特表 2024-522414 垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-21

(54)【発明の名称】垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/08 20120101AFI20240614BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/08

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023519987

(86)(22)【出願日】2022-09-08

(85)【翻訳文提出日】2023-03-30

(86)【国際出願番号】 CN2022117727

(87)【国際公開番号】W WO2023226237

(87)【国際公開日】2023-11-30

(31)【優先権主張番号】202210562857.7

(32)【優先日】2022-05-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520448452

【氏名又は名称】浙大城市学院

(74)【代理人】

【識別番号】100128347

【弁理士】

【氏名又は名称】西内 盛二

(72)【発明者】

【氏名】王 霄

(72)【発明者】

【氏名】魏 新江

(72)【発明者】

【氏名】魏 ▲綱▼

(72)【発明者】

【氏名】朱 成▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】章 ▲麗▼莎

(72)【発明者】

【氏名】章 ▲書▼▲遠▼

(72)【発明者】

【氏名】▲馬▼ 靖昊

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼ ▲沢▼楠

【テーマコード（参考）】

5L050

【Ｆターム（参考）】

5L050CC07

(57)【要約】

【課題】本発明は垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法を提供する。
【解決手段】
前記方法は、まず頂力の構成部分を分析し、垂直リフト工法による工事に基づいて頂力が正面抵抗、配管と土壌との間の摩擦抵抗、立て管の自重及び立て管の上方の水の圧力の和に等しいべきであることを決定し、土壌体せん断破壊法を用いて異なる推進距離でのｎ値を逆算し、前記ｎ値が円錐台形破壊領域の頂面の半径Ｒ_ｃと立て管の外半径ｒとの比であり、ｎ値が推進距離に伴って増加する変化法則に従って土壌体せん断破壊法におけるせん断破壊モデル領域を補正し、計算されたｎ値に基づいて、垂直リフト工法による頂力の補正せん断破壊モデルと組み合わせて正面抵抗を決定し、土壌体せん断破壊法に基づいて立て管の自重、立て管の上方の水の圧力及び配管と土壌との間の摩擦抵抗を決定し、破壊領域の形成段階における頂力を補正し、補正係数ｍを決定し、最後に補正後の頂力を計算する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法であって、具体的には、以下のステップ１～ステップ６を含み、 前記ステップ１では、頂力の構成部分を分析することであって、垂直リフト工法による工事に基づいて、頂力が正面抵抗、配管と土壌との間の摩擦抵抗、立て管の自重及び立て管の上方の水の圧力の和に等しいことを決定し、 前記ステップ２では、土壌体せん断破壊法を用いて異なる推進距離でのｎ値を逆算し、前記ｎ値が円錐台形破壊領域の頂面の半径Ｒ_ｃと立て管の外半径ｒとの比であり、ｎ値が推進距離に伴って増加する変化法則に従って土壌体せん断破壊法におけるせん断破壊モデル領域を補正し、 前記ステップ３では、前記ステップ２における計算されたｎ値に基づいて、垂直リフト工法による頂力の補正せん断破壊モデルと組み合わせて正面抵抗を決定し、 前記ステップ４では、土壌体せん断破壊法に基づいて立て管の自重、立て管の上方の水の圧力及び配管と土壌との間の摩擦抵抗を決定し、 前記ステップ５では、破壊領域の形成段階における頂力を補正し、実測データ逆分析法を用いて施工時間が２日間及び３日間である場合の平均頂力を実測データとして、補正係数ｍを決定し、 前記ステップ６では、前記ステップ３において取得された正面抵抗、前記ステップ４において取得された立て管の自重、立て管の上方の水の圧力及び配管と土壌との間の摩擦抵抗、及び前記ステップ５において取得された補正係数ｍに基づいて、補正後の頂力を計算する ことを特徴とする垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項2】

前記ステップ２において、円錐台形破壊領域の発展段階は具体的に、段階一が領域における土壌体の押圧段階であり、対応する推進距離範囲が０．０４ Ｌ_０～０．２ Ｌ_０であり、前記Ｌ_０が立て管の全長であり、段階二がせん断破壊拡大段階であり、対応する推進距離範囲が０．２ Ｌ_０～０．６８ Ｌ_０であり、段階三が破壊面貫通段階であり、対応する推進距離範囲が０．６８ Ｌ_０～０．８４ Ｌ_０であり、段階四が土壌体再分布段階であり、対応する推進距離範囲が０．８４ Ｌ_０～ Ｌ_０である ことを特徴とする請求項１に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項3】

