覆工コンクリートは，一般的にコンクリートポンプを用いた吹上げ方式により施工されるが，コンクリートを流動させて充填するため，材料分離や締固め不足が原因と思われる不具合が存在し，うきやはく離等の品質低下につながる可能性がある．本研究では，供用を終えた道路トンネルの覆工コンクリートからコアを採取し，ひび割れ変状と，材料分離の目安となる粗骨材分布から，流動先の妻部のコンクリート品質低下を確認した．また，その改善策として，材料分離抵抗性と品質向上が期待される火山ガラス微粉末をコンクリート混和材として用いることを提案し，模擬施工試験や覆工への実施工試験を行ってその効果を検証した．その結果，火山ガラス微粉末により粗骨材が妻部まで連行されて均質性が向上するとともに，表面品質の改善に寄与することを確認した．

　本研究では，応力を解放することで掘削をモデル化する粒状体個別要素法を用いた解析手法を新たに開発し，その解析手法について論じるとともに，応力境界型のモデル実験との比較により地山挙動や崩壊土圧について解析手法の妥当性を評価した．これにより，本手法は，砂質地山特有の不連続体的な挙動やトンネルの崩壊時の土圧をよく再現し，それらを評価するのに有用であることが分かった．また，解析手法をトンネル部分の自重や静止土圧係数を考慮した地山初期応力を解放できるように拡張し，その結果について述べた．解析やモデル実験におけるトンネル崩壊時の土圧について，Terzaghiの緩み土圧との比較を行い，変形挙動との関係について論じた．

　近年，山岳トンネルでは供用中の盤ぶくれの顕在化により，インバートを新設または再設置する事例が報告されている．今後同様の事例の増加が推測され，著者らは補強対策の合理化に関する検討を進めている．本研究では，施工の省力化を念頭に置いた新たなインバート形状を仮定し，実大規模の概ね1/100の小規模のトンネル模型に対して盤ぶくれによる外力を想定した荷重を作用させる実験を実施し，新たなインバート形状の構造としての成立性を検証した．その結果，本研究で提案する形状は従来の逆アーチ形状には及ばないものの，一定程度の補強効果を期待できる可能性が示された．また，模型実験を数値解析により再現することで実験結果の妥当性を検証し，応力の発生傾向等の観点からインバート形状の変化がトンネル構造に与える影響を考察した．

　送電用シールドトンネルのうち，湾岸部に建設されたものでは，既に塩害による鉄筋腐食が発生した事例があり，中には一般的な塩害予測手法による予測結果よりも早期に鉄筋が腐食した事例もあった．したがって，送電用シールドトンネルの劣化の予防保全対策を計画的に実施していくには，塩害発生を正確に予測する手法が必要である．送電用シールドトンネルでは，内部の気温が比較的高く，漏水の蒸発により塩分が濃縮される特徴がある．この特徴を考慮すると，トンネル内部のコンクリート表面の塩分濃度は一定ではなく，時間の経過に伴って上昇する可能性が考えられる．本論文では，送電用シールドトンネルの表面の塩分濃度の調査および分析を行い，塩分濃度が上昇する場合の上昇速度の推定式，塩害発生の予測手法を提案し，実用化への考察を行った．

　陥没に対する社会的注目が高まっている状況下で，崩壊性の高い砂地盤を高速掘進するシールド工事を施工した．本工事では，切羽安定性と高速施工を両立することから，泥水式と泥土圧を適宜切り替えることのできる泥水泥土複合式シールド工法を採用した．しかし，両工法の切替について適切な指標は定められていない．そこで，本工事では，暫定的な指標のもとに施工を進め，施工実績から得られたデータを分析し，後続施工に反映し施工を行った．本論文では，切羽安定性と高速施工を両立するために実施した泥水泥土複合式シールド工法の一連の対応策について論じ，掘進管理指標を提案する．