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爆破にともなう応力波、爆破ガス、き裂進展を可視化写真観察することによって、高精度で効率的なき裂爆破工法を確立するための有益な情報を得ることが出来る。光学的手法には種々の方法があるが、本研究では爆破現象との同期が可能で、短時間に十分な単色光を得ることの出来るQスイッチルビーレザーを光源にしたシャドウグラフ法による可視化システムを構築した。モデル実験によって、爆破現象の写真観察を行い、その成果をもとに、き裂方向制御可能な爆破要素技術に関する検討を行い、次の結果を得た。
(1)構築した可視化システムはその伝ぱ速度が数km/秒の応力波であっても、完全な静止写真として撮影することが出来る。
(2)円孔と干渉する応力波については、入射波と反射波の挙動だけでなく、円孔壁面の内側への変位によって、円孔内部の空気中に衝撃波が発生する。この衝撃波は反射して、円孔壁面に内圧となって作用する。
(3)切り欠きを有する円孔と応力波の干渉によって、切り欠き先端部に応力集中を示すシャドウスポットが生じ、き裂が円孔の切り欠き先端から自由面へ向かって進展するメカニズムを作り出す。
(4)爆破後のき裂形成状態からも、切り欠きを有する円孔は特定の方向へき裂を進展させるためのガイドホールとして有効であることが確認された。
(5)円孔自由面と干渉する応力波は、反射引っ張り波の集中によるシャドウスポットが自由面近傍の供試体中に生じることが確認された。
(6)90°コーナー自由面と干渉する応力波については、コーナーフラクチャーが自由面側から生じるような反射波の干渉が生じることが明らかになった。
Qスイッチルビーレーザーを使用した本可視化システムは材料の動的破壊現象を光学的に観察する方法として大きな可能性を有しており、本研究の発展性がある。
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