Analysis of crack propagation in heterogeneous rock masses under high temperature and high pressure conditions
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21F21715
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 晃 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (40305008)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SHARAFISAFA MANSOUR 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-07-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 地熱 / CCS / 水圧破砕 / き裂進展 / 地層処分 / 不均質岩盤 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，熱開発や二酸化炭素地中貯留あるいは高レベル放射性廃棄物の地層処分などの地下岩盤を利用する際に最も重要となるき裂の発達と制御について研究を行うものである。とりわけ，これらのプロジェクトにおいては高温の岩盤を対象としているため，き裂進展や地熱エネルギーの回収に用いられる水により温度低下が生じ，結果，大きな熱応力が発生する。本研究では，岩盤応力に加えて大きな熱応力が発生する場でのき裂の進展プロセスに主眼を置いて研究を行うものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模地下空洞の掘削や大深度トンネル，あるいは地熱開発において岩盤の安定性の評価が非常に重要である。岩盤の安定性を評価する一番の要因は岩盤内部のき裂であり，様々な岩種あるいは様々な応力条件下でその進展挙動を把握する必要がある。本研究では，外国人研究員が主に個別要素法と有限要素用により，複雑な岩盤内部でのき裂進展挙動を数値解析により明らかにした。
本共同研究では岩盤の不均質性を考慮したモデルを作成し，さらに様々な応力条件下により引張き裂，せん断き裂の進展範囲を明らかにした。本研究で対象としたので主に水圧破砕による静的な破壊および発破を模試した動的な破壊について，き裂進展の特徴を明らかにするとともに，岩盤の支える応力の再配分や空洞周辺の緩和能力についてお明らかにした。特に，水圧破砕のき裂進展では高温下の岩体でのき裂進展挙動の把握が重要である。岩盤は天然の材料であるがゆえに必然的に多数のき裂を有している。このような場に高温下の岩体に水を圧入した場合，岩石自体の不均質性に加えてその温度差から熱応力が発生する。したがって，き裂の進展挙動は周辺岩盤に作用する岩盤応力のみならず，この岩盤に作用する熱応力の影響を十分に理解する必要がある。本研究では，特にこの点に注目し，個別要素法と有限要素法を組み合わせたハイブリッド手法によりき裂進展挙動を明らかにした。
これらの研究結果についてはRock Mechanics and Rock Engineering などの国際誌に投稿誌，既にその一部が受理されている。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
