機械による掘削影響試験の事前調査・解析-平成6年度実施分-

Machine excavation effects experiment; Investigations and numerical analysis at pre-excavation stage in FY1994

杉原 弘造; 菊地 正; 安達 哲也; 佐藤 稔紀  ; 石島 文代

not registered; not registered; Adachi, Tetsuya; Sato, Toshinori; not registered

岩盤中に空洞を掘削すると空洞周辺の岩盤の力学的・水理学的な性状(変形性、透水性や応力、間隙水圧)が変化すると考えられる。このような力学的・水理学的な性状が変化した空洞周辺の岩盤領域(以下、掘削影響領域という)は、地下施設の設計・建設や安全性の評価において、考慮すべき重要なもののひとつと考えられる。動燃事業団が地層科学研究の一環として、これまで東濃鉱山において実施してきた掘削影響研究の結果、掘削影響領域の大きさや掘削影響領域の発生に関係する要因などが明らかとなった。しかし、これらは発破により坑道を掘削した場合であるため、機械による掘削影響試験を行い、掘削影響領域の工法依存性を評価することとした。あわせてこれまでに掘削影響研究のために改良・開発した機器や、これまでの掘削影響研究で評価されていない機器・手法の掘削影響評価への適用性を評価することとした。この研究により、工法別の掘削影響領域に関する情報がそろい、地下施設の建設方法の選定や岩盤の力学的安全性など安全性の評価に必要な情報が取得できると考えられる。機械による掘削影響試験は、平成4年度に計測用の坑道の掘削から開始し、平成5、6年度に事前調査・解析を行った。平成7年度に機械(ロードヘッダ)による坑道掘削および掘削中の調査を行い、平成8年度以降、事後調査・解析を実施する計画である。平成6年度の事前調査・解析の目的は、平成5年度に引続き1)試験坑道周辺岩盤の掘削前の力学的特性・条件を把握すること、および、2)数値解析により坑道掘削に伴う岩盤の変位や応力変化を予測することである。平成6年度に実施した事前調査・解析は、1)コア観察および孔内壁面観察、2)孔内岩盤変位計の設置および計測、3)事前解析である。この報告書では、平成6年度に実施した事前調査・解析の内容と結果について報告する。

Excavation of a shaft or a horizontal drift in a rock mass probably affects the rock mass around the underground openings. It is necessary in the design, construction and safety assessment of underground facilities to consider the properties and extent of the EDZ (Excavation Disturbed Zone; the zone where rock properties and rock conditions have been changed due to excavation). In-situ experiment on excavation disturbance has been carried out in the Tono mine and the controlling factors of properties and extent of the EDZ due to blasting has been studied. In order to evaluate dependence of the change of properties and extent of the EDZ on excavation method, Machine Excavation Effects Experiment has been carried out. In FY 1992, a horizontal drift for measurements was excavated. A horizontal drift parallel to the measuring drift is scheduled to be excavated by a machine in FY 1995. The investigations and numerical analysis before excavation of the test drift were carried out in FY 1993 and FY 1994. The objectives of the investigations and numerical analysis carried out in FY 1993 and 1994 are as follows: (1)to measure and evaluate the rock properties and the rock conditions around the test drift before excavation, and (2)to predict the displacements and stress change during excavation of the test drift. The investigations and numerical analysis in FY 1994 consist of the following items: (1)core logging and borehole wall observation, (2)installation of extensometers, and (3)numerical analysis with the Finite Element Method. This report describes the details of the investigations and numerical analysis carried out in FY 1994.