| 研究概要 |
凍結状態にある岩石の強度・変形特性を明らかにするとともに,その破壊のメカニズムを探るため,いくつかの岩石を対象に一軸圧縮試験と圧裂引張試験を実施した。まず,変形挙動とAE発生特性から凍結状態にある岩石の破壊プロセスについて考察するとともに強度・変形性に及ぼす含水比の影響について検討した。続いて,強度・変形性に与える試験温度と載荷速度の影響について調べた。最後に,インクルージョンモデルに基づいて,岩石内の氷の力学的効果や岩石の強度に与える温度と載荷速度の影響について考察した。成果は以下のように纏められる。
(1)含水比が低いと,強度破壊点の直前から急速に微小破壊の発生頻度が増し,脆性的な破断に到るが,含水比が高いと,弾性変形がより高応力レベルまで継続した後,強度破壊点前から比較的一定の割合で破壊が進行する。
(2)温度-20℃の下では,含水比が高いほど,強度,限界ひずみ,ポアソン比は大きくなる。温度が-5℃〜-20℃の範囲では,温度が低いほど一軸圧縮強度と圧裂引張強度は大きくなる傾向が見られるが,限界ひずみ,ヤング率,ポアソン比には温度の影響が明確には認められない。温度-20℃の下では,載荷速度が速くなると一軸圧縮強度と圧裂引張強度は大きくなる傾向が見られるが,限界ひずみ,ヤング率,ポアソン比には載荷速度の影響が明確には認められない。
(3)温度が低く,載荷速度が速いほど,氷の見かけの弾性定数は大きいが,インクルージョンモデルにしたがうと,氷のヤング率が大きいほど,欠陥での応力集中が緩和される。このため,温度が低く,載荷速度が速いほど,破壊の発生により大きな載荷応力が必要となり,含水飽和で凍結した岩石の強度は大きくなると解釈できる。
|
