1994 Fiscal Year Annual Research Report
マグマ熱抽出のためのマグマ内熱交換システムの力学的安定性に関する固体力学的研究
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06650083
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
林 一夫 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30111256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 高敏 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00184664)
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| Keywords | 地熱 / マグマ / 構成式 / クリープ / マグマ熱内蔵交換システム / 破砕帯 |
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| Research Abstract |
高温下での岩体特性について、構成関係式の検討を行った。すなわち一軸状態でのクリープひずみの応力依存性についてはNorton則を用い、応力のべき乗に比例するとした。クリープひずみの時間依存性については、第二期クリープを想定して、線形関係を置き、また、温度依存性については、Arrhenius則を採用した。さらに、多軸応力に対しては、クリープポテンシャルとして、偏差応力の第二不変量を用いたJ_2-流れ則を適用し、これに前述の一軸応力-ひずみ関係を与えて、三種の岩体すなわち、花崗岩、斜長石岩およびカンラン岩の構成関係式を作成した。マグマエネルギー抽出システムの凝固マグマの材料力学的安定性の解明を行うためには、あらかじめ凝固域内の温度分布を明らかにしておくことが必要である。このため溶融マグマに囲まれた凝固域及び、固液共存領域内の熱移動解析を実施し、固化域内の温度分布及びその経時変化、さらには、固化域の成長・退縮挙動を明らかにした。このようにして求めた温度分布と前述の構成関係式を用いて、二次元軸対称近似の応力解析を実施し、上記三種の岩種に対する固化域の応力分布の特徴およびその経時変化の基本的特徴を明らかにした。さらに、この応力解析をもとに、各岩種のマグマエネルギー直接熱抽出システムに対する適応性について、坑井近傍の破砕帯形成の観点から基礎的評価を行った。その結果、花崗岩質、カンラン岩質、斜長岩質の三者のうちカンラン岩質が最もマグマ内熱抽出システム坑井周辺に破砕帯を形成しやすい性質を有し、斜長岩質がこれに次ぐことがわかった。これに対し、花崗岩質の場合は、開放型熱抽出システムには不向きであるということがわかった。
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[Publications] 林 一夫: "マグマエネルギー直接抽出における熱抽出量と固化域の成長および退縮に関する研究" 日本地熱学会誌. 16. 327-342 (1994)
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[Publications] K.Hayashi: "Stress Field and Formation of Fracture Network in the Solidified Magma Region for the Direct Utilization of Magma Energy" Proc.World Geothermal Congress. 発表予定. (1995)
