特開 2024-106038 支保構造、ロックボルト及び支保構造を設ける方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106038

(43)【公開日】2024-08-07

(54)【発明の名称】支保構造、ロックボルト及び支保構造を設ける方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20240731BHJP

【ＦＩ】

E21D20/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023010099

(22)【出願日】2023-01-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】横田 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】伊達 健介

(72)【発明者】

【氏名】黒川 紗季

(72)【発明者】

【氏名】小池 胡楠

(72)【発明者】

【氏名】升元 一彦

(72)【発明者】

【氏名】宮嶋 保幸

(72)【発明者】

【氏名】石井 雅子

(72)【発明者】

【氏名】栗原 啓丞

(72)【発明者】

【氏名】井本 厚

(72)【発明者】

【氏名】岡部 正

(72)【発明者】

【氏名】田中 祐介

(72)【発明者】

【氏名】外川 雄大

(57)【要約】

【課題】所望の変位を生じさせる。
【解決手段】ロックボルト２は、地山１０１の変形に伴って定着材３に対して移動し、又は、地山１０１の変形に伴って伸びる棒状部材５１と、地山１０１の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材８と、棒状部材５１の外径よりも大きい内径であって棒状部材５１が挿通するリング貫通孔６３を有し、スリーブ部材８から削孔１０４の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、地山１０１の変形に対して定着材３に対する相対的な位置を保つリング部材６と、スリーブ部材８とリング部材６との間に配置されて、スリーブ部材８に対面するプレキャスト部材７と、を備える。スリーブ部材８が地山１０１の変形に伴って削孔１０４の開口に向かって移動するときに、スリーブ部材８がプレキャスト部材７を押圧することによって、プレキャスト部材７が押しつぶされて第１の抵抗力とは異なる第２の抵抗力が発生する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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地山孔に充填される定着材と、
前記地山孔に配置された所定方向に延在する棒体であり、前記地山の変形に伴って前記定着材に対して移動し、又は、前記地山の変形に伴って伸びる棒状部材と、
前記棒状部材より大きな外径を有し、前記棒状部材の基端に固定されると共に前記定着材が付着する部分を含み、前記地山の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材と、
前記棒体の外径よりも大きい内径であって前記棒体が挿通する貫通孔を有し、前記スリーブ部材から前記地山孔の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、前記地山の変形に対して前記定着材に対する相対的な位置を保つリング部材と、
前記スリーブ部材と前記リング部材との間に配置されて、前記スリーブ部材に対面する基端面を含む筒状部材と、を備え、
前記スリーブ部材が前記地山の変形に伴って前記地山孔の開口に向かって移動するときに、前記スリーブ部材が前記筒状部材の前記基端面を押圧することによって、前記筒状部材が押しつぶされて前記第１の抵抗力とは異なる第２の抵抗力が発生する、支保構造。

【請求項2】

軸線方向に沿った前記筒状部材の最大圧縮強度に達するまでの前記軸線方向に沿った前記筒状部材の変位量は、前記軸線方向に沿った前記定着材の最大圧縮強度に達するまでの前記軸線方向に沿った前記定着材の変位量より、大きい、請求項１に記載の支保構造。

【請求項3】

前記筒状部材の空隙率は、前記定着材の空隙率より大きい、請求項１に記載の支保構造。

【請求項4】

前記筒状部材の密度は、前記定着材の密度より小さい、請求項１に記載の支保構造。

【請求項5】

定着材が充填される地山孔が設けられた地山の支保構造のためのロックボルトであって、
前記地山孔に配置された所定方向に延在する棒体であり、前記地山の変形に伴って前記定着材に対して移動し、又は、前記地山の変形に伴って伸びる棒状部材と、
前記棒状部材より大きな外径を有し、前記棒状部材の基端に固定されると共に前記定着材が付着する部分を含み、前記地山の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材と、
前記棒体の外径よりも大きい内径であって前記棒体が挿通する貫通孔を有し、前記スリーブ部材から前記地山孔の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、前記地山の変形に対して前記定着材に対する相対的な位置を保つリング部材と、
前記スリーブ部材と前記リングとの間に配置されて、前記スリーブ部材に対面する基端面を含む筒状部材と、を備え、
前記スリーブ部材が前記地山の変形に伴って前記地山孔の開口に向かって移動するときに、前記スリーブ部材が前記筒状部材の前記基端面を押圧することによって、前記筒状部材が押しつぶされて前記第１の抵抗力とは異なる第２の抵抗力が発生する、ロックボルト。

【請求項6】

定着材が充填される地山孔が設けられた地山の支保構造を設ける方法であって、
前記地山孔に配置された所定方向に延在する棒体であり、前記地山の変形に伴って前記定着材に対して移動し、又は、前記地山の変形に伴って伸びる棒状部材と、前記棒状部材より大きな外径を有し、前記棒状部材の基端に固定されると共に前記定着材が付着する部分を含み、前記地山の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材と、前記棒体の外径よりも大きい内径であって前記棒体が挿通する貫通孔を有し、前記スリーブ部材から前記地山孔の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、前記地山の変形に対して前記定着材に対する相対的な位置を保つリング部材と、前記スリーブ部材と前記リングとの間に配置されて、前記スリーブ部材に対面する基端面を含む筒状部材と、を備えるロックボルトを準備する工程と、
前記定着材を前記地山孔に充填した後に、前記ロックボルトを前記地山孔に配置する工程と、を有する、支保構造を設ける方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、支保構造、ロックボルト及び支保構造を設ける方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルといった掘削により施工する構造物は、構造物が設けられた地山の圧力や変形に抵抗するための構造を有する。このような構造は、支保構造と呼ばれている。支保構造は、地山に設けられた穴に充填されるモルタルといった充填材と、当該充填材に埋め込まれたロックボルトと、を有する。ロックボルトは、地山の変形に対して応力を発生し、当該応力によって地山を支持する。

【0003】

ロックボルトは、その剛性によって支保力を発生し、土被り圧やトンネルの変位に対抗する。例えば、大深度のトンネル掘削時には、土被り圧やトンネルの変位が大きくなりやすい。このような場所に従来用いられている剛性の高いロックボルトを用いると、ロックボルトに大きな応力が発生するので、ロックボルトの脆性的な破壊の原因となり得る。そこで、特許文献１は、広範な地山の特性に対応が可能なロックボルトを開示する。特許文献１のロックボルトは、土被り圧などに起因する荷重の負担と、トンネルの大変位の許容と、を両立する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６２４０３６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたロックボルトは、荷重の負担と、地山の変位の許容と、を両立する。ロックボルトが発生する地山を支持する荷重の大きさは、ロックボルトに生じる変形の程度に応じる。従って、ロックボルトが発生する荷重の大きさを所望のものとするためには、ロックボルトに生じる変位を所望のものとすることが望まれる。

