池田　圭汰

鉛直推進工法の解析モデルの開発とその応用

杉本　光隆

シールドトンネルにより，地下に道路を建設する場合,本線シールドとランプシールドをつなぐ地中拡幅部を建設する必要がある．地中拡幅部は，市街化された地域の地下での大規模な非開削による切り拡げ工事となるため,また，地質・地下水，大断面などの条件を考慮すると，高いレベルの施工時の安全性や，長期的な構造物の健全性が求められる.しかし,推進工法で鉛直面内にトンネルを構築した事例は皆無であることから,その実現可能性を事前検討することとした.本研究では,上記の事前検討の第一段階として,簡易な二次元モデルを用いて解析手法の妥当性を検討することを目的とする.
まず,函体設置角度ごとに必要坑口推進力を決定するため,坑口推進力を変数とし,函体設置角度ごとの必要坑口推進力を決定する.次に,必要坑口推進力を使用し,界面要素の物性値を変数としたパラメータスタディによって界面要素のせん断方向摩擦係数,余掘り量,地盤の弾性係数が,推進力残留率へ与える影響を検討した．
また,函体の拘束条件が函体挙動に与える影響を検討するとともに,切羽推進時の周辺地盤の応力等を含めた函体挙動を考察した.
さらに,二次元モデルでは,円周トンネルが横断方向に無限に存在することになるので,円周トンネル上部の土塊重量を,円周トンネル外側の地盤によって分担するため,坑口の円周トンネル外側近傍の地盤に応力集中が発生すると予測される.しかし,実際には函体上部の土塊重量は函体の両側の地盤にも分担されるため,二次元モデルより,坑口の円周トンネル外側近傍地盤における応力集中が減少すると考えられる.そこで,二次元モデルの簡易的な補正方法として,坑口の円周トンネル外側近傍の有効鉛直土圧について,二次元解析結果と簡易三次元解析結果を基に,二次元解析値を,三次元解析値へ補正する係数を提案した.
上記の結果,本解析モデルを用いれば，推進工法による鉛直円周シールドの挙動と断面力を，合理的に算定できることを確認した．また,二次元解析では,函体の両側の地盤による三次元効果が表現できないため,坑口の円周トンネル外側近傍の地盤で,応力集中が発生する.そこで,坑口の円周トンネル外側近傍の有効鉛直土圧について,地二次元解析結果と簡易三次元解析結果を基に,二次元解析値を,三次元解析値へ補正する係数を提案した.