ボアホール孔壁変位計測に基づく新しい岩盤応力測定法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655380
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 尾原 祐三 熊本大学, 工学部, 教授 (50135315)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 晃 熊本大学, 工学部, 助手 (40305008)
• Keywords: 岩盤応力 / 岩盤応力測定法 / ボアホール / レーザ変位計 / 孔壁変位分布 / 弾性理論

Research Abstract

本研究は、これまで高価で時間がかかった岩盤応力測定が、簡易、安価、かつ、高精度に実施できる新しい岩盤応力測定法の開発を目的としている。
岩盤にボアホールを作孔すると、周辺に作用している岩盤応力に応じてボアホールは変形する。岩盤が弾性体と仮定でき、ボアホールが真円で作孔されると仮定すると、ボアホール壁面の変位を全周にわたって精度良く計測することができれば、その変位分布を基に弾性論に従って作用している岩盤応力の評価が可能である。
そこで、小型・高精度レーザ変位計を用いた孔壁変位計測装置の試作を行うとともに、ボアホールが真円で作孔され、かつ、岩盤が等方均質弾性体と仮定し、孔壁変位分布から作用している岩盤応力を決定する方法の理論的基礎を構築した。また、レーザ変位計の測定精度は0.0001mmであるので、この測定精度を持つ装置を用いた場合に測定可能な岩盤応力の大きさや方向、岩盤ヤング率およびボアホール半径が測定精度に及ぼす影響などについて構築した理論を用いて検討した。また、他の方法でこれまでに測定された岩盤応力の下でボアホールが作孔されたときの孔壁変位を計算し、その変位の測定に本装置の適用が可能であることを明らかにした。さらに、試作した孔壁変位計測装置を用いて室内試験を行い、構築した理論を用いて応力の測定精度を検討した。この結果、初期応力(絶対応力)の測定にはボアホール半径を0.01mmの精度で測定する必要があることを明らかにするとともに、応力変化の測定にはボアホール半径の測定精度はほとんど影響されず、精度よく岩盤応力が決定できることを示した。
本研究で試作した装置にはまだ多くの改良点があるので、今後はこれらの改良を行うとともに、それを用いて原位置試験を行う予定である。

Research Products

• [Publications] D.Taniguchi, T.Yoshinaga, Y.Obara: "Method of rock stress measurement based on cross sectional borehole deformation scanned by a laser displacement sensor"Proc.of 3^<rd> Int.Symp.on Rock Stress. 283-288 (2003)
• [Publications] Y.Obara, T.Matsuyama, D.Taniguchi, Y.Yoshinaga: "Cross-sectional Borehole Deformation Method (CBDM) for Rock Stress Measurement"Proc.of 3^<rd> ARMS. (発表予定). (2004)