JP2005258569A - Strength evaluation method for rc made underground hollow structure - Google Patents

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Masahiro Yoshimoto
正浩 吉本
Masanobu Kataoka
正信 片岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method that simply and precisely evaluates the strength appropriateness of an existing tunnel. <P>SOLUTION: The strength evaluation method for a shield tunnel forms endless grooves 33 to a predetermined depth in wall portions 31 of an existing tunnel 3 to form island portions 2 in the wall portions 31 defined by the grooves 33, sets strain gauges 5 on the island portions 2, computes stresses developed in the island portions 2 from measurement results of strain, creates a structural analysis model Md of the tunnel 3, calculates stresses in portions of the model Md corresponding to the island portions, computes a difference δαλk between the structurally calculated stresses σi calculated on the model Md and the stresses σcal computed from the measured strains, and combines coefficients of earth pressure α, λ and k so as to minimize the difference δαλk. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は鉄筋コンクリート製(以下、RC製)地中内構造物の強度評価方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating the strength of underground structures made of reinforced concrete (hereinafter RC).

RC製地中内構造物、例えばトンネルの構造形式には、横断面円形のシールドトンネルや矩形状をした開削トンネルその他のトンネルが周知である。これらのトンネルのうち、RC製セグメントによって構築されたトンネルの内壁面となる円筒形構造物の建造にあたっては、土中にあるトンネル壁面に作用する土の力(特に土と構造物が接しているとき、構造物の境界面に作用する土の圧力)である土圧や、構造物に水が及ぼす圧力である水圧を設計上算出する。この場合、水圧はパスカルの法則に基づいて比較的正確に求められるが、土圧は、地中内土粒子の大きさが場所によって異なるため、正確性に欠ける傾向にある。   As a structure type of an RC underground structure, for example, a tunnel, a shield tunnel having a circular cross section, a cut-out tunnel having a rectangular shape, and other tunnels are well known. Among these tunnels, when building a cylindrical structure that will be the inner wall surface of a tunnel constructed by RC segments, soil forces acting on the tunnel wall surface in the soil (especially the soil and the structure are in contact) The earth pressure, which is the pressure of the soil acting on the boundary surface of the structure, and the water pressure, which is the pressure exerted by water on the structure, are calculated in design. In this case, the water pressure can be obtained relatively accurately based on Pascal's law, but the earth pressure tends to be inaccurate because the size of the underground soil particles varies from place to place.

なお、周知のごとくシールドトンネルとは、シールド掘削機で地山を掘削した後にRC:Reinforced Concrete Construction(鉄筋コンクリート)製のセグメント(RC製地中内中空構造物内壁面を構成する、正面矩形状、側面弧状のブロック体のこと)を多数組んで形成されたトンネルのことをいい、 開削トンネルとは、一度土砂を掘り出した後にトンネルを造り、その上に土砂を埋め戻すことで構築されたトンネルをいう。   As is well known, a shield tunnel is a segment made of RC (Reinforced Concrete Construction) after excavating natural ground with a shield excavator. This is a tunnel formed by assembling a large number of side-arc shaped block bodies. The excavated tunnel is a tunnel constructed by excavating the earth once, building a tunnel, and then backfilling the earth and sand. Say.

図18及び図19は、それぞれシールドトンネルおよび開削トンネルの設計上の土圧(設計土圧)の算定方法についての説明図である。
これらの図における各記号の示す意味は、次の通りである。
FIG. 18 and FIG. 19 are explanatory diagrams for the calculation method of the design earth pressure (design earth pressure) of the shield tunnel and the open tunnel, respectively.
The meaning of each symbol in these figures is as follows.

(土圧係数)
α:鉛直土圧係数
λ:側方土圧係数
k:地盤反力係数
(荷重算定条件)
H:地表面からトンネルまでの距離(土被りともいう。)
h:トンネルの高さ(トンネルの外径のこと)
γ:土の単位体積量
(トンネルの設計土圧)
σv:トンネル頂部に掛かる土の重さによる圧力(全土被り圧といい、算式:γ・Hで示される。)
σv1:トンネル頂部において鉛直方向に作用する土圧(鉛直土圧といい、算式:α・σvで示される。)
σv2:全土被り圧に対して底盤で生じる反力(底盤反力といい、算式:σv1+トンネルの自重で示される。)
σh1:水平方向において生じる最小の土圧を意味し、最小側方土圧(λ・α・σv)という。
(Earth pressure coefficient)
α: Vertical earth pressure coefficient λ: Lateral earth pressure coefficient k: Ground reaction force coefficient (load calculation condition)
H: Distance from the ground surface to the tunnel (also called soil cover)
h: Tunnel height (tunnel outer diameter)
γ: Unit volume of soil (design earth pressure of tunnel)
σv: Pressure due to the weight of the soil applied to the top of the tunnel (referred to as total earth cover pressure, expressed by the formula: γ · H)
σv1: Earth pressure acting in the vertical direction at the top of the tunnel (referred to as vertical earth pressure, expressed as: α · σv)
σv2: Reaction force generated in the bottom plate against the total earth pressure (referred to as the bottom plate reaction force, expressed by the formula: σv1 + tunnel's own weight)
σh1: This means the minimum earth pressure generated in the horizontal direction and is called the minimum side earth pressure (λ · α · σv).

σh2:水平方向において生じる最大の土圧を意味し最大側方土圧(λα(σv+γ・h)という。
なお、図18に示される地盤反力係数kは、トンネル横断面の水平方向における外径部分の数値が最大であり、k値はその最大値となる箇所からトンネル周方向に進むにしたがって、換言すればトンネル外周面の頂点方向に進むに連れて次第に小さくなる。
σh2: The maximum earth pressure generated in the horizontal direction, which is called the maximum lateral earth pressure (λα (σv + γ · h).
Note that the ground reaction force coefficient k shown in FIG. 18 has the maximum value in the outer diameter portion in the horizontal direction of the tunnel cross section, and the k value increases as it advances from the maximum value in the tunnel circumferential direction. Then, it gradually becomes smaller as it proceeds toward the apex of the outer peripheral surface of the tunnel.

前記土圧係数α,λ,kは、社団法人土木学会が定める各種設計基準類(トンネル標準示方書〈シールド工法編,開削工法編〉および解説書)に準拠する周知の数値であり、これらの数値は、トンネルを構成するセグメントの厚み寸法やその骨材の強度等、トンネルを構築するための基本設計の元となる。   The earth pressure coefficients α, λ, and k are well-known numerical values in accordance with various design standards (tunnel standard specifications <shield method, open-cut method> and explanations) established by the Japan Society of Civil Engineers. The numerical values are the basis of the basic design for constructing the tunnel, such as the thickness dimensions of the segments constituting the tunnel and the strength of the aggregate.

水平方向において生じる土圧(σh1やσh2を含む側方土圧のこと)は、鉛直方向下方に進む程高圧になる。
ところで、上記土圧係数α,λ,kによって算定した前記トンネルの設計土圧σv,σv1,σv2,σh1,σh2は、既述のように、地中内土粒子の大きさが場所によって異なることに起因したり、施工の状態に起因したりしてばらつきを生じる。そして、前記設計土圧のばらつきが大きいと次のようなことが考えられる。
(1)既存トンネルの設計土圧が実際にトンネルに作用している土圧に比して過大に設定されている場合、既存トンネルはその強度や耐久性に余裕がある一方、材料の無駄やコストアップを招来する虞がある。
(2)反対に既存トンネルの設計土圧が実際にトンネルに作用している土圧に比して過小に設定されてしまった場合、既存トンネルはその強度や耐久性に余裕がない。このため、補強工事を要する場合が考えられる。
The earth pressure generated in the horizontal direction (side earth pressure including σh1 and σh2) becomes higher as it goes downward in the vertical direction.
By the way, the design soil pressures σv, σv1, σv2, σh1, and σh2 of the tunnel calculated by the soil pressure coefficients α, λ, and k are different from each other in the size of underground soil particles as described above. Or due to construction conditions. The following can be considered when the variation in the design earth pressure is large.
(1) If the design earth pressure of the existing tunnel is set excessively compared with the earth pressure actually acting on the tunnel, the existing tunnel can afford the strength and durability, but the waste of material and There is a risk of increasing costs.
(2) On the contrary, when the design earth pressure of the existing tunnel is set to be lower than the earth pressure actually acting on the tunnel, the existing tunnel has no room for strength or durability. For this reason, the case where reinforcement construction is required is considered.

なお、従来よりトンネルその他の地中内構造物の地山面に土圧計を配置して、土圧を計測する技術が周知であるが、土圧計等の計測機器が高価であることと、それ故、当該機器が普及してないことにより、取得したデータの数が十分でないという理由から、これまでの土圧計測技術はその信頼性に乏しいということができる。また、地中内構造物の強度評価方法として簡単で確実な技術の提案が望まれている。   Conventionally, a technique for measuring earth pressure by placing earth pressure gauges on the ground surface of tunnels and other underground structures is well known. However, measuring instruments such as earth pressure gauges are expensive. Therefore, it can be said that the earth pressure measurement technology so far has poor reliability because the number of acquired data is not sufficient because the device is not widespread. In addition, it is desired to propose a simple and reliable technique as a method for evaluating the strength of underground structures.

本発明はこのような実情に鑑みて為されたものであり、その解決しようとする課題は、既設のトンネルその他のRC製地中内中空構造物の強度が適正に設定されているか否かを簡単かつ精度良く評価できるRC製地中内中空構造物の強度評価方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the problem to be solved is whether or not the strength of the existing tunnel or other RC hollow structure in the RC structure is set appropriately. An object of the present invention is to provide a method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure that can be easily and accurately evaluated.

