山岳トンネルのインバート変位分布計測技術の開発
インバート多点連続式変位計「T-Invert MonitorSM」
山岳トンネル工事の中で，膨圧性や膨張性を呈する岩盤条件下での掘削では，トンネル下部の岩盤が隆起することによる路盤隆起が懸念される。施工時の対策工として支保の剛性向上を期待して一次インバートを用いた早期閉合が実施されるケースがある。この場合，対策工の効果や安定性を確認する目的で，変位計測が必要とされるが，レベル測量による連続的な計測が困難であることや，岩盤の不均質性や偏土圧に起因する左右非対称の変位分布の把握も困難であった。この課題解決を目的として，多点連続式変位計「T-Invert Monitor」によるインバート変位分布計測技術を開発した。本論文では，複数のMEMSセンサを連結した半断面分相当のT-Invert Monitorの試作器を用いた室内曲げ変位計測実験と，施工性検証や計測値の安定性確認を目的として実施した東北支店鼠ヶ関トンネルでの現場計測実験について報告する。
キーワード：山岳トンネル，インバート，盤膨れ，膨張性，多点連続式変位計
＊１ 技術センター 社会基盤技術研究部 地盤研究室
＊２ 東北支店 土木工事作業所
Development of Displacement Distribution Measurement Technology for Mountain Tunnel Inverts
"T-Invert Monitor", a Multi-point Displacement Meter for Tunnel Inverts
In mountain tunnel construction projects, invert heaving problems sometimes arise when tunneling through squeezing or swelling rock masses. Early ring closure with the invert support layer consisting of shotcrete and H-profile steel sets is applied as a countermeasure to prevent such harmful tunnel invert deformation. When doing this, Japanese tunnel construction guidelines require the displacement monitoring of the invert support layer to be monitored so as to ensure its stability prior to secondary concrete lining. However, it is still a challenging task to measure continuous vertical displacement by geodetic survey and to observe cross-sectional asymmetric displacement distribution due to heterogeneous geological conditions or topography causing unbalanced in-situ stresses. The authors have been developing a method of measuring invert displacement distribution with a multi-point displacement meter named the “T-Invert Monitor”. This paper reports on laboratory experiments in which bending displacement was measured with a prototype measurement system capable of covering a half of the T-Invert Monitor used in conjunction with a concatenated array of MEMS sensors and field measurement experiments conducted at the Nezugaseki Tunnel site of Tohoku branch to evaluate construction feasibility and data stability over time.
Keywords: mountain tunnel, invert, heaving, swelling, multi-point displacement meter
*1 Geotechnical Research Section, Infrastructure Technology Research Department, Taisei Advanced Center of Technology
*2 Civil Engineering Construction Site, Tohoku Branch