土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度) Ⅵ-406 三次元解析による想定地滑り土塊の挙動予測 （株）大林組 正会員 １．はじめに ○下村哲雄，保科孝雄，松本暢史，西浦秀明 ３．三次元解析による管理基準値の設定 氷見第 11 トンネルは、高岡と七尾を結ぶ能越自動車 前述のような特徴を有する坑口部において安全に施 道の一部となる全長 778m のトンネルである。高岡側坑 工するため、三次元解析により地滑りに対する計測管 口部は地滑り地形となっているため、坑口切土時およ 理基準値を事前に設定するとともに、種々の計測によ びトンネル掘削時の地滑りの再活動が懸念された。本 り地滑り土塊の挙動を把握した。三次元解析には、ト 工事では、地滑り土塊の挙動を的確に把握し、安全に ンネル本体と斜交した地滑り土塊を精度よくモデル化 施工するため、三次元解析により管理基準値を設定す するため、HCItasca 社の有限差分法解析プログラム るとともに、高精度な計測管理を採用した。本報では、 (FLAC3D)を用いた。地山は弾性体としてモデル化し、 三次元解析および計測結果ついて報告する。 地滑り面は不連続面を表現する方法として一般的に用 ２．地形・地質 いられる Coulomb のすべりモデルを適用した。 本トンネルは富山県氷見市に位置し、掘削対象地山 既存の地質情報に基づいて実施した三次元解析結果 は中新世中期∼後期新第三系の姿泥岩層である。坑口 を図-2（坑口切土時）、図-3（トンネル掘削時）に示す。 部の地質構成は表-1 のとおりであり、第 1 層（表土層） この結果に基づき、動態観測の計測位置および工事着 は第四系の崖錐堆積物、第 2 層以深は堆積年度に応じ 手時点での管理基準値を設定した。 て風化が進展した強度の小さい泥岩層である。地下水 位は地表面下 4∼14m である。 0.25∼ 0.3 ― 2.8 2 1.0∼ 9.0 ≦ 10 Ｄ 0.5∼ 0.6 104 2.6 風化泥岩 1.0∼ 25.0 10∼ 30 ＣＬ 1.0∼ 1.2 143 11.6 4 弱風化泥岩 ＣＭ 1.6∼ 1.9 406 111.0 30≦ ― mm 48 .3 強風化泥岩 3 m .7m 49 2 m .1m 50 ≦４ 変形係数 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 mm (MN/m ) ― 0.5∼ 5.0 2 坑 口 50 .3 (kN/m ) 岩級区分 mm （粘性土） 一軸圧縮強度 (km/s) Ｎ値 50 .0 土砂 弾性波速度 層厚(m) m .8 m 49 1 岩種区分 m 地層 変位量 地質構成 m 52.0 表-1 想定地滑り土塊 高岡側坑口部には、図-1 のようにトンネル軸線にや mm や斜交して地滑り地形が認められた。活発な動きを示 図-2 坑口付け切土時の三次元解析結果 す変状は認められないものの、坑口部の掘削時には想 定地滑り土塊の末端を施工することになるため、地滑 坑 口 m 32 .9 m m mm も滑落崖地形が認められ、地滑りが再活動した場合に 3 3.5 m 33 .4 りの再活動が懸念された。また、想定ブロック後背に 変位量 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 m 25 .5 m mm m 8m 2 8.5 3 0. m .6m 31 は範囲の拡大や進行性破壊などの可能性も考えられた。 遷急線 想定地滑り土塊 mm 図-3 氷見第 11 トンネル 坑口 トンネル掘削時の三次元解析結果 （※トンネル掘削時の変位増加量のみ表示） 管理基準値の精度を上げるためには、現場の計測結 想定地滑り土塊 図-1 キーワード 連絡先 果を迅速に数値解析にフィードバックすることが重要 高岡側坑口部平面図 である。