2次元弾性解と個別要素解析によるトンネル支保特性曲線の考察

摘要

トンネルの標準工法となったNATMは，Fenner-Pacher 型支保特性曲線を概念として用いている．しかしながら，基本となる地山支保力や特性曲線を定量的に取り扱う方法が確立していないため，支保工は実績に基づく標準パターンを中心に行われており，膨大な変位計測データも十分に活かされているとは言い難いのが現状である．つまり，地山支保力の定量化とそれに基づく支保特性曲線の具体化が，NATMの研究と実務の双方にとって基本的かつ重要な課題であるといえる．このような観点から，著者らは，地山の支保能力をあらわす定量的な指標（ライニング支保剛性K{sub}L，地山支保剛性K{sub}E，トンネル総支保剛性K{sub}T）を提案するとともに，地盤とライニングの接触条件や掘削解放力の作用を考慮した円形トンネルの2次元弾性解を用いて，これらの定量的指標の関係を論じている．さらに，その弾性解を基に，地山の支保能力とライニングの支保効果を示すトンネル支保特性曲線を構成する方法も考察している.この特性曲線は弾性地盤に対するものであり，トンネル周辺に発生する応力集中に伴う地盤の塑性化や地盤内に内在する不連続性等の影響も考えておく必要がある．本文では，弾性解析に基づく以上の考察を，ひずみ軟化を含む非線形な応力一ひずみ関係に発展させるときの考え方を記す．不連続性を考慮するような例では，既報の個別要素解析(Distinct Element Method；DEM)による特性曲線を用いることにする．