６ － １ － １ セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 二 次 覆 工 が あ る 場 合 と の 比 較

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第６章

実際の耐震検討に対する適用性について

６ － １ 二 次 覆 工 の 効 果 に つ い て

６ － １ － １ セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 二 次 覆 工 が あ る 場 合 と の 比 較

図 6 . 1 は セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 二 次 覆 工 を 有 す る 場 合 と の 構 造 特 性 の 違 い に 着 目 し ，ト ン ネ ル に 発 生 す る 断 面 力 の 比 較 を 行 っ た も の で あ る ．こ の 図 を 見 る と ，曲 げ モ ー メ ン ト に 関 し て は い も 継 ぎ ，千 鳥 組 と も に ，二 次 覆 工 が あ る 方 が セ グ メ ン ト に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト が 小 さ く な っ て い る こ と が わ か る ． そ の 比 率 は い も 継 ぎ で 半 分 程 度 ，千 鳥 組 で ３ 分 の １ 程 度 に な っ て お り ，特 に 継 手 部 分 で の 曲 げ モ ー メ ン ト を 低 減 さ せ る こ と が で き る こ と が わ か っ た ． ま た ， 千 鳥 組 の 場 合 に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト を 見 る と ，二 次 覆 工 が あ る 場 合 の セ グ メ ン ト に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト の 分 布 が ，セ グ メ ン ト の み の 場 合 の 分 布 と 比 較 し て ，均 一 に な っ て い る こ と が わ か る ．こ の こ と か ら ，二 次 覆 工 を 行 う こ と で 千 鳥 組 に よ る 添 接 効 果 の 影 響 を 小 さ く す る こ と が で き ，そ の 結 果 と し て 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト の 最 大 値 を 小 さ く す る こ と が で き る と 思 わ れ る ． こ れ は ， 二 次 覆 工 が セ グ メ ン ト に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト の 一 部 を 受 け 持 っ て い る た め と 考 え ら れ る ．

一 方 ，軸 力 に 関 し て は ，い も 継 ぎ の 場 合 に は セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 二 次 覆 工 が あ る 場 合 と で ，セ グ メ ン ト に 発 生 す る 軸 力 の 最 大 値 が 変 化 し な い こ と が わ か っ た ．千 鳥 組 の 場 合 に は ，セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 二 次 覆 工 が あ る 場 合 と で そ の 最 大 値 が 後 者 の 方 が 小 さ く な っ て い る こ と が わ か る ．こ れ は ，曲 げ モ ー メ ン ト の 場 合 と 同 様 に ，二 次 覆 工 を 施 し た こ と で 千 鳥 組 に よ る 添 接 効 果 が 小 さ く な っ た こ と を 示 し て い る ．し か し ，い も 継 ぎ ，千 鳥 組 の い ず れ の 場 合 に お い て も 継 手 部 分 で の 軸 力 は 逆 に 大 き く な る た め 注 意 が 必 要 で あ る ．ま た ，二 次 覆 工 を 施 す こ と で セ グ メ ン ト の 軸 力 の モ ー ド が 変 化 す る こ と が わ か る ．こ れ に 伴 い ， セ グ メ ン ト に と っ て 最 も 危 険 で あ る 曲 げ 引 張 り と な る 位 置 が セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 変 わ る こ と ，お よ び セ グ メ ン ト と 二 次 覆 工 と で 曲 げ 引 張 り が 発 生 す る 位 置 が 異 な る こ と に も 注 意 が 必 要 で あ る ．

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(a) い も 継 ぎ

図 6 . 1 セ グ メ ン ト の み と 二 次 覆 工 あ り と に 発 生 す る 断 面 力 の 比 較 (b) 千 鳥 組

4.5 3.0 1.5 0 -1.5 -3.0

曲げモーメント N・m

-600 -400 -200 0 200 400

実験値　　　 セグメントのみ 実験値　　　 一次覆工 はり－ばね　 セグメントのみ はり－ばね　 一次覆工 継手位置 軸力

N

4.5 3.0 1.5 0 -1.5 -3.0

曲げモーメント N・m

-600 -400 -200 0 200 400

実験値　　　 セグメントのみ 実験値　　　 一次覆工 はり－ばね　 セグメントのみ はり－ばね　 一次覆工 継手位置 軸力

N

６ － １ － ２ 二 次 覆 工 の 効 果 に つ い て の 考 察

二 次 覆 工 の 目 的 は ，非 構 造 体 と す る 場 合 と 構 造 体 と す る 場 合 と で 分 け ら れ る が ，非 構 造 体 と す る 場 合 に は ，ト ン ネ ル の 蛇 行 修 正 や ，セ グ メ ン ト の 防 食 ，セ グ メ ン ト の 防 水 ， 仕 上 げ お よ び ト ン ネ ル の 防 振 な ど を 目 的 と し て 施 工 さ れ る ． 一 方 ， 構 造 体 と す る 場 合 は ， 剛 性 の 増 加 や ， 内 部 荷 重 お よ び 局 部 荷 重 の 分 担 ， 将 来 の 荷 重 の 変 化 に 対 応 を す る こ と な ど を 目 的 と し て 施 工 さ れ る ．鉄 道 や 道 路 の ト ン ネ ル に お い て は ，将 来 の 荷 重 の 変 化 に 対 応 す る こ と や ，二 次 覆 工 に 発 生 す る ひ び 割 れ 幅 の 抑 制 ，ひ び 割 れ に 伴 う コ ン ク リ ー ト の 剥 離 や 剥 落 の 防 止 を 目 的 と し て ， 配 筋 を す る 場 合 が 多 い ．

シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 性 に つ い て は ，そ の 縦 断 方 向 に つ い て の 検 討 が 重 要 視 さ れ ，現 在 ま で に 比 較 的 多 く の 研 究 が 行 わ れ て き た こ と は 前 述 の と お り で あ る ．二 次 覆 工 を 有 す る シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 性 の 検 討 に つ い て も ，ト ン ネ ル の 縦 断 方 向 を 対 象 と し た 研 究 が 行 わ れ て い る^{例 え ば 1 )～5 )}．こ れ ら の 研 究 で は ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 縦 断 方 向 の 地 震 時 挙 動 や ，静 的 な 構 造 解 析 モ デ ル ，変 形 性 能 を 向 上 さ せ る た め の 配 筋 量 な ど に つ い て 実 験 お よ び 解 析 に よ る 検 討 が 行 わ れ て い る ．そ し て ，ト ン ネ ル 縦 断 方 向 の 設 計 を 行 う 際 に は ，二 次 覆 工 を 行 う こ と で 一 次 覆 工 に 発 生 す る ひ ず み を 低 減 す る 効 果 は あ る も の の ，大 幅 な 低 減 は 期 待 で き な い と の 観 点 か ら ，二 次 覆 工 を 考 慮 し な い で 設 計 を 行 っ た ほ う が ，一 次 覆 工 の 設 計 と し て は 合 理 的 で あ る と の 知 見 を 得 て い る ．ま た ，我 が 国 の シ ー ル ド ト ン ネ ル が 二 次 覆 工 を 施 工 す る 場 合 が 多 い 現 状 に お い て は ，許 容 範 囲 を 超 え る 大 き な 応 力 が 発 生 す る よ う な 場 合 に は ，繰 り 返 し 計 算 を 行 っ て ，適 切 と 思 わ れ る 数 箇 所 に あ ら か じ め 二 次 覆 工 の 継 目 を 設 け ，最 大 応 力 を 減 少 さ せ る 設 計 を 行 う こ と が 合 理 的 で あ る と さ れ て い る ．

本 研 究 に お い て は ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 の 耐 震 性 に 関 し て ，セ グ メ ン ト の み の 場 合 と 二 次 覆 工 を 有 す る 場 合 と の 構 造 特 性 の 違 い に 着 目 し て 実 験 お よ び 解 析 を 行 っ た ．そ し て ，本 研 究 で 対 象 と し た ，構 造 体 と し て 考 慮 で き る よ う な 剛 性 を 持 つ 二 次 覆 工 を ト ン ネ ル に 施 す こ と で ，ト ン ネ ル 横 断 方 向 の 全 体 に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト を 低 減 さ せ る こ と が 可 能 で あ る こ と を 示 し た ．

現 在 ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 建 設 に あ た っ て は ，省 力 化 や コ ス ト 縮 減 ，工 期 短 縮 が 求 め ら れ ，二 次 覆 工 を 省 略 す る 場 合 が 増 え て い る ．二 次 覆 工 の 省 略 は ，上

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記 の 社 会 的 な 要 請 に 応 え る た め の 1 つ の 方 策 で あ る が ，そ れ が 可 能 で あ る か 否 か は ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 用 途 や ト ン ネ ル 内 部 の 環 境 に 大 き く 支 配 さ れ る ．ト ン ネ ル 内 部 が 乾 湿 を 繰 り 返 す よ う な 環 境 や ト ン ネ ル 内 部 を 酸 や ア ル カ リ 成 分 を 含 む 液 体 が 流 れ る よ う な 環 境 に お い て は ，鉄 筋 の 腐 食 や コ ン ク リ ー ト の 中 性 化 か ら 生 じ る ト ン ネ ル の 長 期 に わ た る 耐 久 性 が 問 題 と な り ，二 次 覆 工 を 省 略 す る こ と は 容 易 で は な い ．近 年 で は ，当 初 ，二 次 覆 工 を 考 慮 し な か っ た 鉄 道 ト ン ネ ル に お い て ，二 次 覆 工 を 施 工 す る 事 例 も あ る ^{6 )}．ま た ，シ ー ル ド ト ン ネ ル は 地 中 に 構 築 さ れ る 構 造 物 で あ り ，何 ら か の 影 響 で 不 具 合 が 生 じ た 場 合 ，ト ン ネ ル の 耐 力 や 長 期 の 耐 久 性 に 著 し い 影 響 を 及 ぼ す こ と も 想 定 さ れ る ．

二 次 覆 工 を 考 慮 す る こ と で ト ン ネ ル 全 体 に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト を 低 減 で き る こ と や ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 供 用 期 間 全 体 を 考 え た 耐 久 性 を 適 切 に 維 持 で き る こ と ，異 常 時 の 対 応 へ の 配 慮 な ど を 併 せ て 考 え る と ，シ ー ル ド ト ン ネ ル に は 二 次 覆 工 を 施 工 す る こ と が 望 ま し い と 考 え ら れ る ．た だ し ，ト ン ネ ル に 二 次 覆 工 を 考 慮 す る こ と で ，ト ン ネ ル 横 断 方 向 の 軸 引 張 力 が 通 常 よ り も 大 き く な る た め ， 過 大 な ひ び 割 れ 幅 を 抑 制 す る な ど の 注 意 が 必 要 で あ る ．

６ － ２ 実 地 震 動 に 対 す る 本 モ デ ル の 適 用 性

６ － ２ － １ シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 解 析 に お い て 想 定 す る 地 震 動

1995 年 に 発 生 し た 兵 庫 県 南 部 地 震 （ 阪 神 ・ 淡 路 大 震 災 ） に お け る 土 木 構 造 物 へ の 被 害 の 重 大 性 に 鑑 み ，我 が 国 の 土 木 構 造 物 の 耐 震 性 の 検 討 に 関 す る 基 準 類 の 基 本 的 な 考 え は 大 き く 改 訂 さ れ た ．こ の 抜 本 的 な 改 訂 内 容 の １ つ が 耐 震 解 析 に お い て 想 定 す る 地 震 動 の 考 え 方 で あ る ．土 木 学 会 は 耐 震 基 準 等 基 本 問 題 検 討 会 議 を 設 け ，兵 庫 県 南 部 地 震 以 降 の 土 木 構 造 物 の 耐 震 性 と 設 計 法 の あ り 方 に つ い て 検 討 を 行 い ， そ の 結 果 を 耐 震 基 準 等 に 関 す る 提 言 ^{7 )～9 )}と し て ， 下 記 の よ う に 提 案 し て い る ．

① 構 造 物 の 耐 震 性 能 の 照 査 で は ， 供 用 期 間 内 に １ ～ ２ 度 発 生 す る 確 率 を 持 つ 地 震 動 強 さ （ レ ベ ル 1 地 震 動 ） と ， 発 生 確 率 は 低 い が 断 層 近 傍 域 で 発 生 す る よ う な 極 め て 激 し い 地 震 動 強 さ （ レ ベ ル 2 地 震 動 ） の 2 段 階 の 地 震 動 を 想 定 す る こ と が 必 要 で あ る ．

