2003 Fiscal Year Annual Research Report
岩石のマイクロメカニックス試験による破壊過程の可視化とシミュレーション
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15560699
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
板倉 賢一 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (20168298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 一彦 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (30002009)
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| Keywords | マイクロメカニックス試験 / 微小供試体 / き裂成長 / 複雑さ / 可視化 / 個別要素法 / DEM / シミュレーション |
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| Research Abstract |
本研究では、構造を把握しやすい微小岩石供試体を用いて、顕微鏡下の載荷試験(マイクロメカニックス試験)を行い、き裂成長の可視化と構造の複雑さとの関係を明らかにする。また、得られた物性値を用いて個別要素法(DEM)による破壊のシミュレーションを行う。今年度は、1)小型載荷試験装置と動画像記録装置を組み合わせたマイクロメカニックス試験システムを構築し、その動作を確認した。また、本補助金により購入したノンリニアビデオ編集システムにより得られた動画像からき裂成長を解析できることを確認した。
2)花崗岩塊から微小供試体(約5x6x1mm)を切出し、整形する手法を確立した。砂岩については、岩塊からの切出し過程で供試体が変形する現象が見られ、現在原因を探っている。
3)花崗岩の強度異方性を考慮して、リフト軸と載荷軸が一致したR供試体とグレイン軸と載荷軸が一致したG供試体を作製した。引張試験の結果、潜在き裂が載荷軸に垂直に多く分布するR供試体の強度は低く、限界ひずみも小さいことを確認した。一般的な圧裂引張試験による引張強度に比較すると、17%程度低い値であった。これは、微小供試体中の潜在き裂の寸法が相対的に大きく、その影響によるものと判断される。
4)R供試体の引張試験では、破断の前に局所的に供試体の変色が起こり、そこに向かってき裂が成長する現象が共通して観察された。これは、せん断すべりが先行し、破壊の核を形成していると考察される。しかし、未だ明確にはなっていない。一方、G供試体では、このような現象は見られなかった。
5)2次元DEMプログラムを作成し、実際の供試体の構造をモデル化して引張試験を実施した。すなわち、長石、石英、雲母の形状に合わせてモデルを作成し、それぞれに異なる物性値を与えた。未だ改善の余地はあるものの、比較的実際と類似した破壊形態を再現することができた。
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