浅層地盤中の都市部山岳工法トンネルの地震時挙動と設計法に関する研究

交付申請書に述べたとおり、本研究の目的は明確かつ合理的なトンネル耐震設計法を確立するために、多様な地盤条件下と幾何学的制約条件における地盤と構造物の相互作用に関する詳細なメカニズムの把握である。本年度の研究成果としては、国内にて2011年3月に実施された、国際学会において口頭で研究成果の発表を行った。本発表においては、前年度に報告した、'International journal of physical modelling in geotechnics'に投稿した論文'A comparative study between dynamic shake table test and shear box test in a centrifuge'国際学会において口頭で研究成果の発表を行った。本発表においては、前年度に報告した、投稿論文により確立された遠心場静的せん断土槽実験を用いて、都市部山岳トンネルに適用されるような弱固結を有す軟弱土砂地山をセメント改良土でモデル化し、トンネルの準静的な地震応答の詳細な観察を行った。本モデル化の特徴は、セメント改良土模型地盤を遠心応力場に置くことで、所定の変位量だけ地盤が変位することで、地盤の応力解放に伴う山岳トンネルにおける掘削過程を模擬し、適切な初期条件をトンネルおよびその周辺地山内に再現した。この初期状態のトンネルの(準静的)地震応答に与える影響を遠心模型実験、数値解析結果(FEM)より検証した。実験結果より、以下の知見が得られた。地震時の地盤変位を模擬した静的に載荷した地盤のせん断ひずみ載荷前には、地盤の応力解放により地盤のアーチ効果が発揮されトンネルには、応力解放を許容しないケースと比べ極めて小さな断面力のみ発生する。また、トンネルが地盤のせん断変形を受けることでそのアーチ効果が解消され発生する断面力が増加する。地盤のアーチ効果解消前後では、トンネルの地震応答は大きく異なり、解消後の応答の方がより大きな断面力がトンネル構造内に発揮される。トンネル応答の地震増分については、FEM解析により高い精度で解析することができるが、詳細な応答を評価するためには、適切な初期状態の設定が必要である。

交付申請書に述べたとおり、本研究の目的は明確かつ合理的なトンネル耐震設計法を確立するために、多様な地盤条件下と幾何学的制約条件における地盤と構造物の相互作用に関する詳細なメカニズムの把握である。本年度の研究成果としては、国内にて2011年3月に実施された、国際学会において口頭で研究成果の発表を行った。本発表においては、前年度に報告した、'International journal of physical modelling in geotechnics'に投稿した論文'A comparative study between dynamic shake table test and shear box test in a centrifuge'国際学会において口頭で研究成果の発表を行った。本発表においては、前年度に報告した、投稿論文により確立された遠心場静的せん断土槽実験を用いて、都市部山岳トンネルに適用されるような弱固結を有す軟弱土砂地山をセメント改良土でモデル化し、トンネルの準静的な地震応答の詳細な観察を行った。本モデル化の特徴は、セメント改良土模型地盤を遠心応力場に置くことで、所定の変位量だけ地盤が変位することで、地盤の応力解放に伴う山岳トンネルにおける掘削過程を模擬し、適切な初期条件をトンネルおよびその周辺地山内に再現した。この初期状態のトンネルの(準静的)地震応答に与える影響を遠心模型実験、数値解析結果(FEM)より検証した。実験結果より、以下の知見が得られた。地震時の地盤変位を模擬した静的に載荷した地盤のせん断ひずみ載荷前には、地盤の応力解放により地盤のアーチ効果が発揮されトンネルには、応力解放を許容しないケースと比べ極めて小さな断面力のみ発生する。また、トンネルが地盤のせん断変形を受けることでそのアーチ効果が解消され発生する断面力が増加する。地盤のアーチ効果解消前後では、トンネルの地震応答は大きく異なり、解消後の応答の方がより大きな断面力がトンネル構造内に発揮される。トンネル応答の地震増分については、FEM解析により高い精度で解析することができるが、詳細な応答を評価するためには、適切な初期状態の設定が必要である。