そこで、本発明では、次の手段を採用した。
すなわち、本発明のRC製地中内中空構造物の強度評価方法は、既設のRC製地中内中空構造物であるトンネルの壁部に所定深さの無端溝を形成し、当該溝の形成により壁部に周囲から孤立した領域である島部を形成し、島部にひずみゲージを載置し、ひずみの測定結果に基づいて、島部に生じていた応力度を求め、トンネルの構造解析モデルを作成し、当該モデルのうち島部相当箇所の応力度を算出し、前記モデルに基づいて算出した構造計算による応力度及びひずみゲージで実際に測定したひずみ(実測ひずみ)から求めた応力度の差分を求め、差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行い、当該組合わせによって求めた差分最小時の土圧係数を既設のRC製地中内中空構造物の土圧係数として適用した場合にRC製地中内構造物に作用する土圧を差分最小時土圧として算定し、差分最小時土圧に基づいて応力度を算定し、当該算定された応力度(差分最小時応力度)を所定の基準1に基づいて判断することで、RC製地中内中空構造物の健全性を評価するようにした。
Therefore, the present invention employs the following means.
That is, according to the strength evaluation method for an RC ground hollow structure in the present invention, an endless groove having a predetermined depth is formed in a wall of a tunnel which is an existing RC ground hollow structure, and the groove is formed. The island part which is an isolated region from the surroundings is formed on the wall part, and a strain gauge is placed on the island part. Based on the measurement result of the strain, the degree of stress generated in the island part is obtained, and the structural analysis of the tunnel is performed. Create a model, calculate the stress level of the part corresponding to the island part of the model, and the stress level obtained from the stress level by the structural calculation calculated based on the model and the strain actually measured with the strain gauge (actual strain) The earth pressure coefficient that is the coefficient for earth pressure calculation is combined so that the difference is minimized, and the earth pressure coefficient at the time of the difference obtained by the combination is hollow in the existing RC ground. Applied as earth pressure coefficient of structure The earth pressure acting on the RC underground structure is calculated as the minimum differential earth pressure, the stress level is calculated based on the minimum differential earth pressure, and the calculated stress level (differential minimum stress level). ) On the basis of the predetermined standard 1, the soundness of the RC underground hollow structure is evaluated.

応力度とは応力と同義であって、RC製地中内中空構造物又は構造解析モデルの単位面積あたりの土圧に対して物体内部に生じる内部抵抗力である。
土圧には、
・σv:全土被り圧(γ・H)
・σv1:鉛直土圧(α・σv)
・σv2:底盤反力(σv1+RC製地中内中空構造物の自重)
・σh1:最小側方土圧(λ・α・σv)
・σh2:最大側方土圧(λα(σv+γ・h)が挙げられる。
The degree of stress is synonymous with stress, and is an internal resistance force generated inside the object against the earth pressure per unit area of the RC hollow structure in the earth or the structural analysis model.
For earth pressure,
・ Σv: Whole earth pressure (γ ・ H)
・ Σv1: Vertical earth pressure (α ・ σv)
・ Σv2: Bottom reaction force (σv1 + RC's own internal hollow structure weight)
・ Σh1: Minimum lateral earth pressure (λ ・ α ・ σv)
Σh2: Maximum lateral earth pressure (λα (σv + γ · h) is mentioned.

但し、符号α:鉛直土圧係数,λ:側方土圧係数,k:地盤反力係数は、土圧係数を意味し、符号H:土被り,h:RC製地中内中空構造物高さ,γ:土の単位体積量は、荷重算定条件を意味する。   Where α: vertical earth pressure coefficient, λ: lateral earth pressure coefficient, k: ground reaction force coefficient means earth pressure coefficient, code H: earth covering, h: height of RC hollow structure in the ground Γ: Unit volume of soil means load calculation conditions.

よって、実測したひずみから求めた応力度と、RC製地中内中空構造物の構造解析モデルについて演算により求めた応力度との差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行い、当該差分が最小である時の土圧係数を既設RC製地中内中空構造物の土圧係数として既設のRC製地中内中空構造物に適用した場合の土圧を算定する。そして、当該算定された土圧を実際に既設RC製地中内中空構造物に適用された設計土圧と比較することで、既設RC製地中内中空構造物の健全性を判断する。   Therefore, earth pressure is a coefficient for earth pressure calculation so that the difference between the stress degree obtained from the measured strain and the stress degree obtained by calculation for the structural analysis model of the RC underground hollow structure is minimized. The earth pressure when the difference is the minimum is applied to the existing RC underground hollow structure as the earth pressure coefficient of the existing RC underground hollow structure. Calculate. And the soundness of the existing RC underground hollow structure is judged by comparing the calculated earth pressure with the design earth pressure actually applied to the existing RC underground hollow structure.

当該健全度の判断をするための所定の基準として、次の(イ)及び(ロ)を挙げる。
(イ)既設のRC製地中内中空構造物に実際に適用された設計土圧に基づいた応力度の絶対値>差分最小時応力度の絶対値→この場合、RC製地中内中空構造物の補強は不要である。
(ロ)既設のRC製地中内中空構造物に実際に適用された土圧(設計土圧)に基づいた応力度の絶対値≦差分最小時応力度の絶対値→この場合、RC製地中内中空構造物の補強の必要性を検討する。
The following (A) and (B) are given as predetermined standards for determining the soundness level.
(A) Absolute value of the stress level based on the design earth pressure actually applied to the existing RC underground hollow structure> Absolute value of the minimum differential stress → In this case, the RC underground hollow structure There is no need to reinforce things.
(B) Absolute value of the stress level based on the earth pressure (design earth pressure) actually applied to the existing RC ground hollow structure in the existing RC site ≤ absolute value of the stress level at the time of the differential minimum → In this case, the RC site Examine the need for reinforcement of the hollow inner structure.

なお、計算上、設計土圧に基づいた応力度の絶対値と差分最小時応力度の絶対値に基づいた応力度の絶対値とが等しければ補強は不要になるが、安全性を考慮してこの場合は補強の必要性を検討するものとする。   In the calculation, if the absolute value of the stress level based on the design earth pressure is equal to the absolute value of the stress level based on the absolute value of the minimum differential stress level, reinforcement is unnecessary, but in consideration of safety. In this case, the necessity for reinforcement shall be considered.

無端溝とは、RC性地中内中空構造物の壁部に対して直交方向に形成されかつ壁表面で当該溝が延びる方向において途切れのない状態の溝をいう。RC性地中内中空構造物に形成される無端溝は、例えば、剛性の高い中空円筒体を壁部に垂直に宛い、これを回転しながら圧入することで形成する。このようにすることで、当該中空円筒体の肉厚分に相当する幅寸法を有し、かつ横断面形状でリング(ring)状の無端溝を壁部に確保できる。なお、無端溝であればその形状に限定されないのはいうまでもない。無端溝を形成することで、無端溝に囲繞されることにより周囲から孤立した状態にある領域(すなわち、本明細書でいう島部)と、非囲繞領域(すなわちRC製地中内構造物本体のうち島部の形成されていない部分)とに区分される。無端溝がリング状であると、囲繞領域は、横断面が円形の円柱体になり、その底部でのみRC製地中内構造物本体に接続された状態、すなわち、片持ち梁状に囲繞領域は非囲繞領域に対して支持されるようになる。無端溝の大きさ(当該大きさは、無端溝の深さと長さとによって決まる。)の度合いに応じて、囲繞領域の自由度は高まり、非囲繞領域と一体であった時に受けた土圧等の外力から解放されるようになる。この結果、囲繞領域にはひずみを生じるようになる。ひずみを求めることで、応力度を演算により簡単に求められることは周知であり、実測して求めたひずみに基づいて演算により求めた応力度を差分最小時応力度と比較し、その際に既述した(イ)項および(ロ)項を参酌すれば、既設のRC製地中内構造物の応力度の適正さがわかる。   The endless groove means a groove formed in a direction orthogonal to the wall portion of the RC underground hollow structure and having no interruption in the direction in which the groove extends on the wall surface. The endless groove formed in the RC underground hollow structure is formed by, for example, directing a highly rigid hollow cylinder perpendicular to the wall portion and press-fitting it while rotating. By doing so, an endless groove having a width corresponding to the thickness of the hollow cylindrical body and having a cross-sectional shape and a ring shape can be secured in the wall portion. Needless to say, the shape is not limited as long as it is an endless groove. By forming the endless groove, the region surrounded by the endless groove is isolated from the surroundings (that is, the island portion in this specification), and the non-enclosed region (that is, the RC in-ground structure main body Part of the island where no island is formed). When the endless groove is ring-shaped, the surrounding area becomes a circular cylinder having a circular cross section, and is connected to the RC underground structure main body only at the bottom, that is, the surrounding area in a cantilever shape. Will be supported against the non-going area. Depending on the size of the endless groove (the size depends on the depth and length of the endless groove), the degree of freedom of the surrounding area increases, and earth pressure received when it is integrated with the non-enclosed area You will be released from the external force. As a result, distortion occurs in the Go region. It is well known that the stress level can be easily calculated by calculating the strain, and the calculated stress level is compared with the minimum differential stress level based on the strain obtained by actual measurement. The appropriateness of the stress level of the existing RC underground structure can be understood by referring to the items (A) and (B) described above.

