凍結・凍上解析システム
凍結膨張圧・凍上・解凍沈下を三次元で高精度に予測し、
凍結工法の安全性向上や合理的な設計・施工に役立つ
立坑からのシールド機発進時やシールドトンネルの地中切拡げ時にしばしば採用される地盤凍結工法では、粘土層の凍結膨張圧や凍上現象・解凍沈下現象による周辺構造物への影響を避けるため、必要に応じて対策工を併用します。また、砂層では地下水流速が凍結時間や凍結範囲に影響するため、凍結工法の設計に際しては、地下水の考慮も必要になります。
本解析システムは、三次元熱・浸透流連成解析と三次元変形・浸透流連成解析を組み合わせるとともに、地盤の凍上解凍沈下が考慮できる最新の構成モデルを導入することによって凍結工法施工時の三次元地盤挙動が高精度に予測・評価できるため、凍結工法の安全かつ合理的な設計・施工に役立ちます。
地下水流がある場合の地盤凍結領域の三次元解析結果例
- キーワード
- 凍結工法、凍結膨張、凍上、解凍沈下、三次元、FEM解析、地下水
本解析システムの検証
地盤の凍上・解凍沈下に関する室内実験結果と本システムによる解析結果の比較を行い、高い精度で地盤の凍上量・解凍沈下量を予測できることが確認できました。
凍結・解凍時における地盤中の鉛直変位
解析モデル
（ペルチエ部：凍結装置）
（ヒーター部：解凍装置）
改ページ
特長・メリットココがポイント
凍結工法の施工計画策定
地下水流速を考慮した凍結領域の予測・評価が三次元的に行えるため、適切な凍結管の配置や凍結運転の計画策定が可能となり、凍結工法がより安全かつ合理的に施工できます。
凍結膨張・解凍沈下の対策工の設計、凍結工法の安全性向上
粘土地盤では凍結膨張圧や凍上、解凍沈下に伴い、周辺構造物や地表面に変状を与えないように、変位吸収孔等の対策工を施工することがありますが、本解析システムでの高精度な予測・評価により、これらの対策工がより安全かつ合理的に設計できます。
学会論文発表実績
- 「凍結工法に適用する凍上・解凍沈下予測手法の検討 ─熱・力学・浸透流連成FEM解析─」，土木学会，第66回年次学術講演会，2011年9月
- 「凍結工法に適用する凍上・解凍沈下予測手法の検討 ─遠心模型凍上試験─」，土木学会，第66回年次学術講演会，2011年9月