② 構 造 物 が 保 有 す べ き 耐 震 性 能 ， す な わ ち 想 定 さ れ た 地 震 動 強 さ の 下 で の 被 害 状 態 は ， そ の 構 造 物 の 重 要 度 と 地 震 動 強 さ の 発 生 頻 度 を 考 慮 し て 決 定 す べ き で あ る ． 構 造 物 の 重 要 度 は ， 人 命 ・ 生 存 に 対 す る 影 響 の 度 合 ， 地 震 直 後 の 救 急 活 動 ， 火 災 な ど の 2 次 災 害 防 止 ， 地 震 後 の 地 域 の 生 活 機 能 と 経 済 活 動 お よ び 復 旧 の 難 易 度 な ど を 総 合 的 に 考 慮 し て 決 め ら れ る ． す な わ ち ，土 木 構 造 物 の 耐 震 設 計 法 の 基 本 方 針 と し て ，レ ベ ル 1 と レ ベ ル 2 の 地 震 動 を 想 定 す る ，い わ ゆ る 2 段 階 設 計 法 ，お よ び 性 能 規 定 型 設 計 法 が 提 唱 さ れ た ．ま た ，前 述 の 第 3 次 提 言 ^{9 )}に お い て は ，レ ベ ル 2 地 震 動 の 下 限 値 の 基 準 と し て マ グ ニ チ ュ ー ド 6.5 程 度 の 直 下 型 地 震 と 位 置 づ け て い る ．兵 庫 県 南 部 地 震 の 後 に 改 訂 さ れ た 鉄 道 構 造 物 設 計 標 準 ・ 同 解 説 ^{1 0 )}な ど の 土 木 構 造 物 の 耐 震 設 計 基 準 類 は ， 上 記 の 基 本 方 針 が 採 用 さ れ て い る ．

シ ー ル ド ト ン ネ ル に 関 す る 標 準 示 方 書 ^{11 )}に お い て も ， 耐 震 解 析 を 行 う 場 合 の 地 震 動 は ，地 震 の 発 生 確 率 か ら レ ベ ル 1 地 震 動 と レ ベ ル 2 地 震 動 と に 大 別 さ れ て い る ．レ ベ ル 1 地 震 動 に つ い て は ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 供 用 期 間 中 に １ ～ ２ 回 発 生 す る こ と を 想 定 し た も の で あ り ，レ ベ ル 2 地 震 動 は ，陸 地 近 傍 で 発 生 す る 大 規 模 な プ レ ー ト 境 界 地 震 や 直 下 型 地 震 に よ る 地 震 動 の よ う に ，構 造 物 の

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供 用 期 間 中 に 発 生 す る 確 率 の 低 い 最 大 級 の 地 震 動 を 想 定 し て い る ．

シ ー ル ド ト ン ネ ル は ， 上 下 水 道 ， 電 力 洞 道 ， 通 信 洞 道 ， 鉄 道 ， ガ ス 管 路 ， 道 路 な ど 地 下 空 間 に お け る 線 状 構 造 物 の 多 く で 利 用 さ れ て お り ， 構 造 物 の 指 針 ， 基 準 に 応 じ て シ ー ル ド ト ン ネ ル の 設 計 に 対 す る 表 記 の 細 部 お よ び 考 え 方 が 異 な っ て い る^{例 え ば 11 )～1 4 )}． し か し な が ら ， こ れ ら に よ れ ば ， 細 部 の 表 記 が 異 な る も の の ，レ ベ ル 1 地 震 動 お よ び レ ベ ル 2 地 震 動 を 想 定 す る と い う 基 本 的 な 考 え 方 は 同 様 で あ る よ う に 思 わ れ る ．

６ － ２ － ２ 中 規 模 地 震 に 対 す る 本 モ デ ル の 適 用 性

供 用 期 間 中 に １ ～ ２ 回 発 生 す る 中 規 模 の 地 震 動 を 想 定 し た レ ベ ル 1 地 震 動 に 対 し て シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 解 析 を 行 う 場 合 ，シ ー ル ド ト ン ネ ル に 関 す る 標 準 示 方 書 ^{11 )}や ， 設 計 標 準 ^{1 2 )～1 4 )}な ど で は ， 弾 性 範 囲 内 の 設 計 を 基 本 と し て い る ．そ し て ，ト ン ネ ル を 構 成 す る 部 材 に 発 生 す る 応 力 を 割 増 し た 許 容 応 力 以 内 に お さ め る と い う 許 容 応 力 度 設 計 法 に よ っ て 問 題 は な い と 考 え ら れ て い る

1 0 ) , 11 )． こ れ は ， レ ベ ル 1 地 震 動 に 対 し て は ， 都 市 部 の ラ イ フ ラ イ ン と し て 重

要 な 構 造 物 と な っ て い る シ ー ル ド ト ン ネ ル の 被 害 を 極 力 軽 微 な も の に と ど め ， そ の 機 能 が 保 持 さ れ る こ と に よ り ，地 震 に よ る 被 災 の 後 に ，早 期 の 供 用 の 再 開 が 可 能 と な る こ と が 肝 要 で あ る こ と に よ る と 思 わ れ る ．ま た ，従 来 の 許 容 応 力 度 設 計 法 は ，す で に 多 く の 経 験 を 積 ん で お り ，こ の 設 計 地 震 動 に よ り 設 計 さ れ た 構 造 物 は ，兵 庫 県 南 部 地 震 を 除 く こ れ ま で の 多 く の 大 地 震 に 耐 え て き た こ と か ら 有 効 で あ る と も 考 え ら れ る ^{1 0 )}．

シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 の 耐 震 解 析 を 行 う 場 合 に は ，土 圧 や 水 圧 な ど の 常 時 の 荷 重 に よ っ て セ グ メ ン ト リ ン グ に 発 生 す る 断 面 力 と ，地 震 時 に 発 生 す る 断 面 力 と が 重 ね 合 わ さ れ る と 考 え ら れ る の が 一 般 的 で あ る ．我 が 国 に お け る シ ー ル ド ト ン ネ ル は ，軟 弱 な 地 盤 に 建 設 さ れ る こ と が 多 く ，セ グ メ ン ト リ ン グ の 変 形 に 伴 う 地 盤 反 力 が 期 待 で き な い た め ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の ほ と ん ど す べ て が 千 鳥 組 さ れ て お り ，下 水 道 を 中 心 と し た 多 く の シ ー ル ド ト ン ネ ル は 二 次 覆 工 を 有 し て い る ．そ の た め ，耐 震 解 析 の 実 務 に お い て は ，数 多 く の ボ ル ト を 用 い て 組 み 立 て ら れ た 覆 工 構 造 の 柔 構 造 と し て の 特 性 や 千 鳥 組 に よ る 添 接 効 果 ，一 次 覆 工 と 二 次 覆 工 と の 力 の や り と り の ほ か ，ト ン ネ ル と 地 盤 と の 相 互 作 用 を 定 量 的 に 評 価 で き る 構 造 解 析 モ デ ル が 必 要 で あ る ．

