一般社団法人資源・素材学会 2024年度 春季大会
2024年3月17日〜3月19日千葉工業大学 津田沼キャンパス
一般社団法人資源・素材学会 2024年度 春季大会
2024年3月17日〜3月19日千葉工業大学 津田沼キャンパス
[2K0101-08-08]初期地圧の異方性を有する地山での大規模地下空洞掘削解析：損傷理論とWeibull分布を活用した有限要素シミュレーション
○大北 涼介1[修士課程]、安原 英明1、藤井 隆宏2、岸田 潔1(1. 京都大学大学院 工学研究科、2. 株式会社ニュージェック 国際事業本部)
司会：宮崎 晋行（産業技術総合研究所）
キーワード：
地下空洞掘削、損傷理論、有限要素法、揚水発電
電力需要が拡大している中，ピーク時の電力供給に安定性をもたらすことのできる発電方式として揚水式水力発電が注目されている．同発電方式では，地形上の制約や経済性を担保する目的から，中核となる発電所は数百mもの地下深くに建設されることが多い．
しかし，このような大深度地下空洞の掘削には，初期応力の解放に伴う山はねの発生や，初期地圧の異方性，地質条件把握の難しさなど，様々な問題が存在する．そのため，これらの問題を検討するにあたり，空洞掘削時の周辺岩盤の変形挙動や，破壊の発生を予測する必要がある．
本研究では，様々な初期地圧や地表面形状，空洞形状の条件下での空洞掘削による周辺岩盤の挙動について，損傷理論と強度変形特性にWeibull分布を導入した有限要素解析を用いて検討した．
解析の結果，地表面の形状によって空洞周辺の岩盤に進展する損傷領域に差異が生じた．また，側圧係数の増大に伴い，上下方向に進展する損傷が卓越し，その周辺には応力集中が確認された．さらに，空洞形状が円形の場合に損傷進展領域が最も小さく，方形に近づくほど大きな損傷が進展した．
今後は，実際の施工手順を模擬した解析手法の確立と，3次元解析への拡張を行いたい．
しかし，このような大深度地下空洞の掘削には，初期応力の解放に伴う山はねの発生や，初期地圧の異方性，地質条件把握の難しさなど，様々な問題が存在する．そのため，これらの問題を検討するにあたり，空洞掘削時の周辺岩盤の変形挙動や，破壊の発生を予測する必要がある．
本研究では，様々な初期地圧や地表面形状，空洞形状の条件下での空洞掘削による周辺岩盤の挙動について，損傷理論と強度変形特性にWeibull分布を導入した有限要素解析を用いて検討した．
解析の結果，地表面の形状によって空洞周辺の岩盤に進展する損傷領域に差異が生じた．また，側圧係数の増大に伴い，上下方向に進展する損傷が卓越し，その周辺には応力集中が確認された．さらに，空洞形状が円形の場合に損傷進展領域が最も小さく，方形に近づくほど大きな損傷が進展した．
今後は，実際の施工手順を模擬した解析手法の確立と，3次元解析への拡張を行いたい．