| 研究概要 |
山はね予知の基礎研究として, 岩石の最終破断に先行するAE活動の時間的空間的変化を詳細に調べた. 定ひずみ速度試験では, 最終破断の直前に, それまで集中傾向を示していたAE震源分布が一時的に拡散傾向に転じ, この変化に対応してAEカウント数, AEイベント数も一時的に減少することが見出された. 多段階応力緩和試験の結果によれば, 最終破断の直前に現われるこのAE活動の一時的沈静化は, 最終破断の核となるAEの集中領域でマイクロクラックの集積とマクロクラックの成長が生じ, それに伴って応力緩和が起きることと関連している. 最終破断に先行するこの特徴的AE活動の発見と機構の説明は山はね予知にとって一つの重要な手がかりとなろう.
また本研究では山はねの発生機構を実験的に明らかにするために, 地層模型実験におけるAEを測定し, モーメントテンソルのインバージョンをおこなった. その結果, 採炭切羽に類似した扁平な地下空洞の周辺で発生するAEは, その発生位置により機構を異にすることが実証された. 実験結果によれば, 切羽前方では切羽から遠ざかるにつれ単軸圧縮型からダブルカップル型に移行し, 一方, 切羽後方ではこれら2つの型のほかに単軸引張型のAEも発生する. 模型のひずみ分布と対比した結果, AEの発生機構の差異は空洞周辺のひずみ場に対応していることが明らかになった.
さらに本研究では微小地震の発生条件と発生した場合の地震効率について理論解析をおこなった. その結果, 降伏前の岩盤の弾性定数ならびに降伏後のひずみ軟化特性を代表するパラメータを用いて, 一般的組合せ応力条件下の微小地震の発生条件を定式化することができた. また静水圧下における球対称応力低下, 単軸圧縮における応力低下, および体積変化を伴わない応力変化の際の地震効率を求めた. その結果, ダブルカップル型の場合に地震効率は最小となることが明らかになった.
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