JP7117860B2 - ロックボルト及び支保構造 - Google Patents
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Description
図1に示すように、支保構造1は、新オーストリアトンネル工法(NATM)といった山岳トンネル工法に用いられる。当該工法では、まず、地山101にトンネル102を設ける。次に、トンネル102の掘削面にコンクリート壁103を設ける。次に、削岩機などを用いて、コンクリート壁103から地山101に延びる複数の削孔104を設ける。次に、モルタル等の定着材を準備し、ポンプなどを用いて定着材を削孔104に充填すると共に当該定着材に対してロックボルト2を埋め込む。
可動軸部4は、スリーブ部7よりも開口104a側に配置される。可動軸部4は、ボルト本体11(ボルト)と、シース12と、を有する。
定着ユニット6は、削孔104の開口において、ボルト本体11の基端11bに設けられ、地山101に対する相対的な位置を維持する。定着ユニット6は、座金14とナット16とを有する。座金14は、円板又は矩形状の板材である。座金14の面積は、開口104aの開口面積よりも大きい。座金14の中央部には貫通孔が設けられ、当該貫通孔にはボルト本体11の基端11bが挿通される。ナット16は、ボルト本体11の基端11bに設けられた雄ネジに取り付けられる。ナット16は、座金14を地山101側へ押し付ける力を生じる。
地山101が変形したとき、スリーブ部7は、スリーブ部7とリング8との間に存在する定着材3を押しつぶす或いは定着材3を押し退けつつ方向D1に沿って移動する。
リング8は、スリーブ部7とシース12との間に配置されて、スリーブ部7の移動を阻害する。ボルト本体11の先端11aは、シース12の先端12aから突出し、スリーブ部7に固定される。リング8は、このシース12から突出し、スリーブ部7に固定されるまでの領域に配置される。つまり、リング8は、露出領域R1に配置される。例えば、リング8は、露出領域R1において、リング8からスリーブ部7までの距離がリング8からシース12までの距離よりも大きくなるように配置される。
ネジ定着部9は、ロックボルト2において削孔104の最も奥側に配置される。ネジ定着部9は、円柱状の形状を呈し、スリーブ部7に連結される。ネジ定着部9の軸線は、スリーブ部7の軸線に重複する。ネジ定着部9は、その外周面に設けられた雄ネジを有する。この雄ネジは、定着材3との定着力を発揮する。
ここで、比較例1に係るロックボルトについて説明する。図10の(a)部に示すように、比較例1に係るロックボルト201は、定着材3に埋め込まれた部分の全体が定着材3に付着する。この構成によれば、ロックボルト201はその軸方向に延びたり、移動したりすることが実質的にできない。そうすると、地山101の変位に起因してロックボルト201に作用する応力は、ロックボルト201の伸び及び移動により低減されることがない。従って、図6のグラフG2に示すように、ロックボルト201は、ロックボルト201の弾性係数と断面積とに従って伸びる。ここで、比較例1に係るロックボルト201は伸び及び移動により応力が低減されることがないので、グラフG2の傾きは、グラフG1の傾きよりも大きくなる。そして、ロックボルト201の許容応力(F2)に達したときにその支保機能を喪失する。従って、比較例1に係るロックボルト201は、発揮し得る支保力の最大値(F2)は、実施形態に係るロックボルト2と同程度とし得るが、対応可能な変位量(T1)が実施形態に係るロックボルト2に比較して狭い。
さらに、比較例2に係るロックボルトについて説明する。図10の(b)部に示すように、比較例2に係るロックボルト301は、定着材3に対する定着力が強いアンカー302と、当該アンカー302よりも定着力が弱いスムース303と、を有する。この構成によれば、スムース303の付着が切れ、且つ、アンカー302の付着が保たれているとき、ロックボルト301の伸びにより応力が低減されつつロックボルト301が変形する状態(図6のグラフG3における符号G3a参照)が生じる。その後、さらにアンカー302の付着が切れると、ロックボルト301はそれ以上の支保力(F3)を生じることができず、地山101の変位の増加によらず、一定の支保力(F3)を生じる状態(グラフG3における符号G3b参照)となる。従って、比較例2に係るロックボルト301は、対応可能な変位量は実施形態に係るロックボルト2と同程度或いはそれ以上とし得るが、発揮し得る支保力の最大値(F3)が実施形態に係るロックボルト2に比較して低い。
次に、図7に示す第2実施形態に係るロックボルト2Aについて説明する。ロックボルト2Aは、主要な構成要素として、スリーブ部7と、可動軸部4Aと、リング8と、ネジ定着部9と、定着ユニット6と、を有する。上記の構成要素において、定着ユニット6、スリーブ部7、リング8及びネジ定着部9は、第1実施形態に係るロックボルト2と同様であるので、詳細な説明を省略する。以下、可動軸部4Aについて詳細に説明する。
また、第2のシース22は、定着ユニット6側に配置される。このとき、第2のシース22の基端22bは、定着ユニット6に接触してよい。つまり、基端22bは、第1実施形態に係るシース12の基端12bと同じ位置に配置される。
Claims (7)
