AEおよび微小地震を含む岩石の破壊現象にみられるフラクタル構造と破壊モデル

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05232203
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 平田 隆幸 筑波大学, 物理工学系, 講師 (20202278)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中野 司 通産省, 工業技術院・地質調査所, 主任研究官 ; 小川 泰 筑波大学, 物理工学系, 教授 (10025364)
• Keywords: フラクタル / AE / 岩石破壊 / 時系列

Research Abstract

岩石の破壊現象には、さまざまなフラクタル構造がみられる。岩石の破壊パターンが幾何学的なフラクタルであり、また個々の破壊を点過程とみなしたときに時間・空間・規模の分布もフラクタル構造を示す。しかし、それぞれのフラクタル次元(例えば、破壊パターンのフタクタル次元D_<geometry>、破壊サイズのフラクタル次元D_<size>、破壊の空間分布のフラクタル次元D_<spatial>など)の間の相関はよく分かっていない。ここでの目的は、以下の2つである。1)岩石の破壊実験および地震の観測データの解析をおこなう。そしてAEおよび微小地震を含む岩石の破壊現象にみられるフラクタル次元の間の相関を明らかにする。2)不均質媒体のフラクタル破壊モデルの構築し、モデルからフラクタル次元の間の相関を予言する。フラクタル破壊モデルと実験および観測データから得られた結果を比較し、モデルの改良をおこなう。そして、これらのプロセスをとおして、不均質媒体の破壊におけるフラクタル構造の本質的な理解を確立する。この視点に立ち、研究状況を見てみると、例えば、破壊パターンのフタクタル次元D_<geometry>、破壊サイズのフラクタル次元D_<size>、破壊の空間分布のフラクタル次元D_<spatial>などを同時に求めた研究でさえほとんど存在しない。本年度は、岩石の破壊実験時に得られたAE(発生時間、発生規模、発生位置)の時系列を解析し、破壊サイズのフラクタル次元D_<size>と破壊の空間分布のフラクタル次元D_<spatial>などを同時に求めることを試みた。さらに、破壊パターンのフタクタル次元D_<geometry>を求めることをおこなっているところである。現段階では、明確な結論を出せるところまで、データがそろっていない。統計処理をすることによって、各フラクタル次元間の間の関係を明らかにできる可能性がある。より系統的な実験データの集積をおこなっている段階であるといえる。