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Evaluation of risk for fault reactivation and migration by means of sequential scratch test using core specimens

Research Project

Project/Area Number 19K04603
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

TAKEMURA Takato  日本大学, 文理学部, 教授 (30359591)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsスクラッチテスト / 岩石の硬度 / 摩擦係数 / せん断試験 / 炭酸塩鉱物 / 二酸化炭素地下貯留 / 断層破砕帯 / 断層再活動
Outline of Research at the Start

断層が再活動した際の問題点は,新たな水みちが形成され,大深度に貯留・処分した物質が流体と共に地表付近まで到達する可能性がでてくることである.しかしながら,実験室レベルでの,断層の再活動のメカニズムと再活動による透水性の変化についての評価は追いついておらず未解明な点が多く残されている.今後,我が国においても,地下空間を利用する機会が増えるであろうことをふまえ,断層再活動の可能性と再活動による地表面への影響を適切に評価するために地盤工学に基づいた断層の再活動による流体移動のリスク評価法を開発し提案することを目的とする.

Outline of Final Research Achievements

Rock core samples were used to continuously evaluate their mechanical properties using the scratch test. In the scratch test, the rock surface is scratched with a hard material (e.g., diamond indenter) under a vertical load. The ratio of the horizontal to the vertical load is the coefficient of friction, and its continuous variation can be obtained. A rock sample that shows short-period oscillations is a rock sample with ductile behavior, and the rock samples with large amplitude and periodic oscillations are considered to be brittle rocks. We can infer that areas of sedimentary rocks with locally low friction coefficients are surfaces with the potential to become slip surfaces. The horizontal stresses are related to the Young's modulus of the rock, and a comparison with the hardness of the rock shows a positive correlation. The scratch test can evaluate the brittle behavior of rock cores, because fractures that cause cracks occur when differential stress is applied.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,地下空間の利用,廃棄物の地層処分や二酸化炭素地下貯留などにおいて,その流体移動経路となりえる亀裂が新たに形成されるかどうかを評価するための手法の開示を行った.流体移動経路の評価は地域全体で行うことはできず,ボーリングコアなど限られた試料から推定せざるを得ない.そのような中,本研究で開発したスクラッチテストはコア試料を用いて連続的に物性値を得ることを可能としている.また,スクラッチテストでは使用する領域が表面のみであることから,その後のコア試料の観察や室内試験への影響も極めて少ない.そのため,まず初めにコア試料を使って連続的な物性評価をするにはスクラッチテストが最適であると考える.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Geoscience Australia(オーストラリア)

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    • Author(s)
      細野日向子・竹村貴人・木村克己・菊地輝行
    • Journal Title

      応用地質

      Volume: 63

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Experimental study on the mechanical properties of past submarine landslide layers including volcaniclastic material2021

    • Author(s)
      Yang Li , Hinako Hosono , Takato Takemura , Daisuke Asahina
    • Journal Title

      Proceedings of the 5th International Workshop on Rock Mechanics and ISRM2021 Specialized Conference Engineering Geology in Volcanic Fields (RMEGV2021)

      Volume: 5

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of stress path on brittle failure of sandstone: Difference in crack growth between tri-axial compression and extension conditions2021

    • Author(s)
      Kamran Panaghi, Takato Takemura, Daisuke Asahina, Manabu Takahashi
    • Journal Title

      Tectonophysics

      Volume: - Pages: 228865-228865

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2021.228865

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of hydraulic and mechanical characteristics of sediment layers on water film formation in submarine landslides2020

    • Author(s)
      Shogo Kawakita, Daisuke Asahina, Takato Takemura, Hinako Hosono, Keiji Kitajima
    • Journal Title

      Progress in Earth and Planetary Science

      Volume: 7(62) Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1186/s40645-020-00375-7

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Experimental study on the effect of changes in pore water pH on friction coefficient of rock2022

    • Author(s)
      Hosono, H., Takemura, T., Asahina, D.
    • Organizer
      Eurock 2022
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  • [Presentation] スクラッチテストによる地質材料の物性値連続測定の検討2021

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      竹村 貴人・朝比奈 大輔
    • Organizer
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      細野 日向子,竹村 貴人,木村 克己,菊地 輝行,近藤 健太郎,高橋 謙一
    • Organizer
      日本応用地質学会研究発表会
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      竹村 貴人, Tenthorey Eric, 細野 日向子, 佐藤 稔, 朝比奈 大輔
    • Organizer
      JpGU - AGU Joint Meeting 2020: Virtual
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      朝比奈大輔, 竹村貴人
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      令和2年度日本応用地質学会研究発表会
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      細野日向子, 竹村貴人, 木村克己, 杉山直也, 菊地輝行, 秦野輝儀
    • Organizer
      令和2年度日本応用地質学会研究発表会
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      日本地球惑星科学連合2020年大会
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  • [Presentation] 真三軸透水試験によるOtway地域の堆積岩の断層形成に伴う透水特性の変化2020

    • Author(s)
      竹村 貴人、Tenthorey Eric、細野 日向子、佐藤 稔、朝比奈 大輔
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2020年大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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