岩石の破壊過程で発生する電磁波に関する研究

• Project/Area Number: 11750804
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 福井 勝則 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70251361)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2000: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1999: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 岩石 / 一軸圧縮 / 電磁波 / 亀裂 / 強度破壊点以降 / アコースティックエミッション / 破壊 / 花崗岩 / 岩盤 / 破壊過程 / 破壊予測 / 一軸圧縮試験

Research Abstract

従来の研究で岩石の破壊時に電磁波が発生することが指摘されている。また、電磁波の発生は、アコースティック・エミッション(AE)と深く関わっていることは指摘されているが、その機構に関しては、不明な点が多い。
そこで本研究では、一軸圧縮破壊過程での岩石から発生する電磁波を測定することとした。まず、7種類の試料を用い、実験を行ったところ、稲田花崗岩、本小松安山岩、葛生苦灰岩では強度破壊点以降、比較大きな電磁波が発生することがわかった。しかしながら、三城目安山岩、秋芳大理石、来待砂岩、セメントモルタルでは雑音レベル以上の電磁波を観測することができなかった。この結果から、比較的強度が高く脆性的な岩石の方が発生する電磁波が大きいことがわかった。
次に、稲田花崗岩を用いて載荷条件を変化させた実験を行った。まず、歪速度を小さくした試験を行ったが、多少電磁波は小さくなったが、十分観測することできた。強度破壊点以降、急激な破壊を防ぎ、徐々に破壊を進行させる応力帰還制御によって試験を行ったが、わずかの応力の低下によっても電磁波が発生することがわかった。ただし、電磁波は小さくなり、発生回数は増加する結果となった。
以上の結果から、花崗岩をはじめとする、脆性岩石ではわずかな破壊でも比較的大きな電磁波を発生している可能性があることがわかった。今後は、鉱山や土木分野での岩盤崩壊の予測に、この研究を発展させたいと考える。