全断面トンネル掘進機（Tunnel Boring Machine、TBM）のローラーカッター貫入室内モデル試験に基づき、3種類の異なる破岩モード（完全岩石破壊、同軌跡破砕、異軌跡破砕）が異なる周辺圧条件下で高強度花崗岩試料の貫入荷重進化特性を研究した。貫入荷重-貫入度特性曲線、ピーク荷重、最大落差変化法則の解明を重点的に行い、異なる破岩モードと周辺圧条件下でのTBMローラーカッターの受力特性を取得した。結果は次の通りである。1）高圧力群の貫入荷重-貫入度特性曲線は低圧力群より先に低下し、その下降幅は小さいが、対応する貫入荷重はピーク荷重ではなく、低圧力群の初回下降荷重がピーク荷重であり、落差幅は大きい。2）中高圧10～15MPaでは、ピーク荷重および貫入荷重の最大落差幅が最小であり、この圧力範囲はTBMの掘進により適していることを示す。3）低圧条件下では、異軌跡破砕モードが同軌跡破砕モードよりTBMローラーカッターの貫入荷重をより効果的に低減するが、同軌跡破砕モードの試料はくさび状破壊を受け、その最大落差幅は最小であり、工具に作用する衝撃荷重と摩耗を減少させる。

高強度超硬岩;全断面トンネル掘進機;予切り目;破砕モード;貫入荷重