【0006】

本発明は、所望の変位を生じさせることが可能な支保構造、ロックボルト及び支保構造を設ける方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態は、地山に設けられる支保構造である。支保構造は、地山に形成された地山孔に充填される定着材と、地山孔に配置された所定方向に延在する棒体であり、地山の変形に伴って定着材に対して移動し、又は、地山の変形に伴って伸びる棒状部材と、棒状部材より大きな外径を有し、棒状部材の基端に固定されると共に定着材が付着する部分を含み、地山の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材と、棒体の外径よりも大きい内径であって棒体が挿通する貫通孔を有し、スリーブ部材から地山孔の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、地山の変形に対して定着材に対する相対的な位置を保つリング部材と、スリーブ部材とリング部材との間に配置されて、スリーブ部材に対面する基端面を含む筒状部材と、を備える。スリーブ部材が地山の変形に伴って地山孔の開口に向かって移動するときに、スリーブ部材が筒状部材の基端面を押圧することによって、筒状部材が押しつぶされて第１の抵抗力とは異なる第２の抵抗力が発生する。

【0008】

この支保構造は、スリーブ部材とリング部材との間に配置された筒状部材を有する。第２の抵抗力は、筒状部材がスリーブ部材によって押しつぶされることによって発生するから、第２の抵抗力は筒状部材の性状の影響を受ける。この筒状部材は、支保構造の部品として備えられるものである。そうすると、複数の支保構造を施工するときに、支保構造ごとに現場で施工される定着材の性状のばらつきと比べて、支保構造ごとの筒状部材の性状のばらつきを抑制することができる。その結果、支保構造ごとに発生する第２の抵抗力のばらつきも抑制されるから、第２の抵抗力に応じるロックボルトの変位のばらつきも抑制される。その結果、ロックボルトに所望の変位を生じさせることができる。

【0009】

上記の支保構造において、軸線方向に沿った筒状部材の最大圧縮強度に達するまでの軸線方向に沿った筒状部材の変位量は、軸線方向に沿った定着材の最大圧縮強度に達するまでの軸線方向に沿った前記定着材の変位量より、大きくてもよい。また、筒状部材の空隙率は、定着材の空隙率より大きくてもよい。さらに、筒状部材の密度は、定着材の密度より小さくてもよい。これらの構成によれば、所望の変位を確実に生じさせることができる。

【0010】

本発明の別の形態は、定着材が充填される地山孔が設けられた地山の支保構造のためのロックボルトである。ロックボルトは、地山孔に配置された所定方向に延在する棒体であり、地山の変形に伴って定着材に対して移動し、又は、地山の変形に伴って伸びる棒状部材と、棒状部材より大きな外径を有し、棒状部材の基端に固定されると共に定着材が付着する部分を含み、地山の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材と、棒体の外径よりも大きい内径であって棒体が挿通する貫通孔を有し、スリーブ部材から地山孔の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、地山の変形に対して定着材に対する相対的な位置を保つリング部材と、スリーブ部材とリング部材との間に配置されて、スリーブ部材に対面する基端面を含む筒状部材と、を備える。スリーブ部材が地山の変形に伴って地山孔の開口に向かって移動するときに、スリーブ部材が筒状部材の基端面を押圧することによって、筒状部材が押しつぶされて第１の抵抗力とは異なる第２の抵抗力が発生する。このロックボルトによれば、所望の変位を生じさせることができる。

【0011】

本発明のさらに別の形態は、定着材が充填される地山孔が設けられた地山の支保構造を設ける方法である。支保構造を設ける方法は、地山孔に配置された所定方向に延在する棒体であり、地山の変形に伴って定着材に対して移動し、又は、地山の変形に伴って伸びる棒状部材と、棒状部材より大きな外径を有し、棒状部材の基端に固定されると共に定着材が付着する部分を含み、地山の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材と、棒体の外径よりも大きい内径であって棒体が挿通する貫通孔を有し、スリーブ部材から地山孔の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、地山の変形に対して定着材に対する相対的な位置を保つリング部材と、スリーブ部材とリング部材との間に配置されて、スリーブ部材に対面する基端面を含む筒状部材と、を備えるロックボルトを準備する工程と、定着材を地山孔に充填した後に、ロックボルトを地山孔に配置する工程と、を有する。この方法によれば、所望の変位を生じさせることが可能な支保構造を設けることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、所望の変位を生じさせることが可能な支保構造、ロックボルト及び支保構造を設ける方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態の支保構造を示す断面図である。

【図2】図２（ａ）は、図１に示すロックボルトの主要な部分を拡大して示す図である。図２（ｂ）は、図１に示すロックボルトが備えるプレキャスト部材を示す図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すロックボルトを分解して示す図である。

【図3】図３（ａ）は、支保構造を設ける方法の主要な工程を示す図である。図３（ｂ）は、支保構造を設ける方法において図３（ａ）に示す工程に続く別の工程を示す図である。図３（ｃ）は、支保構造を設ける方法において図３（ｂ）に示す工程にさらに続く別の工程を示す図である。

【図4】図４（ａ）は、第２の状態であるときの支保構造を示す図である。図４（ｂ）は、第３の状態であるときの支保構造を示す図である。図４（ｃ）は、第４の状態であるときの支保構造を示す図である。

【図5】図５は、変位と支保力との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0015】

図１に示す支保構造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。支保構造１は、ロックボルト２によって構成されている。ロックボルト２は、トンネル１０２の周囲における地山１０１に対して放射状に配置される。それぞれのロックボルト２は、定着材３によって地山１０１に定着されている。従って、ロックボルト２は、トンネル１０２の周囲における地山１０１と一体化しているとみなせる。例えば、ロックボルト２の先端側（地山側）は、掘削の影響が無視できる比較的硬い地山領域に一体化していることもある。そして、地山１０１とロックボルト２とが一体化した領域は、アーチ状の支保領域を形成し、トンネル１０２を支保する。

【0016】

以下、本実施形態の支保構造１について詳細に説明する。下の説明では、説明の便宜上、ロックボルト２において削孔１０４（地山孔）の開口側に配置される側を「基端」と称する。また、ロックボルト２において削孔１０４の奥側に配置される側を「先端」と称する。図１、図２（ａ）及び図２（ｃ）では、紙面右手を基端側とし紙面左手を先端としてロックボルト２を図示する。

【0017】

支保構造１は、ロックボルト２と、定着材３と、を有する。支保構造１は、地山１０１に設けられた削孔１０４の定着材３に埋め込まれたロックボルト２によって地山１０１を支保する。

