フラクタルモデルによる岩盤不連続面せん断力学特性の寸法依存性に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450417
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 村田 澄彦 京都大学, 工学研究科, 助手 (30273478)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 敏明 京都大学, 工学研究科, 教授 (90056151)
• Keywords: 岩盤不連続面 / せん断力学特性 / 寸法効果 / かみ合わせ / せん断試験 / フラクタル / 高精度シリンジポンプ / JRC

Research Abstract

これまで,岩盤不連続面(以下,単に不連続面という)のせん断力学特性の寸法依存性について,不連続面のフラクタルモデルに基づき新たな不連続面表面粗さの基準となるJRC線図を作成し,JRC線図による不連続面の表面粗さとその寸法依存性の評価法を提案してきた。
本研究ではこのJRC線図による不連続面のせん断力学特性の寸法依存性評価法の妥当性を確かめるため,昨年度に引き続き新たに設計製作した高精度シリンジポンプと油圧ピストンセル,剛性枠およびせん断箱からなる簡易せん断試験装置を用いてせん断試験を実施した。せん断試験に用いた供試体は,フラクタルモデルを用いてかみ合わせ寸法を2mm,4mm,6mmに制御し,かみ合っている凹凸の数を同程度とするため,それぞれの不連続面寸法を30mmX30mm,60mmX60mm,90mmX90mmとしてモルタルを用いて人工的に作製したものである。供試体は基本的に昨年度と同じ物であるが,モルタルの水・セメント比を変え,昨年度より強度が低い供試体とした。せん断試験の結果,かみ合わせ寸法の増加にしたがってピークせん断強度が低下する傾向が確認された。また,各供試体に対して,これまでに得られたせん断試験結果からBartonらの実験式を用いてJRCを評価し,それとJRC線図から評価されるJRC及びBartonらによるJRCの寸法効果の評価式によるJRCとの比較を行った。その結果,JRC線図から評価されるJRCの値は,Bartonらの評価式による値より実験値から求まるJRCに近い値を示すことがわかった。さらに,砂岩や花崗岩の不連続面に対するせん断試験結果を用いて同様の評価を行ったところ,正しい不連続面のかみ合わせ寸法をJRC線図に適用すればJRCを正しく評価できることがわかった。この内容については,本科学研究費補助金により2003年9月に南アフリカ共和国で開催された国際岩の力学会(ISRM)コングレスで発表を行っている。

Research Products

• [Publications] 相田澄彦, 齋藤敏明: "簡易せん断試験装置による寸法が異なる岩石不連続面モデルのせん断試験"資源・素材学会平成16年度春季大会講演集. 資源編. H-6 (2004)
• [Publications] S.Murata, T.Saito: "A new evaluation method of JRC and its size effect"Proc.of the 10th Congress of the ISRM. Vol.2. 855-858 (2003)