地下工事掘削過程における周辺岩盤の非線形力学応答および透水流動の進展メカニズムを明らかにするために、熱力学内部変数理論に基づき、硬化-軟化弾塑性損傷-透水流動連成の統一数値モデルを構築した。本モデルは損傷進展方程式をロジスティック関数で再構成し、損傷の発生、加速拡大および飽和過程をより正確に記述する。さらに双曲線関数の硬化則を導入し、最大応力前段階での降伏面の展開と最大応力後の収縮挙動を特性化した。また、間隙圧密効果と亀裂拡大誘起の透水性増大を同時に反映する異方性透水係数モデルを併用した。本モデルを基にFLAC3Dプラットフォームを二次開発し、室内応力-ひずみおよび透水係数実験データを用いて信頼性を検証した。これに基づき、ある地下工事掘進事例と併せて掘削による荷解除に伴う周辺岩盤の挙動を体系的に分析し、周辺岩盤のアーチ状沈下および水平変位の収束という変形パターンを明らかにした。さらに空間的に三次元で透水係数を再構成した特徴を示し、採空区周辺部において異方性が著しく増加し、他の領域では圧縮が支配的であることを示した。結果は、本モデルが岩体の弾性変形、硬化強化から軟化破壊に至る全過程の力学挙動を比較的正確に再現し、透水流動との連成効果を含むことを示している。

弾塑性損傷;硬化-軟化降伏;透水流動連成;数値モデル