より詳しくは、次の通りである。
(1)既設のRC製地中内中空構造物の実測ひずみから応力度を求めるステップと、前記RC製地中内中空構造物の構造解析モデルについて応力度を求めるステップと、両応力度の差分を求めるステップと、当該差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係
数の組み合わせを行うステップとを有するRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(2)既設のRC製地中内中空構造物の壁部に所定深さの無端溝を形成し、当該無端溝の形成により前記壁部に周囲から孤立した領域である島部を形成するステップと、この島部にひずみ計を載置するステップと、前記ひずみ計によるひずみの測定結果に基づいて前記無端溝の形成前に前記島部に生じていた応力度を求めるステップと、前記RC製地中内中空構造物の構造解析モデルを作成し、当該モデルのうち島部相当箇所の応力度を求めるステップと、前記構造解析モデルに基づいて求めた構造計算による応力度及び実測ひずみから求めた応力度の差分を求めるステップと、当該差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(3)既設のRC製地中内中空構造物の壁部に所定深さの無端溝を形成し、当該無端溝の形成により前記壁部に周囲から孤立した領域である島部を形成するステップと、この島部にひずみ計を載置するステップと、前記ひずみ計によるひずみの測定結果に基づいて実際に前記無端溝の形成前に前記島部に生じていた応力度を測定するステップと、前記RC製地中内中空構造物の構造解析モデルを作成し、当該モデルのうち島部相当箇所の断面力を算出するステップと、当該算出して求めた断面力に基づいた応力度及び前記島部に実際に生じた応力度との差分を求めるステップと、当該差分が最小になるように、土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(4)前記島部を形成しても前記ひずみの残留率が0となる範囲に前記所定深さを形成し、前記無端溝の直径は、RC製地中内中空構造物中の砕石径に基づいて定められることを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(5)前記差分が最小になった時の土圧係数を既設のRC製地中内中空構造物の土圧係数として適用した場合に前記既設のRC製地中内構造物に作用する土圧を差分最小時土圧として算定するステップを有することを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(6)前記差分最小時土圧に基づく応力度を差分最小時応力度として算定するステップを有することを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(7)前記差分最小時応力度を所定の基準に基づいて判断することで、RC製地中内中空構造物の強度を評価することを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(8)前記島部の形成箇所は、その軸方向延長線上にRC製地中内中空構造物の鉄筋のない箇所に形成されることを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(9)RC製地中内中空構造物における1〜nの分散した箇所にてひずみ測定を行い、それらの平均値を前記RC製地中内中空構造物の実測ひずみとすることを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(10)前記RC製地中内中空構造物は、シールドトンネル,開削トンネル又は立坑であることを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(11)前記ひずみ計により測定される計測ひずみは、トンネルの軸方向におけるトンネル軸方向ひずみ及びトンネルの横断方向におけるトンネル横断方向ひずみを含むことを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
(12)前記トンネル軸方向ひずみ及び前記トンネル横断方向ひずみは、前記ひずみ計の構成要素であるひずみゲージをそれぞれトンネルの軸方向及び横断方向に配置して検知し、これら軸方向及び横断方向の中間方向に前記ひずみゲージを配置して、トンネルのねじれ具合を測定することを特徴とするRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
More details are as follows.
(1) A step of obtaining a stress degree from an actually measured strain of an existing RC underground hollow structure, a step of obtaining a stress degree of a structural analysis model of the RC underground hollow structure, and a difference between both stress degrees A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure, comprising: a step of obtaining a combination of earth pressure coefficients that are coefficients for earth pressure calculation so that the difference is minimized.
(2) A step of forming an endless groove having a predetermined depth in the wall portion of the existing RC underground hollow structure, and forming an island portion which is an isolated region from the surroundings by forming the endless groove. And a step of placing a strain gauge on the island, a step of obtaining a stress level generated in the island before the endless groove is formed based on a strain measurement result by the strain gauge, and the RC A structural analysis model of the underground hollow structure was created, and the stress level of the part corresponding to the island portion of the model was determined, and the stress level and the measured strain obtained from the structural calculation based on the structural analysis model A strength evaluation method for an RC underground hollow structure having a step of obtaining a difference in stress degree and a step of combining a soil pressure coefficient that is a coefficient for earth pressure calculation so that the difference is minimized.
(3) A step of forming an endless groove having a predetermined depth in the wall portion of the existing RC underground hollow structure, and forming an island portion that is an isolated region from the surroundings by forming the endless groove. And a step of placing a strain gauge on the island, and a step of measuring a stress level that has actually occurred in the island before the endless groove is formed based on a measurement result of the strain by the strain gauge, Creating a structural analysis model of the RC ground hollow structure, calculating a cross-sectional force of an island-corresponding portion of the model, a stress level based on the calculated cross-sectional force, and the island RC in-ground hollow having a step of obtaining a difference between the stress level actually generated in the part and a step of combining a soil pressure coefficient that is a coefficient for soil pressure calculation so that the difference is minimized Strength evaluation method for structures.
(4) Even if the island portion is formed, the predetermined depth is formed in a range in which the residual rate of the strain becomes 0, and the diameter of the endless groove is equal to the diameter of the crushed stone in the RC ground hollow structure. A strength evaluation method for a hollow structure in RC-made ground, characterized in that it is determined on the basis of the above.
(5) Earth pressure acting on the existing RC underground structure when the earth pressure coefficient when the difference is minimized is applied as the earth pressure coefficient of the existing RC underground hollow structure A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC ground, characterized by having a step of calculating the earth pressure as a minimum differential earth pressure.
(6) A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure, comprising a step of calculating the stress level based on the minimum differential earth pressure as the minimum differential stress level.
(7) The strength evaluation of the RC underground hollow structure characterized by evaluating the strength of the RC underground hollow structure by determining the minimum differential stress level based on a predetermined standard. Method.
(8) The strength evaluation of the RC underground hollow structure characterized in that the formation portion of the island portion is formed on the axial extension line at a location where the reinforcing bar of the RC underground hollow structure does not have a reinforcing bar. Method.
(9) The strain is measured at 1 to n dispersed locations in the RC ground hollow structure, and the average value thereof is set as the actually measured strain of the RC ground hollow structure. RC strength evaluation method for underground hollow structures.
(10) The RC ground-internal hollow structure is a shield tunnel, an open-cut tunnel or a shaft, and the strength evaluation method for the RC ground-in hollow structure.
(11) The measured strain measured by the strain gauge includes a tunnel axial strain in the tunnel axial direction and a tunnel transverse strain in the tunnel transverse direction. Evaluation methods.
(12) The strain in the axial direction of the tunnel and the strain in the transverse direction of the tunnel are detected by arranging strain gauges, which are constituent elements of the strain gauge, in the axial direction and the transverse direction of the tunnel, respectively. A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure, wherein the strain gauge is arranged in a direction and the twist of the tunnel is measured.

本発明のRC製地中内中空構造物の強度評価方法によれば、トンネルその他の既存のRC製地中内中空構造物に作用している実際の土圧と、設計上求めた土圧とを定量的に比較でき、もって既設のトンネルその他のRC製地中内中空構造物の強度が適正に設定されているか否かを評価できる。   According to the strength evaluation method of the RC ground hollow structure of the present invention, the actual earth pressure acting on the tunnel or other existing RC ground hollow structures, the earth pressure determined by design, Thus, it is possible to evaluate whether or not the strength of the existing tunnel or other RC ground hollow structure is set appropriately.

以下、本発明の実施の形態(以下、実施形態)を添付した図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る既設のRC製地中内中空構造物の強度評価方法で用いられる島部2を形成する島部形成装置1を用いて、RC製地中内構造物であるシールドトンネル3に島部2を形成している状態を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, embodiments) will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a shield that is an RC underground structure using an island forming device 1 that forms an island part 2 used in the strength evaluation method for an existing RC hollow structure according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a state where an island part 2 is formed in a tunnel 3.

シールドトンネル3は、その構成要素である多数のセグメント4により形成されており、トンネル3の周方向及び長手方向(トンネル軸方向)に各セグメント4は配列されている。また、トンネル長手方向において隣接するセグメント4は、相互にトンネル周方向に変位されている(図5参照)。なお、周方向におけるセグメント4のグループは、長手方向において一つおきに同位置になるように配置されている。   The shield tunnel 3 is formed by a number of segments 4 that are constituent elements thereof, and the segments 4 are arranged in the circumferential direction and the longitudinal direction (tunnel axis direction) of the tunnel 3. Further, the adjacent segments 4 in the tunnel longitudinal direction are displaced from each other in the tunnel circumferential direction (see FIG. 5). The groups of segments 4 in the circumferential direction are arranged so that every other group is in the same position in the longitudinal direction.

島部形成装置1については、本願出願人による特願2003−343071号で述べているので、本明細書での詳細な説明は省略するが、図1を参照して簡単に述べれば、先端が開口された中空円筒形状をした円筒形カッター1aを駆動モータにて回転させて、RC製地中内中空構造物に当該カッター1aを進入させることにより、島部2をシールドトンネル3の壁部31に形成する装置である。   Since the island forming device 1 is described in Japanese Patent Application No. 2003-343071 by the applicant of the present application, a detailed description thereof will be omitted, but if briefly described with reference to FIG. The cylindrical cutter 1a having an open hollow cylindrical shape is rotated by a drive motor, and the cutter 1a is caused to enter the hollow structure in the RC ground. It is an apparatus to form.

図2,図3及び図4は、それぞれ、島部2が形成されたトンネルの横断面,要部拡大断面図及び正面図である。
島部2は、壁部31に形成された特定の領域のことである。詳述すると、島部2は、島部形成装置1が有する円筒形カッター1aをシールドトンネル3の壁部31に垂直に宛い、当該状態で円筒形カッター1aを回転しながら壁部3に圧入することにより壁部31に形成される無端溝(当該溝が延びる方向において途切れのない状態の溝)33により、壁部31に囲繞されてなる領域のことである。
2, 3 and 4 are respectively a cross-sectional view, an enlarged cross-sectional view and a front view of the main part of the tunnel in which the island part 2 is formed.
The island part 2 is a specific area formed in the wall part 31. More specifically, the island part 2 presses the cylindrical cutter 1a of the island part forming device 1 perpendicularly to the wall part 31 of the shield tunnel 3 and press-fits into the wall part 3 while rotating the cylindrical cutter 1a in this state. This is a region surrounded by the wall portion 31 by an endless groove (a groove without interruption in the direction in which the groove extends) 33 formed in the wall portion 31.

前記円筒形カッター1aで無端溝33を形成すれば、円筒形カッター1aが中空円筒形状をしているので、無端溝33は、円筒形カッター1aの肉厚分に相当する溝幅W(図3,図4参照)を有するリング(ring)状の溝になる。なお、無端溝33の形状がリング状に限定されないのはいうまでもない。無端溝33を形成することで、無端溝33に囲繞された領域である島部2と、非囲繞領域(すなわちトンネル本体のうち島部2の形成されていない部分)3aとに区分できる。囲繞領域である島部2の形状は円柱状である。そして、島部2は、その底部でのみトンネル本体に接続された状態、すなわち、片持ち梁状で非囲繞領域3aに対して支持される。   If the endless groove 33 is formed by the cylindrical cutter 1a, the endless groove 33 has a groove width W corresponding to the thickness of the cylindrical cutter 1a (FIG. 3). , See FIG. 4). Needless to say, the shape of the endless groove 33 is not limited to the ring shape. By forming the endless groove 33, it can be divided into an island part 2 which is an area surrounded by the endless groove 33 and a non-enclosed area (that is, a part of the tunnel body where the island part 2 is not formed) 3a. The shape of the island part 2 which is the surrounding area is a columnar shape. And the island part 2 is supported with respect to the non-enclosed area | region 3a in the state connected to the tunnel main body only at the bottom part, ie, cantilever shape.

また、島部2の形成箇所は、その軸方向延長線上に、RC製地中内中空構造物の鉄筋のない箇所にする。鉄筋に円筒形カッター1aがぶつかってしまうのを防止するためである。鉄筋がトンネル内のどこに埋設されているかを知るには、トンネルの設計図面に従ってもよいが、超音波探知機その他の鉄筋探査計を用いてもよい。   Moreover, the formation location of the island part 2 is made into the location which does not have the reinforcing bar of the RC structure inside hollow structure on the axial direction extension line. This is to prevent the cylindrical cutter 1a from colliding with the reinforcing bar. In order to know where the reinforcing bars are buried in the tunnel, the design drawing of the tunnel may be used, or an ultrasonic detector or other reinforcing bar probe may be used.

