岩石の3軸圧縮試験における破壊後の横方向変形の進展と分布に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455485
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 斎藤 敏明 京都大学, 工学研究科, 教授 (90056151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 澄彦 京都大学, 工学研究科, 助手 (30273478) ; 松本 義雄 京都大学, 工学研究科, 助手 (00026022)
• Keywords: 岩石3軸圧縮試験 / 岩石の横方向変位 / 破壊後 / 多点横方向変位計測 / X線CTスキャナ

Research Abstract

秋吉大理石,白浜砂岩,ベレア砂岩の3種類の岩石に対して,3軸圧縮試験を行い,試験時の供試体中央断面における半径変位分布を破壊後を含めて測定することにより,横方向変形の進展と分布について検討した.半径変位の計測には,試料の周囲に30度毎に取り付けられた12本のカンチレバ-型変位計を用いた.測定した半径変位をフーリエ級数により近似し,任意方向の変位を定量的に表現した.まず,岩石の横方向変形成分を等方変形成分,異方変形成分,平行移動成分,せん断面に沿う滑りに伴って生じる横ずれ成分に分離し,横方向変形の進展について検討した.その結果,弾性領域から塑性領域に入ると等方的変形が明らかに卓越し、延性的に変形が進行すること,また,急激な応力低下が見られると、等方的変形は停滞し、破断面に沿うすべりが支配的になることが定量的にわかった。さらに、測定断面の平行移動は実験開始直後から生じていることや、異方的変形が、強度破壊点近傍から現れることもわかった。次に,最大横方向変位に着目して横方向変形の進展について検討した結果,延性的な秋吉大理石では,供試体の全体破壊による等方変形が破断面にそったすべりによる変形を大きく上回ることがわかった.一方,白浜砂岩では,等方的な変形と破断面にそったすべりによる変形が同程度であり,軸ひずに対する最大横ひずみの比は側圧にかかわらずほぼ一定になることがわかった.さらに,最も脆性的なベレア砂岩では変形の大部分が破断面にそったすべりとなるため,軸ひずに対する最大横ひずみの比は側圧にかかわらずほぼ一定になることがわかった.最後に,岩石の変形はその内部の破壊によってもたらされる部分が大きいことから,秋吉大理石についてX線CTスキャナを用いて試料内部のCT値の分布を測定し、横方向変形との相関について検討を行った。その結果,軸ひずみの進展に従って内部のCT値が減少し、破壊の卓越する方向に直交して破断面が形成されることがわかった.

Research Products

• [Publications] 岡本繁樹, 村田澄彦, 斎藤敏明 他2名: "岩石圧縮試験時における破壊後領域での径方向変位の計測について" 資源・素材学会 平成8年度春季大会講演要旨集. 176-176 (1996)
• [Publications] 今村雅弘, 村田澄彦, 松本義雄, 斎藤敏明: "岩石の3軸圧縮試験における破壊後領域での横方向変形について" 資源・素材学会 平成9年度春季大会講演要旨集. 264-264 (1997)
• [Publications] Saito,T., Murata,S. and Takehara,H.: "Postfailure lateral deformation of rock specimen under the triaxial compression test" Proc.of the 1st.Asian Rock Mech.Symp.Vol.1. 439-444 (1997)
• [Publications] 斎藤敏明, 竹原秀明, 村田澄彦: "岩石の破壊後の横方向変形測定結果に基づく空洞周辺の変形解析" 第10回岩の力学国内シンポジウム講演論文集. 563-568 (1998)
• [Publications] 今村雅弘, 村田澄彦, 斎藤敏明: "岩石の三軸圧縮試験における試料内部の破壊と横方向変形" 資源・素材学会 平成10年度春季大会講演要旨集. (1998)