JP2006022600A - 沈下量予測方法及び沈下量予測プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 解析対象の地盤と近接構造物の構造を定義するとともに、沈下量を求める解析点を設定する過程と、2次元のFEM解析を使用して得られた掘進路線上の横断方向の沈下量から横断方向沈下曲線データを求める過程と、過去の工事において計測された縦断方向沈下曲線データが予め記憶されている中から、解析対象のトンネル掘進の土質条件、土被り及び工法が類似している工事において計測された縦断方向沈下曲線データを選択する過程と、横断方向沈下曲線データ及び縦断方向沈下曲線データから3次元沈下曲面データを求める過程と、3次元沈下曲面データを掘進路線上を移動させながら、解析点における沈下量を計算する過程とを有する。
【選択図】 図1
Description
一方、FEM解析を使用せずに、トンネルを掘削するに際して、トンネル掘削に伴う地山挙動やトンネルの変位量等を事前に予測する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
まず、解析作業者は、入力部2を操作して、シールド路線および近接構造物の平面座標の定義を行い、相互の位置関係を定義する。次に、解析作業者は、入力部2を操作して、シールド路線に沿って沈下計算格子点(解析点)を設ける(ステップS1)。これを受けて、構造定義部11は、設定された構造データを構造データ記憶部4へ書き込む。構造定義部11が行う構造定義及び解析点の設定は、公知の図形定義手段等を用いるため、詳細動作の説明は省略する。
(1)線状近接構造物の縦断方向の沈下量計算
併設シールドの場合について、線状近接構造物の縦断方向の地盤沈下量を計算した。この場合先行シールドによる沈下量に後続シールドの沈下量を加算することになる。図4に示す2次元FEM解析モデルで上側シールド掘進後に下側シールドを上側シールドとは反対方向に掘進する上下併設シールドの場合の計算例の一部を図9〜図11に示す。下側シールドの掘進方向は格子点番号が減少する方向である。図に示すように先行シールドによる沈下量に後続シールドの先行隆起、後続沈下量が加わわり沈下量が増加していることがわかる。
線状近接構造物の幅を考慮し、左右の側壁位置での地盤沈下量を計算することにより線状構造物の横断方向の不同沈下量を求めた。線状近接構造物に斜交してシールド掘進を行った場合の最終沈下状態の計算例を図12に示す。線状近接構造物とシールド路線の交差角度が小さいときには、左右の側壁部での最大地盤沈下量発生位置のずれが大きくなるとともに沈下量の差(不同沈下量)も大きくなることがわかる。
平面積が大きい近接構造物では、構造物の四隅の地盤沈下量を計算することにより構造物の不同沈下状況を把握できた。
この予測方法を用いれば、シールド路線が直線、曲線に拘わらずシールド掘進に伴う近接構造物の沈下量を算出することができ、シールド路線に沿って、近接構造物とシールド路線の位置関係が変化しても近接構造物の沈下量を計算することができる。
また、横断方向2次元FEM解析には公知の2次元FEM解析手法を用い、縦断方向の沈下曲線は解析対象地盤、シールド径などの施工条件に類似した計測データを利用するようにしたため、信頼性の高い予測結果を得ることが可能である。
また、線状近接構造物の縦断方向の沈下量を予測することができるとともに、線状近接構造物の横断方向の不同沈下量や平面積が大きい近接構造物の不同沈下量を予測することができるため、躯体の補強が必要な場合、補強範囲を事前に検討することが可能である。
また、沈下計算の解析点を地表面として沈下曲線を設定することにより地表面沈下量を予測することもできる。さらに、近接構造物の最終沈下量のみならず、任意のシールド位置における沈下量が計算可能であり、シールド通過時の近接構造物への影響度を把握することができる。すなわち、近接構造物の挙動を詳細に予測することができるので、情報化施工への利用、計測データとの対比も行いやすい。
Claims (4)
- トンネル掘進に伴う近接構造物への影響を解析するために、掘進路線周辺の地盤の沈下量を予測する沈下量予測方法であって、
解析対象の地盤と近接構造物の構造を定義するとともに、沈下量を求める解析点を設定する過程と、
2次元のFEM解析を使用して得られた掘進路線上の横断方向の沈下量から横断方向沈下曲線データを求める過程と、
過去の工事において計測された縦断方向沈下曲線データが予め記憶されている中から、解析対象のトンネル掘進の土質条件、土被り及び工法が類似している工事において計測された縦断方向沈下曲線データを選択する過程と、
前記横断方向沈下曲線データ及び縦断方向沈下曲線データから3次元沈下曲面データを求める過程と、
前記3次元沈下曲面データを掘進路線上を移動させながら、前記解析点における沈下量を計算する過程と
を有することを特徴とする沈下量予測方法。 - 前記縦断方向沈下曲線データは、シールド掘進路線上の掘進移動過程の沈下量データであることを特徴とする請求項1に記載の沈下量予測方法。
- トンネル掘進に伴う近接構造物への影響を解析するために、掘進路線周辺の地盤の沈下量を予測する沈下量予測プログラムであって、
解析対象の地盤と近接構造物の構造を定義するとともに、沈下量を求める解析点を設定する処理と、
2次元のFEM解析を使用して得られた掘進路線上の横断方向の沈下量から横断方向沈下曲線データを求める処理と、
過去の工事において計測された縦断方向沈下曲線データが予め記憶されている中から、解析対象のトンネル掘進の土質条件、土被り及び工法が類似している工事において計測された縦断方向沈下曲線データを選択する処理と、
前記横断方向沈下曲線データ及び縦断方向沈下曲線データから3次元沈下曲面データを求める処理と、
前記3次元沈下曲面データを掘進路線上を移動させながら、前記解析点における沈下量を計算する処理と
をコンピュータに行わせることを特徴とする沈下量予測プログラム。 - 前記縦断方向沈下曲線データは、シールド掘進路線上の掘進移動過程における沈下量データであることを特徴とする請求項3に記載の沈下量予測プログラム。
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