Effects of heterogeneity of geomechanical properties on tunnel support stress during tunnel excavation

岩盤の不均質性がトンネル掘削時の支保工応力に与える影響の検討

岡崎 泰幸*; 林 久資*; 青柳 和平  ; 森本 真吾*; 進士 正人*

Okazaki, Yasuyuki*; Hayashi, Hisashi*; Aoyagi, Kazuhei; Morimoto, Shingo*; Shinji, Masato*

トンネルの支保工の設計の際、数値解析により掘削時の岩盤の挙動や支保工へ作用する応力が予想される。しかしながら、解析では、岩盤の持つ力学的な不均質性を考慮しない場合が通常である。そのため、解析では掘削時の岩盤挙動を正確に再現できていない可能性がある。そこで、本研究では、幌延深地層研究センターの深度350mの調査坑道を対象として、岩盤の持つ不均質性を考慮したトンネル掘削解析を実施した。結果として、調査坑道で計測されたような局所的に作用する支保工応力を再現するためには、岩盤の不均質性を考慮する必要があることが明らかとなった。また、不均質性の寸法の考慮も重要な要素であることが明らかとなった。

In the design of tunnel support, the behavior of the rock mass around a tunnel and the stress acting on the tunnel support may be predicted using a numerical analysis. However, in such a numerical analysis, it is common to assume that each stratum comprises a homogeneous material, ignoring the heterogeneity of the geomechanical properties inherent to the rock mass. For this reason, it is not unusual for the results of the numerical analysis to differ from the actual behavior. We performed a tunnel excavation analysis considering the heterogeneity of the geomechanical properties in the rock mass to investigate the local increase in the tunnel support stress obtained in the 350 m gallery at the Horonobe Underground Research Laboratory. The results revealed that, in order to predict the locally increased support stress in advance, it is necessary to carry out a tunneling excavation analysis considering the heterogeneity of the geomechanical properties. It was also revealed that the scale at which the geomechanical properties fluctuate is an important factor.