【0018】

ロックボルト２は、その大部分が定着材３に埋め込まれ、基端側の一部が削孔１０４から突出する。ロックボルト２は、主要な構成要素として、定着ユニット４と、可動軸部５と、リング部材６と、プレキャスト部材７（筒状部材）と、スリーブ部材８と、ネジ定着部材９と、を有する。これらの構成要素は、削孔１０４の内部において、削孔１０４の奥側から削孔１０４の開口１０４ａに向かう方向Ｄ１に沿って、ネジ定着部材９、スリーブ部材８、プレキャスト部材７、リング部材６、可動軸部５の順に配置されて、互いに連結されている。そして、削孔１０４から突出した可動軸部５の端部に定着ユニット４が取り付けられる。

【0019】

例えば、地山１０１が方向Ｄ１（紙面右方向）に変形しようとすると、定着ユニット４には方向Ｄ１に沿う力が作用する。その結果、定着ユニット４に連結された可動軸部５、スリーブ部材８及びネジ定着部材９にも、当該力に対応する引っ張り力が作用する。このとき、それぞれの構成要素は、定着材３との付着力や、それぞれの構成要素が有する引っ張り強さによって、当該引っ張り力に抵抗する。その結果、地山１０１の変形が抑制される。つまり、地山１０１が支保される。

【0020】

ここで、可動軸部５、スリーブ部材８及びネジ定着部材９に作用する力が大きくなり、当該力が構成要素の許容強度を超えると破断が発生し、ロックボルト２は支保機能を喪失する。より具体的には、作用する力に起因する応力が構成要素の許容応力を超えたときに支保機能を喪失する。

【0021】

この応力は、地山１０１と各構成要素との相対的な変位に応じる。例えば、ロックボルト２が地山１０１の変位と同等の変形を生じる場合には、ロックボルト２に作用する応力はごく僅か（或いはゼロ）である。しかし、この場合には、ロックボルト２は地山１０１の変形に抵抗しないので、実質的に、ロックボルト２が支保機能を発揮している状態とは言えない。

【0022】

ロックボルト２が地山１０１の変形に対して全く変形しない場合には、ロックボルト２に作用する応力は地山１０１の変位に応じて大きくなる。この場合には、ロックボルト２が支保機能を発揮していると言えるが、ロックボルト２に作用する応力が許容値を超えると破断が生じる。

【0023】

すなわち、ロックボルト２は、地山１０１の変形を妨げる支保機能を奏しながら、発生する応力が許容値を上回らないようにするため、地山１０１の変形に応じて移動或いは変形する。ロックボルト２は、以下に詳細に説明する構成要素によって、このような作用効果を奏することができる。

【0024】

＜定着ユニット＞
定着ユニット４は、削孔１０４の開口１０４ａにおいて、可動軸部５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４は、座金４１とナット４２とを有する。座金４１は、円板又は矩形状の板材である。座金４１の面積は、開口１０４ａの開口面積よりも大きい。座金４１の中央部には貫通孔が設けられ、当該貫通孔には可動軸部５が挿通される。ナット４２は、可動軸部５に取り付けられる。ナット４２は、座金４１を地山１０１側へ押し付ける力を発生する。

【0025】

＜可動軸部＞
可動軸部５は、スリーブ部材８よりも開口１０４ａ側に配置される。可動軸部５は、棒状部材５１と、シース５２と、を有する。

【0026】

棒状部材５１は、一本の棒体である。棒状部材５１は、スリーブ部材８及びネジ定着部材９と一体化されて、ボルトモジュール２Ｍを構成する。棒状部材５１は、棒状基端首部５１１と、棒状本体部５１２と、棒状先端首部５１３と、を含む。棒状基端首部５１１は、棒状部材５１の一方の端部である。棒状先端首部５１３は、棒状部材５１の他方の端部である。

【0027】

棒状基端首部５１１は、削孔１０４から突出する雄ネジ部５１１ａを含む。この雄ネジ部５１１ａには、定着ユニット４のナット４２が取り付けられる。

【0028】

棒状本体部５１２は、削孔１０４に配置される。棒状本体部５１２は、方向Ｄ１に沿って延びる棒体である。棒状本体部５１２の外周面には、らせん状に形成された突起が設けられる。棒状本体部５１２として、比較的剛性の高い高張力異形鋼棒が用いられる。棒状本体部５１２は、外径が２０ミリメートル以上３０ミリメートル以下であり、長さが３メートル以上６メートル以下としてよい。例えば、棒状本体部５１２の外径は、後述するスリーブ部材８におけるスリーブ基体部８０の外径に対して、その比率が１／１．１５～１／１．５であり、一例として１／１．３程度としてよい。なお、上記の外径寸法及び長さ寸法は例示であって、これらの寸法値に限定されることはなく、支保構造１に応じて適宜好適な寸法を選択してよい。また、棒状本体部５１２としては、ツイスト鋼、ツイストボルトの表面形状が再現されるように圧延加工した高強度軽量化ボルト、ネジ節棒鋼を含む異形棒鋼を採用してもよい。

【0029】

図２（ｃ）に示すように、棒状先端首部５１３は、雄ネジ部５１３ａと、円柱部５１３ｂと、を含む。雄ネジ部５１３ａの外周面には雄ネジが設けられている。雄ネジ部５１３ａは、スリーブ部材８に連結される。円柱部５１３ｂは、雄ネジ部５１３ａと棒状本体部５１２との間に形成されている。円柱部５１３ｂの外径は、棒状本体部５１２の外径より小さい。従って、円柱部５１３ｂと棒状本体部５１２との境界には、棒状段差部５１４が形成されてもよい。この棒状段差部５１４は、円柱部５１３ｂの外周面に対して垂直に起立するものであってもよいし、円柱部５１３ｂの外周面に対して斜めに延びる傾斜面であってもよい。また、円柱部５１３ｂの外周面は、平滑な円筒面であってもよい。この円柱部５１３ｂには、リング部材６及びプレキャスト部材７が配置される。例えば、円柱部５１３ｂの長さは、リング部材６の厚みとプレキャスト部材７の長さの合計長さと同じであってもよい。

【0030】

再び図１に示すように、シース５２は、棒状部材５１が挿通される貫通孔を有する。シース５２の形状は、筒状である。シース５２の外周面には、必要に応じてリブ（凹凸部）を設けてもよい。シース５２は、その外径が棒状部材５１の外径よりも大きく、その内径も棒状部材５１の外径より大きい。例えば、シース５２の内周面と棒状部材５１の外周面とは、互いに離間してもよい。シース５２に棒状部材５１を配置したとき、棒状部材５１の一部は、シース５２によって覆われる。この覆われた部分は、定着材３とは接触しない。棒状部材５１において定着材３が定着しない部分を非定着領域Ｒ５２と呼ぶ。この非定着領域Ｒ５２は、定着材３に対して容易に相対的に移動可能である。この移動には、棒状部材５１の全体が地山１０１に対して開口１０４ａ側へ動く態様と、非定着領域Ｒ５２の長さが長くなる（伸びる）態様と、を含む。