島部2の大きさは、無端溝の深さDeと島部の直径Diとによって決まる。この実施形態では、共に50mmである(図3及び図4参照)が、当該寸法に限定されないのは勿論であり、トンネルの規模によってそれらの寸法は変化する。要するに島部2を形成してもひずみの残留率が0となる範囲にその所定深さを形成し、前記無端溝の直径は、RC製地中内中空構造物中に含まれる砕石径に基づいて定めると好適である。例えば、無端溝はその深さを、大凡、50mm〜100mmの範囲に形成し、同直径を、大凡、50mm〜100mmの範囲に形成すると、応力度を求めるに好適である
その根拠は次の通りである。
(深さについて)
(最小深さ)
図20はRC構造における溝の形成に伴う島部の応力ひずみの一般的な変化の傾向を示し、縦軸に応力ひずみの残留率(%)をとり、横軸に島部形成にあたって切削される無端溝33を島部2の直径で除した値(比)をとってなる、応力ひずみの残留率(%)−切削深さ/直径線図である。図20のグラフは、RC構造体に予め既知の応力を生じさせた後に溝を形成し、島部の応力の残留度合いを確認した解析及び実験より得られたものである。島部の応力ひずみは、無端溝33の深さが1.0程度以上、すなわち島部2の直径程度以上で、予め与えた応力が解放されていることがわかる。したがって,島部2に生じている応力ひずみの正確な値を得るためには、無端溝33は少なくとも島部2の直径以上に形成する必要があることがわかる。
(最大深さ)
最小深さの検証より、無端溝33が深いほど実測ひずみは安定し、信頼性を得る。しかし、対象構造物はトンネルであり、これには通常背面に水圧が作用している。つまり、無端溝が深すぎると背面からの漏水などの不具合が生じることが考えられる。つまり、最大深さには、対象トンネルのRC構造の厚さを考慮する必要がある。経験的には、トンネル壁厚寸法の1/2程度と考えている。最小深さと最大深さの検証よりわかるように、前記深さの50mm〜100mmの数値は、トンネルに漏水等の損傷を与えない範囲を示唆する。よって当該損傷が与えられないのであれば、当該数値範囲に限定されない。
The size of the island portion 2 is determined by the depth De of the endless groove and the diameter Di of the island portion. In this embodiment, both are 50 mm (see FIGS. 3 and 4), but the dimensions are not limited to those dimensions, and the dimensions vary depending on the size of the tunnel. In short, even if the island portion 2 is formed, the predetermined depth is formed in a range where the residual strain rate becomes 0, and the diameter of the endless groove is based on the diameter of the crushed stone contained in the hollow structure in the RC structure. It is preferable to determine it. For example, if the endless groove has a depth of approximately 50 mm to 100 mm and a diameter of approximately 50 mm to 100 mm, it is suitable for obtaining the stress level. It is.
(About depth)
(Minimum depth)
FIG. 20 shows a general change tendency of the stress strain of the island part due to the formation of the groove in the RC structure. The vertical axis indicates the residual ratio (%) of the stress strain, and the horizontal axis is cut when the island part is formed. FIG. 5 is a stress strain residual ratio (%) — cutting depth / diameter diagram, which is a value (ratio) obtained by dividing the endless groove 33 by the diameter of the island portion 2. The graph of FIG. 20 is obtained from analysis and experiments in which a groove is formed after a known stress is generated in advance in the RC structure, and the residual degree of stress in the island portion is confirmed. It can be seen that the stress applied to the island portion is released when the depth of the endless groove 33 is about 1.0 or more, that is, about the diameter of the island portion 2 or more. Therefore, it can be seen that the endless groove 33 needs to be formed at least larger than the diameter of the island portion 2 in order to obtain an accurate value of the stress strain generated in the island portion 2.
(Maximum depth)
From the verification of the minimum depth, as the endless groove 33 is deeper, the measured strain becomes more stable and reliability is obtained. However, the target structure is a tunnel, and water pressure is usually applied to the rear surface. That is, if the endless groove is too deep, problems such as water leakage from the back surface may occur. That is, it is necessary to consider the thickness of the RC structure of the target tunnel for the maximum depth. Empirically, it is considered to be about 1/2 of the tunnel wall thickness. As can be seen from the verification of the minimum depth and the maximum depth, the numerical value of 50 to 100 mm of the depth suggests a range in which the tunnel is not damaged such as water leakage. Therefore, as long as the damage is not given, the numerical range is not limited.

(直径について)
(最小直径)
最小直径は、ひずみゲージの測定精度に基づいて50mmとしている。つまり、園10に示すひずみゲージの計測精度は、コンクリート中の砕石径に影響を受ける。この砕石の径は約20mm程度である。影響を受けないようにするためには、ひずみゲージの長さはこの径の2.0〜3.0倍が必要である。したがって,無端溝の最小直径は、50mm程度が最小になる。
(最大直径)
最大直径は、鉄筋の配置状況より100mmとしている。一般的なRC構造物の鉄筋は150mm程度の間隔で配置される。よって鉄筋を避けて島部2を形成する必要があるため最大直径は100mm程度になる。
(About diameter)
(Minimum diameter)
The minimum diameter is 50 mm based on the measurement accuracy of the strain gauge. That is, the measurement accuracy of the strain gauge shown in the garden 10 is affected by the diameter of crushed stone in the concrete. The diameter of this crushed stone is about 20 mm. In order not to be affected, the length of the strain gauge needs to be 2.0 to 3.0 times this diameter. Therefore, the minimum diameter of the endless groove is about 50 mm.
(Maximum diameter)
The maximum diameter is set to 100 mm based on the arrangement of the reinforcing bars. Reinforcing bars for general RC structures are arranged at intervals of about 150 mm. Therefore, since it is necessary to form the island part 2 avoiding the reinforcing bars, the maximum diameter is about 100 mm.

無端溝33の深さが大きい程、島部2の自由度は高まり、非囲繞領域3aと一体であった時に受けた土圧等の外力から解放されるようになる。この結果、島部2にはひずみを生じるようになる。ひずみがわかれば応力度を求められる。応力度とは外力が材料に加わった場合に当該材料内部に生じる内部抵抗力である。島部2をRCセグメント4に形成することで、島部2がRCセグメント4から解放されて島部2には外力が加わらないようになるため、島部2には応力度が生じなくなる。そして、島部2の形成前に島部2にどれだけの応力度が作用していたかは、ひずみから演算によって求めることができる。島部2を形成することでひずみを計測する方法を応力解放法という。なお、ひずみ測定の終了後に無端溝33は塞ぐ。   The greater the depth of the endless groove 33, the higher the degree of freedom of the island portion 2, and it is released from external force such as earth pressure received when it is integrated with the non-enclosed region 3a. As a result, the island 2 is distorted. If the strain is known, the stress level can be obtained. The degree of stress is an internal resistance force generated inside a material when an external force is applied to the material. By forming the island part 2 in the RC segment 4, the island part 2 is released from the RC segment 4 and no external force is applied to the island part 2, so that no stress is generated in the island part 2. And how much stress was acting on the island part 2 before formation of the island part 2 can be calculated | required by calculation from distortion. A method of measuring strain by forming the island portion 2 is called a stress release method. Note that the endless groove 33 is closed after the strain measurement is completed.

当該応力解放法により求めたひずみに基づいて演算により求めた応力度を、RC製地中内中空構造物の構造解析モデルについて演算して求めた応力度と比較する。そして、その際に所定の基準を参酌して、既設のRC製地中内構造物の応力度の適正さを判定する。   The degree of stress obtained by calculation based on the strain obtained by the stress release method is compared with the degree of stress obtained by calculating for the structural analysis model of the RC underground hollow structure. At that time, the appropriateness of the stress level of the existing RC in-ground structure is determined in consideration of a predetermined standard.

図5〜図8は、島部形成箇所の一例を示すものである。図5はシールドトンネル3の側面図であり、図6は図5のVI−VI線断面図,図7は図5のVII−VII線断面図,図8は図5のVIII−VIII線断面図である。   5-8 shows an example of an island part formation location. 5 is a side view of the shield tunnel 3, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. It is.

図6〜図8に示す箇所(イ)〜(レ)の17の箇所は、シールドトンネル3における島
部形成箇所である。図5において斜線を引いて示すセグメントM,L,Rのうち、中央部のセグメントグループMは、図6に示すように、天井のセグメントK型、底部のセグメントB型−2、側周部のセグメントA型−1,A型−2,B型−1,B型−3からなる。そしてこれらのセグメントのうち、セグメントA型−1,A型−2,B型−1,B型−3には、それらの境界部近傍及び中央部寄り箇所に島部2が形成され、底部セグメントB型−2にはその中央部に島部2が形成されている。
The seventeen locations (i) to (l) shown in FIGS. 6 to 8 are island formation locations in the shield tunnel 3. Among the segments M, L, and R shown by hatching in FIG. 5, the segment group M in the central portion includes a segment K type at the ceiling, a segment B type-2 at the bottom, and a side peripheral portion as shown in FIG. It consists of segment A type-1, A type-2, B type-1, and B type-3. Of these segments, the segment A type-1, A type-2, B type-1, B type-3 have islands 2 formed in the vicinity of the boundary and near the center, and the bottom segment. In the B-type-2, an island 2 is formed at the center.

また、セグメントグループMの両側の一方のセグメントグループ(図5に正対して右側のグループ)Rには、図7に示すようにセグメントK型およびA型−1を除き、他のセグメント4の中央に島部2が形成されている。   One segment group R (the group on the right side in FIG. 5) on both sides of the segment group M includes the center of the other segment 4 except for the segment K type and A type-1 as shown in FIG. The island part 2 is formed.

そして他方のセグメントグループ(図5に正対して左側のグループ)Lには、図8に示すようにセグメントK型およびB型−3を除き各セグメント4の中央に島部2がそれぞれ形成されている。   In the other segment group (the group on the left side of FIG. 5), an island 2 is formed at the center of each segment 4 except for segment K type and B type-3 as shown in FIG. Yes.