本 実 験 で 取 扱 っ た 内 容 は ，中 規 模 地 震 に 相 当 す る 範 囲 で あ り ，な お か つ 本 研 究 で 用 い た ト ン ネ ル の 模 型 は ，実 際 の シ ー ル ド ト ン ネ ル の 覆 工 構 造 を 十 分 な 精 度 で 表 現 し て い る と 考 え ら れ ，実 際 の シ ー ル ド ト ン ネ ル が 中 規 模 の 地 震 を 受 け た 場 合 の 挙 動 を 概 ね 表 現 し て い る も の と 思 わ れ る ．ま た ，提 案 す る は り － ば ね モ デ ル に よ る 解 析 は ， シ ー ル ド ト ン ネ ル の 覆 工 構 造 の 特 性 を 直 接 評 価 で き る ． さ ら に ，解 析 に 用 い た 各 種 の 定 数 は ，実 際 の ト ン ネ ル の 場 合 に も そ の 構 造 諸 元 や 地 盤 の 条 件 か ら 求 め る こ と が で き ，本 研 究 に お い て 提 案 し た 構 造 モ デ ル を 用

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い る こ と に よ り ，セ グ メ ン ト 本 体 の 断 面 力 の み な ら ず ，継 手 部 分 の 断 面 力 の 算 出 も で き る ．

こ れ ら の こ と か ら ，本 研 究 に お い て 筆 者 が 提 案 す る は り － ば ね モ デ ル を 用 い た 応 答 変 位 法 は ，中 規 模 地 震 動 に 対 す る 実 際 の シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 解 析 に 際 し て 定 量 的 な 評 価 を 与 え る 有 用 な 方 法 の 一 つ で あ る と 思 わ れ る ．

６ － ２ － ３ 大 規 模 地 震 に 対 す る 本 モ デ ル の 適 用 性

（ １ ） 構 造 解 析 モ デ ル に 必 要 と さ れ る 性 能

シ ー ル ド ト ン ネ ル に 関 す る 標 準 示 方 書 ^{11 )}や ， 設 計 標 準 ^{1 2 )～1 4 )}な ど で は ， 陸 地 近 傍 で 発 生 す る 大 規 模 な プ レ ー ト 境 界 地 震 や 兵 庫 県 南 部 地 震 に み ら れ る よ う な 直 下 地 震 に よ る 地 震 動 の よ う に 供 用 期 間 中 に 発 生 す る 確 率 が 低 い 最 大 級 の 地 震 動 を レ ベ ル 2 地 震 動 と し て い る ．こ れ ら の 地 震 動 に 対 し て シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 解 析 を 行 う 場 合 ，ト ン ネ ル の 内 空 断 面 を 確 保 す る 観 点 か ら ト ン ネ ル を 構 成 す る 部 材 の 局 所 的 な 損 傷 を 許 容 す る の が 一 般 的 で あ る ^{11 )}．

シ ー ル ド ト ン ネ ル の 大 規 模 地 震 に 対 す る 検 討 を 行 う 際 に は ，そ の 検 討 は ト ン ネ ル の 縦 断 方 向 と 横 断 方 向 と に わ け ら れ る ．ト ン ネ ル 縦 断 方 向 の 検 討 に つ い て は ，土 質 や 土 被 り な ど の 地 盤 条 件 が 急 変 す る 場 合 や ，立 坑 と の 取 付 部 な ど の よ う に 覆 工 構 造 が 急 変 す る 場 合 に は 重 要 な 課 題 と な る ．こ の 場 合 ，地 盤 の 変 位 と し て 作 用 す る 大 規 模 地 震 の 影 響 を 小 さ く す る た め に ，ト ン ネ ル 縦 断 方 向 の 剛 性 を 低 下 さ せ る こ と が 有 用 で あ り ，可 撓 セ グ メ ン ト や リ ン グ 継 手 を 柔 構 造 と す る 弾 性 ワ ッ シ ャ ー^{2 0 )}な ど を 配 置 す る こ と が よ い と 考 え ら れ る ．

一 方 ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 に つ い て は ，地 震 を 受 け た シ ー ル ド ト ン ネ ル に 発 生 す る 断 面 力 は ， ト ン ネ ル の ク ラ ウ ン お よ び イ ン バ ー ト の 位 置 か ら 45 度 付 近 で 大 き く な る ． こ の こ と は ， 本 実 験 に お け る ト ン ネ ル を い も 継 ぎ に し た 場 合 ，お よ び 千 鳥 組 に し た 場 合 に つ い て も 同 様 で あ っ た ．ト ン ネ ル を い も 継 ぎ に し た 場 合 に つ い て は ，セ グ メ ン ト 継 手 の 位 置 を 断 面 力 が 大 き く な る 箇 所 か ら 変 え る こ と で 大 規 模 地 震 に 対 す る ト ン ネ ル の 損 傷 を 避 け る こ と が で き る と 考 え ら れ る ．し か し な が ら ，我 が 国 に お け る シ ー ル ド ト ン ネ ル は ，地 盤 の 条 件 か ら セ グ メ ン ト リ ン グ を 千 鳥 組 に し て ，そ の 添 接 効 果 を 期 待 す る 場 合 が ほ と ん ど で あ る ．そ し て ，そ の 結 果 と し て ，隣 接 す る セ グ メ ン ト 間 に 力 の や り 取 り が 生 じ ，セ グ メ ン ト リ ン グ に 発 生 す る 断 面 力 は そ の 分 布 形 状 が 非 常 に 複 雑 と な る た め ，ト ン ネ ル を い も 継 ぎ に し た 場 合 と は 異 な り ，継 手 の 位 置 を 変 え る こ と で 大 規 模 地 震 に 対 し て 損 傷 を 避 け る こ と が 困 難 で あ る と 考 え ら れ る ．し た が っ て ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 に つ い て 大 規 模 地 震 に 対 す る 耐 震 解 析 を 行 う 場 合 ，ト ン ネ ル が 損 傷 を 受 け る こ と を 前 提 と し つ つ ，ト ン ネ ル 全 体 が 崩 壊 し な い と い う こ と が 必 要 と な り ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 構 造 解 析 モ デ ル は ，ト ン ネ ル