前記ステップ２において、施工時間が３日間である場合にｎ値が推進距離Ｌに伴う変化は、以下の式３に示され、

【数3】

（３）である ことを特徴とする請求項１に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項4】

前記ステップ２において、施工時間が２日間である場合にｎ値が推進距離Ｌに伴う変化は、以下の式５に示され、

【数5】

（５）である ことを特徴とする請求項１に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項5】

前記ステップ３は具体的に、以下の通りであり、 正面抵抗Ｓ_ｓｌは、以下の式６を満たし、

【数6】

（６） 式において、Ｇ_ｅがせん断破壊線範囲内の土壌体の自重であり、Ｖ_ｓｌが配管と土壌体との間のせん断力であり、 前記せん断破壊線範囲内の土壌体の自重及び配管と土壌体との間のせん断力を土壌体せん断破壊法に基づいて補正し、 円錐台形破壊領域の頂部の直径は推進距離Ｌの変化につれて変化し、せん断破壊線範囲内の土壌体の自重Ｇ_ｅを、以下の式７のように補正され、

【数7】

（７） 式において、γ_ｉが推進距離Ｌに伴って変化するｉ層目の土壌の重さであり、Ｖ_ｉ（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｉ層目の土壌の円錐台の体積であり、ｈ_ｓｉが破壊領域内のｉ層目の土壌に対応する円錐台の底面の半径であり、Ｒ_ｉ（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｉ層目の土壌の円錐台の頂部の半径であり、ｒ_ｉがｉ層目の土壌の円錐台の底部の半径であり、 Ｖ_ｓｌは、以下の式８のように補正され、

【数8】

（８）、 式において、ｃ_ｉが破壊領域内のｉ層目の土壌の凝集力であり、

が破壊領域内のｉ層目の土壌の内部摩擦角であり、σ_ｉが破壊領域内のｉ層目の土壌の滑り面上の法線応力であり、Ｋ_０が静止土圧力係数であり、ｓｉｎα_０（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｓｉｎα_０値であり、ｃｏｓα_０（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｃｏｓα_０値である ことを特徴とする請求項３又は４に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項6】

前記ステップ４は具体的に、以下の通りであり、 立て管の管セクションの自重Ｇ_ｓｌ及び立て管の上方の水の圧力Ｗ_ｓｌの計算公式は、以下の式９及び式１０であり、

【数9】

（９）

【数10】

（１０）、 式において、Ｇ_１がトップカバーの自重であり、Ｇ_２が立て管の１節目の管セクションの自重であり、ｎ_ｓｌが推進中の立て管の管セクションの数であり、Ｇ_３が標準の管セクションの自重であり、γ_ｗが水の重さであり、ｈ_ｗがリフトアップ過程におけるトップカバーの上方から海水面までの高さであり、Ｄが立て管の外径であって、単位がメートルであり、Ａ_ｓが立て管の横断面の面積であり、 Ｒ_ｓｌは立て管の外表面と土壌体との間の摩擦抵抗を示し、計算公式は、以下の式１１であり、

【数11】

（１１） 式において、Ｍ_ｓｌが立て管の外表面の単位面積あたりの摩擦力であり、Ｌが推進距離である ことを特徴とする請求項１に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項7】