これら箇所(イ)〜(レ)にある各島部2には、その先端面2aに、図9及び図10に符号5で示す、ひずみ計の構成要素(ひずみ計の一部)であるひずみゲージ5をそれぞれシールドトンネル3の軸方向、横断方向及びこれら軸方向及び横断方向の中間方向(45度方向)に配置してある。なお、45度方向に配置されたひずみゲージ5により、シールドトンネル3のねじれ具合を測定できる。ひずみ計を貼り付けるにあたり当該島部2の先端表面2aを平らにする。その後、周知の弾性波法によりセグメント4の弾性係数Ecを計測する。当該計測後、島部形成装置1を設置して各島部毎にひずみを計測する。ひずみゲージ5によって計測したひずみを実測ひずみという。   In each island part 2 in these locations (i) to (l), a strain which is a constituent element of a strain gauge (a part of the strain gauge) indicated by reference numeral 5 in FIG. 9 and FIG. The gauges 5 are arranged in the axial direction of the shield tunnel 3, the transverse direction, and the intermediate direction (45 degree direction) between these axial directions and transverse directions, respectively. The twist degree of the shield tunnel 3 can be measured by the strain gauge 5 arranged in the 45 degree direction. In attaching the strain gauge, the tip surface 2a of the island 2 is flattened. Thereafter, the elastic coefficient Ec of the segment 4 is measured by a known elastic wave method. After the measurement, the island forming device 1 is installed and the strain is measured for each island. The strain measured by the strain gauge 5 is called measured strain.

本実施形態に係るシールドトンネルの強度評価方法にあっては、前記ひずみ計による横断方向及び軸方向のひずみ(以下、それぞれのひずみをトンネル横断方向ひずみ及びトンネル軸方向ひずみという)の測定結果に基づいて、当該実測ひずみから前記島部2にて生じていた応力度を求める。そして、シールドトンネル3の構造解析モデルを作成し、当該モデルのうち前記島部相当箇所の応力度を算出し、前記構造解析モデルに基づいて算出した構造計算による応力度及び実測ひずみから求めた応力度の差分を求め、当該差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数(α:鉛直土圧係数,λ:側方土圧係数,k:地盤反力係数)の組み合わせを行う。そして、差分が最小時の場合の土圧係数を用いてその場合に既設のシールドトンネルに作用する土圧を算定する。当該算定した土圧を差分最小時土圧とし、この差分最小時土圧に基づいて算定された応力度(以下、差分最小時応力度)と既設シールドトンネルに実際上用いた土圧係数に基づく土圧(以下、実質設計土圧)に基づいて算定された応力度(以下、実質設計応力度)とを比較することで、シールドトンネルの健全性を判断する。   In the strength evaluation method of the shield tunnel according to the present embodiment, based on the measurement results of the transverse strain and the axial strain (hereinafter referred to as tunnel transverse strain and tunnel axial strain) by the strain gauge. Then, the degree of stress generated in the island part 2 is obtained from the measured strain. Then, a structural analysis model of the shield tunnel 3 is created, and the stress level of the portion corresponding to the island portion is calculated from the model, and the stress calculated from the structural calculation calculated based on the structural analysis model and the measured strain A combination of earth pressure coefficients (α: vertical earth pressure coefficient, λ: lateral earth pressure coefficient, k: ground reaction force coefficient), which is a coefficient for earth pressure calculation so that the difference in degree is obtained I do. Then, the earth pressure acting on the existing shield tunnel is calculated using the earth pressure coefficient when the difference is the minimum. The calculated earth pressure is defined as the minimum differential earth pressure, based on the stress level calculated based on the minimum differential earth pressure (hereinafter referred to as the minimum differential stress level) and the earth pressure coefficient actually used for the existing shield tunnel. The soundness of the shield tunnel is judged by comparing the degree of stress calculated based on the earth pressure (hereinafter, the actual design earth pressure) (hereinafter, the actual design stress).

応力解放法により得られる、すなわち実測して得られるトンネル横断方向ひずみII1及びトンネル軸方向ひずみII2には、荷重(土圧)に起因して生じる応力ひずみε1と、温度乾燥収縮ひずみε2とが含まれている(温度乾燥収縮ひずみとは、トンネルのうち地山側は温度及び湿度が一定であるのに対し、内側はそれらが不定であることより、トンネル内側の温度及び湿度の変化に伴うセグメントのひずみの変化をいう。)。   The tunnel transverse strain II1 and the tunnel axial strain II2 obtained by the stress release method, that is, obtained by actual measurement, include the stress strain ε1 caused by the load (earth pressure) and the temperature drying shrinkage strain ε2. (Temperature drying shrinkage strain means that the temperature and humidity are constant on the natural ground side of the tunnel, while those on the inside are indefinite. This is the change in strain.)

したがって、応力ひずみε1を得るためには、トンネル横断方向ひずみII1及びトンネル軸方向ひずみII2に温度乾燥収縮ひずみε2を考慮した補正が必要になり、応力ひずみε1及び温度乾燥収縮ひずみε2とトンネル横断方向ひずみII1との関係、並びに応力ひずみε1及び温度乾燥収縮ひずみε2とトンネル軸方向ひずみII2との関係は、それぞれ(式1)及び(式2)で示される。   Therefore, in order to obtain the stress strain ε1, it is necessary to correct the tunnel transverse strain II1 and the tunnel axial strain II2 in consideration of the temperature drying shrinkage strain ε2, and the stress strain ε1, the temperature drying shrinkage strain ε2 and the tunnel transverse direction. The relationship between the strain II1 and the relationship between the stress strain ε1, the temperature drying shrinkage strain ε2, and the tunnel axial strain II2 are expressed by (Equation 1) and (Equation 2), respectively.

II1,II2,ε1及びε2は、次の(式1)〜(式4)で示され、(式1)及び(式2)の連立方程式を解くと応力ひずみε1を得る(式3)が得られる。なお、(式1)〜(式4)においてνはコンクリートのポアソン比である。   II1, II2, ε1, and ε2 are expressed by the following (Expression 1) to (Expression 4), and by solving the simultaneous equations of (Expression 1) and (Expression 2), a stress strain ε1 is obtained (Expression 3). It is done. In (Expression 1) to (Expression 4), ν is the Poisson's ratio of concrete.

なお、(式1)及び(式2)は、次(i)〜(iii)で示す仮定に基づき成立する。(i)トンネル横断方向には荷重の作用があるので、応力ひずみが生じる。そして、周知のポアソン効果により、トンネル軸方向にもひずみが生じる。
(ii)トンネル軸方向には荷重の作用がないので、応力ひずみは生じない。
(iii)トンネル横断方向とトンネル軸方向とで温度乾燥ひずみは同値となる。
Note that (Expression 1) and (Expression 2) are established based on the assumptions shown in the following (i) to (iii). (I) Since there is a load effect in the tunnel transverse direction, stress strain occurs. And distortion also arises in the tunnel axis direction by the well-known Poisson effect.
(Ii) Since no load is applied in the tunnel axis direction, no stress strain occurs.
(Iii) The temperature drying strain is the same in the tunnel transverse direction and the tunnel axis direction.

Figure 2005258569
Figure 2005258569

Figure 2005258569
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Figure 2005258569
Figure 2005258569

Figure 2005258569
Figure 2005258569

なお、式4は応力ひずみを直接求めることには影響しないが、連立方程式を解くとしたため記述する。
応力ひずみε1からシールドトンネル3のコンクリート応力度σiを得るには、(式5)より算定する。ε1が、トンネルの荷重作用により横断方向に生じるひずみであり、これに弾性波法により計測したセグメントの弾性係数Ecを乗じて、計測位置である島部2のコンクリートの応力度σiを求めるのである。
Although Equation 4 does not affect the direct determination of stress strain, it is described because the simultaneous equations are solved.
In order to obtain the concrete stress degree σi of the shield tunnel 3 from the stress strain ε1, it is calculated from (Equation 5). ε1 is a strain generated in the transverse direction due to the load action of the tunnel, and this is multiplied by the elastic modulus Ec of the segment measured by the elastic wave method to obtain the stress level σi of the concrete of the island portion 2 that is the measurement position. .

Figure 2005258569
Figure 2005258569

先の17箇所の島部2に対して応力解放法によるひずみ計測で計測した場合のトンネル横断方向ひずみII1及びトンネル軸方向ひずみII2の計測結果と応力ひずみε1及び温度乾燥収縮ひずみε2並びにコンクリートの応力度σiを表1に示す。    Measurement results of tunnel transverse strain II1 and tunnel axial strain II2 measured with strain release by the stress release method for the previous 17 islands 2, stress strain ε1, temperature drying shrinkage strain ε2, and concrete stress Table 1 shows the degree σi.

Figure 2005258569
Figure 2005258569

なお、表1には、シールドトンネル3のねじれについてのデータは省略してある。
次に構造計算によるシールドトンネル3のコンクリート応力度σcalの算定について説明する。当該説明にあたり、シールドトンネルの構造解析モデルを図11及び図12を参照して説明する。
In Table 1, data on the twist of the shield tunnel 3 is omitted.
Next, calculation of the concrete stress degree σcal of the shield tunnel 3 by structural calculation will be described. In the description, the structural analysis model of the shield tunnel will be described with reference to FIGS.

シールドトンネル3は、周知のごとく主にRC製セグメント4を多数の継ぎ手(例えば回転ばねからなるセグメント継ぎ手3b,剪断ばねからなるリング継ぎ手3cや図示しない多数のボルトで連結して構成される(図11及び図12参照)。   As is well known, the shield tunnel 3 is mainly configured by connecting RC segments 4 with a number of joints (for example, a segment joint 3b made of a rotary spring, a ring joint 3c made of a shear spring, and a number of bolts (not shown) (see FIG. 11 and FIG. 12).

そして、図12に示すようなシールドトンネル3の構造解析モデルMdでは、RCセグメント4,継ぎ手3b,3cをモデル化した、周知のはり−ばねモデル計算法を用いる。モデルMdの諸元は、RCセグメント4の厚さ、ボルトやバネの大きさによって異なった値を用いる。構造計算によるトンネルのコンクリートの応力度σcalは、このモデルに設計荷重を入力することでコンピュータソフトにより計算する。構造計算によるトンネルのコンクリートの応力度σcalは、前記作成したRC製地中内中空構造物の構造解析モデルMdのうち、前記島部相当箇所の断面力を算出し、当該算出して求めた断面力に基づいた応力度として演算できる。断面力に基づいた応力度の演算方法については周知事項であるのでここでは説明を省略する。また、シールドトンネル3の設計荷重の求め方(設計上求めた設計土圧の算定方法)については、既述した図18と同等であるため説明を省略する。   Then, in the structural analysis model Md of the shield tunnel 3 as shown in FIG. 12, a well-known beam-spring model calculation method in which the RC segment 4, the joints 3b and 3c are modeled is used. As the specifications of the model Md, different values are used depending on the thickness of the RC segment 4 and the sizes of bolts and springs. The stress σcal of tunnel concrete by structural calculation is calculated by computer software by inputting design load into this model. The stress σcal of the tunnel concrete by the structural calculation is the cross section obtained by calculating the cross-sectional force of the portion corresponding to the island portion of the structural analysis model Md of the RC hollow structure in the RC created as described above. It can be calculated as a stress level based on force. Since the calculation method of the stress level based on the cross-sectional force is a well-known matter, the description is omitted here. Further, the method for obtaining the design load of the shield tunnel 3 (method for calculating the design earth pressure obtained in the design) is the same as that in FIG.

