Rock deformation and support load in shaft sinking in Horonobe URL Project

幌延深地層研究所の立坑掘削における岩盤の変形と支保工荷重の関係

津坂 仁和; 山崎 雅直; 羽出山 吉裕*

Tsusaka, Kimikazu; Yamazaki, Masanao; Hatsuyama, Yoshihiro*

深地層の坑道掘削には、地上からの調査では適切な岩盤物性を十分に把握することが困難であるため、情報化施工を必要とする。同施工では、掘削に伴って、岩盤の変形量や支保部材応力を逐次計測,分析し、原位置の岩盤性状にあわせた合理的な支保構造へと変更していく。これに従い、原子力機構は、幌延深地層研究所の地下施設建設において、情報化施工プログラムを策定し、運用している。現在、同プログラムでは、掘削初期段階の変形量から坑道が安定する際の支保部材応力を予測し、その安定性を迅速に評価することを必要としている。本研究では、同地下施設の換気立坑深度250m,東立坑深度140mまでに計測した内空変位量に基づく初期変形率と、主要な支保部材である覆工コンクリートの応力計測結果の関係を考察し、両者の関係を岩盤挙動分類として提示した。初期変形率は、初期地圧と原位置の岩盤の弾性係数の比と関係があり、岩盤性状を表す指標の一つである。この関係に基づけば、立坑掘削において、構築した支保構造の評価を迅速に行うことができ、支保部材量の増減を判断する一助となる。今後は、運用している情報化施工プログラムに施工管理基準として組み込む予定である。

Observational construction is essential in underground excavation since it is difficult to estimate rock mass properties based on geological investigation from the ground surface. In the construction, the amount of support elements at the next stage is redesigned by measuring rock mass deformation and support stress caused by excavation. JAEA has been constructing an underground research laboratory in Horonobe. Based on the observational construction, ventilation and access shafts have been excavated 250 m deep and 140 m deep from the ground surface, respectively. The authors investigated the relationship between the initial deformation rate and stress of concrete lining. The initial deformation rate is related to the ratio of the elastic modulus of rock mass to the initial stress and one of indices of rock mass properties. The relationship is helpful to determine whether the amount of designed support elements should be changed at the earlier stage of excavation.