PWRIトップ研究テーマ研究成果実験施設スタッフお問い合わせ  English
TOP > 研究テーマ

研究テーマ
トンネルの設計・施工に関する研究
  • 山岳トンネルの設計・施工法
  • 都市トンネルの設計・施工法
  • 山岳トンネルの耐震対策
既設トンネルの維持管理に関する研究


安全で快適な道路トンネル利用のための付属施設に関する研究

  • 経済的な換気設計法
  • 合理的な非常用施設




トンネルの設計・施工に関する研究

山岳トンネルの設計・施工法

 NATMにより建設されるトンネルの支保構造は大別して,支保工と覆工より構成されます。
 支保構造の設計は,事前調査や過去の実績に基づき地山を等級区分し,各地山等級毎に設定された標準支保パタ−ンを当てはめる方法が一般に用いられています。しかし,より一層の合理的な支保構造の設定を行うためには,支保構造に作用する荷重を明らかにするとともに,これらの荷重が作用した場合の支保構造の挙動を評価できる手法を確立する必要があります。
 トンネルチームでは山岳トンネルの合理的な支保構造の設計法を確立するために,現場計測データに基づいた作用荷重の分析,要素実験,実大実験を通じた研究を行っています。また,山岳トンネルでは,地山の状態に応じた適切な支保構造の選定が重要になります。そのため,掘削時の切羽観察や計測データを活用した客観性の高い地山の評価法の研究についても実施しています。
トンネル覆工載荷実験装置
写真 トンネル覆工載荷実験装置
載荷実験で得られたトンネル覆工の破壊の様子
写真 載荷実験で得られたトンネル覆工の破壊の様子



都市トンネルの設計・施工法


 都市交通の効率化,渋滞緩和対策の一つとして大都市圏における道路トンネルの建設が見込まれています。
 その構築にあたっては,周辺地盤へ与える影響が少ないシールド工法が考えられます。今後建設される大都市圏の道路トンネルは,土被りが大きく,地盤条件も比較的良い場所に建設されることが想定されます。
 トンネルチームでは,このような条件下における合理的なシールドトンネルの設計を行うために,土圧・水圧等のトンネルに作用する荷重の設定方法や地盤特性を考慮した経済的なセグメント構造などについて研究を行っています。
シールドトンネルのセグメントの設計法
図 シールドトンネルのセグメントの設計法



山岳トンネルの耐震対策


 平成16年に発生した新潟県中越地震におけいては,関越自動車道,国道17号,国道291号などの幹線道路,上越新幹線,上越線などの主要鉄道幹線に大きな被害が生じ,とくに地震の被害を受けにくいと言われてきた山岳トンネルで多くの被害が生じたのが特徴となっています。
 トンネルチームでは,地震時における山岳トンネルの被害を最小限にするための耐震対策を合理的に実施するために,山岳トンネルの地震時における被害発生のメカニズムを明らかにし,耐震対策が必要となるトンネルの条件および効果的な耐震対策方法を確立するための研究を行っています。
地震被害発生状況
写真 地震被害発生状況
地震発生メカニズムの解明
図 地震被害発生メカニズムの解明
 


既設トンネルの維持管理に関する研究

 既設トンネルの合理的な維持管理を行っていくためには,点検結果等をもとにトンネルの状況を的確に把握し,必要な時期に補修・補強などの対策工を実施していくことが重要です。
 トンネルチームでは,供用中の既設トンネルの合理的な維持管理を行うために,トンネルの変状状態から変状の発生原因を推定し,変状状況に応じた対策工を選定する方法や,変状の進行程度を予測するための研究を行っています。
覆工コンクリートのひび割れ例
写真 覆工コンクリートのひび割れ例
鋼材による内巻き鋼の補強例
写真 鋼材による内巻き鋼の補強例

 また,これまで民間会社との共同研究により新材料を用いた耐久性の高い効果のある補修・補強工として,施工後も覆工表面が観察できる透明性のあるはく落防止工や,土圧などの外力によって変状したトンネルの対策工として,狭い空間の中でも設置できる内巻き工を開発しました。
実大規模のトンネル載荷実験
写真 実大規模のトンネル載荷試験
補修工の押抜き載荷実験
写真 補修工の押抜き載荷試験



安全で快適な道路トンネル利用のための付属施設に関する研究


経済的な換気設計法

 現在の道路トンネルの換気設計は,換気対象物質である煤煙・一酸化炭素(CO)の自動車1台あたりの排出量から求まる基準換気量に走行速度や縦断勾配による影響を考慮した補正を行って所要換気量を算定し,実施されています。
 トンネルチームでは,道路トンネルの経済的な換気設計を行うために,供用中のトンネルでの排気ガス実態調査や自動車の台上試験等を通じてトンネル換気施設の合理的な設計法について研究を行っています。



合理的な非常用施設


 トンネルの安全対策は,過去の火災事故の経験に基づいた非常用施設設置基準に基づき行われていますが,その後,得られた多くのトンネル火災に関する知見や欧州において近年策定された防災に関する新基準を参考に,さらなる合理的な非常用施設のあり方について安全度の評価手法の検討を通じて研究を行っています。
ページのTOPへ
Copyright (C) 2008 国立研究開発法人土木研究所