岩石破壊時に発生する電位差を用いたクリープ破壊の予測

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650555
• Research Institution: Toyota National College of Technology
• Principal Investigator: 赤木 知之 豊田工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (90006685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 孝 豊田工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (50193496)
• Keywords: 岩石の力学特性 / 電位発生特性 / AE発生特性 / 長期強度 / クリープ破壊

Research Abstract

本研究の目標は、地震予知の分野で注目されている岩石の破壊時に発生する電位差をクリープ破壊の予測に適用することである。岩石のAE試験においてクリープ変形過程においてもAEが発生し微小な破壊が進展していることが確認されており、したがって同時に電位差が生じているものと予想される。この電位差を計測することによって、クリープ破壊の予測精を向上させ、さらには、設計時に重要となる安定応力レベルの推定を行おうとするものである。
本年度は次の2つの準備的な研究を並行して進めてきた。
まず、大谷石の一軸圧縮試験時における、AEおよび電位差の発生状況を実験的に調べた。特にひずみ速度依存性や大谷石の含水状態による違いに着目して実験を行った。この際に、供試体の体積変化がAEの発生状況と密接な関係があることから、高精度変位計(周方向伸び計)を用いて、周方向の変位を計測し体積変化も捉えた。また、大谷石だけでなく、花崗岩、モルタル、砂などの材料における一軸下の電位発生挙動についても調べた。その結果、破壊前に大きな変形が生じる際に顕著な電位発生が見られることが分かった。さらに、砂の実験においては、砂粒子の相対変位が生じる際に電位発生が観察された。
一軸試験と平行して、大谷石の一軸クリープ試験を行った。クリープ試験は、恒温室内に設置されたレバー式クリープ試験機を用いる。一軸試験と同様にAEおよび電位差の発生状況を計測した。設定するクリープ荷重は変形が収束するレベルから数時間で破壊するレベルを想定して実験を行っているが、これに関しては、実施数がまだ少ないことから、今後さらに実験を行う必要がある。