- 地山に設けられた孔に充填された定着材に埋め込まれて、前記地山の変形に対応して地山を支保する棒体を備えるロックボルトであって、
前記孔の奥側に配置され、前記地山の変形に伴って前記孔の開口の方向に移動する前記棒体より外径の大きい第1支持部と、
前記第1支持部よりも前記孔の開口側に配置され、先端が前記第1支持部に連結され、基端が前記孔の開口から突出すると共に前記開口を囲む前記地山の表面に取り付けられる前記棒体と、前記棒体が挿通される貫通孔を有し前記棒体において前記定着材が定着しない非定着領域を形成するシースと、を有する可動軸部と、を備え、
前記地山の変形に対応して、前記第1支持部が前記定着材に付着して滑らず、前記非定着領域が伸びる第1の形態と、
前記第1の形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記非定着領域が前記第1の形態で伸びた長さを維持しながら、前記第1支持部が前記定着材に対して相対的に移動する第2の形態と、
前記第2の形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記第1支持部の移動が阻害されると共に、前記非定着領域が前記第1の形態で伸びた長さからさらに伸びる第3の形態と、を取る、ロックボルト。 - 地山に設けられた孔に充填された定着材に埋め込まれて、前記地山の変形に対応して地山を支保する棒体を備えるロックボルトであって、
前記孔の奥側に配置され、前記地山の変形に伴って前記孔の開口の方向に移動する前記棒体より外径の大きいスリーブ部と、
前記スリーブ部よりも前記孔の開口側に配置され、先端が前記スリーブ部に連結され、基端が前記孔の開口から突出すると共に前記開口を囲む前記地山の表面に取り付けられる前記棒体と、前記棒体が挿通される貫通孔を有し前記棒体において前記定着材が定着しない非定着領域を形成するシースと、を有する可動軸部と、
前記スリーブ部と前記シースとの間に配置されて、前記棒体が挿通される部分と、前記地山の変形に伴って移動した前記スリーブ部が当接可能である部分とを含み、当接した前記スリーブ部の移動を阻害する規制部材と、を備える、ロックボルト。 - 前記地山の変形に対応して、前記スリーブ部が前記定着材に付着して滑らず、前記非定着領域が伸びる第1の形態と、
前記第1の形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記非定着領域が前記第1の形態で伸びた長さを維持しながら、前記スリーブ部が前記規制部材に近づくように前記定着材に対して相対的に移動する第2の形態と、
前記第2の形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記スリーブ部が前記規制部材に当接することによって、前記スリーブ部の移動が阻害されると共に、前記非定着領域が前記第1の形態で伸びた長さからさらに伸びる形態と、を取る、請求項2に記載のロックボルト。 - 前記スリーブ部よりも前記孔の奥側に配置され、基端が前記スリーブ部に連結されると共に、前記定着材に対して付着する定着部を更に備える、請求項2に記載のロックボルト。
- 前記地山の変形に対応して、前記定着部の前記定着材への定着によって前記スリーブ部が前記定着材に付着して滑らず、前記非定着領域が伸びる第1の形態と、
前記第1の形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記定着部の前記定着材への定着が切れることによって、前記非定着領域が前記第1の形態で伸びた長さを維持しながら、前記スリーブ部が前記規制部材に近づくように前記定着材に対して相対的に移動する第2の形態と、
前記第2の形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記スリーブ部が前記規制部材に当接することによって前記スリーブ部の移動が阻害されると共に、前記非定着領域が前記第1の形態で伸びた長さからさらに伸びる第3の形態と、を取る、請求項4に記載のロックボルト。 - 地山に設けられた孔に充填された定着材に埋め込まれて、前記地山の変形に対応して地山を支保する棒体を備えるロックボルトであって、
前記孔の奥側に配置され、前記地山の変形に伴って前記孔の開口の方向に移動する前記棒体より外径の大きい第1支持部と、
前記第1支持部よりも前記孔の開口側に配置され、先端が前記第1支持部に連結され、基端が前記孔の開口から突出すると共に前記開口を囲む前記地山の表面に取り付けられる前記棒体と、前記棒体が挿通される貫通孔を有し前記棒体において前記定着材が定着しない非定着領域を形成するシースと、を有する可動軸部と、を備え、
前記地山の変形に対応して、前記棒体が引っ張られることにより前記第1支持部が前記棒体の移動を妨げる力を発生する形態と、
前記棒体の移動を妨げる力を発生する形態からさらに前記地山が変形した場合に対応して、前記第1支持部が前記定着材に付着して滑らず、前記非定着領域が伸びる形態と、を取る、ロックボルト。 - 地山に設けられる支保構造であって、
前記地山に形成された孔に充填される定着材と、
請求項1~6の何れか一項に記載の前記ロックボルトと、を備える、支保構造。
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