トンネル トンネル解析技術 ＊トンネルのＦＥＭ解析とは、 都市部における未固結土砂地盤でのトンネル建設は、近年、生活環境の向上や都 トンネル設計における数値解析 市再生による資本整備といったニーズの高まりによる地下空間の有効利用の機会ととも 手法の一種でトンネル周辺地山 を小要素に分割したメッシュモ に、益々増えています。従来、土砂地盤におけるトンネルの建設は、開削工法やシール デルの節点に作用する外力から ド工法が一般的ですが、これらの工法は、地表支障物件の移転補償や経済性、工程 節点の変位を求めこの変位から に難があります。 各要素のひずみ・応力を算出し 周辺地およびトンネル支保構造 の安定性・影響等を数値的に解 析する手法です。 山岳トンネルで発達したNATM では、地盤への適応性の良さと豊富な施工経験及び 施工技術の向上により、今まで適用が難しかった含水土砂地盤でのNATM を安全かつ 経済的に施工できるようになりました。その背景には、先き受け工や切羽安定工等の補 助工法の発達や高度な解析技術により支えられるようになってきたからです。 私どもは、これらの土砂トンネル、都市NATM の他にもメガネトンネルや第二東名、名 神高速道路等の今までに例の無かった偏平超大断面他、特殊断面形状のトンネル、 地すべりや偏圧、膨圧等の特殊地山トンネルなど、FEM による数値解析により、多くの 実績を積んでまいりました。大深度地下利用制度や都市再生事業等による都市トンネ ルや特殊断面トンネル等の建設は、今後益々多くなると思われます。これらのニーズに対 応できるよう、高度な解析技術を用いて経済的かつ合理的な設計提案のお手伝いをさ せて頂きます。 ＦＥＭ解析でできること FEM 解析は構造物の近接施工、地すべりや周辺地山への影響等今まで予測できなかった地山の挙動を電子計 算機上でシュミレーション予測し、安全度合いを事前に知ることができます。大日コンサルタントではFEM 解析により、ト ンネル設計の可能性を追及し、安全かつ合理的な計画を提案します。 ①断面設計 ●トンネル断面の最適形状、形状効果の検討 ●トンネル加背割効果の検討 ●合理的な支保工構造規模（設計）の検討 ②施工方法の検討 ●複数トンネルや加背割毎の施工順序による影響、最適施工方法 の検討 ●補助工法の効果検討 ③周辺地域や近接構造物への影響 ●トンネル掘削による周辺地盤の変形、応力の変化、破壊安全率 等安定性の評価 ●応力集中箇所と対策方針の検討と効果検証 ●地山荷重の変化によるトンネル構造物への影響と支保検証 ■地中分岐部の三次元解析の例 ④逆解析 ●トンネル計測結果（地中、内空変形、支保工応力）が設計値と 大きく外れるときなど、設計時に仮定した地盤変形係数や応力 解放率、支保剛性等の逆解析を行い、仮定値を修正し解析精度 を高め、施工管理を支援する。 ⑤三次元解析 ●線状構造物であるトンネルの解析では掘削による断面方向の影 響の他に掘進方向、上下方向、即ち、三次元の地盤の緩みや掘 削の影響が解析上重要な意味を持つことがあります。 例えば、分岐や交差トンネルの影響、前方構造物の影響が懸念 される場合には三次元による高度な解析が有効かつ必要となり ます。 ■シールドトンネルの影響検討の例 数値解析によるトンネル構造及び影響把握 業務内容： 業務内容： 業務内容： 地表にある遺跡の保護とⅡ期線 トンネル天端に高さ 4.5m の空 当初、上下線 2 本の 2 車線トン 掘削時の供用トンネルの安全性 洞が発見された建設後 57 年の ネルで暫定供用される上り線トン の確保を目的とする低土被り未 老朽化したトンネルの現状及び ネルに、将来 3 車線大断面トン 固結地山のメガネトンネルの設 対策工の施工による覆工コンクリ ネルが近接して施工される場合の 計。 ートの安全性を骨組み解析により 検討した。 影響を、FEM 解析で検討した。 FEM 解析による検証を踏まえ天 端及び脚部補強などの補助工法 を駆使した超近接メガネ方式を 含むトンネルの構造安定性の検 討を行った。 主な業務実績 年度 業務内容 発注者 履行場所 H26 供用中の高速道路トンネルに近接する切土及びグラウンドアンカーの影響検討 国土交通省 奈良国道事務所 H25 不良地山における超大断面を含む 3 本の近接するトンネルの影響検討 NEXCO 中日本 東京支社 奈良県 H24 既設トンネルに対する砂防堰堤による影響検討 国土交通省 天竜川上流河川事務所 H23 低土被り部におけるトンネル天端の改良効果の検討 NEXCO 東日本 小樽工事事務所 H22 無導坑メガネトンネルを含む 3 本の近接するトンネルの最適離隔検討 NEXCO 中日本 東京支社 H22 天端に高さ 4.5m の空洞を有する築後 57 年のトンネルの空洞充填対策検討 岐阜県 岐阜土木事務所 岐阜県 H21 上部が開削される既設大断面トンネルの安定性検討 NEXCO 中日本 名古屋支社 三重県 H19 軟弱地盤におけるアーチカルバートの構造検討 NEXCO 中日本 豊田工事事務所 愛知県 H19 無導坑めがねトンネルの構造検討 NEXCO 中日本 豊田工事事務所 H18 鉄塔、煙突、河川護岸等の直下を通過するシールドトンネルによる影響検討 国土交通省 横浜国道事務所 神奈川県 H16 供用中の鉄道トンネルの上部に近接して施工する非開削函渠工の影響検討 国土交通省 首都国道事務所 千葉県 H16 偏圧不良地山におけるトンネルの構造検討 日本道路公団 東京建設局 栃木県 H16 供用中のシールドトンネルの上部に近接するケーソン方式の函渠の影響検討 日本道路公団 千葉工事事務所 千葉県 H14 複数の地すべりブロックが存在する斜面におけるトンネル掘削による影響検討 日本道路公団 千歳工事事務所 北海道 H13 トンネル中央のＪＲ交差区間の影響検討 日本道路公団 千歳工事事務所 北海道 H13 トンネル中央部でのダム堤体連絡路交差部の検討 岐阜県 長良川上流工事事務所 岐阜県 H13 低土被り未固結地山めがねトンネル（中央導坑）の構造検討 国土交通省 大阪国道工事事務所 大阪府 H12 シールド、ボックス等からなる JCT における施工順序を含む相互影響検討 日本道路公団 千葉工事事務所 千葉県 H11 トンネル側方切土影響並びに中央鞍部の擬似盛土構造検討 日本道路公団 掛川工事事務所 静岡県 H10 トンネルに近接した低土被り区間の鉄塔安定性検討 鉄道建設公団 北陸新幹線第二建設局 新潟県 H8 地すべり地形における橋脚とトンネルの近接施工検討 岐阜県 八幡建設事務所 岐阜県 H5 トンネル出口右折車線設置による内断面すりつけ検討及び低土被り影響検討 岐阜県 中津川市 岐阜県 神奈川県 長野県 北海道 神奈川県 福井県 http://www.dainichi-consul.com/ お問い合わせ先 住所： 〒500-8384 岐阜県岐阜市薮田南 3-1-21 TEL：058-271-2507 担当： コンサルタント事業部道路部 防災トンネルグループ 大場 FAX：058-276-2640
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