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阿久根　光徳

実測データによる推進工法の推力算定モデルの検証

指導教官　　杉本　光隆

推進工法における推力は、先導体先端部の地山への貫入あるいは掘削による抵抗と外周面が地山と接触する際の摩擦や付着力、管の自重による管と土との摩擦等の推進諸抵抗値の総和となる。推進工法は管を地中に押込んで管路を形成するため、これらの推進諸抵抗の中で推進力に最も影響を与える要因は、管と地山との摩擦抵抗であると考えられる。推進工法では、先導体による掘削径は管外径よりも大きくする。これによりできる管と地山との隙間を余掘りという。地山に管を圧入するという推進工法の機構上、この余掘りが推進力へ与える影響は非常に大きいと考えられる。しかし、推進力算定の従来モデルにおける土圧の考え方は、地盤とトンネルの間に隙間が無く、静止土圧がかかるものと仮定している。そのため、摩擦抵抗と付着力に大きな影響を与えると考えられる余掘りを考慮することができない。その代わりに、土圧としては緩み土圧を用い、推進力低減係数βを土質別に与えている。
そこで、本研究では，シールド機動力学モデルで開発された余掘りを考慮できる全周地盤ばねモデルを用いて解析モデルを開発し、その解析モデルを用いて現場実測データを解析し，その解析結果を現場実測データと比較検討することにより、提案する推力算定モデルの妥当性を検証することを目的とする。
推進工法はその機構上、曲線部の推進管は初期の状態で曲げモーメントが発生していなければならない。この状態を表現するために、解析モデルでは曲線部分の推進管を後続管の延長線上に設定し、掘削領域が計画線形となるように地盤ばね外側に強制変位を与えることとした。推進管が地盤ばねに支えられているため、地盤ばね外側に強制変位を与えることにより地盤ばねと推進管の力のバランスにより推進管が曲がることになる。この手法により曲線部の推進管を1管ずつ設定する，３次元FEM逐次解析を行った。
本研究で提案する解析モデルは、
①最終状態での作用荷重の地盤変位依存性の有無
②周辺地盤による作用荷重の分担の有無
を統一的に表現できるモデルであって、以下の特徴を有する。
①余掘りの影響を評価できる。
②管と地盤の間にインターフェイス要素を用いることにより、動的な周面摩擦を考慮できる。
任意のトンネル平面線形に対応した入力データを作成するアルゴリズムおよびPGを開発し、現場実測データの解析を行った．その結果、本解析モデルにより，曲線部で土圧が作用した時の地盤反力、管の挙動を合理的に表現できることを確認した。しかし、直線部，および，推進力を作用させたときの解の安定性が得られなかった．今後は，これらに関する解析モデル，および，入力物性値の検討を行う必要がある．さらに，今回開発した入力データ作成PGをトンネル縦断線形や地質構造を考慮できるように改良するとともに、より多くの実測データをもとに本解析モデル妥当性を検証していく必要がある。

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