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岩石の破壊靭性と破壊メカニズムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J09515
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 土木環境システム
研究機関東京大学 (2015)
熊本大学 (2014)

研究代表者

片岡 みなみ  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,170千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード岩石 / 破壊靭性 / 破壊メカニズム / 環境依存性 / 微視的破壊靭性 / 鉱物粒子 / 破壊き裂進展解析 / 封圧
研究実績の概要

今後ますます多様化・大規模化することが考えられる,深部地下の岩盤構造物の設計や安定性評価において,岩石の破壊メカニズムの解明が重要な課題の一つである。破壊き裂の進展抵抗を示す強度指標である破壊靭性の基本特性を理解することは,岩石の破壊メカニズムの解明にとって重要であると考えられる。破壊靭性の基本特性を理解するために,まず,深部地下の環境条件(地圧・湿度など)によって岩石の破壊靭性が変化することが知られているが,この影響をより詳細に把握する必要がある。また,破壊靭性は,岩石の微視的な構造の影響を受けることも実験的に確認されている。この原因を調べるために,岩石の微視的なスケールでの破壊靭性を評価することが必要であるが,その試験方法は確立されていない。さらには,岩石の微視的構造が破壊靱性に与える影響を,数値解析的手法を用いて検討することも重要である。そこで本年度は(1)岩石の破壊靱性の環境依存性に関する考察,(2)岩石の微視的破壊靭性の評価,(3)岩石の微視的構造を考慮した破壊き裂進展解析を実施した。
(1)では,これまでに実施した異なる環境下(封圧,水蒸気圧)での来待砂岩を用いた破壊靭性試験の結果を総合して検討し,破壊靭性における種々の環境依存性について更なる考察を行った。(2)では,昨年度開発した微視的破壊靭性の試験法を用いて,益山花崗岩中の鉱物粒子の破壊靭性の評価を行った。この結果,微視的破壊靭性は,同じ種類の鉱物粒子でも方向により異なる値を示すという,新たな知見を得た。(3)では,岩石の粒子配列が破壊靱性に与える影響を検討するために,個別要素法を用いた砂岩および花崗岩の破壊き裂進展解析を行った。この結果と,これまでに実施してきた実験結果を比較し,岩石の粒子配列が破壊靭性へ与える影響を検証し,岩石の破壊メカニズムに関して考察した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Estimation of Fracture Toughness of Anisotropic Rocks by Semi-Circular Bend (SCB) Tests Under Water Vapor Pressure2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, Y. Obara, M. Kuruppu
    • 雑誌名

      Rock Mech Rock Eng

      巻: 47 号: 4 ページ: 267-274

    • DOI

      10.1007/s00603-014-0665-y

    • NAID

      120006600481

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 個別要素法を用いた砂岩および花崗岩の破壊き裂進展解析2016

    • 著者名/発表者名
      片岡みなみ,尾原祐三,福井勝則,羽柴公博
    • 学会等名
      資源・素材学会平成28年度春季大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水蒸気が岩石の破壊靭性に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      片岡みなみ,尾原祐三,福井勝則,羽柴公博
    • 学会等名
      第7回システム創成学学術講演会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-01-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropy in fracture toughness of sedimentary and crystalline rocks estimated by semi-circular bend test2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, Y. Obara
    • 学会等名
      EUROCK 2015
    • 発表場所
      Salzburg (Austria)
    • 年月日
      2015-10-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 岩石の破壊靭性と破壊メカニズムに関する研究~岩石の破壊メカニズムの解明を目指して2015

    • 著者名/発表者名
      片岡みなみ
    • 学会等名
      第2回岩石力学・岩盤工学に関する若手研究者会議
    • 発表場所
      火の国ハイツ(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2015-09-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 岩石の破壊靭性に関する基礎的研究2015

    • 著者名/発表者名
      片岡みなみ,尾原祐三,福井勝則,羽柴公博
    • 学会等名
      資源・素材学会関東支部 第12回「資源・素材・環境」技術と研究の交流会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Size effect in fracture toughness of sandstone2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, Y. Obara
    • 学会等名
      ISRM 13th International Congress on Rock Mechanics
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 年月日
      2015-05-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of fracture toughness of sandstone by three testing methods2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, S. Yoshioka, S. Cho, K. Soucek, L. Vavro, Y. Obara
    • 学会等名
      VIETROCK 2015
    • 発表場所
      Hanoi (Vietnam)
    • 年月日
      2015-03-12 – 2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Influence of loading rate on fracture toughness of rock by Semi-Circular Bend (SCB) test2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, H. Kang, S. Cho, Y. Obara
    • 学会等名
      8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS8)
    • 発表場所
      Sapporo (Japan)
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 花崗岩を構成する鉱物粒子の破壊靱性2014

    • 著者名/発表者名
      片岡みなみ,澤城光二朗,伊東孝史,高島和希,尾原祐三
    • 学会等名
      資源・素材2014(熊本)(平成26年度資源・素材関係学協会合同秋季大会)
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 岩石の破壊靭性と破壊メカニズムに関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      片岡みなみ
    • 学会等名
      第1回岩石力学・岩盤工学に関する若手研究者会議
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • 年月日
      2014-07-26 – 2014-07-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 花崗岩を構成する鉱物粒子の破壊靭性の評価2014

    • 著者名/発表者名
      澤城光二郎,片岡みなみ,伊東孝史,高島和希,尾原祐三
    • 学会等名
      資源・素材学会九州支部 平成26年度「若手研究者および技術者の研究発表会」
    • 発表場所
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A new testing method to estimate microscopic fracture toughness of rock2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, T. Ito, K. Takashima, Y. Obara
    • 学会等名
      The XIth Regional Rock Mechanics Symposium (ROCKMEC'2014)
    • 発表場所
      Afyonkarahisar (Turkey)
    • 年月日
      2014-05-07 – 2014-05-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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