平成26年度構造物技術交流会平成26年度構造物技術交流会背景現状トンネル路盤の健全度診断提案法軌道スラブの沈下中央通路の変状起振器試験による個別検査軌道側の要因要因軌道検測車による検知路盤側の要因要因地山からの湧水＋列車荷重軌道検測車による検知路盤下に注入構造物技術研究部（基礎・土構造）軌道スラブ交換または，路盤下に注入篠田昌弘変状要因ごとに対策可能 Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 平成26年度構造物技術交流会平成26年度構造物技術交流会起振器試験の概要起振器試験の概要起振器の起振力により構造物を強制的に振動させ、構造物の固有振動数等の応答特性を求める方法。最大加振力(N) 最大変位(mm) 最大速度(cm/s) 最大加速度(m/s ) 周波数範囲(Hz) 総重量(kg) 軌道パッド軌道スラブＣＡモルタルパソコン及び軌道スラブ計測機器起振器Ｃ中型起振器側壁 490 150 砕石入り砂袋（高さ調整用）地山 100 2 路盤コンクリート＋りょう盤コンクリート 152.9 0.1 ～1000 48 軌道スラブレール起振器の設置方法起振器 CA モルタル路盤コンクリート＋りょう盤コンクリート Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 平成26年度構造物技術交流会平成26年度構造物技術交流会起振器試験の概要 5.0m 起振器試験の結果加速度センサ突起コンクリート起振器レール加速度(cm/s ) 中央通路側 2 50 25 注入前 0 -25 -50 0 20 50 25 注入後 0 -25 -50 0 20 軌道スラブ路盤起振器と計測期の設定状況 Railway Technical Research Institute 8.0x10 ）4.0x10 幅振（ 0.0 数8.0x10 関達伝4.0x10 -3 40 60 -3 路盤コンクリート 10 20 30 10 振動数(Hz) 40 50 40 50 注入後 -3 40 時間（秒）側壁側注入前 -3 起振器加速度計の時刻歴 60 0.0 20 30 路盤コンクリートの伝達関数注入前後で路盤コンクリートの揺れやすさが異なる。 → 振動特性を用いることで健全度診断が可能！ Railway Technical Research Institute 1 平成26年度構造物技術交流会平成26年度構造物技術交流会健全度評価法揺れやすさ＝スペクトル面積 ∞ 1 ∞ 2 2 ∫−∞ x(t ) dt = 2π ∫−∞ X (ω ) dω 面積大→不健全閾値面積小→健全加速度のエネルギー = パワースペクトルの積分 x(t)：加速度の時刻歴 x(t)：加速度の時刻歴 ωは角周波数 X(ω)ははx(t)のフーリエ振幅スペクトルのフーリエ振幅スペクトル振動数・トンネル路盤の安定性に関する健全度を揺れやすさ（伝達関数の面積）を指標として評価・面積を求める際の閾値は、現地試験結果から相関分析により算出 → 5Hz～ 5Hz～50Hz Railway Technical Research Institute 0.15 スペクトル面積伝達関数（振幅）伝健全度評価法注入前注入後 0.12 0.09 0.06 0.03 0.00 1 2 3 4 5 6 インパクトⅣ インパクトⅣ により計測・評価可能 40cm 計測・解析システム＋計測解析ソフト 60万円 9 10 Railway Technical Research Institute 平成26年度構造物技術交流会まとめと今後の課題特徴・有線・トラブルが少ない圧電型加速度計・15万円/個＋中型起振器（中型起振器（価格未定）価格未定）計測器 8 注入前後で路盤コンクリートの健全度を揺れやすさ指標で評価可能平成26年度構造物技術交流会インパクトⅣ インパクトⅣ 7 箇所・無線・6.5 6.5時間 6.5時間の稼働時間時間・設置が容易無線型加速度計・50万円/個（新インパクトⅢ）・雷害に強い・電気ノイズに強い・モニタリングに最適・46万円/個光ファイバ加速度計 Railway Technical Research Institute • トンネル路盤の健全度診断法として、起振器試験を提案した。 • 注入前後における路盤を対象に、揺れやすさ指標を用いた健全度評価を実施した結果、路盤の揺れやすさを定量的に評価可能であることが分かった。 • 今後は、三次元FEMによる数値実験により揺れやすさと路盤下の状況の相関を把握する予定である。三次元FEMモデル Railway Technical Research Institute 2