高温・高圧下における岩石と地質不連続面の時間依存型破壊に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 小田 匡寛 埼玉大学, 工学部, 教授 (90008855)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷山 尚 埼玉大学, 工学部, 助手 (80236710) ; 長田 昌彦 埼玉大学, 工学部, 助手 (00214114) ; 角田 史雄 埼玉大学, 工学部, 教授 (80092021) ; 嶋本 利彦 東京大学, 地震研究所, 教授 (20112170)
• Keywords: 脆性材料 / 岩石 / 破壊 / クリープ

Research Abstract

本研究は、高温・高圧下における岩石と節理のクリープ、疲労破壊に関する実験を体系的に行い、地下深部での地下構造物の長期安定問題に資するデータを提供することを直接の目的とするが、併せて、岩石と節理の時間依存型破壊に関する一般理論の構築にも十分配慮して構成されている。すなわち、(1)実験結果を実務に利用できる形に整理すると共に、次の課題を集中的に検討する。(2)高温(200℃)・高圧(140MPa)下の岩石と節理の時間依存型破壊(クリープ破壊、疲労破壊)の微視的メカニズムの解明。(3)微細クラックの発生・進展に及ぼす応力腐食の定量的評価(構成式の確立)。(4)マイクロメカニックスの手法による時間依存型破壊の定式化と評価。平成8年度の研究成果を要約すれば、以下の通りである。
1)試験機の精度確保の検討とクラックの抽出方法の確立:花崗岩のような脆性材料のクリープ、疲労特性を実験的に明らかにするには、高度な制御機能が試験機に要求されるのみならず、クラックの抽出やAE計測など周辺機器の整備が不可欠である。本年度、a)制御のアリゴリズムの作成と実験精度の確認を行い、b)ステレオロジーを応用したクラック検出法を開発した。
2)岩石のクリープ、疲労試験による微小クラックの発生・進展の観察:脆性材料の時間依存型破壊を微小クラックの発生・進展の観点から説明するために、b)で開発した手法を用いてクラックの発生・進展を追跡し、クラックテンソルの考えを使ってその定量的評価を行った。その結果から、c)クラックの進展と時間依存型破壊との間の重要な関係を指摘した。また、d)変形に伴う透水性、弾性波速度、AEの変化を計測し、変形・破壊の微視的なプロセスを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 小田匡寛・他: "岩石構造の数量化とその岩盤力学への応用" テクトニクスと変成作用. 367-378 (1996)
• [Publications] M・Osada,et al.: "Deformation behaviour of soft rocks during consolidated-undrained cydic triaxial testing"