岩石の内部構造に依存した亀裂の進展性と風化に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455486
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松井 紀久男 九州大学, 工学部, 教授 (30136535)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 一ノ瀬 政友 九州大学, 工学部, 助手 (50038006) ; 島田 英樹 九州大学, 工学部, 助教授 (70253490)
• Keywords: 岩盤構造物の安定 / 岩石の風化 / 亀裂の発生と進展 / 力学的特性値 / 岩石の内部構造 / 岩石構成鉱物

Research Abstract

岩石風化のメカニズムの解明を目的として、まず、乾湿繰返しに伴う岩石の内部構造(特に空隙)の変化に着目し、乾湿繰返しに伴う岩石の強度特性および細粒化(スレ-キング)進展過程について検討した。その結果、岩石内部の小さな空隙はより大きく成長するため、この空隙が弱面となって破断面が形成され易くなるものと思われる。また、細粒化(スレ-キング)に影響を及ぼす要因について、乾燥温度、吸水率、サイクル数をパラメータとして検討した。そして、粒径加積曲線から得られる50%径、2mm通過率、均等係数、残留率差の絶対値の総和および比表面積の変化率から影響要因を総括的に比較した結果、細粒化現象は、吸水率変化が大きいほど顕著に認められ、乾燥温度の影響はほとんど無いことが分かった。さらに、細粒化の定量的な評価法のひとつとして、比表面積の変化率を用いる方法が良いことが分かった。
次に、上記とは別に亀裂の進展性を評価するために、破壊靱性試験、衝撃破砕試験等を行い、岩石の力学特性や破砕性を評価する衝撃硬度数RIHN及び内部構造を表すインデックスの亀裂の進展性への影響について検討した。その結果、RIHN及び含有石英の平均粒径と破壊靱性値には良い相関が認められたため、内部構造や破砕性が亀裂の進展過程に影響を及ぼしていることは明らかである。また、亀裂の進展性のAEによる把握を検討するために、破壊靱性値を算出するための切り欠き長さをAEを用いて予測した。その結果、AEを用いて算出した破壊靱性値と通常用いられている除荷コンプライアンス法により算出された破壊靱性値に極めて良い一致が認められたので、AEを用いて風化試験における亀裂の発生、進展状況が明確にできることが分かった。
この他、破壊靱性試験の亀裂の進展状況を把握するために、現在、ペトロポキシを用いた偏光顕微鏡観察の準備段階であり、これを用いて靱性試験後の亀裂を固化し、亀裂の明瞭な観察を試みる予定である。