【0031】

なお、シース５２は、その外周面が平滑であってもよい。例えば、シース５２の外周面には、リブといった凹凸構造が設けられていなくてもよい。この場合には、シース５２と定着材３との縁が切れやすくなるので、定着材３に対してシース５２が相対的に移動しやすくなる。

【0032】

この構成によれば、棒状部材５１と定着材３との縁が切れているので、棒状部材５１を確実にスライド（移動）又は伸ばすことができる。従って、地山１０１の大変形を許容することができる。

【0033】

シース５２の長さＬ５２は、棒状部材５１の長さＬ５１よりも短い。棒状部材５１の棒状基端首部５１１及び棒状先端首部５１３は、シース５２に覆われない。シース５２は、棒状部材５１において削孔１０４内に配置された部分を覆う。より詳細には、シース５２は、棒状本体部５１２を覆う。そうすると、シース５２の長さＬ５２は、例えば、１．０メートル以上６．０メートル以下程度である。シース５２は、棒状部材５１の全長における１／１．１８程度を覆う。シース５２の長さＬ５２と棒状部材５１の全長との比率は、実施形態では１／１．２程度であるが、好ましくは３／４であってもよいし、最低１／２であってもよい。

【0034】

シース５２のシース先端５２１には、シール部材５３が設けられてもよい。このシール部材５３は、シース５２の内部に定着材３が浸入することを抑制する。例えは、シール部材５３は、棒状部材５１に配管接続用のシールテープ等を巻きつけたものとしてもよい。このシール部材５３は、棒状部材５１とシース５２との相対的な移動を妨げない。つまり、シール部材５３によって、棒状部材５１とシース５２とは互いに固定されない。

【0035】

シース基端５２２は、例えば、定着ユニット４に接触する。ここで、可動軸部５が棒状部材５１とシース５２との相対的な移動を意図するものである点に注目すれば、シース基端５２２は、定着ユニット４に対して固定されない。例えば、初期状態においてシース基端５２２は定着ユニット４に接触していても、定着ユニット４が移動するとシース基端５２２と定着ユニット４との間には隙間が生じ得る。

【0036】

このシース５２によれば、棒状部材５１に非定着領域Ｒ５２が形成されるので、スリーブ部材８が滑った場合に、棒状部材５１がシース５２の内部を円滑にスライドし、その機能を損なうことなく地山１０１の大変形に追従できる。また、設計仕様のロックボルトを棒状部材５１に利用できるので、ロックボルト２の外径の拡大を抑制できる。その結果、地山１０１における削孔１０４の内径を大きくする必要がなくなるので、支保構造１の施工性が向上する。そのうえ、棒状部材５１は、汎用品を使用してよいので経済性に優れる。

【0037】

＜リング部材＞
図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、リング部材６は、プレキャスト部材７とシース５２との間に配置されている。リング部材６は、スリーブ部材８の移動を阻害する。棒状部材５１の棒状先端首部５１３は、シース先端５２１から突出し、スリーブ部材８に固定される。リング部材６は、このシース５２から突出し、スリーブ部材８に固定されるまでの部分（棒状先端首部５１３）に配置される。

【0038】

リング部材６は、円筒状の形状であり、リング基端面６１と、リング先端面６２と、リング貫通孔６３と、を有する。リング基端面６１は、棒状段差部５１４に当接する。リング先端面６２は、プレキャスト部材７に当接する。リング貫通孔６３は、リング基端面６１からリング先端面６２へ貫通する。リング貫通孔６３には、可動軸部５の棒状先端首部５１３が挿通される。リング貫通孔６３の内周面は、棒状先端首部５１３の外周面に対して固定されていない。従って、ボルトモジュール２Ｍが開口１０４ａ側へ移動するとき、リング部材６はボルトモジュール２Ｍと共に移動することはなく、その位置を維持することができる。

【0039】

リング部材６は、軸線方向に沿って外径が一定である。リング部材６の外径は、スリーブ部材８の外径より大きい。リング貫通孔６３の内径は、棒状部材５１の外径よりも大きい。好ましくは、リング貫通孔６３の内径は、棒状先端首部５１３の外径よりも僅かに大きい。一方、リング貫通孔６３の内径は、スリーブ部材８の外径よりも小さいことが好ましい。なお、リング部材６は、地山１０１の変形に対して定着材３に対する相対的な位置を保つことができるものであれば、軸線方向に沿って外径が一定でなく若干のテーパが形成されていてもよい。また、完全な円筒状形状でなくとも外周が八角形等の多角形状に形成されていてもよい。

【0040】

＜プレキャスト部材＞
プレキャスト部材７は、リング部材６とスリーブ部材８との間に配置されている。スリーブ部材８が開口１０４ａ側へ移動するとき、プレキャスト部材７は、スリーブ部材８によって押しつぶされる。プレキャスト部材７は、スリーブ部材８がプレキャスト部材７を押しつぶしながら移動するとき、支保力（第２の抵抗力）を発生する。つまり、プレキャスト部材７によって、支保力を所望の値に制御する。さらに、プレキャスト部材７の長さに応じて、支保力を発揮することが可能な変位の量を設定できる。従って、プレキャスト部材７の長さは、制御したい変位に依存する。このプレキャスト部材７の長さは、スリーブ部材８からリング部材６までの距離ということもできる。例えば、プレキャスト部材７の長さは、１００ミリメートルであってもよい。プレキャスト部材７によれば、意図した支保力を意図した長さに渡って発生させることができる。プレキャスト部材７と支保力との関係については、後述する動作の説明欄において詳細に説明する。

【0041】

プレキャスト部材７の形状は、円筒である。プレキャスト部材７の直径は、一例として４０ミリメートルである。プレキャスト部材７の外径は、リング部材６の外径と同じであってもよい。プレキャスト部材７の外径は、スリーブ部材８の外径よりも大きくてもよい。プレキャスト部材７は、プレキャスト基端面７１とプレキャスト先端面７２とプレキャスト貫通穴７３とを有する。なお、プレキャスト部材７は、スリーブ部材８がプレキャスト部材７を押しつぶしながら移動するとき、支保力（第２の抵抗力）を発生させることが出来るものであれば、多角筒状であってもよい。

【0042】

プレキャスト基端面７１は、リング部材６に向いている。より詳細には、プレキャスト基端面７１は、リング先端面６２に向いている。初期状態（Ｓ１０）であるとき、プレキャスト基端面７１は、リング先端面６２に接触してもよい。プレキャスト先端面７２は、スリーブ部材８に向いている。