次に前記n箇所に分散して形成された島部2の応力度σiと構造計算によるシールドトンネルのコンクリート応力度σcalとの差分(誤差)δαλkから最適なトンネル荷重条件の検索を行う。当該検索を行うためには次の(式6)を用いる。   Next, the optimum tunnel load condition is searched from the difference (error) δαλk between the stress degree σi of the island portion 2 formed dispersed in the n places and the concrete stress degree σcal of the shield tunnel by the structural calculation. In order to perform the search, the following (formula 6) is used.

Figure 2005258569
Figure 2005258569

但し、δαλkは、σiの平均に対する偏差(N/mm2)であり、nは、シールドトンネル及び構造解析モデルにおける島部の数(本実施形態の場合、島部2は既述のように箇所(イ)〜(レ)までの17箇所にある。)である。σi−σcal.iは、まさしく実測ひずみから求めた応力度σiと、構造解析モデルMdについて演算により求めた応力度σcal.iとの差分を示す。島部を分散して形成することで、島部に生じていた応力度の平均化がより適切になる。   However, δαλk is a deviation (N / mm 2) with respect to the average of σ i, and n is the number of island portions in the shield tunnel and the structural analysis model (in this embodiment, the island portion 2 is a location (as described above) B) There are 17 locations from (b) to (b)). [sigma] i- [sigma] cal.i indicates the difference between the stress degree [sigma] i obtained from the measured strain and the stress degree [sigma] cal.i obtained by calculation for the structural analysis model Md. By forming the islands in a dispersed manner, the stress level generated in the islands can be averaged more appropriately.

(式6)の意味するところは、シールドトンネル3における1〜n箇所にてひずみ測定を行い、計測応力度(σ)を求め、それらと対応した箇所の構造計算による応力度σcalとの差の相乗平均を土圧係数(α,λ,k)の精度とするということである。   (Equation 6) means that strain measurement is performed at 1 to n locations in the shield tunnel 3 to obtain a measured stress level (σ), and the difference between the stress level σcal based on the structural calculation of the corresponding location. The geometric mean is defined as the accuracy of the earth pressure coefficient (α, λ, k).

(式6)よりδαλkが大きいと土圧係数(α,λ,k)の精度が悪くなり、δαλkが小さいと土圧係数(α,λ,k)の精度が良いことになる。例えば,計測応力度(σ)の絶対値の平均は3N/mm2程度であるが、δαλkが3N/mm2程度ならば、土圧係数(α,λ,k)の精度は100パーセントになり、この場合の土圧係数(α,λ,k)の実測に対する精度は悪い。けれども、δαλkが1N/mm2程度ならば、土圧係数(α,λ,k)の実測に対する精度は33パーセントになり精度は比較的良いといえる。   From (Equation 6), when δαλk is large, the accuracy of the earth pressure coefficient (α, λ, k) is deteriorated, and when δαλk is small, the accuracy of the earth pressure coefficient (α, λ, k) is good. For example, the average absolute value of the measured stress (σ) is about 3N / mm2, but if δαλk is about 3N / mm2, the accuracy of the earth pressure coefficient (α, λ, k) is 100%, The accuracy with respect to the actual measurement of the earth pressure coefficient (α, λ, k) is poor. However, if δαλk is about 1 N / mm 2, the accuracy with respect to the actual measurement of the earth pressure coefficient (α, λ, k) is 33%, and it can be said that the accuracy is relatively good.

次に最適トンネル荷重条件の検索について述べる。
土圧係数αとλを下記のように変化させて2500ケース(=50×50)の構造解析を行う。現場計測と同一箇所(17箇所)での応力度σcalを求める。なお、ここではk=0を仮定している。(kを考慮する場合は、設定したkの値に対して、同様に2500ケースの計算を行う。)
0.02≦α≦1.0(0.02間隔で設定したもの50ケース)
0.02≦λ≦1.0(0.02間隔で設定したもの50ケース)
間隔が0.02であるから、2500ケースになる。したがって、上記間隔次第でケース数は限定されることなく自由に選択が可能である。
Next, the search for optimum tunnel load conditions will be described.
Structural analysis of 2500 cases (= 50 × 50) is performed by changing the earth pressure coefficients α and λ as follows. The stress level σcal at the same location (17 locations) as the on-site measurement is obtained. Here, k = 0 is assumed. (When k is taken into account, 2500 cases are similarly calculated for the set k value.)
0.02 ≦ α ≦ 1.0 (50 cases set at intervals of 0.02)
0.02 ≦ λ ≦ 1.0 (50 cases set at intervals of 0.02)
Since the interval is 0.02, there are 2500 cases. Therefore, the number of cases is not limited and can be freely selected depending on the interval.

この2500ケースのδαλkの中で、最小となるαとλの組合わせを抽出して、これを検討地点での土圧定数(α:鉛直土圧係数,λ:側方土圧係数,k:地盤反力係数)の最適値とする。   Among the δαλk of 2500 cases, the minimum combination of α and λ is extracted and the earth pressure constant at the examination point (α: vertical earth pressure coefficient, λ: lateral earth pressure coefficient, k: The optimum value of the ground reaction force coefficient.

2500ケースの推定イメージを図13に示す。図13は、X 座標、Y 座標及び Z 座標がそれぞれ鉛直土圧係数α、誤差δαλk及び側方土圧係数λを示す。図13からわかるように2500ケースの組み合わせを行うと、お椀型の軌跡(グラフ)になる。なお、図13はイメージ図であって、必ずしもこのような形態になるわけではない。   An estimated image of 2500 cases is shown in FIG. In FIG. 13, the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate indicate the vertical earth pressure coefficient α, the error δαλk, and the side earth pressure coefficient λ, respectively. As can be seen from FIG. 13, when 2500 cases are combined, a bowl-shaped locus (graph) is obtained. FIG. 13 is an image diagram and does not necessarily have such a form.

図14は、縦軸に鉛直土圧係数を取り、横軸に側方土圧係数をとってなる鉛直土圧係数−側方土圧係数線図であってシールドトンネル3の作用荷重を推定した結果を示す。
また、シールドトンネル3に対しては、図14に示すδαλk=0.84となる組み合わせ(α=0.72,λ=0.98,k=0.0)が最適値(δαλkが最小値)である
ことがわかる。図14中の各領域は、δαλkの区分領域を示しており、0〜20N/mm2の範囲で2N/mm2ごとに区分してある。
FIG. 14 is a vertical earth pressure coefficient-side earth pressure coefficient diagram in which the vertical earth pressure coefficient is taken on the vertical axis and the side earth pressure coefficient is taken on the horizontal axis, and the acting load of the shield tunnel 3 is estimated. Results are shown.
Further, for the shield tunnel 3, a combination (α = 0.72, λ = 0.98, k = 0.0) such that δαλk = 0.84 shown in FIG. 14 is the optimum value (δαλk is the minimum value). It can be seen that it is. Each region in FIG. 14 indicates a divided region of δαλk, and is divided every 2 N / mm 2 in the range of 0 to 20 N / mm 2.

次に当該最適値を用いて、シールドトンネル3の健全性について図15−図17を参照して例示する。図15−図17は、シールドトンネル3のセグメントグループL,M,Rについて、それぞれ縦軸に応力度を取り、横軸にシールドトンネル3の周方向における角度(0°〜360°)をとってなる、応力度−角度線図である。そして、これらの線図のうち、記号(黒丸)は、応力解放法により実測して求めたひずみから求めた応力度σiを意味し、破線で示す破線軌跡(グラフ)は、シールドトンネル3の周方向における0°〜360°の範囲に亘り構造計算によって求めた最適値(α=0.72,λ=0.98,k=0.0)を適用した場合の応力分布を示す軌跡(構造計算最適値に基づく軌跡)である。   Next, the soundness of the shield tunnel 3 is illustrated with reference to FIGS. 15 to 17 using the optimum value. 15 to 17, for the segment groups L, M, and R of the shield tunnel 3, the vertical axis represents the stress level, and the horizontal axis represents the angle (0 ° to 360 °) in the circumferential direction of the shield tunnel 3. It is a stress degree-angle diagram. In these diagrams, the symbol (black circle) means the stress degree σi obtained from the strain obtained by actual measurement by the stress release method, and the broken line locus (graph) indicated by the broken line indicates the circumference of the shield tunnel 3. Trajectory (structural calculation) showing the stress distribution when the optimum values (α = 0.72, λ = 0.98, k = 0.0) obtained by structural calculation in the direction of 0 ° to 360 ° in the direction are applied (Trajectory based on optimum value).

また、実線で示す実線軌跡(グラフ)は、シールドトンネル3を設計した時の設計荷重(この例の場合α=1.00,λ=0.70,k=0.0)の構造計算結果の応力分布をシールドトンネル3の周方向における0°〜360°の範囲に亘って示す軌跡(シールドトンネル設計時の荷重条件に基づく軌跡)である。   The solid line locus (graph) indicated by the solid line is the result of the structural calculation of the design load (α = 1.00, λ = 0.70, k = 0.0 in this example) when the shield tunnel 3 is designed. It is a locus (trajectory based on a load condition at the time of designing a shield tunnel) showing stress distribution over a range of 0 ° to 360 ° in the circumferential direction of the shield tunnel 3.

