軟弱地盤中のトンネル等地下構造物の耐震性能実験と設計技術の研究

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当該研究室で保有している振動実験設備及びせん断土槽を用いて、トンネルモデルを埋設した模型の砂質模型地盤で振動実験を行った。トンネルには、剛性の高い矩形断面のモデルと、剛性の小さい円形断面のモデルとを用意し、それぞれに振動時の地盤とトンネルとの間で力のやり取り(振動土圧)を計測するための設備を設置した。剛性の高いモデルは、たとえば地下鉄の駅部に相当し、剛性の小さいモデルは、駅間のシールドトンネル部に該当する、と考えることが出来る。模型の加振は、加速度振幅と周波数を多様に変化させて、実施した。振動土圧に加えて、トンネルと地盤の間の相対変位(ひずみ)をも測定し、力のやり取りを土の応力ひずみ挙動として説明することを試みて来た。また応力ひずみのデータから、地盤の固さ、設計に必要な地盤反力係数を算出することも行つた。それらの結果によれば、土の挙動には非線形性が強く、ひずみの増大に伴って地盤反力係数は低下する。このことは、土の要素せん断実験からの知見と一致し、たとえば有限要素解析でトンネルの動的挙動の解析を行うことの妥当性を保証している。今後は、3次元のトンネル地震応答解析に進む予定である。