| 研究分担者 |
相川 信之 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20047327)
奥平 敬元 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 講師 (20295679)
早川 正士 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (80023688)
嶋本 利彦 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20112170)
竹内 章 富山大学, 理学部, 教授 (20126494)
千木良 雅弘 京都大学, 防災研究所, 教授 (00293960)
根本 泰雄 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 講師 (30301427)
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| 研究概要 |
ガウジなど細粒な粒子を含む粘土をせん断させた場合,変形に伴って電気分極するという変わった性質,SIP(せん断分極)Shear-Induced Polarization)があることが分かった,手の平サイズのガウジブロックに電極を配置して,偏荷重を加えて変形させた場合に,隣接部位間で数10ミリボルトの電位が発生することが分かった.この現象は,これまでほとんど知られておらず,ミクロには流動電位の一種と見られるが,粒子間の自由水の移動に伴う効果より,粒子表面の電気化学構造の破壊に伴う電荷分布の乱れが主体とみられ,細粒物質集合体のせん断変形に伴う特有の電気特性であることから,この現象をSIP (Shear-Induced Polarization)と呼ぶことを提案した,緻密な実験によって,発生する電圧は,ひずみの大きさ,細粒分含有率,間隙水の電解質濃度,圧密の程度に大きく依存することから,難透水性として位置づけられる粘土においては,流動電位とは区別される方が適当である.しかし,水の代わりに,非双極性の高分子オイルで調整されたような工作用の油粘土などでは,このような現象はみられない.
ガウジ試料を用いた平面ひずみせん断試験によると,それぞれの主要ひずみ軸面に発生した電荷分布には,特徴的な規則性が見られ,試料中心を基準とした場合,最大ひずみ軸面(伸張軸面)には,正の電位が,最小ひずみ軸面には負の電位が発現したが,中間面ではほとんど変化が現れながった
このような変形に伴う特徴的なSIP特性が野外において,検出されるかどうかを検証するための観測を行った.その結果,新潟県上越市伏野地すべり地区と高知県長岡郡大豊町の怒田八畝地すべり地区において,自然電位の変化が認められ,解析の結果,降雨や川の流れの影響のほかに,地すべり変位に伴って自然電位が変化していることが確認された.
これらの地すべりに伴う特徴的な電位分布を説明するために,室内で,地すべりのモデル実験を試み,それに伴う自然電位を計測し,地すべりのすべり変位と電位の間の関係を統一的に説明できることが分かった.
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