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本研究では，さく岩機によるトップハンマードリリングに関する申請者の過去の研究成果を進展させ，これまでに実現していないトップハンマードリリングにおける方向制御について検討を行った．
平成28年度は，トップハンマードリリングのシミュレーションモデルをより実機に近いものとし，方向制御のシミュレーションができるようにするための検討を行った．まず，ビット先端の荷重と貫入量の関係（荷重－貫入量曲線）の精密なモデル化に取り組んだ．そのため，ボタンビットに打撃を加えて動的に岩石に貫入させる衝撃貫入試験の結果を整理し，種々の大きさのボタンビットで荷重－貫入量曲線を取得した．その際には，申請者が過去に開発した計算手法を適用することで，精密な荷重－貫入量曲線の取得に成功した．その結果をもとに，荷重－貫入量曲線を冪乗関数でモデル化し，式中の定数の関係を定式化した．また，その荷重－貫入量曲線のモデルを，さく岩機本体，ピストン，ロッド，ビットのモデルと統合し，さく岩機の高精度シミュレータを構築した．
平成29年度は，このシミュレータにより，さく岩機本体の揺動，ピストンとロッドの衝突による応力波の発生，ロッドとビットでの応力波の伝播，ビットの岩石への貫入，の相互関係を明らかにするとともに，種々の条件下での穿孔過程について検討した．さらに，トップハンマードリリングの方向制御において重要な，ビット先端のボタンチップの形状や配置の影響を把握するための室内試験法について検討した．その結果，1つのボタンチップをある程度の間隔をあけながら岩石表面に繰り返し貫入させ，その時の亀裂の発生や連結を調べることが重要であることがわかった．
本研究で得られたこれらの新たな知見は，トップハンマードリリングの方向制御につながる重要な成果といえる．
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