トンネル3 : 岩盤分類

岩盤分類にも多くの指標があります。以下はそれらを比較したものです。


各機関の岩盤分類の比較
道路公団、電中研（菊地）、鉄建公団、RSR、RMR、Qなど
日本トンネル技術協会「TBMハンドブック」2000.2 p65
紹介：大成建設土木本部土木設計部「トンネルの設計 (考え方と設計がよくわかる実務シリーズ) 」山海堂 p73

国内外の基準の比較
紹介：土木学会「トンネルの地質調査と岩盤計測」1997 p136

トンネル2 : 水文調査

最近では地表流の検討が多くなっていますが、これについてはあまり資料がありませんね。登坂先生のGETFLOWSもソースは非公開ですし。http://www.getc.co.jp/software/aboutgetf/
以下は一般的な資料です。


調査法
地盤工学会「NATMにおける予測と実際 (地盤工学・実務シリーズ (9)」p57

湧水量と集水範囲、大島の水収支、イオン分析、年代測定などの概要
土木学会「より良い山岳トンネルの事前調査・事前設計に向けて(トンネル・ライブラリー (第18号)」p70～87

水質
土木学会「トンネルの地質調査と岩盤計測」1997 p38-40

トンネル1 : 限界ひずみ・限界せん断ひずみ・管理基準値

以前より、限界ひずみ・限界せん断ひずみのどちらを用いて評価するのが良いのか疑問に思っていました。http://phreeqc.blogspot.com/2010/09/blog-post_07.html

文献を読み返していたところ、理想的には限界せん断ひずみ直接的に評価するほうが良いようですね。http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00037/493/493-122072.pdf
しかし、管理基準値を決める場合には限界ひずみを使っている例が多いようです。

トンネル関連の資料・基準で、気になっていた箇所を整理しています。

備忘録もかねて整理しましょう。

限界ひずみ・限界せん断ひずみ・管理基準値
鹿島建設土木設計本部「トンネル (新・土木設計の要点)」鹿島出版会、2003.7 p45、46

限界ひずみから管理基準値を設定した例
土木学会「トンネルにおける調査・計測の評価と利用」1987 p237、238
大成建設土木本部土木設計部「トンネルの設計 (考え方と設計がよくわかる実務シリーズ) 」山海堂 p100-103

限界せん断ひずみ=限界ひずみ×（1+ν）
櫻井ほかhttp://library.jsce.or.jp/jsce/open/00037/493/493-122072.pdf

限界せん断ひずみと解析ケースの比較（鏡ボルトの必要性）
大成建設土木本部土木設計部「トンネルの設計 (考え方と設計がよくわかる実務シリーズ) 」山海堂 p100-103、137ー140

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2014.4.27追記

管理レベルI  ：管理レベルIIIの30～50%程度
管理レベルII ：管理レベルIIIの60～80%程度
管理レベルIII：近接構造物の許容値に安全率を見込んだ値

鉄道建設・運輸施設整備支援機構「山岳トンネル設計・施工標準・同解説」p257-297, 2008
紹介：土木学会「実務者のための山岳トンネルにおける地表面沈下の予測評価と合理的対策工の選定（トンネル・ライブラリー24号）」p201

ソリッドの分割

今日はSoilPlusにはまってしまいました。悪い方にです。

以前記載した①の方法（http://phreeqc.blogspot.com/2010/12/blog-post_16.html）で地盤を取り込んだ後、3DのDXFを読み込んで構造物のモデル化を進めていたのですが、そこでハマりました。もともと、そんなに細かいものを表現でるソフトではないのですが、お客様のご要望もあり、チャレンジしたわけです。

ソリッドの分割・オートメッシュは、なかなかうまくいかないときがあります。
そんなときは分割面を少し動かしたり、スケールを変えたり、正規化したりいろいろな方法で試行してみます。はまると何をやっても駄目というときもあり、時間がかかります。そして結果が出ません。特に、薄層・小領域の分割が弱いですね。隣接フェイスの分割も、同様です。

そういう場合はGEORAMAからメッシュを書き出すしかないんですね。地層面はボクセルになりますが、しかたありません。http://phreeqc.blogspot.com/2010/12/georama.html

