| 研究概要 |
この研究は,弾性超音波の伝播速度が応力に依存することを利用して,ボーリングコア内の超音波の伝播速度を計測して,逆に履歴応力を推定しようとするものである.この計測には,高い精度が要求されるが,比較的簡便であり,またアコースティック,エミッション(AE)計測と同時に行える利点もあるので,この両者を利用すれば,簡便で信頼性の高い初期応力推定が可能であると考える.ここでは.現有のシングアラウンド計測装置を用いて,ボーリングコア内の縦波の伝播速度を高精度で計測し,その結果に基づいて初期応力推定法を提案した.
得られた成果の主なものは,次のようである.
1)高精度時間計測装置の整備:現有のシングアラウンド周期計測装置を中心にシステムを整備して,この研究には十分の精度が得られるようにした.
2)応力と縦波の伝播速度との関係:安山岩(圧縮強度2,140kgf/cm^2)および砂岩(圧縮強度520kgf/cm^2)の円柱供試体について,一軸繰り返し漸増圧縮試験を行い,応力と軸方向および半径方向の縦波の伝播速度の関係を求めた.その結果,既往最大応力(履歴応力)で速度に急激な変化のあることが判明した.(ヒステレシス効果と呼ぶ).なお,半径方向の速度変化の方が顕著であった.試験をした応力レベルは,安山岩では強度の約15%以内,砂岩では強度の約50%以内であった.
3)初期応力の推定:上の試験より得られた縦波伝播速度の急変の性質(AEにおけるカイザー効果と同様な性質)を利用して,容易に既往の最大応力を推定することができる.ボーリングコアを用いて,コア軸からある角度で供試体を作成し,上述の一軸圧縮試験を行い,応力と縦波の伝播速度との関係を求めていけば,速度の急変時の応力が地山の初期応力として推定されることになる.上の試験から推定できる最小応力は,安山岩では50kgf/cm^2,砂岩では25kgf/cm^2程度であった.
なお,現在他の岩石についても同様な試験を実施中である.
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