2014 Fiscal Year Research-status Report
未固結堆積物・ガウジの固化に伴う変形時の力学・水理特性の変化に関する実験的研究
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26870918
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
野田 博之 独立行政法人海洋研究開発機構, 数理科学・先端技術研究分野, 研究員 (50619640)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 実験岩石力学 / 続成作用 / 圧密 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
珪石粉末を水中で堆積させることにより人工的な堆積物を作成し、高温高圧含水環境に置き、時間依存的に進行する圧密と強化（固結）を再現する実験を行った。異なる温度条件（300℃～500℃）下での圧密挙動の比較の結果、実験条件（封圧200 MPa、間隙水圧100 MPa）では活性化エネルギーが70から80 kJ/mol であり、石英の溶解が律速する圧力溶解クリープが圧密挙動を支配している可能性を示唆している事がわかった。また圧密後の試料に関し3軸変形試験を行い、圧密による強度の上昇に関するデータを得た。研究結果の一部は、AOGS 11th Annual Meeting においてポスター発表で紹介した。計画初年度にあたる平成26年度は、サンプルアセンブリの改良を主に行った。
初年度の目標であった、多孔質スペーサの改良を行った。計画開始当初はスペーサの強度不足が問題であり、固結が進んだ試料の変形実験は不可能であった。計画に記載したアルミナ半月板に関しては、試料からの排水をコントロールするのが困難であると判明した為採用しなかった。他にも各種素材を検討したが、最終的には多孔質SiC円盤を採用し、その事によってスペーサ強度に改善がなされ、比較的固結の進んだ試料に関しても変形実験が可能となった。実験の結果、試料の固結が進むにつれて変形開始時の歪強化の傾きが増加し、さらに定常状態における強度も増える傾向が確認できる様になった。また、試料の圧密挙動をリアルタイムで記録する為、海洋研究開発機構の廣瀬丈洋博士の協力でレーザー変位計を借用し、広島大学の高温高圧変形透水試験機に設置した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度の目標はサンプルアセンブリの改良、圧密挙動のリアルタイム計測、及び論文の執筆であった。このうち第1点、２点目は上述の通り達成されたが、スペーサ素材選定に予想以上に時間がかかってしまったため、第３点目は未だに達成されていない。このため、当初の計画に比べて遅れていると言わざるを得ないが、問題点は既に克服したため、遅れは最小限であると言って良い。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は初年度の成果を基にした論文作成を急ぐとともに、当初の予定の通りプレカット試料に対する大剪断歪試験（摩擦試験）を行う。平成27年初頭、脆性－塑性遷移領域における有効応力則に関し、新しい仮説[Beeler and Hirth, 2015, Geology]が出版された。即ち、岩石が流動を始める条件においては摩擦面の真実接触面積が少なくなり、間隙流体圧が垂直応力を支える割合が減少し、（有効垂直応力）＝（垂直応力）－α×（間隙流体圧）であるところの係数αが低温での１より顕著に減少する、という物である。本仮説の検証実験は研究代表者が用いている実験設備とアナログ物質を用いて容易に可能であり、また当初予定していたプレカット母岩を用いた摩擦実験がまさにこれに対応する。当初珪石粉末を用い圧力溶解・析出クリープを主な素過程として実験をデザインしていたが、アナログ物質を用いた実験に切り替え、よりタイムリーな成果の創出を目指したい。
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| Causes of Carryover |
整備予定であった変位計の機種選定と情報収集の過程で、他の研究者から借用できる事となり、変位計購入を想定していた予算が余る事となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
プレカットの岩石試料を用いた実験を当初の予定より多く行う事となった為、試料作成用の費用（単価が４万円程度である為、２セット分）に充て、研究遂行の効率化を図る。
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