また、既存の地質情報では、地滑り面の物性 トンネル坑口、地すべり、三次元解析 〒935-0422 富山県氷見市宇波 234 （株）大林組 氷見第 11 トンネル工事事務所 -811- TEL 0766-78-8001 土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度) Ⅵ-406 を示す粘着力(c)と内部摩擦角(φ)に関するデータが いて、変位量は 10mm 程度であり、解析時のように大 なかったため、近接する氷見第 9 トンネルでの地滑り きな変位は発生しなかった。また、管理レベルⅠ以下 面の c とφを採用して解析を行っていた 1) 。そこで図 であり、地滑りの兆候は現れていない。 -4 のフローに従って、坑口切土時の計測結果から c・ 想定地滑り土塊 φに関するパラメータスタディを行い、c・φを決定し 30mm 4.8 た。決定した c・φを用いた解析の結果、トンネル上半 2.9 坑口直上部 切羽 TD=32m の時点で図-5 に示すように滑り土塊上部で 結果が得られた。よって、この解析結果を用いて管理 TD=32m Ｂ 5.3 12.4 11.1 3.4 5.9 4.8 1.8 1.1 4.8 始 3.6 2.2 7.3 1.8 13.9 6.2 開 8.2 1.4 13.2 5.6 6.1 16.9 基準値の再設定を行った。 6.9 8.8 17.3 1.7 10.3 4.5 24.3 トンネル 掘進方向 8.5 4.9 15.4 7.5 の相対せん断変位量が急激に増大する（＝地滑り発生） 7.9 15.1 高岡側坑口 TD=0m 3.6 ※ベクトル数値は、GPSセンサーの平面2次元合成値(mm)を表す 自重解析時に地すべりが発生しない 粘着力・内部摩擦角の決定 図-6 計測結果【平面図】 掘削解析の実施 7.2 8.1 すべり面の相対せん断変位量の算出 5.7 変位量は許容値か 所定の掘削は完了か No 坑口直上部 許容値を超過した箇所のみ粘着力低減 Yes 地すべり発生か 33.5 No 26.0 2.9 8.7 6.5 13.9 21.4 粘着力の低減率の見直し Yes 高岡側坑口 TD=0m 現場計測の実施 管理基準値の設定 終 図-4 OK 概ね一致 計測結果と比較 図-7 No 了 TD=32m 計測結果【縦断図(A-A 断面)】 150 すべり面の材料特性の見直し 管理レベルⅢ (120mm) すべり面の材料特性決定法と管理基準値の設定 100 変位 (mm) 地滑り土塊上部で相対せん断変位が増大 地滑り土塊上部で相対せん断変位が増大 ⇒ ⇒ 地滑り発生と判断 地滑り発生と判断 解析値 50 管理レベルⅡ (90mm) トンネル 上半掘削 （進捗 ） 管理レベルⅠ (60mm) 50 0.00 75 TD=32m 掘削解析を実施 25 切羽進捗 (m) 粘着力の低減率を決定 10.00 坑口切土掘削 20.00 実測値 30.00 0 40.00 0 8/19 50.00 60.00 図-8 70.00 坑口 坑口 80.00 図-5 9/8 9/18 9/28 10/8 時系列グラフ【計測点 B】 ５．まとめ 90.00 100.00 8/29 坑口部の地滑りが懸念された区間について、三次元 mm 相対せん断変位コンター図（上半 TD=32m） 解析による事前検討を基に、計測監視体制を整えた上 ４．計測結果 で慎重に施工を行った。その結果、地滑りを発生させ 上半切羽 TD=32m における計測値を図-6∼7 に示す。 ることなく、無事に坑口部を掘削することができた。 地表面変位のうち、坑口直上部を除いて変位は小さい。 本報における施工報告が、類似のトンネル坑口部施 坑口直上部は特に土被りが小さく、坑口部切土掘削、 工の参考になれば幸いである。 トンネル掘削に伴う影響を受けやすい箇所であるが、 参考文献 管理レベルⅠ以下であり地滑りではないと判断した。 1) 図-8 は想定地滑り土塊のほぼ中央に位置する計測点 中川光雄他；地すべりに対するトンネル坑口部の 3 次元 有限差分法解析による合理的設計、土木学会トンネル工 B の時系列グラフである。上半切羽 TD=32m 地点にお -812- 学報告集第 19 巻、pp.225-236、2009.11
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