長期岩盤モニタリングシステムの開発と実用化

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555311
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山冨 二郎 東京大学, 工学部, 教授 (70107548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹内 達也 ユナイテッドシステムエンジニア, 研究本部, 研究本部長 ; 茂住 洋史 神岡鉱業, 地下利用事業室, 研究開発担当主査 ; 安達 毅 東京大学, 工学部, 助手 ; 茂木 源人 東京大学, 工学部, 助教授 (70182160) ; 佐々木 久郎 秋田大学, 鉱山学部, 助教授 (60178639)
• Keywords: 岩石力学 / モニタリングシステム / AE / 微小地震 / 弾性波伝播速度 / 減衰特性 / パワースペクトラム / 波形解析

Research Abstract

本年度(平成6年度)は、研究の初年度であったので、準備的な研究を主として行った。『長期岩盤モニタリングシステムの開発と実用化試験』という研究テーマに沿うべく、文献調査、資料収集を始めとして、波形解析とデータ処理のためのソフトウェア開発を行った。また、岐阜県の神岡鉱山をフィールドに選び、自作したAEセンサーを埋設して予備的な計測を行った。実験の概要は以下の通りである。既説の坑道から上向きに5mの垂直孔を4本穿孔し、この中にAE(微小地震)を検知するセンサーを1孔に1本づつ埋設した。孔と孔の間隔は約10mであって、正方形を形作るように配置されたが、その中央を明瞭な傾斜70度の亀裂が1枚走っている。AEセンサーは岩盤内に発生する微小なAE音を捉えるのが本来の目的であるが、まず、岩盤の弾性波伝播特性、減衰特性や亀裂の影響を明らかにする必要がある。そこで、正方形格子の内部及び外部に15孔にのぼる垂直上向き孔を別に穿孔し、この中で精密雷管を起爆して人口地震を発生させ、雷管の爆轟波を4本のセンサーによって捉えた。人口震源の位置を変えて、震源とセンサー間の弾性波伝播速度、亀裂を挟むことによる影響、センサー間の感度補正、減衰定数、波形解析、震源同定の精度チェック等を行った。主な結果は次の通りである。岩盤中の弾性波伝播速度としては、5220m/secの値が平均値として得られ、観測波形のパワースペクトラムから、周波数ごとの減衰特性値であるQ値を求めたが、高周波成分の減衰が著しいことが解った。しかし、残念ながら、今回の計測では、亀裂の影響が明瞭には現れなかった。また、計測中に天然のAEを捉えることができなかったので、来年度は地圧条件の厳しい深部に計測ステーションを設ける予定である。いずれにしても、現位置計測のシステムと計測データ処理システムに関する作業が終わったので、来年度の本格計測の準備は整った。

Research Products

• [Publications] 山冨二郎: "斜面安定性評価のための応力・浸透流連成解析" 資源・素材関係学協会合同秋季大会分科研究会資料. K. 21-24 (1994)
• [Publications] 狭川義弘: "A Rheology model for Non-linear and Time-dependent Behaviors of Rocks" Proc.8fh ISRM Congress. (印刷中).
• [Publications] 佐々木久郎: "Numerical Simulation to Evaluate Wetness for Striped Partly Wet Patterns in Underground Airways." Proo.of MMIJ/Aus IMM Joint Symp.'94. 393-400 (1994)
• [Publications] 茂住洋史: "ジョイントを考慮した三次元境界要素法解析法の開発と地下空間開削事例への適用" 資源素材学会誌. 110. 953-958 (1994)