前記ステップ５において、施工時間が３日間であって、推進距離が０ｍ～１．１ｍである場合の補正係数ｍは、以下の式１４を満たし、

【数14】

（１４）である ことを特徴とする請求項１に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項8】

前記ステップ５において、施工時間が２日間であって、推進距離が０～１．１ｍである場合の補正係数ｍは、以下の式１５を満たし、

【数15】

（１５）である ことを特徴とする請求項１に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【請求項9】

補正後の頂力の計算公式は、以下の式１７であり、

【数17】

（１７）、 ここで、Ｇ_ｓｌが立て管の自重であり、Ｗ_ｓｌが立て管の上方の水の圧力であり、Ｒ_ｓｌが配管と土壌との間の摩擦抵抗であり、Ｓ_ｓｌが正面抵抗であり、Ｇ_ｅがせん断破壊線範囲内の土壌体の自重であり、Ｖ_ｓｌが配管と土壌体との間のせん断力である ことを特徴とする請求項７又は８に記載の垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は地下トンネル工事の技術分野に属し、特に補正せん断破壊モデルに基づく垂直リフト工法による工事における頂力の理論的な計算方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、垂直リフト工法における頂力の理論的な計算は主に、（１）土圧理論的な計算法（文献［１］）、（２）土壌体押抜き破壊法（文献［２］）、（３）地盤地耐力法（文献［３］）、（４）影響要素分析法（文献［４］）の４つの研究方法がある。

【0003】

既存の頂力の理論的な方法をまとめて分析し（表１参照）、表１では、Ｆ_ｓｌが垂直リフト過程における頂力（ｋＮ）であり、Ｇ_ｓｌが立て管の自重（ｋＮ）であり、Ｗ_ｓｌが立て管の上方の水の圧力（ｋＮ）であり、Ｒ_ｓｌが配管と土壌との間の摩擦抵抗（ｋＮ）であり、Ｓ_ｓｌが正面抵抗（ｋＮ）である。

【0004】

表１から分かるように、既存の方法の欠点は主に、（１）としては、既存の方法において計算された最大頂力と実測された最大頂力とを比較したが、立て管の推進過程全体において頂力の計算値及び実測値を比較しないこと、（２）としては、既存の方法において頂力を計算できるが、一部の方法において頂力の最大値しか計算できず（文献［３］）、残りの方法において頂力の推進過程全体における値を計算できるが、頂力の構成部分についての考慮が不完全であり、例えば頂力の構成部分における立て管と土壌との摩擦力のみを考慮し（文献［４］）、立て管と土壌との摩擦力及び立て管の上方の水の圧力のみを考慮する（文献［１］）ことなど、（３）としては、既存の方法において、土壌体せん断破壊法が頂力の４つの影響要素をより全面的に考慮したが、王寿生と葛春暉（文献［２］）が土壌体せん断破壊法（以下、この方法が土壌体せん断破壊法と略称される）において該方法における計算値と実測値との相違を比較しないことである。従って、既存の方法を補正及び改良して、計算結果と実測値を比較研究することにより、正確且つ確実な頂力の理論的な計算公式を取得する必要がある。

【0005】

表１ 既存の４つの垂直リフト工法による頂力の計算方法

【表1】

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来技術の欠陥に対して、本発明は垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の技術案は以下のとおりである。本発明は垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法を提供し、前記方法は具体的に、 頂力の構成部分を分析することであって、垂直リフト工法による工事に基づいて頂力が正面抵抗、配管と土壌との間の摩擦抵抗、立て管の自重及び立て管の上方の水の圧力の和に等しいべきであることを決定するステップ１と、 土壌体せん断破壊法を用いて異なる推進距離でのｎ値を逆算し、前記ｎ値が円錐台形破壊領域の頂面の半径Ｒ_ｃと立て管の外半径ｒとの比であり、ｎ値が推進距離に伴って増加する変化法則に従って土壌体せん断破壊法におけるせん断破壊モデル領域を補正するステップ２と、 ステップ２における計算されたｎ値に基づいて、垂直リフト工法による頂力の補正せん断破壊モデルと組み合わせて正面抵抗を決定するステップ３と、 土壌体せん断破壊法に基づいて立て管の自重、立て管の上方の水の圧力及び配管と土壌との間の摩擦抵抗を決定するステップ４と、 破壊領域の形成段階における頂力を補正し、実測データ逆分析法を用いて施工時間が２日間及び３日間である場合の平均頂力を実測データとして、補正係数ｍを決定するステップ５と、 ステップ３において取得された正面抵抗、ステップ４において取得された立て管の自重、立て管の上方の水の圧力及び配管と土壌との間の摩擦抵抗、並びにステップ５において取得された補正係数ｍに基づいて補正後の頂力を計算するステップ６と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明の有益な効果は、本発明は垂直リフト工法による工事において各本の立て管の施工時間の頂力への影響を革新的に考慮して、土壌体せん断破壊法を基に、垂直リフト工事における立て管の上方の破壊領域の変化法則を改めてまとめて、破壊領域及びその対応するリフトアップ距離を初めて定量分析することである。本発明に係る補正されたせん断破壊法は計算過程が簡単で、実際の垂直リフト工事における頂力の事前予測に使用でき、比較的高い実用性を有し、そして、検証によって、本特許の方法を用いて計算された垂直リフト工法による工事における頂力が実測値に比較的一致し、頂力はいずれも最大値に増加してから徐々に減少する傾向があることを発見した。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は施工時間が３日間である場合の立て管のｎ値が推進距離に伴う変化法則を示す図である。