【0043】

プレキャスト部材７は、筒状を呈する一体の部材であってもよい。また、プレキャスト部材７は、図２（ｂ）に示すように、いわゆる半割れの構成であってもよい。プレキャスト部材７は、２個のプレキャストピース７Ａ、７Ｂによって構成されている。プレキャストピース７Ａ、７Ｂは、互いに同じ形状を有する。従って、ひとつの型枠によって、プレキャスト部材７のためのプレキャストピース７Ａ、７Ｂを容易に製作することができる。プレキャストピース７Ａ、７Ｂは、それぞれ一対の当接面７４、７５を有する。一方の当接面７４には、凸状部７４１が設けられている。他方の当接面７５には、溝部７５１が設けられている。一方のプレキャストピース７Ａの凸状部７４１は、他方のプレキャストピース７Ｂの溝部７５１にはめ込まれる。その結果、円筒状のプレキャスト部材７を得ることができる。

【0044】

プレキャスト貫通穴７３には、円柱部５１３ｂが差し込まれている。プレキャスト貫通穴７３の直径は、一例として２４ミリメートル程度である。円柱部５１３ｂは、プレキャスト貫通穴７３の内周面に対して固定されていない。従って、ボルトモジュール２Ｍが開口１０４ａ側へ移動するとき、プレキャスト部材７はボルトモジュール２Ｍと共に移動することはなく、その位置を維持することができる。

【0045】

プレキャスト部材７を構成する材料は、発泡体である。例えば、プレキャスト部材７を構成する材料は、ウレタン系の樹脂材料を発泡させたものであってもよい。つまり、プレキャスト部材７は、気泡を含む。プレキャスト部材７の空隙率は、定着材３の空隙率よりも大きい。換言すると、プレキャスト部材７の密度は、定着材３の密度よりも小さい。また、プレキャスト部材７に求められる変形量は、発生させたい支保力の大きさに依存する。例えば、プレキャスト部材７は、一軸圧縮強度試験を行ったときの最大圧縮強度に到達するまでの変位量が、定着材３が最大圧縮強度に到達するまでの変位量よりも大きいことが望ましい。

【0046】

発泡体により構成されたプレキャスト部材７が潰されるとき、発泡体が含む気泡のような隙間が潰されることによって、プレキャスト部材７の長さが縮む。従って、プレキャスト部材７が潰されたとしても、プレキャスト部材７の内部応力が高まったり、周囲に膨張すると言った現象は生じ難い。例えば、潰されたときに周囲に膨張するような材料を用いると、定着材３の充填率が過多であった場合に、スリーブ部材８に拘束力が作用する可能性がある。つまり、意図したとおりに変位を制御できない可能性がある。従って、潰されたときに周囲に膨張するような材料は、スリーブ部材８の移動が妨げられることがあり得るので、プレキャスト部材７の材料としては好ましくない。潰されたときに周囲に膨張するような材料としては、モルタルが例示できる。逆に、潰されたときに周囲に膨張することがなく、さらに、ある程度の強度を有する材料として、前述したようにウレタンといった発泡系の材料が挙げられる。

【0047】

＜スリーブ部材＞
地山１０１が変形したとき、スリーブ部材８は、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在するプレキャスト部材７を押しつぶしつつ方向Ｄ１に沿って移動する。

【0048】

スリーブ部材８は、削孔１０４の奥側において、可動軸部５とネジ定着部材９との間に設けられる。スリーブ部材８は、略円柱状の形状であり、スリーブ基体部８０と、基端側テーパ部８１と、先端側テーパ部８２と、スリーブ貫通穴８４と、を有する。スリーブ基体部８０は、軸線方向に沿って外径が一定である。スリーブ基体部８０は、円柱状の形状をなし、軸線方向に延びる外周面（付着面）を有する。この外周面には、複数のふしであるリッジが設けられており、初期状態（Ｓ１０）において定着材３が付着している。従って、初期状態（Ｓ１０）においてスリーブ基体部８０の移動と定着材３の移動とは一致する。換言すると、スリーブ基体部８０が定着材３に定着している状態では、スリーブ部材８は、定着材３に対して滑らない。一方、地山１０１の変形が進行すると、スリーブ基体部８０と定着材３との間の付着が切れる。従って、この状態では、スリーブ基体部８０の移動と定着材３の移動とは一致せず、スリーブ基体部８０と定着材３との間に滑りが生じる。

【0049】

基端側テーパ部８１及び先端側テーパ部８２は、軸線方向に沿って外径が変化する。基端側テーパ部８１は、開口１０４ａ側に設けられ、スリーブ部材８の基端を含む。従って、基端側テーパ部８１は、可動軸部５と連結される。先端側テーパ部８２は、削孔１０４の奥側に設けられ、スリーブ部材８の先端を含む。従って、先端側テーパ部８２は、ネジ定着部材９と連結される。スリーブ基体部８０の外径は、ネジ定着部材９の外径よりも大きい。基端側テーパ部８１及び先端側テーパ部８２のそれぞれにおいて、最大の外径は、スリーブ基体部８０の外径と一致する。

【0050】

軸線方向に沿ったスリーブ基体部８０の長さＬ８０は、例えば、ロックボルト２の全長（長さＬ２）に対して０．０１以上０．２５以下（０．０１≦（Ｌ８０／Ｌ２）≦０．２５）であってもよい。好ましくは、長さＬ８０が、長さＬ２に対して０．０２５以上０．１以下（０．０２５≦（Ｌ８０／Ｌ２）≦０．１）であってもよい。

【0051】

スリーブ貫通穴８４は、基端側テーパ部８１から先端側テーパ部８２に至る。スリーブ貫通穴８４の内周面には、雌ネジ部８４１が形成されている。

【0052】

基端側テーパ部８１側の開口からは、可動軸部５の棒状先端首部５１３に設けられた雄ネジ部５１３ａがネジ込まれる。スリーブ部材８へネジ込む棒状先端首部５１３の長さを調整することによって、スリーブ部材８から棒状段差部５１４までの距離を調整することができる。例えば、棒状先端首部５１３にリング部材６を差し込み、その後にプレキャスト部材７を差し込む。そしてプレキャスト部材７から突出している棒状先端首部５１３の雄ネジ部５１３ａにスリーブ部材８を取り付ける。スリーブ部材８を回転させると、スリーブ部材８は、棒状段差部５１４に近づいていく。その結果、リング部材６が棒状段差部５１４に当接し、リング部材６にプレキャスト部材７が当接し、プレキャスト部材７にスリーブ部材８が当接した状態を形成することができる。この構成によれば、プレキャスト部材７による支保力（第２の抵抗力）を発生させる変位を容易に規定することができる。

【0053】

先端側テーパ部８２側の開口からは、ネジ定着部材９に設けられた雄ネジ部５１３ａがねじ込まれる。後述するように、先端側テーパ部８２から突出した雄ネジ部５１３ａは、定着材３との定着力を発揮する。定着力は、突出した雄ネジ部５１３ａの長さに応じるから、スリーブ部材８へネジ込む長さを調整することによって、ネジ定着部材９が発揮する定着力を調整することができる。

