| 研究課題/領域番号 |
62850111
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| 研究種目 |
試験研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
資源開発工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松木 浩二 東北大学, 工学部, 助教授 (10108475)
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| 研究分担者 |
奥村 清彦 東北大学, 工学部, 文部技官 (40177184)
小島 隆 東北大学, 工学部, 助手 (20192057)
杉本 文男 東北大学, 工学部, 助手 (80124585)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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| 研究課題ステータス |
完了 (1988年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
1988年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1987年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
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| キーワード | 岩石 / 水圧破砕 / 予き裂作製法 / ウォータージェット / 高水圧 / 溝切削 |
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| 研究概要 |
本研究では、水圧破砕のための予き裂作製法へのウォータージェット技術の応用を目的として、まず20MPaまでの高圧水中を模擬できる試験装置を作製し、次に白河溶結凝灰岩を用いて各環境水圧における吐出圧力、スタンドオフディスタンス、ノズル径およびノズル送り速度などの切削パラメータの切削深さ、溝幅および掘削体積比エネルギーなどの切削性に及ぼす影響を調べ、これらの結果により、水圧破砕のための予き裂作製法への応用について検討した。その結果得られた主な知見は以下の通りである。
1)切削深さはいずれの条件においても環境水圧とともにはじめ急激に減少し、その後環境水圧によらずほぼ一定となった。これは本研究において初めて明らかにされた工学的に重要な知見である。なお、白河溶結凝灰岩の場合水深2000mmで最大32.2mmの切削深さが得られた。
2)キャビテーション係数δを用いて実験結果を整理することにより、δ<0.05の領域ではキャビテーション壊食が主たる切削機構であるのに対し、a>0.05の領域ではその他の切削機構によると考えられた。
3)切削深さが環境水圧に依存する領域と依存しない両方の領域について、切削深さに関する実験式を提案した。環境水圧に依存する領域については従来の浅い水中における式に環境水圧の項を独立に付加した形であり、環境水圧に依存しない領域については従来の式と一致した。
4)掘削体積比エネルギーについて環境水圧およびスタンドオフディスタンスに関し最適値が見出された。また、切削溝幅は、いずれの条件でもある環境水圧まで急激に増加し、その後ほぼ一定となった。
5)一方では解決しなければならない問題も見出されたものの、ウォータージェット技術の水圧破砕のための予き裂作製法への応用は十分可能であると考えられた。
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