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岩質材料における3次元複雑き裂進展シミュレーターの構築に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25870013
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 地球・資源システム工学
地盤工学
研究機関北海道大学

研究代表者

福田 大祐  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80647181)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード岩質材料 / 複雑亀裂進展 / 高速破砕 / 3次元破壊プロセス解析 / DFPA / 有限要素法(FEM) / 動的破壊力学 / 数値破壊プロセス解析 / 3次元有限要素法 / 数値破壊解析 / 亀裂進展 / 高速破砕制御 / 発破 / 接触処理 / 高速制御破砕 / 3次元リメッシュ / X線CT
研究成果の概要

本研究では,資源開発工学及び土木工学で重要な,岩質材料の高速載荷に伴う高速かつ複雑な3次元破砕過程を現実的に解析可能な,3-D Dynamic Fracture Process Analysis (DFPA)コードを開発した.DFPAでは,(i)高速載荷による岩石内3次元応力伝播,(ii)3次元的複雑き裂の伸長・分岐・連結過程,(iii)き裂進展によって形成された自由表面が互いに3次元的に接触・衝突する不連続変形過程,を詳細に表現できる.よって,本研究の成果として完成したDFPAは,未だ多くの知見が得られていない岩石の高速破砕機構の解明や種々の破砕工法の最適設計の実現に資すると考えられる.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件) 備考 (7件)

  • [雑誌論文] Fractured Rock Permeability as a Function of Temperature and Confining Pressure2015

    • 著者名/発表者名
      A. K. M. Badrul Alam, Yoshiaki Fujii, Daisuke Fukuda, Jun-ichi Kodama · Katsuhiko Kaneko
    • 雑誌名

      Pure and Applied Geophysics

      巻: 172 号: 10 ページ: 2871-2889

    • DOI

      10.1007/s00024-015-1073-2

    • NAID

      120005906884

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of confining pressure on the permeability of three rock types under compression2014

    • 著者名/発表者名
      A.K.M.B. ALAM, M. NIIOKA, Y. FUJII, D. FUKUDA and J. KODAMA
    • 雑誌名

      International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences

      巻: 65 ページ: 49-61

    • DOI

      10.1016/j.ijrmms.2013.11.006

    • NAID

      120005353235

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 凍結融解履歴を受ける泥質片岩と花崗岩の変形挙動と破壊プロセス2014

    • 著者名/発表者名
      児玉淳一,畔原孝典,福田大祐,藤井義明
    • 雑誌名

      材料

      巻: 63 ページ: 219-226

    • NAID

      130003393252

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Fracture Sealing in High-strength and Ultra-low-permeability Concrete by Micro-focus X-ray CT and SEM/EDX2014

    • 著者名/発表者名
      D. Fukuda, M. Maruyama, Y. Nara, D. Hayashi, H. Ogawa and K. Kaneko
    • 雑誌名

      International Journal of Fracture

      巻: 188 号: 2 ページ: 159-171

    • DOI

      10.1007/s10704-014-9952-6

    • NAID

      120005906764

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Fracture Process Analysis in Rock-like Materials for Axisymmetric Problem, H.M. Kim, D. Fukuda, J. Ikezawa, K. Moriya, S.H. Cho and K. Kaneko2013

    • 著者名/発表者名
      H.M. Kim, D. Fukuda, J. Ikezawa, K. Moriya, S.H. Cho, K. Kaneko
    • 雑誌名

      Science and Technology of Energetic Materials

      巻: 74 ページ: 74-81

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 岩石の強度に対して応力状態が影響するメカニズムを明らかにするための三次元弱面モデル2013

    • 著者名/発表者名
      藤井義明,児玉淳一,福田大祐
    • 雑誌名

      Journal of MMIJ

      巻: 129 ページ: 467-471

    • NAID

      10031182246

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of fracture width on sealability in high-strength and ultra-low-permeability concrete in seawater2013

    • 著者名/発表者名
      D. FUKUDA, Y.NARA, D. HAYASHI, H. OGAWA, K. KANEKO
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 6 号: 7 ページ: 2578-2594

    • DOI

      10.3390/ma6072578

    • NAID

      120005322427

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of 3-D Dynamic Fracture Process Analysis (DFPA) Code using GPGPU2016

    • 著者名/発表者名
      D Fukuda, SH Cho, E Nihei, J Kodama, Y Fujii
    • 学会等名
      2016 Korea-Japan Joint Symposium on Rock Engineering
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 岩質材料の3次元複雑き裂進展シミュレーターの構築2016