【0054】

＜ネジ定着部材＞
ネジ定着部材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。ネジ定着部材９は、円柱状の形状を呈し、スリーブ部材８に連結される。ネジ定着部材９の軸線は、スリーブ部材８の軸線に重複する。ネジ定着部材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。

【0055】

ネジ定着部材９の長さＬ９は、５センチメートル以上３０センチメートル以下であり、一例として２０センチメートルである。つまり、ネジ定着部材９の長さＬ９は、スリーブ部材８の長さＬ８と略同等としてよい。また、ネジ定着部材９の長さＬ９は、棒状部材５１の長さＬ５１よりも短い。例えば、ネジ定着部材９の長さＬ９は、棒状部材５１の長さＬ５１の１／１１程度としてよい。さらに、例えば、ロックボルト２の全長（長さＬ２）に対してネジ定着部材の長さＬ９は、０．００８以上０．１０以下（０．００８≦（Ｌ９／Ｌ２）≦０．１０）であってもよい。好ましくは、０．０１７以上０．０５以下（０．０１７≦（Ｌ９／Ｌ２）≦０．０５）であってもよい。

【0056】

ネジ定着部材９の外径は、２センチメートル以上４センチメートル以下であり、一例として、２．４センチメートルである。つまり、ネジ定着部材９の外径は、スリーブ部材８の外径よりも小さい。例えば、ネジ定着部材９の外径は、スリーブ部材８の外径の１／１．１５～１／１．５であり、一例として１／１．３程度としてよい。また、ネジ定着部材９の外径は、可動軸部５における棒状部材５１の外径と略同等としてよい。

【0057】

＜支保構造の施工方法＞
次に、支保構造１を施工する方法について説明する。

【0058】

まず、ロックボルト２を準備する（Ｓ１０：図２（ａ）参照）。ロックボルト２の製造は、任意の工程で実施してよい。例えば、異形棒鋼を準備する。次に、異形棒鋼の一方の端部に、棒状基端首部５１１を設けると共に、他方の端部に棒状先端首部５１３を設ける。その結果、棒状部材５１を得る。次に、棒状部材５１をシース５２に挿入する。次に、シース基端５２２にシール部材５３を設ける。次に、棒状先端首部５１３にリング部材６を取り付けた後にプレキャスト部材７を取り付ける。次に、棒状先端首部５１３の雄ネジ部５１３ａにスリーブ部材８を取り付ける。そして、スリーブ部材８にネジ定着部材９を取り付ける。そして、棒状基端首部５１１に定着ユニット４を取り付ける。

【0059】

続いて、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（Ｓ１１：図３（ａ）参照）。次に、モルタル等の定着材３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（Ｓ１２：図３（ｂ）参照）。そして、当該定着材３に対してロックボルト２を埋め込む（Ｓ２１：図３（ｃ）参照））。以上の工程により、支保構造１を得ることができる。

【0060】

＜ロックボルトの状態とロックボルトの支保力との関係＞
以下、地山１０１の変位に応じたロックボルト２の状態と、ロックボルト２の支保力（支保工作用圧）との関係について、図３、図４及び図５を参照しつつ説明する。図３及び図４は、地山の変位に応じたロックボルト２の状態を概略的に示す図である。図５はロックボルト２の変位と支保力との関係を概略的に示すグラフである。図５の横軸は地山１０１の変位を示し、縦軸はロックボルト２が奏する支保力を示す。支保力は、ロックボルト２に作用する力への反力であるとも言えるので、縦軸はロックボルト２へ作用する力として見てもよい。

【0061】

図５において、グラフＧ５Ａは実施形態のロックボルト２の特性を示す。また、グラフＧ５Ｂは比較例に係るロックボルトの特性を示す。

【0062】

図３の（ｃ）部は、ロックボルト２の初期状態（Ｓ２１）を示す。初期状態（Ｓ２１）では、地山１０１の変位はゼロであり、ロックボルト２の支保力もゼロである。

【0063】

図４の（ａ）部は、初期状態（Ｓ２１）から地山１０１が長さＶ２２だけ変位した第２状態（Ｓ２２）を示す。図４の（ａ）部において、仮想線Ｋ２１は、初期状態（Ｓ２１）における地山１０１の表面１０１ｃを示す。第２状態（Ｓ２２）では、ロックボルト２は、ネジ定着部材９、スリーブ部材８及びシース５２が定着材３に定着している。一方、棒状本体部５１２は定着材３に定着していない。

【0064】

第２状態（Ｓ２２）であるとき、地山１０１の変位に伴って定着ユニット４が方向Ｄ１に移動する。そうすると、ロックボルト２において、ネジ定着部材９がアンカーとなる。従って、ネジ定着部材９及びスリーブ部材８を含むボルトモジュール２Ｍの移動は生じない。一方、地山１０１の変位（Ｖ２２）は、棒状本体部５１２に伸び（Ｔ２２）をもたらす。地山１０１の変位（Ｖ２２）が大きいほど、棒状本体部５１２に作用する力も大きくなり、当該力に対抗する。その結果、棒状本体部５１２が発生する反力（支保力）も大きくなる（グラフＧ５Ａの初期抵抗区間Ｇ５ａ参照）。棒状本体部５１２の支保力は、棒状本体部５１２の弾性係数（ヤング率）及び棒状本体部５１２の断面積に基づくフックの法則により示すことができる。この状態において、ロックボルト２には地山１０１の変位に応じた力が作用するが、棒状本体部５１２の伸び（Ｔ２２）によって応力は低減される。

【0065】

ここで、ネジ定着部材９が定着材３に定着している状態であるとき、地山１０１の変形（Ｖ２２）に伴って棒状本体部５１２が引っ張られるように変形する（Ｔ２２）。従って、棒状本体部５１２の伸び（Ｔ２２）に応じて地山１０１の変形（Ｖ２２）が許容される。この棒状本体部５１２の伸び（Ｔ２２）は、地山１０１の変形（Ｖ２２）に伴って棒状本体部５１２に作用する応力を緩和する。その結果、ロックボルト２は支保機能を喪失することがない。つまり、ロックボルト２は地山１０１を支保し続けることができる。そして、棒状本体部５１２は、シース５２によって形成された非定着領域Ｒ５２によって、定着材３に対して確実に滑ることが可能である。その結果、ネジ定着部材９が地山１０１に対する固定点（アンカー）となる。従って、棒状本体部５１２は、地山１０１の変形（Ｖ２２）に応じて確実に伸びることができる（Ｔ２２）。