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を 構 成 す る 部 材 が 損 傷 を 受 け て 破 壊 に 至 る ま で の 非 線 形 性 を 考 慮 し た 特 性 を 評 価 で き る も の で あ る こ と が 重 要 と 考 え ら れ る ．

以 上 の こ と か ら ，数 多 く の ボ ル ト を 用 い て 組 み 立 て ら れ た 覆 工 構 造 を 有 す る シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 に つ い て ，大 規 模 地 震 に 対 す る 耐 震 解 析 を 行 う 際 に は ，千 鳥 組 に よ る 添 接 効 果 の 影 響 を 適 切 に 評 価 で き る も の で あ る ほ か ，セ グ メ ン ト 主 断 面 の 剛 性 の 低 下 や ，継 手 の 剛 性 の 低 下 な ど を 適 切 に 評 価 で き る 構 造 解 析 モ デ ル が 必 要 で あ る と 考 え ら れ る ．

（ ２ ） 構 造 部 材 の 非 線 形 性 に つ い て

本 研 究 の 構 造 解 析 モ デ ル で は ，ト ン ネ ル を 曲 が り ば り で ，セ グ メ ン ト 継 手 を 回 転 ば ね で ， そ し て リ ン グ 継 手 を ２ 方 向 の せ ん 断 ば ね で 評 価 し て い る ．

a ) セ グ メ ン ト に つ い て

本 研 究 で は 平 板 形 コ ン ク リ ー ト セ グ メ ン ト を 想 定 し て い る た め ，鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 断 面 の 非 線 形 性 に つ い て 述 べ る ．

鉄 筋 コ ン ク リ ー ト の 曲 げ 剛 性 は ， 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト の 増 加 に 応 じ て ， コ ン ク リ ー ト の ひ び 割 れ の 発 生 ，鉄 筋 の 降 伏 ，コ ン ク リ ー ト の 圧 壊 の 各 段 階 を 経 て ，順 に 低 下 を す る ．こ の 時 の セ グ メ ン ト に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト と 曲 率 と で 表 さ れ る 耐 荷 力 と 変 形 性 能 の 関 係 の 一 例 を図 6 .2 に 示 す ．

図 6 . 2 に お い て ，セ グ メ ン ト に ひ び 割 れ が 発 生 し ，鉄 筋 が 降 伏 す る 前 の 段 階 に つ い て は ， 初 期 の 曲 げ 剛 性 （EI① ） で モ デ ル 化 さ れ る こ と が あ る ． こ れ は ， 鉄 筋 が 降 伏 す る 前 の 段 階 に お い て は ， 曲 げ 剛 性 を 高 め に 設 定 し て お く こ と で ， セ グ メ ン ト に 発 生 す る 断 面 力 も 大 き め に 算 出 さ れ る こ と と な り ，設 計 上 は 安 全 側 の 評 価 と な る こ と に よ る ．

一 方 ，鉄 筋 が 降 伏 し た 後 の 段 階 に つ い て は ，初 期 の 曲 げ 剛 性 を 用 い て 構 造 解 析 を 実 施 す る と ，実 際 の 挙 動 と 大 き く 乖 離 し た 解 析 結 果 と な る た め ，鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 部 材 の 塑 性 化 の 進 展 に 伴 う 曲 げ 剛 性 の 低 下 を 適 切 に 構 造 解 析 モ デ ル に 反 映 さ せ る 必 要 が あ る ． よ っ て ， コ ン ク リ ー ト が 圧 壊 す る ま で の 段 階 （図

コ ン ク リ ー ト Mm 圧 壊

My

Mc EI①

EI②

EI③

EI④

φc φy φm φn

鉄 筋 降 伏

ひ び 割 れ 発 生

Mc ： 曲 げ ひ び 割 れ 発 生 時 の 曲 げ モ ー メ ン ト

My ： 降 伏 時 の 曲 げ モ ー メ ン ト Mm ： 最 大 曲 げ モ ー メ ン ト

φc ： 曲 げ ひ び 割 れ 発 生 時 の 曲 率 φy ： 鉄 筋 降 伏 時 の 曲 率

φm：Mm を 維 持 で き る 最 大 の 曲 率 φn ：My を 維 持 で き る 最 大 の 曲 率

図 6 . 2 コ ン ク リ ー ト 系 セ グ メ ン ト 主 断 面 の 曲 げ モ ー メ ン ト と 曲 率 の 関 係 の 例

（ テ ト ラ リ ニ ア モ デ ル ）

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6 . 2 に お け る EI① か ら EI③ ま で の 段 階 ） を 対 象 に 部 材 の 曲 げ 剛 性 の 非 線 形 性 を 構 造 解 析 モ デ ル に 考 慮 す る の が よ い と 考 え ら れ る ．

ま た ，部 材 の コ ン ク リ ー ト が 圧 壊 し た 後 も 構 造 解 析 の 対 象 と す る と ，ト ン ネ ル 全 体 の 安 定 性 ま で 踏 み 込 ん だ 解 析 を 行 う こ と が で き る と 考 え ら れ る ．し か し な が ら ，こ の ト ン ネ ル 全 体 の 安 定 性 に 配 慮 し た 構 造 解 析 モ デ ル が ，こ れ ま で 述 べ て き た ト ン ネ ル を 千 鳥 組 に し た 場 合 の 添 接 効 果 や ，セ グ メ ン ト リ ン グ と 地 盤 と の 相 互 作 用 と い う シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 の 構 造 解 析 の 特 性 を 適 切 に モ デ ル 化 で き て い る か を 確 認 す る 必 要 が あ る と 考 え ら れ る ．こ の 場 合 ，実 際 に 使 用 す る セ グ メ ン ト リ ン グ を 用 い て 載 荷 試 験 を 行 う 必 要 が あ る た め ，プ ロ ジ ェ ク ト ご と で の 個 別 の 検 討 と な り ，必 ず し も 合 理 的 な 設 計 と は な ら な い と 考 え ら れ る ．

