亀裂性岩盤の水圧破砕における破壊靱性の評価と破砕された岩盤の浸透流解析

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06223205
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀井 秀之 東京大学, 工学部, 助教授 (10181520)
• 研究分担者: 堀 宗朗 東京大学, 工学部, 助教授 (00219205)
• キーワード: 水圧破砕 / 高温岩体発電 / マイクロメカニクス / 亀裂性岩盤 / 破壊力学 / 浸透流 / 貯溜層

研究概要

亀裂性岩盤において異なる初期応力・亀裂方向分布に対し水圧破砕による破砕域の進展を予測しうる解析手法を構築し、その手法を用いて異なる初期地圧・亀裂方向分布が破砕域の進展に与える影響を評価した。
各初期条件の影響を考慮した上で、亀裂分布が異なる2種類の岩盤に対して水圧破砕時の破砕域進展方向を予測する解析手法を構築した。マイクロメカニクスに基づく連続体理論を用いて亀裂性岩盤の構成式を導き、岩盤を連続体として扱えるようにした。更に亀裂開口条件を定め、有限要素法による亀裂性岩盤における水圧破砕現象および破砕域進展の解析手法を構築した。
この手法を用いて岩盤における水圧破砕現象を解析し、岩盤に作用する初期地圧及び亀裂の方向分布が破砕域の進展に与えている影響の評価を行った。その結果、破砕領域は必ずある方向に卓越して進展すること、その方向は初期地圧と亀裂の方向分布に依存することなど、水圧破砕時における破砕域の進展に関する一般的傾向は明らかとなった。等方性岩盤においては初期地圧の異方性のみに着目して解析を行ったところ、水圧破砕によって生じる破砕域は最大圧縮主応力の方向に進展し、初期地圧の異方性が破砕域進展方向に大きく影響を与えるという結果が得られた。更に異方性岩盤における解析の結果、破砕域の進展方向により支配的な影響を及ぼすのは岩盤内の亀裂方向分布であり、それに比較して初期地圧の異方性による影響は小さいことが分かった。以上の結果より、異なる初期地圧や亀裂方向分布が、水圧破砕時の破砕域進展方向に及ぼす影響が明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 吉田秀典,堀井秀之: "破壊するジョイントを含む岩盤の構成式のモデル化" 構造工学論文集. 40A. 451-456 (1994)
• [文献書誌] 奥井義昭,堀井秀之,秋山成興: "マイクロメカニクスに基づく連続体理論と変形の局所化現象の解析" 土木学会論文集. 501/I29. 55-64 (1994)
• [文献書誌] H.Yoshida and H.Hori: "A constitutive equation and FEM analysis of rock masses containig fracturing joints" Computer Methods and Advances in Geomechanics, Siriwardane & Zaman(eds), Proceedings of the eighth International Conference on Computer Methods and Advances in Geomechanics. West Virginia, U.S.A. 1717-1722 (1994)
• [文献書誌] H.Hori and H.Yoshida: "Constitutive modeling of rock masses containg fracturing joints and analysis og large-scale excavation" Rock Mechanics-Models and Measurements-Challenges from Industry, Proceedings of the 1st North American Rock Mechanics Symposium. The University of Texas at Austin. 1-3 June, 1994 Balkema. 681-688 (1994)