【0066】

そして、グラフＧ５Ａにおける点Ｐ２の付近において、ネジ定着部材９の付着状態が切れるとする。ネジ定着部材９の定着力は、その外周面に形成された雄ネジの形状などによる。従って、雄ネジが形成されていないスリーブ部材８の定着力は、ネジ定着部材９の定着力よりも低い。そうすると、ネジ定着部材９の付着状態が切れたとき、スリーブ部材８の定着は、すでに切れていると想定することが妥当である。

【0067】

図４の（ｂ）部は、地山１０１がさらに長さＶ２３だけ変位した第３状態（Ｓ２３）を示す。図４の（ｂ）部において、仮想線Ｋ２２は、第２状態（Ｓ２２）における地山１０１の表面１０１ｃを示す。第３状態（Ｓ２３）では、上述したようにネジ定着部材９及びスリーブ部材８における定着は切れており、プレキャスト部材７、リング部材６及びシース５２が定着材３に定着しているだけである。第３状態（Ｓ２３）において、地山１０１の変位に伴って定着ユニット４が方向Ｄ１に移動する。

【0068】

そうすると、ネジ定着部材９、スリーブ部材８及び棒状本体部５１２を含むボルトモジュール２Ｍは、地山１０１の変位（Ｖ２３）に伴って開口１０４ａ側へ滑る。つまり、ボルトモジュール２Ｍは、定着材３に対して相対的に移動する。図４の（ｂ）部では、これらの移動を代表して定着ユニット４の移動（Ｔ２３）として示す。つまり、第２状態（Ｓ２２）から第３状態（Ｓ２３）へは、ネジ定着部材９、スリーブ部材８及び棒状本体部５１２に実質的な伸びが生じることなく、これらが方向Ｄ１に向かって一様に移動する。この移動（Ｔ２３）に際し、ロックボルト２は、初期状態（Ｓ２１）から第２状態（Ｓ２２）へ移行するまでの支保力（第１の抵抗力）の態様（初期抵抗区間Ｇ５ａ）とは異なる態様（変位制御区間Ｇ５ｂ）の支保力（第２の抵抗力）を発揮する。

【0069】

上述したように、スリーブ部材８は、プレキャスト部材７を押しつぶす或いはプレキャスト部材７を押し退けつつ削孔１０４の開口１０４ａの方向に移動する。つまり、スリーブ部材８は、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在するプレキャスト部材７に妨げられながら、方向Ｄ１に沿って移動する。従って、支保力は、軸方向に直交する仮想面への基端側テーパ部８１（図３参照）の投影面積、基端側テーパ部８１の角度、プレキャスト部材７の材料特性などにより制御できる。第２状態（Ｓ２２）から第３状態（Ｓ２３）へ移行する間の変位と支保力との関係は、グラフＧ５Ａにおける変位制御区間Ｇ５ｂに示す。変位制御区間Ｇ５ｂの傾きは、初期抵抗区間Ｇ５ａにおける傾きよりも小さい。

【0070】

ここで、比較例としてプレキャスト部材７を備えないロックボルトを例示し、その挙動を検討する。比較例のロックボルトは、プレキャスト部材７を備えていない点のみが、実施形態のロックボルト２と相違するものとする。比較例のロックボルトでは、基端側首部の円柱部は、プレキャスト部材ではなく、定着材に覆われることになる。そうすると、第２状態（Ｓ２２）から第３状態（Ｓ２３）に移行するとき、比較例のロックボルトでは、スリーブ部材が定着材を押しつぶしながら削孔１０４の開口１０４ａの方向に移動する。

【0071】

この場合において、注目すべきは、スリーブ部材とリング部材との間に存在する定着材の性状である。仮に、定着材がモルタルである場合には、一定の施工手順に従った場合であっても、定着材の最終的な性状にばらつきが生じる。このばらつきは、例えば、削孔１０４が設けられた地山１０１の影響に起因することがあり得る。

【0072】

例えば、モルタルの充填度合いが不足することがある。モルタルの充填度合いが不足するとき、スリーブ部材８の移動を過度に妨げることはない。従って、地山１０１の変形は許容できる。しかし、充填度合いが不足するモルタルを押しつぶす場合には、十分な反力が得られないことになる。従って、支保力が想定した大きさより小さくなることがあり得る。

【0073】

例えば、モルタルの充填度合いが過多となることがある。モルタルの充填度合いが過多であるとき、スリーブ部材８の移動が過度に妨げられる。換言すると、モルタルを押しつぶすために大きな力が作用するので、その力に応じて生じる反力も大きくなる。従って、支保力が想定した大きさより大きくなることがあり得る。つまり、所望の支保力は、確保できる。しかし、所望の許容変位（Ｔ２２＋Ｔ２３＋Ｔ２４）に達する前に、破断強度（Ｆ３）に達してしまうので、所望の許容変位を確保することができない。

【0074】

このように、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在する部材は、支保力と許容変位に大きな影響を及ぼす。従って、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在する部材の性状を一定のものとすることが重要となる。性状を一定のものとするとは、複数の支保構造１を施工した場合において、支保構造１ごとに、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在する部材の性状のばらつきが小さいことを意味する。

【0075】

例えば、定着材３としてモルタルを採用する場合には、モルタルの充填量を適切に管理することで、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在するモルタルの性状のばらつきを抑制する可能性はある。しかし、モルタルの充填量を確実に管理することは一般に困難である。

【0076】

モルタルの強度が高すぎる（２５～３０Ｎ／ｍｍ^２）と、スリーブ部材８の移動（第２状態Ｓ２２から第３状態Ｓ２３）することが困難になる。そこで、そもそもの強度が低い特殊な低強度モルタルを利用することも考えられる。しかし、この場合には、スリーブ部材８の移動は許容されるものの、所望の支保力を発揮できない可能性があった。

【0077】

そこで、実施形態のロックボルト２は、スリーブ部材８とリング部材６との間に存在するプレキャスト部材７を備えている。つまり、実施形態のロックボルト２は、スリーブ部材８とリング部材６との間に定着材３（モルタル）とは別のプレキャスト部材７を設置する。プレキャスト部材７は、工場などにおいて製造されるので、その性状のばらつきは、削孔１０４に形成される定着材３の性状のばらつきよりも小さい。従って、複数の支保構造１を施工した場合であっても、グラフＧ５Ａの変位制御区間Ｇ５ｂに示すような特性を確実に発揮させることができる。

