不連続材料における進行性破壊に対する解析手法の確立

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555127
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀井 秀之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10181520)
• 研究分担者: 井上 純哉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (70312973) ; 松本 高志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40301121)
• キーワード: 岩盤浸透流解析 / ジョイント / MBC解析 / 高レベル放射性廃棄物処分 / 安全性評価 / 掘削影響領域 / ジョイントネットワーク / 不連続性岩盤

研究概要

ジョイントの表面形状の計測データに基づき、3次元有限要素法解析により、与えられた直応力、平均せん断変位に対して、ジョイントの開口変位分布を求める解析手法を開発した。求めた解析結果を入力データとして、ジョイント内の非圧縮性粘性流体の解析を実施した。ジョイント内の流れは非一様であり、透水特性は異方性を示し、流れの方向に依存することが示された。
透水性は、直応力が大きくなるに従って小さくなり、せん断変位の増加とともに大きくなる。透水特性の異方性はせん断変位の増加とともに大きくなり、せん断変位の方向と直交方向の透水性が高まることが明らかとなった。
不連続性岩盤におけるトンネル掘削の解析を、マイクロメカニクスに基づく連続体モデル(MBC)モデルを用いて実施し、異なる方向と平均間隔を有するジョイントセット毎に、ジョイントの開口変位とせん断変位の空間分布を求めた。その結果に基づき、各ジョイントの透水特性をジョイント内の浸透流解析から求め、さらにその結果をジョイントネットワーク解析の入力データして用い、ジョイントネットワークを有する岩盤の平均的透水係数を求めた。さらに、その結果に基づき、トンネル周辺岩盤の透水係数の空間分布を求め、等価連続体の浸透流解析を実施した。以上のように、本研究では、高レベル廃棄物処分の安全性評価における掘削影響領域の影響を評価する手法を提案した。

研究成果

• [文献書誌] M.Sawada, H.Horii, H.Yoshida: "Analysis of Hydraulic Fracturing and Circulation Test In Hot Dry Rock Project"Journal of Geotechnial Engineering. No.680/III-55. 109-121 (2001)
• [文献書誌] P. Jongpradist, H. Horii: "Analysis of Creep and Progressive Failure for Tunnel in Soft Rock"Proceeding of the 10th International Conference on Computer Methods and Advances in Geomechanics. Arizona, USA. (2001)
• [文献書誌] H.Horii, S.-C.Chen: "Computational fracture analysis of concrete gravity dams toward Engineerin gevaluation of seismic safety"Fracture Mechanics of Concrete structures. 737-747 (2001)
• [文献書誌] H.Yoshida, H.Horii, T.Kaneko: "Analysis of disposal tunnel for high-level radioactive waste by micromechanics-based continuum model"Rock Mechanics in the National Interest, Swets & Zeitlinger Lisse. 551-558 (2001)
• [文献書誌] H.M.Kim, M.Kuwabara, J.Inoue, H.Horii: "Evaluation of the change in permeability of jointed rock mass due to Excavation using micromechanics-based continuum (MBC)model"Rock Mechanics in the National Interest, Swets & Zeitlinger Lisse. 721-728 (2001)
• [文献書誌] Keisuke Hibiya, Takayuki Mori, Seiji Morikawa, Kazuto Tabei, Naoto Goto, Hideyuki Horii, Hidenori Yoshida: "Parameter analysis of MBC model for underground caver"EUROCK. (2001)