シールドトンネル3の健全性の評価は、これらの記号(黒丸)及び各軌跡を比較して判断する。
本例の場合、どのセグメントグループL,M,Rにあっても破線軌跡の絶対値より実線軌跡の絶対値の方が大凡大きいことが分かる。よって、本実施形態に係るシールドトンネル3は、設計段階で想定した応力よりも小さい応力しか発生しないといえるので、少なくとも応力に関しては安全な状態にあると判断できる。反対に破線軌跡の絶対値より実線軌跡の絶対値が小さい場合には、シールドトンネル3はその強度や耐久性に余裕がないと考えられる。なお、当該矢印は、実測ひずみから求めた応力度σiと、構造解析モデルMdについて演算により求めた応力度σcal.iとの差分を示し、矢印が長いほど差分は大きい。
The evaluation of the soundness of the shield tunnel 3 is determined by comparing these symbols (black circles) and each locus.
In the case of this example, it can be seen that the absolute value of the solid locus is larger than the absolute value of the broken locus in any segment group L, M, R. Therefore, since it can be said that the shield tunnel 3 according to the present embodiment generates only a stress smaller than the stress assumed in the design stage, it can be determined that at least the stress is in a safe state. On the contrary, when the absolute value of the solid line locus is smaller than the absolute value of the broken line locus, it is considered that the shield tunnel 3 has no room for strength or durability. The arrow indicates the difference between the stress degree σi obtained from the measured strain and the stress degree σcal.i obtained by calculation for the structural analysis model Md. The longer the arrow, the larger the difference.

次の(イ)及び(ロ)が、シールドトンネル3の健全性を評価するための判断基準(所定の基準)となる。
(イ)既設のRC製地中内中空構造物に実際に適用された設計土圧に基づいた応力度の絶対値>差分最小時応力度の絶対値→この場合、RC製地中内中空構造物の補強は不要である。
(ロ)既設のRC製地中内中空構造物に実際に適用された土圧(設計土圧)に基づいた応力度の絶対値≦差分最小時応力度の絶対値→この場合、RC製地中内中空構造物の補強の必要性を検討する。
The following (A) and (B) are judgment criteria (predetermined criteria) for evaluating the soundness of the shield tunnel 3.
(A) Absolute value of the stress level based on the design earth pressure actually applied to the existing RC underground hollow structure> Absolute value of the minimum differential stress → In this case, the RC underground hollow structure There is no need to reinforce things.
(B) Absolute value of the stress level based on the earth pressure (design earth pressure) actually applied to the existing RC ground hollow structure in the existing RC site ≤ absolute value of the stress level at the time of the differential minimum → In this case, the RC site Examine the need for reinforcement of the hollow inner structure.

上記した本実施形態に係るシールドトンネルの強度評価方法は、次に示すシールドトンネルの強度評価方法といえる。
(1)
(1−1)ひずみゲージ5により測定した既設のシールドトンネル3の実測ひずみから応力度を求めるステップと、
(1−2)シールドトンネル3の構造解析モデルについて演算により応力度を求めるステップと、
(1−3)両応力度の差分を求めるステップと、
(1−4)当該差分が最小になるように前記演算に係る土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するシールドトンネルの強度評価方法。
(2)
(2−1)既設のシールドトンネル1の壁部31に所定深さの無端溝33を形成し、無端
溝33の形成により壁部31に島部2を形成するステップと、
(2−2)島部2にひずみ計のひずみゲージ5を載置するステップと、
(2−3)ひずみ計によるひずみの測定結果に基づいて島部2に生じていた応力度σiを演算により求めるステップと、
(2−4)シールドトンネル3の構造解析モデルMdを作成し、当該構造解析モデルMdのうち島部相当箇所の応力度σcalを求めるステップと、
(2−5)前記構造解析モデルMdに基づいて求めた構造計算による応力度σcal及び実測ひずみから求めた応力度σiの差分δαλkを求めるステップと、
(2−6)当該差分δαλkが最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するシールドトンネルの強度評価方法。
(3)
(3−1)既設のシールドトンネル3の壁部31に所定深さの無端溝33を形成し、無端溝33の形成により壁部31に島部2を形成するステップと、
(3−2)この島部2にひずみ計のひずみゲージ5を載置するステップと、
(3−3)ひずみ計によるひずみの測定結果に基づいて実際に島部2に生じていた応力度を測定するステップと、
(3−4)シールドトンネル3の構造解析モデルMdを作成し、当該モデルMdのうち島部相当箇所の断面力を算出するステップと、
(3−5)当該算出して求めた断面力に基づいた応力度σcal及び島部2に実際に生じた応力度σiとの差分δαλkを求めるステップと、
(3−6)当該差分が最小になるように、土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するシールドトンネルの強度評価方法。
(4)シールドトンネルの強度評価方法では、前記差分δαλkが最小になった時の土圧係数(α:鉛直土圧係数,λ:側方土圧係数,k:地盤反力係数)をシールドトンネル3の土圧係数として適用した場合に、シールドトンネル3に作用する土圧を差分最小時土圧として算定するステップを有する。
(5)また、前記差分最小時土圧に基づく応力度を差分最小時応力度として算定するステップを有するシールドトンネルの強度評価方法。
The shield tunnel strength evaluation method according to the present embodiment described above can be said to be the shield tunnel strength evaluation method described below.
(1)
(1-1) a step of obtaining a stress level from the measured strain of the existing shield tunnel 3 measured by the strain gauge 5;
(1-2) obtaining a stress level by calculation for the structural analysis model of the shield tunnel 3;
(1-3) obtaining a difference between both stress levels;
(1-4) A method for evaluating the strength of a shield tunnel, including a step of combining earth pressure coefficients that are coefficients for earth pressure calculation related to the calculation so that the difference is minimized.
(2)
(2-1) a step of forming an endless groove 33 having a predetermined depth in the wall 31 of the existing shield tunnel 1 and forming the island 2 in the wall 31 by forming the endless groove 33;
(2-2) placing the strain gauge 5 of the strain gauge on the island 2;
(2-3) a step of calculating the stress degree σi generated in the island portion 2 based on the strain measurement result by the strain gauge by calculation;
(2-4) Creating a structural analysis model Md of the shield tunnel 3 and obtaining a stress degree σcal of an island-corresponding portion of the structural analysis model Md;
(2-5) obtaining a difference δαλk between the stress degree σcal by the structural calculation obtained based on the structural analysis model Md and the stress degree σi obtained from the measured strain;
(2-6) A method for evaluating the strength of a shield tunnel, including a step of combining earth pressure coefficients that are coefficients for earth pressure calculation so that the difference δαλk is minimized.
(3)
(3-1) forming an endless groove 33 having a predetermined depth in the wall 31 of the existing shield tunnel 3 and forming the island 2 in the wall 31 by forming the endless groove 33;
(3-2) a step of placing a strain gauge 5 of a strain gauge on the island 2;
(3-3) a step of measuring the degree of stress actually generated in the island portion 2 based on the strain measurement result by the strain gauge;
(3-4) creating a structural analysis model Md of the shield tunnel 3 and calculating the cross-sectional force of the island portion of the model Md;
(3-5) obtaining a difference δαλk between the stress degree σcal based on the calculated sectional force and the stress degree σi actually generated in the island part 2;
(3-6) A method for evaluating the strength of a shield tunnel, including a step of combining earth pressure coefficients that are coefficients for earth pressure calculation so that the difference is minimized.
(4) In the shield tunnel strength evaluation method, the earth pressure coefficient (α: vertical earth pressure coefficient, λ: side earth pressure coefficient, k: ground reaction force coefficient) when the difference δαλk is minimized is used as the shield tunnel. When applied as an earth pressure coefficient of 3, the earth pressure acting on the shield tunnel 3 is calculated as a minimum differential earth pressure.
(5) Moreover, the strength evaluation method of the shield tunnel which has a step which calculates the stress degree based on the said soil pressure at the time of the minimum difference as a stress level at the time of the minimum difference.

尚、本発明は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば本実施の形態では、シールドトンネルについて開示したが、開削トンネル又は立坑であってもよい。   Note that the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, a shield tunnel has been disclosed, but an open-cut tunnel or a shaft may be used.

本実施形態に係るシールドトンネルの強度評価方法によれば、トンネルその他の既存のRC製地中内中空構造物に作用している実際の土圧と、設計上求めた土圧とを定量的に比較でき、もって既設のトンネルその他のRC製地中内中空構造物の強度が適正に設定されているか否かを評価できる。   According to the strength evaluation method of the shield tunnel according to the present embodiment, the actual earth pressure acting on the tunnel and other existing RC hollow structures in the RC ground and the earth pressure determined in the design are quantitatively calculated. It can be compared, and it can be evaluated whether or not the strength of the existing tunnel or other RC ground hollow structure is set appropriately.

本発明に係る島部形成装置を用いて島部を形成している状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which forms the island part using the island part formation apparatus which concerns on this invention. 島部が形成されたシールドトンネルの横断面図である。It is a cross-sectional view of a shield tunnel in which islands are formed. 図2の要部拡大図であって、島部の縦断面を示す図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 2, Comprising: It is a figure which shows the longitudinal cross-section of an island part. 図3の矢印IV方向から見た図である。It is the figure seen from the arrow IV direction of FIG. シールドトンネルの側面図であって、本発明に係るシールドトンネルの強度評価方法が適用されたセグメントを強調して示す図である。It is a side view of a shield tunnel, and is a figure which emphasizes and shows the segment to which the strength evaluation method of the shield tunnel concerning the present invention was applied. 図5のVI−VI線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. 図5のVII−VII線断面図である。It is the VII-VII sectional view taken on the line of FIG. 図5のVIII−VIII線断面図である。It is the VIII-VIII sectional view taken on the line of FIG. 島部表面にひずみゲージを取り付けた状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which attached the strain gauge to the island part surface. 図9の矢印X方向から見た図である。It is the figure seen from the arrow X direction of FIG. シールドトンネルとその構成部材であるセグメントの斜視図である。It is a perspective view of the segment which is a shield tunnel and its structural member. シールドトンネルの構造解析モデルの斜視図である。It is a perspective view of the structural analysis model of a shield tunnel. 島部の応力度と構造計算によるシールドトンネルのコンクリート応力度との差分を多数、三次元座標においた場合に形成される座標体のイメージ図である。It is an image figure of the coordinate body formed when the difference of the stress degree of an island part and the concrete stress degree of the shield tunnel by structure calculation is put in many three-dimensional coordinates. 縦軸に鉛直土圧係数を取り、横軸に側方土圧係数をとってなる鉛直土圧係数−側方土圧係数線図である。It is a vertical earth pressure coefficient-side earth pressure coefficient diagram in which a vertical earth pressure coefficient is taken on the vertical axis and a lateral earth pressure coefficient is taken on the horizontal axis. シールドトンネルのセグメントグループLについて、縦軸に応力度を取り、横軸にシールドトンネルの周方向における角度(0°〜360°)をとってなる、応力度−角度線図である。It is a stress degree-angle diagram which takes the stress degree on the vertical axis and takes the angle (0 ° to 360 °) in the circumferential direction of the shield tunnel on the horizontal axis for the segment group L of the shield tunnel. シールドトンネルのセグメントグループMについて、縦軸に応力度を取り、横軸にシールドトンネルの周方向における角度(0°〜360°)をとってなる、応力度−角度線図である。It is a stress degree-angle diagram which takes the stress degree on the vertical axis and takes the angle (0 ° to 360 °) in the circumferential direction of the shield tunnel on the horizontal axis for the segment group M of the shield tunnel. シールドトンネルのセグメントグループRについて、縦軸に応力度を取り、横軸にシールドトンネルの周方向における角度(0°〜360°)をとってなる、応力度−角度線図である。FIG. 4 is a stress degree-angle diagram in which the stress level is taken on the vertical axis and the angle (0 ° to 360 °) in the circumferential direction of the shield tunnel is taken on the horizontal axis for the segment group R of the shield tunnel. シールドトンネルの設計上の土圧(設計土圧)の算定方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the calculation method of the earth pressure (design earth pressure) on the design of a shield tunnel. 立坑および開削トンネルの設計上の土圧(設計土圧)の算定方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the calculation method of the earth pressure (design earth pressure) in the design of a shaft and an open-cut tunnel. 応力ひずみの残留率(%)−切削深さ/直径線図である。It is a stress strain residual rate (%)-cutting depth / diameter diagram.

