不均質・異方性岩盤の発破シミュレーションプログラムの開発・整備に関する研究

• 研究課題/領域番号: 10650920
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 資源開発工学
• 研究機関: 福井工業大学
• 研究代表者: 佐々 宏一 福井工業大学, 工学部, 教授 (40025953)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1999年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1998年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 発破 / 波動 / シミュレーション / 動的応力 / 動的破壊 / 波動による破壊現象 / 破壊シミュレーション / 波動シミュレーション

研究概要

この研究の研究代表者は、ラグランジュ座標で表示した波動方程式を差分近似によって解くという方法を用いて不均質岩盤内に発生する動的応力を解析するプログラムを開発し、これを用いて発破による岩盤の破壊状況や発破振動のシミュレーションを実施し、今までに多くの有益な成果を挙げてきた。そこで、この研究においては、不均質岩盤のみならず、不均質かつ異方性を有する岩盤を発破した場合に発生する応力状態と破壊状況、及び発生する発破振動の大きさやその時間的な変化状態の計算をパーソナルコンピューターを用いて実施できるようにこのシミュレーションプログラムを改良・発展させると共に、計算された応力や粒子の振動の大きさ、及びそれらの時間的な変化状態をグラフ化するためのグラフィックプログラムの開発と、爆源近傍の破壊領域内の岩盤にどのような破壊が発生したかを応力状態から判断し、せん断応力によって岩盤が破壊された領域と引張亀裂が発生した領域を図示するグラフィックプログラムの開発を行なった。ついで、パーソナルコンピューターを用いて等方均質岩盤、等方不均質岩盤及び不均質・異方性岩盤を対象として一自由面発破のシミュレーションを実施し、得られた結果を作成したグラフィックプログラムで処理して応力状態や破壊の様相を図として出力させ、得られた結果が妥当であることを確認した。以上のように、この研究によって、発破シミュレーションをパーソナルコンピュータによって行ない得ることが確認されたとともに、破壊領域の大きさや、応力や粒子の振動の大きさ及びその時間的な変化状態を図示することが今回作成したグラフィックプログラムによって可能になった。したがって今後は、発破に関心がある研究者は誰でも、自分のパーソナルコンピュータで不均質・異方性岩盤を発破した場合に発生する破壊領域の大きさや応力状態、発破振動の大きさやその時間的な変化状態などを求めるための発破シミュレーションが実施できるようになった。したがって、この研究成果の波及効果は極めて大きい。