| 研究課題/領域番号 |
21H01867
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
羽柴 公博 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60456142)
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| 研究分担者 |
福井 勝則 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70251361)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | ロータリーパーカッション掘削 / 打撃穿孔 / さく岩機 / 数値シミュレーション / ロータリーパーカッション / 岩盤 / 掘削 / シミュレータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ロータリーパーカッション掘削の複雑な機構のうち，「応力波の高速伝播機構」と「ビットによる岩盤の衝撃破壊機構」を解明する．それらの機構をモデル化し，申請者が開発したロータリーパーカッション掘削のシミュレータに組み込む．さらに，シミュレータによる感度解析により，ロータリーパーカッション掘削の高度化に適した条件を抽出し，その結果を試作品により検証する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，岩盤のロータリーパーカッション掘削の機構解明のため，ボタンビット用と1チップビット用の試験装置を新たに開発した．これらの装置による試験により，ロッド中の応力波伝播，連続打撃中のさく岩機の挙動やボタンビットによる岩盤の衝撃破壊，個々のボタンチップの貫入の機構を明らかにするとともに，その結果をもとに荷重－貫入量曲線のモデル化を行った．さらに，3次元数値シミュレーションによりビットの貫入過程を再現することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
岩盤のロータリーパーカッション掘削は，他の掘削機械には見られない高速かつ複雑な機構を持つため，機構の解明やモデルの構築は十分にはなされていなかった．本研究では，新たに開発した装置により，高速な連続打撃中の荷重－貫入量曲線を精度良く求めることに世界で初めて成功するとともに，個々のボタンチップの貫入の機構を明らかにした．これらの結果をもとに構築したモデルや数値シミュレーションは，今後のロータリーパーカッション掘削の高度化に大きく寄与する．
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