【図2】図２は施工時間が２日間である場合の立て管のｎ値が推進距離に伴う変化法則を示す図である。

【図3】図３はｎの平均値が推進距離に伴う変化法則を示す図である。

【図4】図４は補正係数ｍが推進距離に伴う変化法則を示す図である。

【図5】図５は補正せん断破壊法により垂直リフト工事における頂力を求めるフローチャートである。

【図6】図６は補正土壌体せん断破壊法による計算値と既存の方法による計算値との比較（施工時間が３日間である）を示す図である。

【図7】図７は補正土壌体せん断破壊法による計算値と既存の方法による計算値との比較（施工時間が２日間である）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら本発明に係る垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法を詳しく説明する。衝突しない限り、下記実施例及び実施形態における特徴は互いに組み合わせられてもよい。

【0011】

図１に示すように、本発明は垂直リフト工法による工事における頂力の補正せん断の理論的な計算方法を提供し、具体的に下記ステップを含む。

【0012】

ステップ１では、垂直リフト工法による工事に基づいて頂力の構成部分を決定する。

【0013】

垂直リフト工事において、頂力Ｆ_ｓｌが正面抵抗Ｓ_ｓｌ、配管と土壌との間の摩擦抵抗Ｒ_ｓｌ、立て管の自重Ｇ_ｓｌ、及び立て管の上方の水の圧力Ｗ_ｓｌの和に等しいべきであり、以下の式１として示されてもよい。

【数1】

（１）

【0014】

ステップ２では、土壌体せん断破壊法におけるせん断破壊モデル領域を補正する。

【0015】

土壌体せん断破壊法において、垂直リフト過程において土壌体のせん断破壊が発生し、且つ立て管の上方の土壌体せん断破壊領域は上が大きくて下が小さい円錐台として見なされ、そして、円錐台の上部の幅が１．２Ｄ～１．５Ｄであり、Ｄが立て管の直径であることを初めて提案した。

【0016】

推進距離の増加につれて、「円錐台形」破壊領域の頂面の幅は常に同じ値に維持するのではなく、ほぼ０から絶えず増加してから、その後で変化しないように維持する。本発明は破壊領域の発展を４つの段階に分け、段階一が領域における土壌体の押圧段階であり、対応する推進距離範囲を０．０４ Ｌ_０～０．２ Ｌ_０（Ｌ_０が立て管の全長である）とし、この段階において「小さな円錐台形」破壊領域を形成し、段階二がせん断破壊拡大段階であり、対応する推進距離範囲を０．２ Ｌ_０～０．６８ Ｌ_０とし、この段階において「小さな円錐台形」破壊領域が絶えず発展し、段階三が破壊面貫通段階であり、対応する推進距離範囲を０．６８ Ｌ_０～０．８４ Ｌ_０とし、この段階が「小さな円錐台形」から「大きな円錐台形」までの破壊領域の過渡段階であり、段階四が土壌体再分布段階であり、対応する推進距離範囲を０．８４ Ｌ_０～ Ｌ_０とし、この段階において「大きな円錐台形」破壊領域が絶えず発展する。

【0017】

ある垂直リフト工事において均質立て管において推進する８本の立て管（３～８番目、１０番目、１３番目の立て管）を工事の背景として、土壌体せん断破壊法によって異なる推進距離でのｎ値（ｎが円錐台形破壊領域の頂面の半径Ｒ_ｃと立て管の外半径ｒとの比である）を逆算し、最後にｎが推進距離に伴って増加する変化法則を取得し、且つこれに基づいて土壌体せん断破壊法を補正する。

