地盤物性の空間的な不均質性を考慮した山岳トンネル掘削時のトンネルの安定性評価

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現状の数値解析を用いた山岳トンネルの設計は，地盤物性の空間的な不均質性がトンネル掘削時のトンネルの安定性に及ぼす影響に関するリスク評価を十分にできていないと考えられる．実際に近年でも，数値解析による設計時の地盤物性の空間的な不均質性に関する評価不足が山岳トンネルにおける事故発生要因の1つとなっている場合があるのが現状である．そこで，本研究では，数値解析による山岳トンネルの設計の高度化に寄与することを目的とし，今年度も昨年度に引き続き，地盤物性の空間的な不均質性を確率場理論に基づいて考慮したトンネル掘削解析のモンテカルロ・シミュレーションを実施した．そして特に，不均質地盤における設計条件（主に，初期応力）の違いがトンネル掘削時のトンネルの安定性（特に，トンネル周辺の最大せん断ひずみ）に及ぼす影響について評価した．その結果，現在において一般的に用いられている均質地盤を模擬した数値解析では，多くのケースでトンネル周辺の最大せん断ひずみを過小評価している可能性があることが明らかとなった．また，山岳トンネルの安定性の指標となる限界せん断ひずみと，各解析ケースで得られたトンネル周辺の最大せん断ひずみの最大値を比較することで，各解析ケースにおいて限界せん断ひずみを超過する確率（トンネル崩壊のリスク）を示した．これにより，地盤の不均質性の程度（地盤物性値の変動係数と空間的な変動のスケール）と初期応力の値によってはトンネル崩壊のリスクが高くなる可能性があり，特に地盤物性値の変動係数と初期応力が大きくなるほど，そのリスクが高くなりやすい傾向にあることがわかった．