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A study on the ground deformation of ocean sediments during methane hydrate dissociation

Research Project

Project/Area Number 22760356
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Geotechnical engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

KIMOTO Sayuri  京都大学, 工学研究科, 准教授 (70362457)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2011: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2010: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywordsエタンハイドレート / 地盤力学 / 変形 / メタンハイドレート
Research Abstract

化学-熱-力学連成解析手法を用いて室内実験をシミュレーションし、解析手法について検証した。解析に用いた有限要素メッシュについては実験条件と同様に円柱モデルとし、3次元解析コードを用いて減圧法による分解時のシミュレーションを行った。その結果、分解速度、温度変化および沈下量について、実験結果を定性的、定量的に再現可能であることが明らかとなった。また、解析に用いる材料定数について検討したところ、分解速度係数についてはその値が大きいほど、数値的に不安定となることが明らかとなった。そこで、長期的な分解時の挙動を評価するため、分解速度係数を実験値の10分の1とすると、安定な数値解が得られた。
さらに、開発した化学-熱-力学連成解析手法を用いて、海底地盤を想定したガス生産時の分解シミュレーションを実施し、分解時の地盤変形挙動の予測を行った。特に分解に伴い地すべりが生じる可能性について、解析的に検討した。大規模な海底地盤をモデル化して地すべり予測を行うため、通常の飽和土の水-土連成解析と比較すると、未知数として各節点のガス圧、温度が加わる。また、大変形を取り扱うため、updated Lagrangian法を用いた有限変形理論に基いて定式化しており、変位については平面ひずみモデルで8節点アイソパラメトリック要素を用いている。実際の開発状況に近い条件で分解時の変形予測シミュレーションを行うため、生産井や海底面の傾斜を考慮した解析を行った。その結果、分解がほぼ収束した後も変形が継続し、地表面近くで大きな変形を生じる可能性があることが明らかとなった。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • Research Products

    (19 results)

All 2011 2010

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] A Chemo-Thermo-Mechanically Coupled Behavior during Gas Hydrate Dissociation and its Numerical analysis2011

    • Author(s)
      Kimoto, S., Oka, F., Miki, Y., Fukuda, T., H.Iwai
    • Journal Title

      Proc.of 9th International Workshop on Bifurcation and Degradation in Geomaterials

      Volume: 1 Pages: 85-92

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  • [Journal Article] A chemo-thermo-mechanically coupled analysis of hydrate bearing sediments2011

    • Author(s)
      Kimoto, S., Oka, F., Miki, Y., Fukuda, T., Iwai, H., Kitano, T.
    • Journal Title

      The 14th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

      Volume: (CD-ROM)

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  • [Journal Article] A Numerical Analysis of Hydrate-Bearing Subsoil during Dissociation using a Chemo-Thermo-Mechanically Coupled Analysis Method2011

    • Author(s)
      Oka, F., Kimoto, S., Kitano, T., Iwai, H., Higo, Y.
    • Journal Title

      Proceeding of 4th International Conference GeoProc2011

      Volume: (CD-ROM)

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  • [Journal Article] A Chemo-Thermo-Mechanically Coupled Behavior during Gas Hydrate2011

    • Author(s)
      Kimoto, S., Oka, F., Miki, Y., Fukuda, T. and H. Iwai
    • Journal Title

      Dissociation and its Numerical analysis

      Pages: 85-92

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      Oka, F., Kimoto, S., Kitano, T., Iwai, H., and Higo, Y.
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      Proceeding of 4th International Conference GeoProc

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  • [Journal Article] A chemo-thermo-mechanically coupled analysis of ground deformation induced by gas hydrate dissociation2010

    • Author(s)
      Kimoto, S., Oka, F., Fushita, T.
    • Journal Title

      International Journal of Mechanical Sciences

      Volume: Vol.52 Pages: 365-376

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    • Author(s)
      木元小百合
    • Organizer
      第3回メタンバイトレート総合シンポジウムCSMH-3,2011
    • Place of Presentation
      産総研臨界副都心センター(東京)
    • Year and Date
      2011-11-30
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      木元小百合
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      第3回メタンハイドレート総合シンポジウムCSMH-3
    • Place of Presentation
      東京
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      2011-11-30
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      福田知晃
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      第46回地盤工学研究発表会
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      神戸国際会議場(神戸市)
    • Year and Date
      2011-07-05
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      第46回地盤工学研究発表会
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      神戸国際会議場(神戸市)
    • Year and Date
      2011-07-05
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      木元小百合
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      第2回メタンハイドレート総合シンポジウムCSMH-2 2010
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      東京
    • Year and Date
      2010-12-02
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      木元小百合
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      Taipei
    • Year and Date
      2010-11-14
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      木元小百合
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      台北 台湾
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      2010-11-14
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      木元小百合
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      札幌
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    • Author(s)
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      第65回年次学術講演会,土木学会
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      札幌
    • Year and Date
      2010-09-01
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  • [Presentation] 多相連成解析法を用いた減圧法によるCO_2ハイドレート分解実験のシミュレーション2010

    • Author(s)
      木元小百合
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      第65回年次学術講演会,土木学会
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      札幌
    • Year and Date
      2010-09-01
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      岩井裕正, 木元小百合
    • Organizer
      第45回地盤工学研究発表会
    • Place of Presentation
      愛媛
    • Year and Date
      2010-08-18
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      2010 Annual Research Report 2010 Final Research Report

URL: 

Published: 2010-08-23   Modified: 2017-05-19  

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