【0018】

工事における頂力の監視記録によれば、８本の立て管の施工時間及び最大頂力は表２に示される。

【0019】

表２ ある工事における均質土壌層内に推進する８本の立て管の施工時間及び最大頂力

【表2】

【0020】

表２から分かるように、立て管の最大頂力は施工日数に関連する。施工日数が２日間である場合、最大頂力の数値が比較的小さく、１２８０ｋＮ～１５２０ｋＮにあり、施工日数が３日間である場合、最大頂力の数値が１６４０ｋＮ～２０４０ｋＮにあり、施工日数が４日間である場合、最大頂力の数値が２１６０ｋＮであって、８本の立て管のうちの最大値である。該垂直リフト工事において、１本の立て管の通常施工時間が２日間であり、この間に溶接継目が合格せずに差し戻しになると、施工時間が増加してしまう。８番目の立て管は工事において異常停止又は他の原因で施工時間が長すぎると推測する。土壌体せん断破壊法が異常停止時間の要素を考慮しないため、以下に分析する際に８番目の立て管を排除して、土壌体せん断破壊法によって残りの７本の立て管に対してｎの逆分析計算を行って、その結果を図１～図２に示す。

【0021】

図１～図２から分かるように、施工時間が２日間及び３日間である場合に逆算されたｎ値はいずれも増加してから変化しないように維持する傾向がある。また、全体的には、施工時間が３日間である場合のｎ値は施工時間が２日間である場合のｎ値よりも大きい。

【0022】

図３は異なる施工時間の場合にｎの平均値が推進距離に伴う変化曲線である。図３によれば、ｎの値を区分関数に示し、推進距離が０～１．１ｍである場合、ｎを１．０１にし、推進距離が１．１ｍ～４．７ｍである場合、ｎが推進距離に伴う変化を線形フィッティングし、施工時間が３日間及び２日間である場合の線形フィッティングの相関係数がそれぞれ０．９６９７及び０．９７２８であり、これは推進距離Ｌを用いれば推進距離が１．１ｍ～４．７ｍである場合のｎ値をより良くフィッティングすることができると説明される。従って、本特許が選択した垂直リフト工事において、施工時間が３日間である場合にｎがＬに伴う変化は、以下の式２に示され、

【数2】

（２）、 それを他の工事に普及させれば、以下の式３に示され、

【数3】

（３）、 本特許が選択した垂直リフト工事において、施工時間が２日間である場合にｎがＬに伴う変化は、以下の式４に示され、

【数4】

（４）、 それを他の工事に普及させれば、以下の式５に示され、

【数5】

（５）。

【0023】

ステップ３では、ステップ２における計算されたｎ値に基づいて、垂直リフト工法による頂力の補正せん断破壊モデルと組み合わせて正面抵抗Ｓ_ｓｌの計算公式を決定し、 式（３）、式（５）におけるｎ値の計算公式によって正面抵抗Ｓ_ｓｌを補正する。

【0024】

正面抵抗Ｓ_ｓｌは、以下の式６を満たし、

【数6】

（６）、 式において、Ｇ_ｅがせん断破壊線範囲内の土壌体の自重であり、Ｖ_ｓｌが配管と土壌体との間のせん断力であり、この２つのパラメータが円錐台形破壊領域の形状に関連し、土壌体せん断破壊法を基に補正する必要がある。

【0025】

円錐台形破壊領域の頂部の直径が推進距離Ｌの変化につれて変化するため、Ｇ_ｅは、以下の式７に補正されてもよく、

【数7】

（７）、 式において、γ_ｉが推進距離Ｌに伴って変化するｉ層目の土壌の重さであり、Ｖ_ｉ（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｉ層目の土壌の円錐台の体積であって、ｎ値に関連し、ｈ_ｓｉが破壊領域内のｉ層目の土壌に対応する円錐台の底面の半径であり、Ｒ_ｉ（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｉ層目の土壌の円錐台の頂部の半径であり、ｒ_ｉがｉ層目の土壌の円錐台の底部の半径であり、均質粗砂礫層において、Ｒ_ｉ（Ｌ）＝ｎｒ、ｒ_ｉ＝ｒを満足する。