明日も継続作業です。


ちなみに、SoilPlusのモデルをFEMAPに取り込んでみると、ソリッドはきれいに読めました。しかも、一発でメッシングできました。驚きです。私はまだFEMAPを使いこなせないため、思ったような粗密を表現できませんが、そのポテンシャルの高さを見せ付けられた気がします。

解析屋さんの腕

FEM解析を専門とする方の技術力は尊敬に値します。

たとえば、「この地質モデルと変位であれば、ジョイント要素よりも異方性を持たせた弾塑性でモデル化したほうが再現しやすいと思う。」というように、地質とデータを見た瞬間に解析手法を判断する経験・技術力は私にはまだありません。恥ずかしながら、有しているのは複数の手法でやってみて、一番合うのを選ぶといった力技ぐらいです。
また、土木の知識はもちろんのこと、数学の知識、メッシングの技術、プログラミングの技術、PCに関する知識など、幅広く、深い知識が必要となります。特にメッシュは、見た瞬間に「うまく切っているなー」と感心することがあります。2～3週間かけて解析モデルを作られているようですが、やはりそこが解析屋サンの腕なんでしょうね。

私も解析を実施しますが、やはり専門にされている方と比べると、詰めが甘いといいますか・・・到底太刀打ちできません。2次元解析や浸透流くらいならまだ良いんですけどね。
まだまだ努力が必要です、

GEORAMA 初期メッシュの取り込み

昨日の投稿の中でGEORAMAからSoilPlusへのデータ受け渡しについて、3つの方法を記載しました。

GEORAMA3.2でメッシュを書き出す際、先に2次元平面メッシュ（初期メッシュ）を読み込んで各境界面に反映することができます。私は①SoilPlusで先に2次元メッシュを作成し、②節点と要素をテーブルからEXCELに書き出します。③それをEXCELのVBAでNASTRAN形式に変換して④GEORAMA3.2に取り込んでいます。

この方法で先に構造物の配置を反映しておけば、後で節点の移動により構造物深度を調整すれば良いので比較的お手軽です。

変換VBAをUPしておきます。
https://sites.google.com/site/geochemist001/resources/soilplus-to-nastran

地質モデルから解析モデルへ

地下水解析モデルを作るのにVisual MODFLOW、SoilPlus、G-TRANを使っています。化学反応を連成する場合はWphastも使うことがあります。

モデル作成に関しては、2次元では圧倒的にSoilPlusが簡単です。ダントツでしょう。
3次元ではどのソフトも一長一短ありますが、FDMのVisual-MODFLOWでしょうか。FEMではSoilPlusでしょう。G-TRANは個々の作業のレスポンスが非常に遅く、undoもできないため、モデル化にかなり時間がかかります。Dtransuをサポートしていなければ使っていません。代わりにFEMAPを使えるようにならないといけないのですが、今年はできませんでした。

SoilPlusでは、地質モデルをGEORAMA＋Civil3Dで作成しておけば比較的容易に取り込めます。取り込み方は大きく分けて3種類あります。
①GEORAMA3.2からSoilPlus形式で書き出し、SoilPlusにて境界面（gdo）読み込み
②GEORAMA3.2からNASTRAN形式で境界面書き出し、SoilPlusにてメッシュ（nas）読み込み
③GEORAMA3.2からNASTRAN形式で地形面書き出し、SoilPlusにてメッシュ(nas)読み込み
問題点は以下の通りです。
①SoilPlus に読み込んだ時点で境界面は近似面となり、GEORAMAの境界面形状をそのまま読み込むことができない。近似面のため、境界面が逆転したり、ボーリング位置での境界深度が少しズレる。
②成層構造では問題ないが、地層の消滅がある場合、その境界の再現性が非常に悪い。
③境界面がボクセルとなり階段状の表現になる。

①の近似面となる問題点はMVS＋G-TRANでも同様です。③のボクセル化はG-TRANやV-MODのモデルでもどこかに出てきます。このあたりが地質モデルから解析モデルへの妥協点といったところでしょう。そのうち、推定境界面を完全互換で取り込み、消滅やレンズも忠実に再現できる、あるいは3次元地質モデルと解析モデルがひとつのソフトで作成可能となる日が来ると思います。それまで忠実なモデルを作るには手間隙かけるしかないですね。