2017 Fiscal Year Annual Research Report
個別要素法によるメタンハイドレート生産中の砂の変形挙動の要因の評価
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17H06899
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
梶山 慎太郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50803532)
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| Project Period (FY) |
2017-08-25 – 2019-03-31
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| Keywords | メタンハイドレート / 個別要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，使用するメタンハイドレート(以下，MH)を含有する砂の供試体解析モデルの作成，作成したモデルの強度およびMHが供試体内から消失した(MHの分解)時の挙動について，個別要素法を用いて解析を行った．
解析モデルは，砂およびMHを球形要素を用いて表現するモデルを作成した．モデルは，砂の粒子を生成した後に砂粒子よりも粒径の小さく，引張力を有するMH粒子を砂の隙間に生成してのMH含有砂を再現することとしたが，当初MHの含有率が高くなると，供試体内のMH粒子全ての粒子に力が伝わらない現象が生じたため，MH粒子に直接力を加えて粒子を移動させ，MH粒子が砂粒子と接触した際に加えていた力およびMH粒子にかかる速度を無くすことで，粒子同士が接触し，かつ作成時に不自然な力が加わっていない状態の，高いMH含有率の供試体モデルを作成することができた．
このモデルを用いて，せん断試験およびMH分解実験のシミュレーションを行った．この結果，実際のMH含有砂のせん断試験と同様に，MHを含有したモデルの方が強度が大きくなることを確認した．
また，分解シミュレーションでは，有効応力のみを増加したケース，有効応力を保持し，MHの分解のみ行うケース，有効応力の増加およびMHの分解を行うケースによる供試体の変形特性を取得した．
また，MH含有砂の等方圧密試験の結果から，実際のMH含有砂の圧密時の時間依存特性が，有効応力を増加させた時と応力を保持した時での圧密特性の違いを取得した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
解析モデル作成当初，MHの含有率が高くなると，供試体内のMH粒子全ての粒子に力が伝わらない現象が生じた．このため，個別要素法に関して深い知識を有する研究者と意見を交換し，モデルの改良を行い，粒子同士が接触し，かつ作成時に不自然な力が加わっていない状態の，高いMH含有率の供試体モデルを作成することができた．
また，シミュレーション内容についても，当初計画した2年間の研究計画の内，概ね半分のシミュレーションを行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，単粒子破砕試験を行い単粒子強度を取得し，この値を用いて粒子破砕を考慮したMH含有モデルを作成する．これは，実地盤において高い圧力を受けるMH含有層中の粒子の応力条件を再現する狙いがある．また，平成29年度取得したMH含有砂の圧密時の時間依存特性についても比較検討する．
また，水平方向の応力に関しても実地盤を想定した応力条件でシミュレーションを行う．
以上と，平成29年度の結果をとりまとめ，学術誌等で広く公表する．
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