超大深度立坑の連接部における崩落機構に関する調査(委託研究)

Study on a collapse mechanism of a junction between greatly deeper shaft and horizontal drifts (Contract research)

黒崎 幸夫*; 山地 宏志*; 勝沼 好夫*; 中田 雅夫*; 桑原 秀樹*; 山田 文孝*; 松下 清*; 佐藤 稔紀*  

Kurosaki, Yukio*; Yamachi, Hiroshi*; Katsunuma, Yoshio*; Nakata, Masao*; Kuwahara, Hideki*; Yamada, Fumitaka*; Matsushita, Kiyoshi*; Sato, Toshinori*

瑞浪超深地層研究所の研究坑道は、超大深度の立坑と水平坑道から計画されている。この超大深度立坑と水平坑道の連接部は3次元の地盤構造を形成し、掘削過程では複雑な力学的挙動を呈することが予測されるが、超大深度立坑連接部の支保部材を定量的に設計する手法は確立されていない。このような状況に鑑み、超大深度立坑連接の崩壊機構を検討するため、過去の立坑工事に関する文献調査と工事従事者からの聞き取り調査を実施し、立坑連接においてどのような崩壊や変状が発生したかを調査し、調査結果を有識者のレビューを交えて考察した。その結果、超大深度立坑連接の崩壊機構は立坑連接部の施工過程と地質条件のいずれにも依存することが明らかとなった。一方、超大深度連接部が大きな角度で断層や破砕帯に交差する地点では、「高抜け」と呼ばれる崩壊の発生や覆工に異常な土圧作用する現象が見られる。これらの現象の機構を解明するためには、連接部周辺地山の挙動を再現することのできる数値計算による研究を実施する必要がある。このために、既往数値解析手法の中で可能な有限差分法が最も適切であることを、有識者のレビューを踏まえて示した。

A junction space between a super deep shaft and horizontal drifts forms a 3-dimensional geo-structure, which would take a complicated mechanical behavior during a junction excavation. However, a quantitative design method for a deep junction has not yet established. In order to examine a collapse mechanism of super deep shaft junction, we have conducted literature surveys and interview studies concerned with a collapses. Considering the results of investigations with reviews of intellectuals, the collapse mechanism depends on both a construction procedure of shaft junction and a geological condition. On the other hand, where a deep junction intersects faults and/or fractures with a large angle, a collapse called taka-nuke may occur and a numerical studies that can simulate a practical rock mass behavior around a shaft junction should be carry out. We demonstrate finite difference method is most adequate for these simulations with intellectual review.