さ ら に ，部 材 の 塑 性 化 の 進 展 を 表 現 す る 剛 性 低 下 モ デ ル に つ い て は ，剛 性 の 低 下 を 忠 実 に 表 現 す る テ ト ラ リ ニ ア モ デ ル（図 6 . 2）や ，エ ネ ル ギ ー 一 定 則 ^{2 1 )} に も と づ き ，対 象 と す る 応 力 レ ベ ル を 見 定 め て ，ひ ず み エ ネ ル ギ ー が 等 価 と な る よ う に 剛 性 を 評 価 す る 等 価 剛 性 線 形 モ デ ル （図 6 . 3） な ど が あ る ．

テ ト ラ リ ニ ア モ デ ル は ，各 応 力 レ ベ ル に お け る ひ ず み を 適 切 に モ デ ル 化 し て い る た め ，解 析 精 度 は よ い と 考 え ら れ る ．し か し な が ら ，構 造 解 析 が 非 常 に 複 雑 と な る た め ，熟 練 し た 技 術 者 に よ る 解 析 が 必 要 と な る ほ か ，解 析 に 必 要 と な

コ ン ク リ ー ト Mm 圧 壊

My

Mc EI①

EI②

EI③

EI④

φc φy φm φn

鉄 筋 降 伏

ひ び 割 れ 発 生

図 6 ．3 等 価 剛 性 線 形 モ デ ル を 用 い た コ ン ク リ ー ト 系 セ グ メ ン ト の 曲 げ 剛 性 の モ デ ル 化 の 例

Mc ： 曲 げ ひ び 割 れ 発 生 時 の 曲 げ モ ー メ ン ト

My ： 降 伏 時 の 曲 げ モ ー メ ン ト Mm ： 最 大 曲 げ モ ー メ ン ト

φc ： 曲 げ ひ び 割 れ 発 生 時 の 曲 率 φy ： 鉄 筋 降 伏 時 の 曲 率

φm：Mm を 維 持 で き る 最 大 の 曲 率 φn ：My を 維 持 で き る 最 大 の 曲 率 等 価 剛 性

る 時 間 も 長 く な る た め ，計 算 コ ス ト が 問 題 と な り か ね な い ．一 方 ，等 価 剛 性 線 形 モ デ ル に つ い て は ，地 震 時 応 答 の １ 次 モ ー ド が 卓 越 す る 構 造 物 で ，さ ら に 非 線 形 性 の 進 展 に 伴 っ て 発 生 す る 塑 性 ヒ ン ジ の 箇 所 が 明 確 で あ る 構 造 物 に つ い て 適 用 で き る ^{2 2 )}．こ の こ と か ら ，汎 用 性 の あ る 解 析 プ ロ グ ラ ム で 対 応 が で き ， 適 用 性 に 優 れ る と 考 え ら れ る ．

こ れ ま で 部 材 に 発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト に つ い て 述 べ て き た ． こ の 一 方 で ， シ ー ル ド ト ン ネ ル は ，比 較 的 軸 力 が 大 き な 構 造 物 で あ る こ と か ら ，大 規 模 地 震 に 対 す る 耐 震 解 析 で は ，部 材 の 非 線 形 性 の 進 展 に 伴 う 軸 力 の 変 動 を 考 慮 す る 必 要 が あ る ^{11 )}． 耐 震 解 析 で 仮 定 す る 軸 力 は ， 常 時 の 軸 力 を 初 期 値 と し て ， あ る 時 点 に お い て 求 ま る 軸 力 を 用 い る こ と が 最 も 厳 密 な 解 析 結 果 を 与 え る と 考 え ら れ る ．し か し な が ら ，耐 震 解 析 の 実 務 に お い て ，逐 次 変 化 す る 軸 力 を 考 慮 し て 構 造 部 材 の 非 線 形 性 を 定 め て 解 析 す る こ と は ，解 析 作 業 が 煩 雑 と な り ，な お か つ 非 常 に 高 度 な 判 断 を 要 す る ．そ の ほ か ，構 造 解 析 結 果 の 照 査 が 別 途 必 要 と な る な ど ，厳 密 に 解 析 を 行 う こ と が 解 析 結 果 の 信 頼 性 に つ な が る と は 必 ず し も い え な い と 考 え ら れ る ．そ の た め ，一 定 の 軸 力 を 仮 定 し て 構 造 部 材 の 非 線 形 性 特 性 を 定 め ，繰 り 返 し 計 算 に よ っ て 大 規 模 地 震 に 対 す る 安 全 性 の 照 査 を 行 っ て い る の が 現 状 で あ る よ う に 思 わ れ る ．

上 記 の 大 規 模 地 震 時 の セ グ メ ン ト の 非 線 形 性 に つ い て は ，構 造 解 析 の プ ロ グ ラ ム に お い て 考 慮 す る 項 目 で あ り ，筆 者 が 提 案 す る 解 析 モ デ ル に つ い て も 構 造 部 材 の 設 定 と し て 取 り 込 む こ と が で き る ．こ の こ と か ら ，は り － ば ね モ デ ル を 用 い た 構 造 解 析 モ デ ル は ，大 規 模 地 震 時 に 生 じ る セ グ メ ン ト の 非 線 形 性 の 進 展 に つ い て も 考 慮 で き る モ デ ル で あ る と 考 え ら れ る ．

b ） 継 手 に つ い て

シ ー ル ド ト ン ネ ル は セ グ メ ン ト を ボ ル ト で 結 合 し た リ ン グ で 構 成 さ れ て お り ，一 般 に 継 手 部 分 の 剛 性 が セ グ メ ン ト 本 体 の 剛 性 に 比 べ て 小 さ い ．そ の た め ， 大 規 模 地 震 に 対 す る 耐 震 解 析 に お い て は ，継 手 部 分 の 非 線 形 性 の 進 展 に 伴 う 剛 性 の 低 下 を 評 価 す る こ と が 重 要 な 課 題 と な る ．