【0026】

Ｖ_ｓｌは、以下の式８に補正されてもよく、

【数8】

（８）、 式において、ｃ_ｉが破壊領域内のｉ層目の土壌の凝集力であり、

が破壊領域内のｉ層目の土壌の内部摩擦角であり、σ_ｉが破壊領域内のｉ層目の土壌の滑り面上の法線応力であり、Ｋ_０が静止土圧力係数であり、ｓｉｎα_０（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｓｉｎα_０値であり、ｃｏｓα_０（Ｌ）が推進距離Ｌに伴って変化するｃｏｓα_０値である。

【0027】

ステップ４では、土壌体せん断破壊法に基づいて立て管の自重Ｇ_ｓｌ、立て管の上方の水の圧力Ｗ_ｓｌ、配管と土壌との間の摩擦抵抗Ｒ_ｓｌ（ｋＮ）の計算公式を決定し、 立て管の管セクションの自重Ｇ_ｓｌ、立て管の上方の水の圧力Ｗ_ｓｌ、管セクションの周りと土壌体との摩擦抵抗Ｒ_ｓｌが土壌体せん断破壊領域からの影響を受けないため、計算公式はせん断破壊法と同様であって、変化しないように維持し、即ち、以下の式９及び式１０に示され、

【数9】

（９）

【数10】

（１０）、 式において、Ｇ_１がトップカバーの自重（ｋＮ）であり、Ｇ_２が立て管の１節目の管セクションの自重（ｋＮ）であり、ｎ_ｓｌが推進中の立て管の管セクションの数であり、Ｇ_３が標準の管セクションの自重（ｋＮ）であり、γ_ｗが水の重さ（ｋＮ・ｍ^３）であり、ｈ_ｗがリフトアップ過程におけるトップカバーの上方から海水面までの高さ（ｍ）であり、Ｄが立て管の外径（ｍ）であり、Ａ_ｓが立て管の横断面の面積（ｍ^２）である。

【0028】

Ｒ_ｓｌとは立て管の外表面と土壌体との摩擦抵抗を示し、下記公式によって計算し、

【数11】

（１１） 式において、Ｍ_ｓｌが立て管の外表面の単位面積あたりの摩擦力（ｋＮ／ｍ^２）であり、Ｌが推進距離（ｍ）である。

【0029】

ステップ５では、破壊領域の形成段階における頂力を補正し、 土壌体せん断破壊法において破壊領域は上が大きくて下が小さい円錐台であると仮定するため、ｎの最小値が１．０１しか取られない。０ｍ～１．１ｍ推進距離範囲内に円錐台形破壊領域が依然として形成段階にあるため、ｎが１．０１を取れば、せん断破壊線範囲内の土壌体の自重Ｇ_ｅ及び配管と土壌体との間のせん断力Ｖを過大に計算することが明らかである。従って、０ｍ～１．１ｍ範囲内即ち０～０．０８８Ｌ_０範囲内の頂力を補正する必要がある。

【0030】

円錐台形破壊領域の形成段階における頂力をより正確に計算するために、補正係数ｍを用いて推進距離が０ｍ～１．１ｍである場合の頂力を補正し、補正後の計算頂力Ｆ_ｍは、以下の式１２であると仮定し、

（１２）、 本特許が選択した垂直リフト工事によれば、実測データ逆分析法を用いて、施工時間が２日間及び３日間である場合の平均頂力を基礎データとして、推進距離が０ｍ～１．１ｍである場合の頂力の補正係数ｍを逆算して、その結果を図４に示す。図４に示すように、施工時間が３日間であって、推進距離が０ｍ～１．１ｍである場合のｍは、以下の式１３を満たし、

【数13】

（１３）、 それを他の工事に普及させれば、推進距離が０～０．０８８Ｌ_０である場合、ｍは、以下の式１４を満たし、

【数14】

（１４）、 施工時間が２日間であって、推進距離が０～１．１ｍである場合のｍは、以下の式１５を満たし、

【数15】

（１５）、 それを他の工事に普及させれば、推進距離が０～０．０８８Ｌ_０である場合、ｍは、以下の式１６を満たし、

【数16】

（１６）。

【0031】

ステップ６では、ステップ１～５に基づいて垂直リフト工事における頂力Ｆ_ｓｌの計算公式を決定し、 式（１４）又は式（１６）を式（１２）に代入して、補正土壌体せん断破壊法による頂力Ｆ_ｍの計算公式は、以下の式１７であることを取得することができ、

