山岳トンネル技术 4D-Super NATM
概要
NATMトンネルの品质確保において、計測管理は重要な役割を果たします。しかしながら既存の方法は断続的な限られたデータであり、初期変位の把握も十分ではありません。
そこで、掘削初期の段階で高性能トータルステーションを用いた断面計測によって得られた切羽近傍の3次元点群データと、3次元数値解析テーブルから自動的に任意時間の変位を3次元的に予測する4D-Super NATMを開発しました。
メリット
- 任意の时间の変位を3次元的な任意の位置で予测できるため、长期的に安定したトンネル构筑に寄与します。
- 掘削初期段阶の変位分布を把握して変位を予测するため、精度の高い予测が可能になります。
- 変位をビジュアルに表示することにより、変位の大きな位置の分布や変位の予测を行うことができます。
特徴
狈础罢惭による计测管理システムの概念図を図-1に示します。これは次の要素で构成されています。
- 1高性能トータルステーションによる3次元断面计测（図-2）
- 23次元数値解析テーブル
- 3変位予测、可视化ソフト（図-3）
これらを活用することにより、当システムは下记の特徴を有しています。
- 「3顿断面计测」によってトンネルを连続した3次元データとして扱うことができます。これによりトンネル全体の挙动を连続した情报として管理でき、支保パターンの妥当性や补强工の规模と范囲を、より合理的に决定できます。
- 掘削直后の断面形状、初期段阶の変位分布を确実に把握できます。これにより、トンネルの挙动を正确に把握することができます。
- あらかじめ3次元有限要素解析により求めた「3次元数値解析テーブル」と初期段阶の计测データから自动的に着目点の変位曲线を特定することができます。これにより変位の収束値を迅速に予测することができ、遅延のない施工へのフィードバックが可能となります。
- 専用ソフトにより、上记の一连のデータ処理を行い、现时点はもとより収束时を含めた任意时点の変形モードを3次元表示できます（図-2）。これにより数値解析などでは困难であった地山挙动の异方性を容易に把握でき、より现実に即した掘削管理が可能となります。
図-3 4D-Super NATMによる変位予測の出力図
関连する実绩
- 狈贰齿颁翱东日本：天神堂トンネル
- 国土交通省関东地方整备局：上八木トンネル
- 厚木森の里区画整理组合：森の里トンネル
- 鉄道?运输机构：諫早トンネル
论文
- 山岳トンネルの四次元计测管理システム、建设机械、7月号（2015年）