2007 Fiscal Year Annual Research Report
き裂の力学的挙動とその寸法効果のメカニズムに関する研究
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19360402
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松木 浩二 Tohoku University, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10108475)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂口 清敏 東北大学, 大学院・環境科学研究所, 講師 (50261590)
木崎 彰久 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (60344686)
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| Keywords | 岩石 / き裂 / 力学的挙動 / 垂直応力 / せん断応力 / 寸法効果 / 一面せん断試験 |
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| Research Abstract |
本年度は,垂直応力のみが作用している場合のき裂の閉鎖挙動に関する実験的・理論的研究とともに,来年度製作するせん断試験装置の設計指針を得るため,一面せん断試験における応力状態に関する有限要素解析を実施した.得られた主な知見は以下のとおりである.
1 Brown & Scholzの式に基づき,間隙データからき裂の閉鎖挙動を求める計算コードを開発し,従来の花崗岩の引張き裂について得られた間隙データを用いて解析したところ,垂直応力が大きい場合には,間隙の確率密度関数としてカイ平方分布を用いる方がよいことがわかった.また,1mのき裂について得られている間隙データを元にき裂の閉鎖挙動の寸法効果のシミュレーションを行った結果,閉鎖量を初期間隙の標準偏差で基準化すればき裂寸法に依存しない閉鎖挙動が得られることを明らかにした.
2 くさびを用いて砂岩ブロックに引張き裂を作成し,き裂の表面形状と間隙分布を測定した後,種々の寸法の試験片を切り出してき裂の閉鎖挙動の寸法効果を調べた.その結果,き裂の寸法が大きいほど閉鎖量が大きく著しい寸法効果を示すこと,一方,き裂寸法とともに初期間隙の標準偏差が増加し,き裂閉鎖量を初期間隙の標準偏差で基準化すれば,き裂寸法に依存しない垂直応力-閉口変位関係が得られることを明らかにした.従って,1で述べた理論的研究で得られた結果を実験的に検証した.
3 一面せん断試験に関する有限要素解析の結果,き裂面の両端に大きな応力集中が生じ,この応力集中は試験片の高さを小さくするほど低減させることができることを明らかにした.また,き裂の閉鎖量もき裂両端で大きくなるが,き裂の閉鎖挙動の著しい非線形性によって無視できる程度であることを明らかにした.
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Research Products
(2 results)