符号の説明Explanation of symbols

1 島部形成装置
2 島部
3 シールドトンネル(RC製地中内中空構造物)
3a 非囲繞領域
3b セグメント継ぎ手
3c リング継ぎ手
4 セグメント
5 ひずみゲージ
31 壁部
33 無端溝
II1 トンネル横断方向ひずみ
II2 トンネル軸方向ひずみ
ε1 応力ひずみ
ε2 温度乾燥収縮ひずみ
σi シールドトンネル応力度
Ec 弾性係数
α 鉛直土圧係数
λ 側方土圧係数
k 地盤反力係数
δαλk 応力度σiと応力度σcalとの差分
H 地表面からトンネルまでの距離(土被りともいう。)
h トンネルの高さ
γ 土の単位体積量
σv トンネル頂部に掛かる土の重さによる圧力
σv1 トンネル頂部において鉛直方向に作用する土圧
σv2 全土被り圧に対して底盤で生じる反力
σh1 最小側方土圧
σh2 最大側方土圧
Md 構造解析モデル
ν コンクリートのポアソン比
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Island part formation apparatus 2 Island part 3 Shield tunnel (RC inside underground hollow structure)
3a Non-enclosed area 3b Segment joint 3c Ring joint 4 Segment 5 Strain gauge 31 Wall 33 Endless groove
II1 Tunnel transverse strain
II2 Tunnel axial strain ε1 Stress strain ε2 Temperature drying shrinkage strain σi Shield tunnel stress degree Ec Elastic coefficient α Vertical earth pressure coefficient λ Side earth pressure coefficient k Ground reaction force coefficient δαλk Difference between stress degree σi and stress degree σcal H Distance from surface to tunnel (also called soil cover)
h Tunnel height γ Unit volume of soil σv Pressure due to the weight of soil applied to the tunnel top σv1 Earth pressure σv2 acting in the vertical direction at the tunnel top σv2 Reaction force σh1 generated at the bottom against the total soil pressure Pressure σh2 Maximum lateral earth pressure Md Structural analysis model ν Poisson's ratio of concrete

Claims (12)

既設のRC製地中内中空構造物の実測ひずみから応力度を求めるステップと、
前記RC製地中内中空構造物の構造解析モデルについて応力度を求めるステップと、
両応力度の差分を求めるステップと、
当該差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
A step of obtaining a stress degree from an actually measured strain of the existing RC underground hollow structure;
Obtaining a stress level for the structural analysis model of the RC underground structure in the hollow structure;
Obtaining a difference between both stress levels;
A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure having a step of combining earth pressure coefficients that are coefficients for earth pressure calculation so that the difference is minimized.
既設のRC製地中内中空構造物の壁部に所定深さの無端溝を形成し、当該無端溝の形成により前記壁部に周囲から孤立した領域である島部を形成するステップと、
この島部にひずみ計を載置するステップと、
前記ひずみ計によるひずみの測定結果に基づいて前記無端溝の形成前に前記島部に生じていた応力度を求めるステップと、
前記RC製地中内中空構造物の構造解析モデルを作成し、当該モデルのうち島部相当箇所の応力度を求めるステップと、
前記構造解析モデルに基づいて求めた構造計算による応力度及び実測ひずみから求めた応力度の差分を求めるステップと、
当該差分が最小になるように土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
Forming an endless groove having a predetermined depth in the wall portion of the existing RC ground hollow structure, and forming an island portion that is an isolated region from the surroundings by forming the endless groove;
Placing a strain gauge on the island,
Obtaining a stress level generated in the island portion before the endless groove is formed based on a measurement result of strain by the strain gauge;
Creating a structural analysis model of the RC in-ground hollow structure, obtaining a stress level of an island equivalent portion of the model; and
Obtaining a difference between a stress degree obtained from the structural calculation obtained based on the structural analysis model and a stress degree obtained from the measured strain;
A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure having a step of combining earth pressure coefficients that are coefficients for earth pressure calculation so that the difference is minimized.
既設のRC製地中内中空構造物の壁部に所定深さの無端溝を形成し、当該無端溝の形成により前記壁部に周囲から孤立した領域である島部を形成するステップと、
この島部にひずみ計を載置するステップと、
前記ひずみ計によるひずみの測定結果に基づいて実際に前記無端溝の形成前に前記島部に生じていた応力度を測定するステップと、
前記RC製地中内中空構造物の構造解析モデルを作成し、当該モデルのうち島部相当箇所の断面力を算出するステップと、
当該算出して求めた断面力に基づいた応力度及び前記島部に実際に生じた応力度との差分を求めるステップと、
当該差分が最小になるように、土圧算定用の係数である土圧係数の組み合わせを行うステップとを有するRC製地中内中空構造物の強度評価方法。
Forming an endless groove of a predetermined depth in the wall portion of the existing RC ground hollow structure, and forming an island portion which is an isolated region from the surroundings by forming the endless groove;
A step of placing a strain gauge on the island;
Measuring the degree of stress actually generated in the island part before the endless groove is formed based on the measurement result of strain by the strain gauge;
Creating a structural analysis model of the RC ground hollow structure, and calculating the cross-sectional force of the island portion of the model;
Obtaining a difference between the stress level based on the calculated sectional force and the stress level actually generated in the island part;
A method for evaluating the strength of a hollow structure in an RC structure having a step of combining earth pressure coefficients, which are coefficients for earth pressure calculation, so that the difference is minimized.
前記島部を形成しても前記ひずみの残留率が0となる範囲に前記所定深さを形成し、前記無端溝の直径は、RC製地中内中空構造物中に含まれる砕石径に基づいて定められることを特徴とする請求項2〜3のいずれかに記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   Even if the island portion is formed, the predetermined depth is formed in a range where the residual strain rate is 0, and the diameter of the endless groove is based on the diameter of crushed stone contained in the RC hollow structure The strength evaluation method for a hollow structure in RC-made ground according to any one of claims 2 to 3, wherein 前記差分が最小になった時の土圧係数を既設のRC製地中内中空構造物の土圧係数として適用した場合に前記既設のRC製地中内構造物に作用する土圧を差分最小時土圧として算定するステップを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   When the earth pressure coefficient when the difference is minimized is applied as the earth pressure coefficient of the existing RC underground hollow structure, the earth pressure acting on the existing RC underground structure is calculated as the difference maximum. 5. The strength evaluation method for a hollow structure in RC building according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of calculating as a small earth pressure. 前記差分最小時土圧に基づく応力度を差分最小時応力度として算定するステップを有することを特徴とする請求項5に記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   The strength evaluation method for RC hollow structure in RC building according to claim 5, further comprising a step of calculating a stress level based on the minimum differential earth pressure as a minimum differential stress level. 前記差分最小時応力度を所定の基準と比較することで、RC製地中内中空構造物の強度を評価することを特徴とする請求項6に記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   The strength of the RC ground hollow structure according to claim 6, wherein the strength of the RC ground hollow structure is evaluated by comparing the difference stress at the time of minimum with a predetermined standard. Evaluation methods. 前記島部の形成箇所は、その軸方向延長線上にRC製地中内中空構造物の鉄筋のない箇所に形成されることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載のRC製地中内中空構造
物の強度評価方法。
The RC site according to any one of claims 2 to 7, wherein the island portion is formed at a location where the reinforcing bar is not formed in the hollow structure inside the RC site on the axial extension line. Strength evaluation method for hollow inner structure.
RC製地中内中空構造物における1〜nの分散した箇所にてひずみ測定を行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   The method for evaluating the strength of an RC underground hollow structure according to any one of claims 1 to 8, wherein strain measurement is performed at 1 to n dispersed locations in the RC hollow underground structure. . 前記RC製地中内中空構造物は、シールドトンネル,開削トンネル又は立坑であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   10. The RC underground underground hollow structure strength evaluation method according to claim 1, wherein the RC underground hollow structure is a shield tunnel, an open-cut tunnel, or a shaft. 前記ひずみ計により測定される計測ひずみは、トンネルの軸方向におけるトンネル軸方向ひずみ及びトンネルの横断方向におけるトンネル横断方向ひずみを含むことを特徴とする請求項2〜10のいずれかに記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   The RC strain according to any one of claims 2 to 10, wherein the measured strain measured by the strain gauge includes a tunnel axial strain in a tunnel axial direction and a tunnel transverse strain in a tunnel transverse direction. Strength evaluation method for underground hollow structures. 前記トンネル軸方向ひずみ及び前記トンネル横断方向ひずみは、前記ひずみ計の構成要素であるひずみゲージをそれぞれトンネルの軸方向及び横断方向に配置して検知し、これら軸方向及び横断方向の中間方向に前記ひずみゲージを配置して、トンネルのねじれ具合を測定することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のRC製地中内中空構造物の強度評価方法。   The tunnel axial strain and the tunnel transverse strain are detected by arranging strain gauges, which are components of the strain gauge, in the axial and transverse directions of the tunnel, respectively, and in the intermediate direction between these axial and transverse directions. A strain gauge is arranged and the twist condition of a tunnel is measured, The strength evaluation method of the RC underground hollow structure in any one of Claims 1-11 characterized by the above-mentioned.
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