膨圧性泥岩地山におけるトンネルの多重支保工の 効果に関する研究
目次
第 1 章 序 論 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1 1-1 はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1 1-2 研究の目的と構成 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1
第 2 章 膨圧性泥岩 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・6 2-1 概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6 2-1-1 膨張性地山の土圧 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6 2-1-2 膨張性地山の地質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7 2-2 掘削事例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・8 2-2-1 概説 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・8 2-2-2 北陸本線頚城トンネル ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・8 2-2-3 北越北線赤倉トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11 2-2-4 北越北線鍋立山トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・13 2-2-5 青函トンネル第５本坑・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16 2-2-6 上越新幹線中山トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18 2-2-7 上信越自動車道日暮山トンネル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20 2-3 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21
第 3 章 飯山トンネルの概要と膨圧区間の調査 ・・・・・・・・・・・・・・・・・23 3-1 飯山トンネルの概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23 3-1-1 工事の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23 3-1-2 地質概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24 3-1-3 トンネル掘削上の地質的課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24 3-1-4 変位・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・29 3-2 膨圧区間の調査・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32 3-2-1 調査の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32 3-2-2 165km200m～165km300m 区間の地質状況 ・・・・・・・・・・・・・・・36
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3-2-3 原地山の弾性波速度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・36 3-2-4 速度検層・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・36 3-2-5 変形係数・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39 3-2-6 坑内弾性波探査・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39 3-2-7 地山の緩み領域・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・42 3-2-8 岩石試験結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・44 3-3 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・45
第 4 章 計測結果の考察と数値解析 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・49 4-1 力学モデル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・49 4-1-1 地山の塑性変形・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・49 4-1-2 支保工の降伏・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・50 4-1-3 解析法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・50 4-2 三次元解析による地山・支保挙動の評価・・・・・・・・・・・・・・・・51 4-2-1 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・51 4-2-2 解析結果と計測結果の比較・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・55 4-3 ロックボルト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・61 4-3-1 ロックボルトと地山の定着について・・・・・・・・・・・・・・・・・62 4-3-2 増しボルトについて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・66 4-3-3 ロックボルトの打設ピッチとその効果・・・・・・・・・・・・・・・・68 4-3-4 ロックボルトの耐荷力・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・69 4-3-5 ロックボルトの解析結果と計測結果の比較・・・・・・・・・・・・・・70 4-3-6 ロックボルトの打設長について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・74 4-4 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・76
第 5 章 内空変位量による収束変位量の予測 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・79 5-1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・79 5-2 各工区の概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・80 5-2-1 地質状況・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・80 5-2-2 施工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・81 5-3 分析の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・83 5-3-1 数値解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・83 5-3-2 分析に使用したデータ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・84 5-3-3 内空変位量と天端沈下量の関係・・・・・・・・・・・・・・・・・・・84 5-4 初期変位量・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・85 5-4-1 収束変位量の予測精度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・85 5-4-2 掘削工法（ベンチ長）と変位量の関係・・・・・・・・・・・・・・・・86
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5-4-3 初期変位量の性質・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・87 5-5 収束変位量・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・90 5-5-1 変位量の計測結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・90 5-5-2 掘削工法（ベンチ長）と支保仕様の関係・・・・・・・・・・・・・・・90 5-5-3 支保工の影響・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・92 5-5-4 掘削工法（ベンチ長） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・98 5-5-5 5 節のまとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102
5-6 施工管理・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102 5-7 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・105
第 6 章 多重支保工法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・108 6-1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・108
6-2 施工概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・109 6-2-1 一般区間の変位・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・110
6-2-2 多重支保工法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・110 6-3 膨圧による支保工の変位・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・112 6-4 多重支保工法の特徴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・116 6-4-1 変位・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・116 6-4-2 二次支保工の効果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・120 6-5 多重支保工法の効果に関する数値解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・123 6-5-1 解析条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・124 6-5-2 二次支保工の施工位置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・125 6-5-3 二次支保工の効果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・128 6-5-4 支保工の高規格化・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・130 6-5-5 二次支保工の塑性化・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・130 6-6 多重支保工の設計・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・131 6-6-1 工法の考え方・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・131 6-6-2 多重支保工の適用・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・132 6-7 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・135
第 7 章 結論 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137 7-1 はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137 7-2 項目ごとの結論の要約・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137 7-2-1 泥質岩での膨圧の発生・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137 7-2-2 膨圧性地山の数値解析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137 7-2-3 ロックボルト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137 7-2-4 内空変位量の評価・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・138
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7-2-5 掘削工法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・138 7-2-6 多重支保工法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・138 7-3 今後の課題と技術開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・139
付録 吹付けコンクリート・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・142 1 S.E.C.吹付けコンクリートの開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・142 1-1 背景・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・142 1-2 開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・143 1-3 S.E.C.吹付けコンクリートシステム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・145 2 吹付けコンクリートの設計・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・149 2-1 吹付けコンクリート工法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・149 2-2 弾性係数について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・150 3 まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・154
謝辞 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・155
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