地山の時間依存性挙動を考慮した坑道掘削時の安定性解析

Stability analysis of underground opening during excavation, taking time-dependent behaviour of surrounding rock mass into consideration

小川 豊和*; 青木 智幸*; 城 まゆみ*; 松井 裕哉 ; 堀井 秀之*

Ogawa, Toyokazu*; Aoki, Tomoyuki*; Jo, Mayumi*; Matsui, Hiroya; Horii, Hideyuki*

地下深部の堆積軟岩中に空洞を掘削する場合、坑道掘削時においても掘削による弾性的な変形に加え時間依存性変形が生じるので、地下施設の合理的な設計・施工,操業時の安全性確保の観点からも時間依存挙動が坑道の安定性に及ぼす影響を評価しておく必要があると考えられる。本論文では、坑道掘削時に生じる地山の時間依存挙動が坑道の安定性に及ぼす影響を調べるために適用した、室内試験・数値解析を組合せた工学的な一手法を紹介する。具体的には、室内クリープ試験結果に基づきレオロジカルモデルのパラメータを決定し、二次元平面ひずみ応力変形解析を実施して、時間依存挙動が坑道周辺岩盤並びに支保の安定性に及ぼす影響を検討した。また、弾性的な変形に対する時間依存性変形の大きさと変形速度に関する指標を定義し、支保設置後からの地山の変形量や支保軸力に及ぼす時間依存性特性の影響を整理した。

In case rock exhibits time-dependent deformation, it is important to evaluate this effect on the tunnel stability, since the rock deforms elastically as well as inelatically even at the time of excavation. This paper introduces an engineering approach method to explain the effect of time-dependent deformation of rock at tunnel excavation stages on the stability. The mechanical parameters to describe a Burgers type rheological model are determined, based upon the drained triaxial creep test results performed on mudstone samples. With the parameters determined, plane-strain 2 dimensional numerical analyses are subsequently performed. In the analysis a couple of indices to describe the degree and timing of time-dependent deformation are introduced with reference to the instantaneous elastic deformation, and their effects on the amount of deformation and support pressure subsequent to the support erection are investigated.