析モデルの沈下傾向と、テール端部での二次元有限要素解析を考慮することによりトンネル周辺地盤予測の可能性を示した。切羽前方においては、さらに入力物性値の検討を行う必要があることがわかった。