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2016 Fiscal Year Annual Research Report

深海底におけるメタンハイドレート胚胎砂の力学特性に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15J06540
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

梶山 慎太郎  山口大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Keywordsメタンハイドレート / 力学特性 / 個別要素法 / 細粒分 / 平面ひずみ
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,深海底におけるメタンハイドレート(以下,MH)を含む砂の力学的挙動を,ミクロおよびマクロな視点から評価することにある。本研究では,南海トラフの模擬試料をはじめとする複数の砂に対してMHを生成させ,MH胚胎砂およびMHが分解した時の土の力学特性を評価した.
実験面ではせん断試験を行い,細粒分の違いによる力学特性を評価した.その結果,MHによる強度の増加は,細粒分含有率が高いほど大きくなる傾向が認められた.変形挙動は,細粒分含有率が低いほどに局所変形が大きくなることが明らかとなった.また,初期剛性とMH飽和率の関係から,本研究で用いたMH胚胎砂中のMHの存在形態はLoad bearing型あるいはPatchy型であると推察した.
この結果を踏まえ,高いせん断応力を与えた状態で減圧法によるMH生産を想定したMH分解実験を行った結果,減圧中に変形が認められ,要因はクリープ変形,有効応力の増加,MHの消失による間隙の増加等によるものと推察した.MH分解後,間隙水圧を元の水圧まで回復させると,せん断帯を伴って破壊した.細粒分含有率が高い試料は,せん断帯が生じるまでにも全体的に変形が生じることが明らかとなった.
最後に,実験結果を基に個別要素法による解析を行った.本解析では,Load bearing型を想定した,間隙中に固結力を持つ粒子を有するモデルを作製し,この固結粒子を消去することでせん断試験およびMH分解実験の解析を行った.この結果,MHによる強度増加や分解実験中の供試体の変形,破壊を概ね再現できた.次に,南海トラフの地盤の土圧を参考に供試体に応力を与え,分解シミュレーションを行ったところ,分解中わずかに変形するものの,その後安定し,固結力を失っても破壊しないことが明らかとなった.このことから,南海トラフ水平地盤においては,MH分解後も地盤は安定することが示唆された.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Shear behaviour of methane hydrate bearing sand with various particle characteristics and fines2017

    • Author(s)
      Shintaro Kajiyama, Masayuki Hyodo, Yukio Nakata, Norimasa Yoshimoto, Yang Wu, Akira Kato
    • Journal Title

      Soils and Foundations

      Volume: 57 Pages: 176-193

    • DOI

      10.1016/j.sandf.2017.03.002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Shear and dissociation characteristics of methane hydrate bearing sand with fines2017

    • Author(s)
      Shintaro Kajiyama, Masayuki Hyodo, Norimasa Yoshimoto
    • Organizer
      19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
    • Place of Presentation
      ソウル市,韓国
    • Year and Date
      2017-09-17 – 2017-09-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 種々の細粒分を含むメタンハイドレート含有砂の分解特性2016

    • Author(s)
      梶山慎太郎,兵動正幸,中田幸男,吉本憲正,朝倉さや香
    • Organizer
      産総研エネルギー・環境シンポジウムシリーズ 第8回メタンハイドレート総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所(東京都,江東区)
    • Year and Date
      2016-12-07 – 2016-12-08
  • [Presentation] 細粒分含有率の異なるメタンハイドレート含有砂のせん断時および分解時の変形挙動2016

    • Author(s)
      梶山慎太郎,兵動正幸,中田幸男,吉本憲正,朝倉さや香
    • Organizer
      第51回地盤工学研究発表会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県,岡山市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-15
  • [Presentation] 細粒分含有率の異なるメタンハイドレート含有砂の分解時の挙動2016

    • Author(s)
      梶山慎太郎,兵動正幸,中田幸男,吉本憲正,朝倉さや香
    • Organizer
      第68回土木学会中国支部研究発表会
    • Place of Presentation
      広島工業大学(広島県,広島市)
    • Year and Date
      2016-05-21 – 2016-05-21

URL: 

Published: 2018-01-16  

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