大深度地下空間の近接効果に関する実験的研究

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空間を近接施工する場合には,空間相互の影響を考慮する必要がある。現状では理論的にも実験的にもその影響が明らかではなく,評価方法も確立していない,本研究は,大深度地下での複数の空間の掘削による相互の影響性を,底面摩擦模型実験を用いて,実験的,理論的に解明するものである.本実験装置は,不連続性を持ち複雑な挙動を示す岩盤の挙動を,定量的に把握できる特徴を有する.深度50mの不連続性地盤に既設の空間があり,それに近接して空間を施工する場合を想定し,離間距離の大小および補強の有無が,双設空間の変形挙動および破壊挙動に与える影響について調べた。幾何学的縮尺を1/100,力学的縮尺を1/1.5とし,石膏,石灰,砂,水を配合し,乾燥,成型し,不連続地盤模型を作成する。領域外の土被り圧および側圧はジャッキによる外力を用いた。空間の施工は,模型地盤の所定位置をカッターで正確に取り除くことにより表現する。ロックボルトは,アルミニウム箔を模型表面に張り付けることによりモデル化した。各実験段階ごとにデジタルビデオカメラを用いて,模型の挙動をビデオフロッピ-に保存し,実験後,画像解析用CPUを用いて画像解析を行い,地盤の移動量および亀裂の進展過程を数値化した。離間距離が小さくなるにつれて空間相互の影響が大きくなり,ひいては全体的な破壊に至ることが実験的に確認できた。離間距離比0.4〜0.6の間に挙動の閾値があることが明らかになった。有限要素解析によりピラ-部分の局所安全率を調べたところ,実験結果に符合する解析結果が得られた。また,ピラ-部へロックボルトを施工すると,ピラ-部の変形や破壊挙動を制限することとなり,天盤の沈下を抑制し,双設空間の安定性に効果的であることが確認できた。今後は,実際的な形状を有する大型空間について同様の実験を行い,さらに,ロックボルトの効果についても定量的に評価することが必要である。