2021 Fiscal Year Annual Research Report
亀裂連結性の定量評価手法の開発と亀裂連結性が岩石の物性に与える影響
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19K04047
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高橋 美紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (40470033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上原 真一 東邦大学, 理学部, 教授 (20378813)
渡邊 了 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (30262497)
北村 真奈美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究員 (40795960)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 亀裂連結性 / 弾性波速度 / 電気伝導度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度も昨年度に引き続き，稲田花崗岩試料について、加熱・急冷により人工的に亀裂を入れる前後で撮影したマイクロフォーカスX線CT画像を用い、亀裂の抽出と特徴の解析，測定された流体移動特性（浸透率・電気伝導度）との比較を行った．前年度は2次元断面の亀裂連結性について議論したが，今年度は亀裂の抽出を3次元のデータに対して実施した．2次元での亀裂の抽出では連結していないように見えた亀裂も，3次元の亀裂構造の抽出により，ほぼすべてが連結していることがわかり，3次元での解析の重要性が認識された．次にCT画像から亀裂の抽出を試みた試料を用い，浸透率と電気伝導度を同時に測定した結果と比較した．まず，電気伝導度は試料孔隙率との間に線形の関係が成り立っていたが，浸透率は孔隙率の増加に対し，桁で増加する傾向があった．CT画像から抽出した亀裂の孔隙率は実測の孔隙率より低く見積もられてしまったが，それでも浸透性を大きく左右する開口幅の大きい亀裂は抽出されていると考え，CT画像から得られた亀裂画像から，最も太い開口幅から構成される亀裂のなかでも最も狭い開口となる場所（ボトルネック）を抽出し，この亀裂ネットワークを代表させ計算した浸透率と比較することを試みた．手法としてPersistent homologyの解析手法を利用した．Persistent homology解析により，複雑に連結した亀裂ネットワークの1要素を，1本の最も太いボトルネックを持つ流路に代表させ，このボトルネックにより見積もられる浸透率は見積もりの最低値とみなすことができる．連結した亀裂の代表とするという仮定のもと，その結果，流路をチューブと想定した際には実測の浸透率と推定浸透率は桁の範囲で一致した．しかしながら，この仮定の妥当性はまだ議論の必要があり，それを含めて論文の準備を進める予定である．
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