2023 Fiscal Year Annual Research Report
ロータリーパーカッション掘削の機構解明と数値シミュレータの高精度化
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21H01867
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
羽柴 公博 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60456142)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福井 勝則 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70251361)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ロータリーパーカッション / 岩盤 / 掘削 / シミュレータ / さく岩機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地下深部の探査や開発，科学的調査において，ボーリングによる速く正確で効率的な岩盤掘削技術が求められている．打撃と回転により岩盤を掘削するロータリーパーカッション掘削は，強固な岩盤に適用可能であるが，軟岩用のロータリー掘削に比べると速度は遅く，直進性や耐久性に劣る．そこで本研究では，ロータリーパーカッション掘削の高度化（高出力化，高効率化，高精度化）を目指した検討を行った．
令和5年度は，令和4年度に実施した複数のボタンチップが埋め込まれたビット（ボタンビット）の連続打撃試験や一打撃試験，1つのボタンチップが埋め込まれたビット（1チップビット）の衝撃貫入試験や静的貫入試験を再現するための数値シミュレーションについて主に検討した．シミュレーション手法としては，岩石の大変形や破壊を再現するのに適していると考えられる粒子法と個別要素法を用いた．いずれの手法においても，ビットと岩石を3次元でモデル化し，岩石の物性値は強度試験結果をもとに設定した．試験で取得することが困難なシミュレーションパラメータについては，適当な範囲内で変化させながら繰り返し計算を行って最適値を探った．その結果，ビットが岩石へ貫入していく挙動や，その結果として得られる荷重－貫入量曲線を高い精度で再現することに成功した．
本研究で得られた試験結果と構築したシミュレーション手法，さらにはそれらの基礎となる理論的検討の結果をまとめ，さく岩機用ビットの岩盤への貫入特性を明らかにした．これらの成果は専門雑誌や学会で発表した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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