田代　小牧
　
トンネル線形とシールド諸元によるシミュレーション間隔の設定法の検討

杉本　光隆
　
都市トンネルの建設技術としてのシールド工法は，当初，道路交通への支障が少ないこと，開削工法で施工した場合の地盤沈下や騒音，振動などの建設公害対策として使用されてきたが，近年ではこの当初の目的は十分に達成され，さらに，超軟弱地盤や礫地盤などの広範囲な地盤条件や，従来の工法では施工が困難な現場条件に対応するため，安全性・経済性・施工精度などの向上に向けた研究開発が各方面で精力的に行われている．現在，シールド工法はトンネルを掘るという面ではほぼ完成の域に達しつつあると言われ，都市トンネルの施工法としてなくてはならない技術となっている．
近年，都市の地下構造物はますます輻輳し，それに伴ってシールドトンネルのさらなる大深度化，急曲線化が進み，加えてコスト縮減の流れを受け，シールド機の急速施工化，セグメントの薄肉化および幅広化などが進んでいる．
現在，シールド機の制御・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機に作用する外力および施工時荷重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のが現状である．これらの問題点を解決するためには，シールド機に作用する外力の力学的釣合いを基に，シールド機の挙動・掘進条件を考慮できる，シールド機動力学モデルの確立が必要である．
本研究の対象とする現場では，実測データを用いて大断面急曲線シールドの挙動シミュレーションを行ったが，精度の良い結果を得ることができなかった． 
シールド機動力学モデルを用いて，急曲線部のシールド挙動をより高い精度でシミュレーションするためには，シミュレーション間隔を短くする必要があると考えた．しかし，シミュレーション間隔は小さくするほど解析ステップ数が多くなり，解析に膨大な時間を要する．
そこで本研究は，大断面急曲線施工の現場データを用いて，急曲線部の最適なシミュレーション間隔の設定法を検討することを目的とした．
まず，間隔2 cmの現場実測データを使用して，急曲線部におけるシールド挙動シミュレーションを行い，次に，同条件でシミュレーション間隔を大きくしていき，同一のシールド機挙動が得られる最大間隔のデータを対象の最適シミュレーション間隔とした．さらに，得られた結果をもとに，最小曲線半径，シールド機長さ，シールド機直径とシミュレーション間隔の関係について検討した．