き裂内流体の局所的圧力変動に対する地下き裂の動的応答とき裂評価に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550064
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 林 一夫 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30111256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新妻 弘明 東北大学, 工学部, 教授 (90108473)
• Keywords: 破壊 / 地熱 / HDR / き裂評価 / 地下き裂 / 弾性波 / 逆問題 / 地下構造

Research Abstract

2年継続の最終年度に当たる本年度では、前年度に開発した地下き裂の動的応答解析法の改良をはかり、これを確立した。この方法は、き裂面に能動的刺激を受ける地下き裂の動弾性問題を、ラプラス像空間で定義された特異積分方程式を解くことに帰着せしめ、その基本解の特性を利用して、時間空間における動的応答の基準振動モ-ド及び基準振動数を陽的に明らかにすることが出来る点に、従来の解法に卓越する特徴がある.この方法を能動的刺激を受ける地下き裂の動弾性問題に適用して、AE法による地下き裂のキャラクタリゼ-ションの詳細な検討を行い、以下の新しい知見を得た。すなわち、本研究代表者は、従来から、AE源からき裂寸法の10倍程度離れた中間領域の観測点で観測される周方向変位スペクトルにピ-ク周波数が存在し、この周波数からき裂寸法を算定できることを提唱してきたが、上述の方法による本研究の結果、このピ-ク周波数は、実は、地下き裂の第1次対称モ-ドの固有振動数に一致することが明らかとなった。従って、このピ-ク周波数は、観測対象となっている地下き裂の固有の物理量であり、AE源から観測点までの距離、AE源に対する観測点の方位、水圧破砕刺激の種別、あるいは、岩体の有する減衰能の強弱等に依存しない、極めて安定な計測量としてき裂寸法の評価に使うことができることになる.さらに、超大型試験片(10m立方体)の水圧破砕時のAEイベントをグリッド法で解析すると、ほとんど大部分のAEイベントがせん断モ-ドのき裂方形によるものと評価され、ほぼ無封圧での水圧破砕の負荷形態が開口モ-ドであることと矛盾する結果となることがこれまでの研究で指摘されていたが、本研究において、き裂放出弾性波のエネルギ-を検討した結果、上述の矛盾は、開口モ-ドのエネルギ-がせん断モ-ドのそれに比べ極めて微弱であることに起因することが明らかになった.

Research Products

• [Publications] 宮本 剛寿,林 一夫,阿部 博之: "AE波による岩体内き裂モ-ドの判別の可能性ー超大型岩石試験片の水圧破砕時の弾性波エネルギ-の検討ー" 資源・素材学会,地下き裂のキャラクタリゼ-ションワ-クショップ論文集. 60-64 (1990)
• [Publications] K.Hayashi,M.Iimura: "Elastic Waves Radiating from a Penny Shaped Reservoir Crack in a Rock with Attenuation and Mapping of a Reservoir Crack" Progress in Acoustic Emission,Jpn Soc.NDI. V. 203-210 (1990)
• [Publications] K.Hayashi: "A BIEM Approach to the Problem of Dynamically Excited Crack with Applications to the Characterization of a Hydraulically Stimulated Geothermal Reservoir Crack" proc.of Fith Conf.AE/MS Activity in Geologic Struc.Mater.(1991)