セ グ メ ン ト 継 手 は ，大 規 模 地 震 に よ っ て 発 生 す る 断 面 力 の 増 加 に 伴 い ，継 手

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部 分 の 圧 縮 力 が 解 放 さ れ ，そ の 後 ，発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト の 作 用 に よ っ て 継 手 部 分 が 離 間 を す る ．さ ら に ，発 生 す る 曲 げ モ ー メ ン ト が 大 き く な る と 降 伏 を す る ．ま た ，リ ン グ 継 手 は ，発 生 す る せ ん 断 力 が 小 さ い う ち は ，リ ン グ 継 手 面 の 摩 擦 力 の 方 が 大 き い た め ，そ の 挙 動 は せ ん 断 弾 性 変 形 に し た が っ た も の と な る ．そ の 後 ，発 生 す る せ ん 断 力 が 摩 擦 よ り も 大 き く な り ，滑 動 し て ，継 手 が 有 す る ボ ル ト の ク リ ア ラ ン ス な ど の 幾 何 学 的 な 余 裕 分 だ け せ ん 断 力 を 維 持 し た ま ま 変 位 を す る ．さ ら に ，せ ん 断 力 が 大 き く な り ，継 手 部 分 の せ ん 断 変 形 に よ っ て 隣 接 す る リ ン グ の 相 対 変 位 量 が 大 き く な っ て い く と い う 耐 荷 変 形 挙 動 を と る ．

本 研 究 で は ，セ グ メ ン ト 継 手 を 回 転 ば ね で ，リ ン グ 継 手 を ２ 方 向 の せ ん 断 ば ね で 評 価 し て い る ．こ れ ら の ば ね の ば ね 定 数 は ，実 際 の ト ン ネ ル の 場 合 に も そ の 構 造 諸 元 や 地 盤 の 条 件 か ら 解 析 的 に 求 め る こ と が で き ^{1 6 )}， さ ら に ， 本 研 究 の 構 造 解 析 モ デ ル は 継 手 部 分 の 断 面 力 に つ い て も ，そ の 非 線 形 性 を 考 慮 し て 算 出 で き る ．こ れ ら の こ と か ら ，筆 者 が 提 案 す る 構 造 解 析 モ デ ル は ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 構 造 特 性 で あ る 継 手 の 影 響 を 十 分 に 考 慮 し ，な お か つ 大 規 模 地 震 時 に 生 じ る 継 手 部 分 の 非 線 形 性 の 進 展 に つ い て も 考 慮 で き る モ デ ル で あ る と 考 え ら れ る ．

（ ３ ） そ の 他 の 留 意 点

筆 者 が 提 案 す る は り － ば ね モ デ ル を 用 い た 応 答 変 位 法 に よ る 解 析 で は ，地 盤 の 地 震 時 応 答 を 精 度 よ く 把 握 す る こ と が 肝 要 で あ る ．大 規 模 地 震 時 に は ，地 盤 は 発 生 す る せ ん 断 ひ ず み の 大 き さ に 応 じ て 非 線 形 性 が 顕 著 と な る た め ，第 ３ 章 に 示 し た 解 析 手 法 の 適 切 な も の を 選 定 し ，地 盤 の 地 震 時 応 答 解 析 を 行 う 必 要 が あ る と 考 え ら れ る ．

ま た ，応 答 変 位 法 に よ る 解 析 で は 構 造 物 と 地 盤 と の 動 的 な 相 互 作 用 を 地 盤 ば ね で 表 現 す る ．大 規 模 地 震 動 を 耐 震 解 析 の 対 象 と す る 場 合 に は ，構 造 物 と 地 盤 の 剥 離 や す べ り が 発 生 す る 可 能 性 が あ り ，こ の 影 響 に つ い て も 考 慮 す る こ と が 望 ま し い と 考 え ら れ る ．

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（ ４ ） 大 規 模 地 震 に 対 す る 本 モ デ ル の 適 用 性 に つ い て の 考 察

発 生 確 率 は 低 い も の の ，断 層 近 傍 域 で 発 生 す る よ う な 極 め て 激 し い 地 震 動 を 想 定 し て レ ベ ル 2 地 震 動 に 対 し て シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 の 耐 震 解 析 を 行 う 場 合 ， シ ー ル ド ト ン ネ ル を 構 成 す る セ グ メ ン ト や 継 手 な ど の 構 造 部 材 や ， 地 盤 の 地 震 時 応 答 ，ト ン ネ ル と 地 盤 と の 動 的 な 相 互 作 用 な ど に つ い て ，塑 性 化 の 進 展 を 考 慮 で き る 構 造 解 析 モ デ ル を 用 い る こ と が 肝 要 で あ る こ と を 述 べ て き た ．

本 実 験 で 取 り 扱 っ た 内 容 は ，大 規 模 地 震 動 を 対 象 と し て い な い が ，上 記 の 非 線 形 性 の 取 扱 い に つ い て は ，構 造 解 析 モ デ ル の 設 定 に お い て 考 慮 す る 事 柄 で あ る ．筆 者 が 提 案 す る は り － ば ね モ デ ル を 用 い た 応 答 変 位 法 に お い て も ，上 記 の 項 目 は 考 慮 す る こ と が で き ，提 案 す る モ デ ル に 各 種 の 非 線 形 性 を 適 用 す る こ と で 大 規 模 地 震 に 対 し て も 一 定 の 精 度 を 持 っ た 定 量 的 な 評 価 を 与 え る 解 析 が 可 能 で あ る と 考 え ら れ る ．

６ － ２ － ４ 実 地 震 動 に 対 す る 本 モ デ ル の 適 用 性 に つ い て の 考 察 と 今 後 の 課 題

本 研 究 で は ，提 案 す る は り － ば ね モ デ ル を 用 い た 構 造 解 析 モ デ ル に よ る 解 析 法 が 本 実 験 の 結 果 を 十 分 に 説 明 で き ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 横 断 方 向 の 地 震 時 挙 動 を 定 量 的 に 評 価 で き る 手 法 で あ る こ と を 示 し た ．ま た ，シ ー ル ド ト ン ネ ル に 関 す る 標 準 示 方 書 や 設 計 基 準 類 が 想 定 し て い る 実 地 震 動 に 対 し て も ，定 量 的 な 評 価 を 与 え ， 耐 震 解 析 の 実 務 に お い て も 有 用 な 手 法 で あ る と 考 え ら れ る ．