【数17】

（１７）、 まとめれば、本特許における垂直リフト工法による工事における頂力を計算するフローチャートは図５を参照する。

【0032】

実施例１ 楊春山など（２０２０）（文献［５］，楊春山，何娜，劉力英，など．垂直リフト施工における上覆土壌層破壊形態の粒子流動のシミュレーション［Ｊ］．道路，２０２０，６５（３）：３５６－３６０．）は垂直リフト工事に対して粒子流動のシミュレーションを行うことにより、配管の上覆土壌層のせん断破壊面が非線形特徴を有し、三次関数分布を満足することを提案した。それと同時に、土壌体せん断破壊領域の頂部の破壊範囲が２．９７Ｄであることを提案し、王寿生及び葛春暉（２００９）が提案した１．２Ｄ～１．５Ｄとの間に比較的大きな相違がある。楊春山など（２０２０）（文献［５］）が提案したせん断破壊領域の頂部の破壊範囲２．９７Ｄを土壌体せん断破壊法による公式に代入するものは、「楊春山を補正する王寿生法」と称される。

【0033】

ある垂直リフト工事によれば、本発明の方法を用いて該工事における垂直リフト工法による工事における頂力を計算して、土壌体せん断破壊法（［文献２］）、楊春山を補正する王寿生法（文献［５］）及び実測頂力と比較して、図６～図７を取得することができる。図６における実測頂力とは施工時間が３日間である場合の立て管の実測頂力の平均値を指し、図７における実測頂力とは施工時間が２日間である場合の立て管の実測頂力の平均値を指し、具体的な数値は表３に示される。

【0034】

表３ 均質土壌層内に推進する７本の立て管の頂力が推進距離に伴う変化

【表3】

【0035】

図６～図７から分かるように、土壌体せん断破壊法、楊春山を補正する王寿生法による計算頂力が推進距離に伴う変化関数はいずれも単調に逓減する凹関数であり、推進距離が０ｍである場合に頂力が最大値であり、その後で推進距離の増加につれて頂力が絶えず減少し、実際の状況との相違が比較的大きい。本明細書における補正されたせん断破壊法は実測値に比較的一致し、頂力はいずれも最大値に増加してから徐々に減少する傾向がある。

【0036】

土壌体せん断破壊法による計算頂力は推進距離が２～１０ｍである場合に実測頂力よりも遥かに小さく、実際の状況との相違が比較的大きい。それは、円錐台の頂部の直径の値範囲が１．２Ｄ～１．５Ｄであれば、過小となるためであり、これは楊春山（文献［５］）が取得した結論に一致する。

【0037】

楊春山により補正される王寿生法による計算頂力は推進距離が約０ｍ～３ｍである場合に実測頂力よりも大きく、推進距離が３ｍ～１２．５ｍである場合に実測頂力よりも小さい。楊春山を補正する王寿生法による計算頂力は施工時間が２日間である場合の平均頂力の実測値に一層近づき、以上から分かるように、頂力を計算する際に施工時間の影響は無視できない。

【0038】

要するに、本特許に係る垂直リフト工事における頂力を計算するための補正されたせん断破壊法は施工時間の影響を考慮することができ、且つ計算しやすく、容易に応用でき、技術的意味及び応用価値がある。

【0039】

本実施例によれば、本発明の方法に係る補正されたせん断破壊法は施工時間の影響を考慮することができ、且つ計算しやすく、容易に応用でき、垂直リフト工事における頂力の計算に理論参照を提供することができる。

【0040】

以上の実施例は単に本発明の設計思想及び特徴を説明するためのものであり、その目的は当業者が本発明の内容を理解して実施できるようにすることにあり、本発明の保護範囲は上記実施例に限定されるものではない。従って、本発明に開示される原理、設計構想に基づいて行われる等価変更又は修飾は、いずれも本発明の保護範囲内にある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】