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施工性評価を目的としたセメント系可塑状グラウトの流動挙動解析

石井 裕泰*1・伊藤 一教*2・檜垣 貫司*3

セメント系可塑状グラウトは,自立できる硬さを有しながらも若干の荷重で押し込むことができることが特徴で,構造物周り等の空洞充填への適用性が高い。本報では,セメント系可塑状グラウトの流動挙動に適した三次元数値解析手法を提示し,その適用性を検討した。長さ10mの鋼製容器を用いた充填試験との比較検討では,充填圧の変化を定量的に再現するとともに,セメントの水和反応に伴う粘性特性変化が,充填圧に大きく影響していることを示した。加えて,沈埋トンネル下部の基礎地盤構築にセメント系可塑状グラウトを用いた場合の発生荷重を解析により求め,トンネル構造体への影響を定量的に評価した。この種の施工性の評価は,これまで実験的,経験的手法に限られていたが,本手法の利用により,充填速さ,充填空間高さの違いを数値解析的に評価できるようになった。

キーワード:  数値流体解析,可塑状グラウト,粘性,沈埋トンネル

*1 技術センター 土木技術研究所 地盤・岩盤研究室
*2 技術センター 土木技術研究所 水域・環境研究室
*3 土木本部

Numerical Fluid Analysis of Hydraulic Plastic Grout for Work Performance Estimation

Hiroyasu ISHII*1, Kazunori ITO*2 and Kanji HIGAKI*3

Hydraulic plastic material moves easily when a relatively small pressure is applied. Unlike fluid materials, it does not undergo significan deformation. This paper proposes a three-dimensional numerical fluid model that calculates time-dependent viscosity changes in the hydraulic plastic grout. The model was used to simulate a physical injection test that uses a rectangular steel box and an injection distance of 10 meters. The resulting numerical analysis was then used for examining the stability of a tunnel element under which hydraulic plastic grout was injected to form a rigid foundation ground. Previously, such work performance estimations were heavily dependent on experimental approach; the proposed analytical measure, however is effective for both practical applications and research work relating to the hydraulic plastic grout.

Keywords:  numerical fluid analysis, hydraulic plastic grout, viscosity, immersed tunnel

*1 Soil and Rock Engineering Research Section, Civil Research Institute, Technology Center
*2 Hydraulic and Bio Engineering Research Section, Civil Research Institute, Technology Center
*3 Civil Engineering Division