| 研究分担者 |
平田 篤夫 崇城大学, 工学部, 教授 (20279376)
高橋 弘 東北大学, 大学院環境化学研究科, 教授 (90188045)
川崎 了 北海道大学, 大学院工学研究科, 助教授 (00304022)
五十嵐 敏文 北海道大学, 大学院工学研究科, 助教授 (90301944)
加藤 昌治 北海道大学, 大学院工学研究科, 助手 (10250474)
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| 配分額 *注記 |
46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円)
2006年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2005年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2004年度: 34,320千円 (直接経費: 26,400千円、間接経費: 7,920千円)
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| 研究概要 |
本研究では,フラクタル破壊力学に基づいて,岩石破壊設計における基礎的課題を解明するとともに,高度制御石壊のための新たな破壊設計法を構築しようと試みた。本研究で得られた成果をまとめると以下のようである。
1.対象スケールよりも小さな微視亀裂群を有する材料では,微視的強度が最小値の確率分布で表現できること,さらに,微視亀裂進展はプロセスゾーンとしてモデル化され,微視スケールの影響はそれの等価剛性(軟化曲線)で表現されること,を示すとともに,このフラクタル破壊力学の考えを導入した破壊プロセス解析手法を開発した。そして,岩石破壊問題にこれを適用し,岩石破壊の加圧速度依存性,動的引張強度試験による不均一性および破エネルギーの評価法などを明らかにした。また,フラクタル破壊力学に基づく破壊設計として,一自由面発破における粒度分布の予測・制御法を構築した。
2.亀裂進展速度の温度・湿度依存性を検証するとともに,これらの実験結果を分析し,亀裂先端の応力腐食反応の活性化エネルギーを同定した。そして,活性化エネルギーの値が岩石微視構造に依存することを見出すとζもに,亀裂形状のフラクタル次元と活性化エネルギーとの関係を明らかにした。さらに,応力腐食亀裂進展の考えのもとに,これらの関係を理論モデル化し,環境や微視組織の影響を考慮した亀裂進展速度の予測式を提案した。
3.岩石等の不透明材料についてその内部の微視構造を3次元的に可視化計測するためにマイクロフォーカスX線CT装置を導入した。そして,マイクロフォーカスX線CTによる3次元可視化計測により,動的引張試験におけるマルチクラック進展を検証した。さらに,種々の破壊工学・地盤工学問題に適用し,高電圧電気パルス粉砕における選択的亀裂伸張現象ベントナイト混合土の間隙構造変化,繊椎補強土の圧縮破壊形態,などを明らかにした。
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