岩石の圧縮繰り返し載荷におけるAE発生挙動と耐久性に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452315
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 山下 秀 秋田大学, 鉱山学部, 教授 (90001213)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 文男 秋田大学, 鉱山学部, 助教授 (80124585)
• Keywords: 岩石 / 疲労試験 / アコースティック・エミッション / 疲労限界 / 載荷・除荷一軸圧縮試験 / 降伏応力

Research Abstract

本年度は、主に荻野凝灰岩および秋吉大理石試料を用い、載荷・除荷繰り返し一軸圧縮試験試験および疲労試験を行った。
載荷・除荷繰り返し一軸圧縮試験において、ひずみおよびAE発生挙動を計測し、AEの計測結果からカイザー効果は荻野凝灰岩では約31.4MPa、秋吉大理石では約51.2MPaの一軸圧縮応力まで認められ、これ以上の応力では、載荷の際に連続的にAEが発生し、カイザー効果は見られなかった。また、このカイザー効果が認められない領域において除荷した場合、残留ひずみがより大きくなり、特に横ひずみで顕著である。また、除荷時にもAEが観測されることから、上記の領域において岩石は除荷時にもき裂が成長する不安定なき裂の成長領域に入っているものと考えられる。
疲労試験においては、AEの発生挙動は、上限応力が高い場合には試験片の破断まで連続的に一定の割合で増加する傾向を示し、破断に至る。上限応力が低下すると、少ない繰り返し回数においてAEの発生が認められ、つぎにAEの発生があまり見られない繰り返し回数の範囲が存在し、さらに、試験片が破断に近づくと、AEの発生数が次第に増加する。なお、AEの発生数には試験片の固体差が見られ、その差が著しい。
疲労試験の試験結果から推定される耐久限界は、荻野凝灰岩では約28.3MPa以下であり、秋吉大理石では約67.4MPaであると推定される。両岩石の耐久限界と降伏応力とを比較すると、荻野凝灰岩では疲労限界が降伏応力よりも低くなり、秋吉大理石では逆に疲労限界は降伏応力よりも高くなり、岩種により異なることが認められた。したがって、AEのカイザー効果から評価される降伏応力により疲労限界を求めることは難しいと考えられる。
これらはまとめて「資源と素材」に論文投稿の予定である。

Research Products

• [Publications] 杉本文男、山下 秀、赤羽 茂: "圧縮疲労過程における岩石の力学的性挙動について" 1995年資源・素材学会春季大会研究・業績発表講演会. (発表予定).
• [Publications] 山下 秀、杉本文男、山内 優、デンベレル・ナムスライ、山崎貴博: "堆積岩の変形破壊過程と微視的構造" 1995年資源・素材学会春季大会研究・業績発表講演会. (発表予定).
• [Publications] 山下 秀、杉本文男、山内 優、川辺金光: "大谷石のクリープ特性とクリープ過程について" 資源と素材. 110. 875-882 (1994)
• [Publications] S.Yamashita,F.Sugimoto,M.Yamauchi and S.Mori: "Studies on Creep Process and Mechanism of Rock" Proc.of MMIJ/AusImm Joint Symposium,Ube,. 341-350 (1994)
• [Publications] 山下 秀、杉本文男、山内 優、森 聡: "岩石のクリープ破壊過程における内部破壊の進行状況について" 1994年資源・素材学会春季大会研究・業績発表講演会. 105-106 (1994)
• [Publications] 杉本文男、山下 秀、赤羽 茂: "損傷を受けた砂岩の疲労特性" 1994年資源・素材学会春季大会研究・業績発表講演会. 115-116 (1994)