岩盤不連続面のせん断力学特性に及ぼす不連続面のかみ合わせと開口幅の影響について

Research Project

Project/Area Number	09751034
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	資源開発工学
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	村田澄彦京都大学, 工学研究科, 助手 (30273478)
Project Period (FY)	1997 – 1998
Project Status	Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help	¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000) Fiscal Year 1998: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 1997: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Keywords	岩盤不連続面 / せん断力学特性 / かみ合わせ / 弾性波 / 開口幅 / 接触 / 開口幅分布
Research Abstract	白浜砂岩の圧裂破断面を不連続面として,除荷状態ではあるがせん断途中の不連続面に対してせん断前後の詳細な表面形状測定およびせん断方向に平行で不連続面を垂直に切る断面の顕微鏡観察を行うことにより,せん断に伴う表面形状特性の変化の過程とせん断に伴う不連続面の接触状態の変化を調べた。その結果,圧裂破断面は垂直応力の作用だけでは完全にかみ合わないが,せん断応力が作用すると不連続面の収縮を伴って波長の短い凹凸までかみ合うようになることがわかた。また,不連続面の表面形状はピークせん断強度直後から顕著に変化し,せん断の進行に伴って波長の短い凹凸から削られることによって不連続面が徐々に滑らかになることがわかった。さらに,ピークせん断強度を越える時点で不連続面が開口し,せん断変位が進みせん断応力が残留せん断強度状態になると,不連続面は比較的波長の長い特定の凹凸でガウジを介して接触し,この凹凸に沿って滑ることによりダイラタンシーが増加することがわかった。しかし,以上のような方法をせん断中の不連続面や岩盤内部に存在する不連続面に適用することはできない。そこで,せん断試験中に不連続面を透過する弾性波(P波)の振幅変化を測定し,P波の振幅変化から不連続面の接触状態の変化を評価することの可能性について調べた。その結果,P波の振幅は,残留せん断強度状態ではほとんど変化しないことがわかった。これは,せん断試験中の残留強度がほとんど変化しないことと整合しており,せん断強度と不連続面の接触状態が密接に関係することを考えると,弾性波の振幅変化による不連続面の接触状態の評価が可能であるものと考えられる。しかし,不連続面を透過する弾性波の波形は不連続面上の異なる接触点での接触状態が重なって反映された結果であると考えられ,今後,P波の波形観測から接触状態を評価する定量的な解析手法が必要である。