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

考虑地层物性空间异质性的山岭隧道开挖过程中隧道稳定性评价

基本信息

批准号：
21K14382
负责人：
岡崎泰幸
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Matsue National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

人们认为，目前使用数值分析的山地隧道设计并没有充分评估隧道开挖过程中地面特性的空间异质性对隧道稳定性影响的风险。事实上，即使近年来，设计过程中缺乏利用数值分析方法评估地层特性的空间异质性也一直是山地隧道事故发生的原因之一。因此，在本研究中，我们旨在通过数值分析为山地隧道设计的进步做出贡献。继去年之后，今年我们将继续基于随机场理论考虑地面属性的空间异质性。进行了开挖分析。特别是，我们评估了隧道开挖过程中异质地面设计条件（主要是初始应力）的差异对隧道稳定性的影响（特别是隧道周围的最大剪应变）。因此，很明显，目前常用的模拟均质地面的数值分析在许多情况下可能会低估隧道周围的最大剪应变。此外，通过将作为山岭隧道稳定性指标的临界剪应变与各分析工况中获得的隧道周围最大剪应变的最大值进行比较，计算出超过临界剪应变的概率每个分析案例（（隧道塌方风险）。因此，隧道塌陷的风险可能会根据地面非均匀性程度（地面物理性质的变异系数和空间变化的规模）和初始应力的值而增加，特别是当地面物理性质发生变化时。发现随着系数和初始应力的增加，风险趋于增加。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

EFFECT OF SPATIAL HETEROGENEOUS DISTRIBUTION OF GEOMECHANICAL PROPERTIES ON STABILITY OF TUNNEL FACE

岩土力学性质空间非均匀分布对掌子面稳定性的影响

DOI：
10.2208/jscejusr.78.1_22
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. F2 (Underground Space Research)
影响因子：
0
作者：
OKAZAKI Yasuyuki;HAYASHI Hisashi;FUKUMA Tomoya;MORIMOTO Shingo;OHYA Makoto;SHINJI Masato
通讯作者：
SHINJI Masato

地山の空間的不均質性が山岳トンネル掘削時挙動に及ぼす影響

山岭隧道开挖过程中地面空间异质性对行为的影响