【0078】

別の視点として、実施形態に係るロックボルト２では、スリーブ部材８が、地山１０１の変形に伴って、削孔１０４の開口１０４ａの方向に移動する。従って、地山１０１の変形に伴ってロックボルト２に作用する応力が、ロックボルト２の移動によって緩和される。そうすると、ロックボルト２の支保工としての機能を喪失させるような応力の発生が抑制され、地山１０１のより大きな変形を許容できる。そして、棒状本体部５１２には、シース５２に覆われた部分に非定着領域Ｒ５２が形成されており、この非定着領域Ｒ５２では、棒状本体部５１２が定着材３に定着していないので、定着材３との間で抵抗力が生じない。その結果、スリーブ部材８の移動を妨げないように、棒状本体部５１２を定着材３に対して確実に滑らせることが可能になる。従って、ロックボルト２は、支保工としての機能を喪失することなく、地山１０１の変形をさらに許容できる。従って、地山１０１の大きな変形にも確実に追従できる。

【0079】

図４の（ｃ）部は、地山１０１がさらに長さＶ２４だけ変位した第４状態（Ｓ２４）を示す。図４の（ｃ）部において、仮想線Ｋ２３は、第３状態（Ｓ２３）における地山１０１の表面１０１ｃを示す。第４状態（Ｓ２４）では、スリーブ部材８がつぶされたプレキャスト部材７を介してリング部材６を押圧している。第４状態（Ｓ２４）において、地山１０１の変位に伴って定着ユニット４が方向Ｄ１に移動すると、リング部材６がスリーブ部材８の移動を妨げる。従って、スリーブ部材８及びリング部材６がアンカーとなる。従って、スリーブ部材８を含むボルトモジュール２Ｍの方向Ｄ１へ沿う移動は、実質的に生じないと仮定できる。その結果、地山１０１の変位に起因する力は、再び棒状本体部５１２に伸び（Ｅ２）をもたらす。つまり、地山１０１の変位（Ｖ２４）が大きいほど、棒状本体部５１２に作用する力も大きくなり、当該力に対抗するので、棒状本体部５１２が奏する反力（支保力）も大きくなる（グラフＧ５Ａの最終抵抗区間Ｇ５ｃ参照）。

【0080】

なお、第３状態（Ｓ２３）から第４状態（Ｓ２４）へ移行する際の支保力は、リング部材６の抵抗力を考慮してもよい。上記の説明では、地山１０１の変位に応じてスリーブ部材８及びリング部材６は移動しないものとした。しかし、リング部材６の形状や定着材３の材料特性によっては、地山１０１の変位に応じてリング部材６も開口１０４ａ側に移動する場合もあり得る。その場合には、抵抗力は、リング部材６が定着材３の抵抗力に逆らって移動するときに生じる力と、上記の棒状本体部５１２における力との合力であるとしてもよい。そして、支保力が力（Ｆ３）に達したとき、ロックボルト２はその支保機能を喪失するとする。

【0081】

そうすると、実施形態に係るロックボルト２は、地山１０１の変位（Ｔ２２＋Ｔ２３＋Ｔ２４）において力（Ｆ３）までの支保力を奏することができる。

【0082】

＜作用効果＞
ロックボルト２は、定着材３が充填される削孔１０４が設けられた地山１０１の支保構造１のためのものである。ロックボルト２は、削孔１０４に配置された所定方向に延在する棒体であり、地山１０１の変形に伴って定着材３に対して移動し、又は、地山１０１の変形に伴って伸びる棒状部材５１と、棒状部材５１より大きな外径を有し、棒状部材５１の基端に固定されると共に定着材３が付着するスリーブ基体部８０を含み、地山１０１の変形に対して第１の抵抗力を発生するスリーブ部材８と、棒状部材５１の外径よりも大きい内径であって棒状部材５１が挿通するリング貫通孔６３を有し、スリーブ部材８から削孔１０４の開口側に所定距離だけ離間する位置に配置されて、地山１０１の変形に対して定着材３に対する相対的な位置を保つリング部材６と、スリーブ部材８とリング部材６との間に配置されて、スリーブ部材８に対面する基端面を含むプレキャスト部材７と、を備える。スリーブ部材８が地山１０１の変形に伴って削孔１０４の開口に向かって移動するときに、スリーブ部材８がプレキャスト部材７を押圧することによって、プレキャスト部材７が押しつぶされて第１の抵抗力とは異なる第２の抵抗力が発生する。

【0083】

実施形態の支保構造１は、地山１０１に形成された削孔１０４に充填される定着材３と、削孔１０４に配置された上述のロックボルト２と、を備える。

【0084】

実施形態の支保構造１を設ける方法は、上述のロックボルト２を準備する工程Ｓ１０と、定着材３を削孔１０４に充填した後に、ロックボルト２を削孔１０４に配置する工程Ｓ２１と、を有する。

【0085】

上述のロックボルト２、支保構造１及び支保構造１を設ける方法は、スリーブ部材８とリング部材６との間に配置されたプレキャスト部材７を有する。第２の抵抗力は、プレキャスト部材７がスリーブ部材８によって押しつぶされることによって発生するから、第２の抵抗力はプレキャスト部材７の性状の影響を受ける。このプレキャスト部材７は、支保構造１の部品として備えられるものである。そうすると、複数の支保構造１を施工するときに、支保構造１ごとに現場で施工される定着材３の性状のばらつきと比べて、支保構造１ごとのプレキャスト部材７の性状のばらつきを抑制することができる。その結果、支保構造１ごとに発生する第２の抵抗力のばらつきも抑制されるから、第２の抵抗力に応じるロックボルト２の変位のばらつきも抑制される。その結果、ロックボルト２に所望の変位を生じさせることができるので、ロックボルト２の変位制御区間Ｇ５ｂの品質を高めることができる。

【0086】

さらに、プレキャスト部材７を備えることによって、定着材３の材料を選択するときにスリーブ部材８の移動のしやすさを考慮する必要がない。つまり、定着材３の充填量が不十分となることがない。その結果、支保構造１は、変位制御区間Ｇ５ｂであるときに、適切に荷重を担保しながら、設定した変位を吸収することができる。支保構造１が発揮する支保力が、定着材３の充填量に左右されることがなくなるので、ロックボルト２の変位のばらつきも抑制される。従って、現場での施工品質が向上する。

【0087】

そのうえ、プレキャスト部材７がつぶれるときに周囲に膨張することがないので、定着材３の充填量が過多であっても、周囲からの拘束の高まりを抑制することができる。その結果、荷重を担保しながら、適切な変位を制御することができる。

【0088】

また、プレキャスト部材７を備えることにより、定着材３の材料として特殊な材料（低強度モルタル）を使用しなくても、所望の変位を生じさせることが可能である。つまり、定着材３として一般的に用いられているロックボルト用充填モルタルを使用することもできる。一般的に用いられているモルタルを使用することによって、施工性が向上すると共に定着材３のコストも低下させることができる。

【0089】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施してよい。

【符号の説明】

【0090】

１…支保構造、２…ロックボルト、３…定着材、６…リング部材、７…プレキャスト部材（筒状部材）、８…スリーブ部材、５１…棒状部材、１０１…地山、１０４…削孔（地山孔）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】