2013 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, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20128268)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川崎 了 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00304022)
奈良 禎太 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00466442)
伊藤 真由美 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10339690)
椋木 俊文 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (30423651)
廣吉 直樹 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50250486)
坂口 清敏 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (50261590)
原田 周作 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80315168)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 岩石 / 亀裂 / 自己修復 / X線CT / 亀裂充填 / ３次元画像解析 / EPMA / 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）低速亀裂伸長実験：砂岩のDT試験結果を分析し，サブクリティカル亀裂進展パラメータと構成鉱物，温度，湿度，水質等の関係を定量化した。特に，含水状態と乾燥状態の亀裂進展速度の相違には亀裂先端領域における毛管凝集が関係すること，粘土鉱物を含有する場合は含水により進展速度が著しく上昇するとともに電解質濃度の影響を受けること，その原因は粘土鉱物表面の電気二重層の厚さ変化による反発力の変化にあることなどを明らかにした。
（２）亀裂自己修復実験：人工亀裂を導入したコンクリート供試体の人工海水浸漬試験を実施し，水温と亀裂内の析出鉱物・析出速度との関係を定量化した。特に，マイクロフォーカスX線CTの画像分析により，水温20～80℃の範囲では，析出鉱物は主としてカルサイトであること，水温が低いほど析出速度が早いこと，閉鎖系の条件では析出速度は重炭酸イオンの初期濃度により規定されることなどを明らかにした。また，堆積岩化作用による修復法としてビーチロックに注目し，ビーチロックは微生物による尿素分解反応や海水蒸発によってマグネシウムに富むカルサイトが砂粒子間に析出することにより形成されたことを明らかにした。また，この生成メカニズムに基づいて室内実験を実施し，一軸圧縮強度約10MPaを有するビーチロックを人工的に作成することに成功した。
（３）岩石の亀裂進展プロセス解析と破壊制御法
爆燃性薬剤などを利用した準高速載荷条件における亀裂進展プロセスを解析し，複数装薬孔の応力干渉効果を定量的に明らかにした。そして，岩盤やコンクリート表面のはつり工を対象として，最適制御のための破砕設計法を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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