    • 著者名/発表者名
      福田大祐, 二瓶恵理菜, 趙祥鎬, 児玉淳一, 藤井義明
    • 学会等名
      資源・素材学会 平成28(2016)年度 春季大会
    • 発表場所
      東京大学,本郷キャンパス(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] Evaluation of 3-D Strain Distribution in Lignite Based on Image Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      D Fukuda, M Maruyama, N Aramaki, K Kaneko, J Kodama, Y Fujii, Y Nara
    • 学会等名
      Proc. The 13 the International ISRM CONGRESS 2015
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-05-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Study on Fracturing Process in Rock by Blasting a Cylindrical Charge2014

    • 著者名/発表者名
      D. Fukuda, J. Ikezawa, K. Kaneko, J. Kodama
    • 学会等名
      8th Asian Rock Mechanics Symposium(ARMS8), the 2014 ISRM International Symposium
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of Fracture Process of Rocks Subjected to Freeze-Thaw Cycles Using X-ray CT2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kodama, M. Nakaya, Y. Nara, T. Goto, D. Fukuda, Y. Fujii, K. Kaneko
    • 学会等名
      8th Asian Rock Mechanics Symposium(ARMS8), the 2014 ISRM International Symposium
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Temperature-Confining Pressure Coupling Effects on the Permeability of Three Rock types under Triaxial Compression2014

    • 著者名/発表者名
      Alam, A. K. M. B., Fujii, Y., Fukuda, D., Niioka, M
    • 学会等名
      Proc. ISRM Regional Symposium EUROCK. EUROCK 2014
    • 発表場所
      Vigo, Spain
    • 年月日
      2014-05-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 載荷特性が柱状装薬発破による岩質材料の破壊形態に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      福田 大祐・池澤 純子・金子 勝比古
    • 学会等名
      平成26年度資源・素材関係学協会合同秋季大会春季大会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of sealing behavior of fracture in cementitious material in ground water using micro-focus X-ray CT and 3D image analysis2013

    • 著者名/発表者名
      D. Fukuda, Y. Nara, M. Maruyama, K. Kaneko,
    • 学会等名
      Proc. 1st International Conference on Tomography of materials and structures
    • 発表場所
      ゲント大学(Ghent, Belgium)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of strain distribution in rock by 3-D image analysis2013

    • 著者名/発表者名
      M. Maruyama, Y. Kakuda, D. Fukuda, Y. Nara, K. Kaneko
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on In situ Rock Stress
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 一自由面発破における岩石の亀裂進展プロセス解析2013

    • 著者名/発表者名
      草野皓平・池澤純子・金子勝比古・福田大祐・金学晩
    • 学会等名
      平成25年度資源素材学会北海道支部春季講演会
    • 発表場所
      北見工大(北見)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 3 次元画像処理による岩石内ひずみ分布の評価2013

    • 著者名/発表者名
      丸山恵・角田祐基・福田大祐,奈良禎太・玉村修司,金子勝比古
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 一自由面発破における岩石の破壊プロセス解析, 平成 25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会2013

    • 著者名/発表者名
      草野皓平・池澤純子・金学晩・福田大祐・金子勝比古
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Confining Pressure Effect on Structural Changes in Rock Types under Consolidation and Compression, 平成 25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会,2013

    • 著者名/発表者名
      A.K.M.B. Alam・M. Niioka・D. Fukuda・Y. Fujii
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 正起爆・逆起爆の発破効果に関する研究-岩質材料における動的破壊挙動について-2013

    • 著者名/発表者名
      池澤純子・金学晩・福田大祐・金子勝比古
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] いくつかの岩石における三軸圧縮下の変形・破壊に伴う浸透率の変化とそれに対する封圧と温度の影響2013

    • 著者名/発表者名
      藤井義明・A.K.M. ALAM・福田大祐・児玉淳一
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 福田大祐:北海道大学研究室webpage

    • URL

      http://rock.eng.hokudai.ac.jp/daisuke-j.htm

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Daisuke FUKUDA: Researchgate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Daisuke_Fukuda2

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 北海道大学岩盤力学研究室(福田大祐助教のweb頁)

    • URL

      http://rock.eng.hokudai.ac.jp/daisuke-j.htm

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] ReaD & Researchmap (Daisuke FUKUDA)

    • URL

      http://researchmap.jp/daichang1129

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] Research gate (Daisuke Fukuda)

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Daisuke_Fukuda2

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 北海道大学岩盤力学研究室:福田大祐のページ

    • URL

      http://rock.eng.hokudai.ac.jp/daisuke/japanese.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] ReaD & Researchmap:福田大祐のページ

    • URL

      http://researchmap.jp/daichang1129

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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