A Study on development of loosening zone and allowable limit of deformation in tunnelling

トンネル施工におけるゆるみ域の発達と許容変形量に関する研究

津坂 仁和; 谷本 親伯*; 御手洗 良夫*; 青木 俊彦*

Tsusaka, Kimikazu; Tanimoto, Chikaosa*; Mitarashi, Yoshio*; Aoki, Toshihiko*

岩盤中にトンネルを掘削すると空洞周辺の岩盤は緩み、その挙動はゆるみ域を制御し地山のアーチ作用を発揮させることによって安定に至る。ゆるみ域は、ひずみ軟化域と塑性流動域から成る非弾性域の拡がりとして定義される。トンネル施工の実用的な施工管理基準としては、一般的なコンバージェンス計測結果を利用して、非弾性域を定量的に把握し、塑性流動の発生を抑制するために許容される変形量を決定することが必要である。筆者らは、砂岩及び頁岩,花崗閃緑岩、そして、粘板岩を掘削対象とする6つの道路トンネルの施工事例で計測された約500例のコンバージェンス曲線を詳細に解析した。その結果として、支保荷重,初期変形速度、そして、最終変形量の関係を示した既往の岩盤挙動分類と関連させて、ゆるみの発達規模と許容変形量を算定した。

When tunnel is excavated in rock, rock around an opening trends to loosen. The rock behavior reaches to full stability by controlling a loosening zone and mobilizing ground arch effect. It is defined with the extent of inelastic zone(s) which consists of strain-softening and plastic flow. As the practical guide in tunneling, it is necessary to estimate the extent of inelastic zone(s) and determine the allowable limit of convergence to control occurrence of plastic flow through convergence measurement. The authors analyzed in detail approximately 500 convergence curves observed in six motorway tunnel projects, which were driven through shale and sandstone layers, granitic rock and slate. As a result, the extent of loosening zone and allowable limit of deformation in 11m diameter tunnels were estimated with relation to the five categories in Tanimoto's rock classification, which indicated relationships among support load, initial deformation rate and final deformation.