は り － ば ね モ デ ル に よ る 解 析 で は 構 造 物 と 地 盤 と の 動 的 な 相 互 作 用 を 地 盤 ば ね で 表 現 す る が ，大 規 模 地 震 動 を 解 析 の 対 象 と す る 場 合 に は ，構 造 物 と 地 盤 の 剥 離 や す べ り が 発 生 す る 可 能 性 が あ り ，こ の 影 響 に つ い て も 考 慮 す る こ と が 望 ま し い ．し か し な が ら ，大 規 模 地 震 動 を 対 象 と し た 場 合 の 地 盤 ば ね の 取 り 扱 い に つ い て は ，開 削 ト ン ネ ル を は じ め と し た 各 種 の 研 究 で は そ の 非 線 形 性 を 積 極 的 に 評 価 す べ き で あ る と の 考 え が あ る 一 方 で ，一 般 的 な 規 模 の 構 造 で は そ の 影 響 は 小 さ い と の 報 告 ^{2 2 )～2 4 )}も あ る ．大 規 模 地 震 動 に 対 す る 合 理 的 な 耐 震 解 析 を 行 う 上 で ，地 盤 ば ね の 評 価 は 解 析 結 果 に 与 え る 影 響 が 大 き く ，そ の モ デ ル 化 に つ い て は 今 後 も 実 験 や 解 析 を 通 じ て 検 討 を 行 う 必 要 が あ り ，今 後 の 課 題 で あ る よ う に 思 わ れ る ．

ま た ，本 研 究 で 行 っ た よ う な 修 正 慣 用 計 算 法 の 考 え 方 に 準 拠 し た ２ 次 元 動 的 FEM に よ る 解 析 法 で は ， 実 験 結 果 を 十 分 に 説 明 で き な い こ と を 示 し た ． ２ 次 元 動 的 FEM に よ る 解 析 法 は ， シ ー ル ド ト ン ネ ル の 耐 震 解 析 を は じ め と し て 各 種 の 数 値 解 析 に 広 く 使 わ れ て い る 方 法 で あ る ．し か し な が ら ，本 研 究 で 対 象 と し た 千 鳥 組 さ れ た ト ン ネ ル な ど の よ う に ３ 次 元 的 な 広 が り を 持 つ 構 造 の 効 果 な ど を ，２ 次 元 の モ デ ル で 精 度 よ く 評 価 す る に は ，さ ら に 検 討 が 必 要 で あ る よ う に 思 わ れ る ．

本 研 究 で 対 象 と し た シ ー ル ド ト ン ネ ル は ， 鉄 道 ト ン ネ ル で い え ば 駅 間 部 分 に あ た る 部 分 で あ る ， い わ ゆ る 一 般 部 分 を 対 象 と し た も の で あ る ． シ ー ル ド ト ン ネ ル と 立 坑 ， あ る い は 駅 部 と の 接 合 部 分 に つ い て は ， 剛 性 の 違 い に よ り 接 合 部 周 辺 で は 大 き な 力 が 発 生 す る ． こ の よ う な 場 所 で は ， ト ン ネ ル 縦 断 方 向 の 変 形 や ， ト ン ネ ル 横 断 方 向 の せ ん 断 変 形 お よ び 回 転 に よ る ね じ り 変 形 な ど に つ い て の 検 討 が 必

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要 で あ る ． ま た ， 接 合 部 付 近 の 力 の や り 取 り や ， ト ン ネ ル の 変 形 性 能 ， 接 合 部 が ト ン ネ ル 縦 断 方 向 に 与 え る 影 響 の 範 囲 な ど を 定 量 評 価 で き る 構 造 解 析 モ デ ル の 構 築 が 必 要 で あ り ， 応 答 変 位 法 に よ る 解 析 が 適 用 可 能 な 範 囲 の 検 討 も 含 め て ， 今 後 の 課 題 で あ る よ う に 思 わ れ る ．

近 年 観 測 さ れ た 世 界 各 地 の 大 規 模 地 震 で は ，地 盤 の 液 状 化 や ，そ れ に 伴 う 側 方 流 動 ，断 層 の 変 位 な ど に よ っ て ，地 盤 が 著 し い 変 形 を す る よ う な 事 象 が 確 認 さ れ て い る^{例 え ば 2 5 )～2 6 )}．シ ー ル ド ト ン ネ ル に つ い て は ，我 が 国 で は 大 地 震 を 受 け た 経 験 が な く ，海 外 に お い て も 198 5 年 の メ キ シ コ 地 震 の 例 ^{2 7 )}な ど ご く わ ず か で あ る ．前 述 の と お り ，我 が 国 の シ ー ル ド ト ン ネ ル に お い て は ，ほ と ん ど す べ て の ト ン ネ ル で セ グ メ ン ト リ ン グ を 千 鳥 組 と し て お り ，そ の 結 果 と し て 隣 接 す る セ グ メ ン ト 間 に 複 雑 な 力 の や り 取 り が 生 じ る ．著 し い 地 盤 の 変 形 を 受 け た 際 に は ，耐 力 の 関 係 か ら 継 手 部 分 が 先 に 損 傷 を 受 け ，そ の 後 に セ グ メ ン ト が 損 傷 を 受 け る 形 で ト ン ネ ル の 損 傷 が 進 ん で い く よ う に 思 わ れ る が ，ト ン ネ ル 全 体 が 崩 壊 す る か 否 か に つ い て は 容 易 に 評 価 し 難 い 問 題 で あ る ．ま た ，著 し い 地 盤 の 変 形 に 対 し て は ，ト ン ネ ル の 損 傷 を 許 容 せ ず に 対 応 す る こ と は 困 難 で あ る た め ，シ ー ル ド ト ン ネ ル を 構 成 す る 継 手 部 が 引 張 力 に よ っ て 開 き き り ，ト ン ネ ル 周 辺 の 土 砂 が ト ン ネ ル 内 部 に 流 入 す る よ う な 崩 壊 現 象 を 防 止 す る な ど ，シ ー ル ド ト ン ネ ル の 壊 滅 的 な 被 害 を 防 ぐ こ と が 優 先 さ れ る ．こ の よ う な 場 合 に は ，ト ン ネ ル 全 体 と し て 変 形 性 能 を 向 上 さ せ て 対 処 す る こ と が 必 要 と 考 え ら れ ，一 定 の 割 合 で ，リ ン グ 継 手 を 柔 構 造 と す る 弾 性 ワ ッ シ ャ ー や 可 撓 セ グ メ ン ト な ど を 設 け る こ と が 対 処 方 法 の １ つ で あ る よ う に 思 わ れ る ．近 年 開 発 が 行 わ れ て い る ト ン ネ ル 周 辺 の 地 盤 を 改 良 す る こ こ と で ト ン ネ ル に 作 用 す る 地 盤 変 位 を 減 少 さ せ る 方 法^{例 え ば 2 8 )～3 0 )}も 有 用 で あ る よ う に 思 わ れ る ．