2016 Fiscal Year Annual Research Report
Effective Stress Coefficient of Rock for Peak and Residual Strengths
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26420840
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤井 義明 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70192309)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 岩石 / 有効応力係数 / ピーク強度 / 残留強度 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに、有効応力に依存した岩石の有効応力係数を求めるためのModified Failure Envelope Method (MFEM)を開発し、支笏溶結凝灰岩・来待砂岩・稲田花崗岩について適用した。MFEMとは、岩石の三軸圧縮試験を実施し、封圧・間隙水圧・ピーク応力・残留強度から、有効応力に基づくピーク・残留強度条件式を矛盾なく表すことのできる有効応力に依存した有効応力係数を逆算する手法であり、典型的に、多段階三軸圧縮試験により効率的に有効応力係数を求めることができる。従来のFailure Envelope Methodと比べると、破壊条件式の仮定や試行錯誤が不要という利点を有する。
今年度は、求めた有効応力係数を有効応力の関数として定式化した。さらに、有限要素法に有効応力に依存した有効応力係数を実装した。最後に、鉛直応力15 MPa、間隙水圧5 MPaを受ける来待砂岩で構成された岩盤中に掘削された略円形の空洞周辺（空洞内への流入水排水なし）の有効応力と改良破壊接近度を解析した。なお、改良破壊接近度とは、破壊の接近度を-1（引張破壊）～0（圧縮の静水圧）～1（圧縮破壊）で表す指標である。
解析は、有効応力係数が0（間隙水圧無視）、0.5、1（土質力学と同じ）の場合、来待砂岩で実測された有効応力依存性を持つ場合、その10倍の依存性を持つ場合について行った。有効応力係数の有効応力依存性を考慮した場合と比較すると、間隙水圧を無視した場合には、小さな破壊接近度が得られ危険側の評価となり、有効応力係数を1とした場合には大きな破壊接近度が得られ安全側の評価となることが確認された。有効応力係数を1として安全側の評価を行うことも実際的と思われるが、より正確に破壊接近度を評価するためには有効応力係数の有効応力依存性を考慮したほうがよい。
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