2010 Fiscal Year Annual Research Report
岩石の亀裂自己修復機能とその強度・破壊制御への応用
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22246114
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
金子 勝比古 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20128268)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川崎 了 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (00304022)
坂口 清敏 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (50261590)
広吉 直樹 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50250486)
伊藤 真由美 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10339690)
原田 周作 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (80315168)
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| Keywords | 岩石 / 亀裂 / 自己修復 / ダブルトーション試験 / X線CT / 亀裂充填 / 3次元画像処理 / 破壊力学 |
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| Research Abstract |
岩石の亀裂自己修復機能に関する基礎的検討を実施し,以下の成果を得た。
(1)岩石のサブクリティカル亀裂進展特性,特に超低速領域における亀裂進展速度と応力拡大係数との関係を計測するための実験装置を設計・試作するとともにその較正試験を実施した。開発した装置は,ダブルトーション型高剛性載荷装置,荷重・変位制御装置,供試体恒温槽とこれらを格納する環境制御チェンバー及び防振台から構成され,1ヶ月程度の実験期間で超低速領域の亀裂進展挙動計測が実現できる。
(2)亀裂を有する岩質材料試料を水中浸漬させて鉱物析出による亀裂充填挙動を計測するとともにその定量評価のための3次元画像処理法を開発した。特に,窒素雰囲気で人工海水及び模擬降水系地下水中に一定時間浸漬した供試体について,マイクロフォーカスX線CT装置による3次元微視構造の観察を行い,亀裂開口部のみに炭酸カルシウムが析出することを確認するとともにその充填速度と分布を明らかにした。
(3)自然界における岩石の自己修復機能を調査するために,原位置において,携行型蛍光X線成分分析計によりビーチロック表面の元素分析を行い,表面析出鉱物の組成分析を実施した。(4)3次元亀裂進展解析法の開発のために,デローニー分割により巨視的不連続面を含む3次元有限要素モデルを作成するプログラムコードを開発した。
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