| 研究概要 |
本研究は,深海底地盤中のメタンハイドレートが分解されて開発されることに焦点を当て,分解されることによって,地盤がどのように変形するのか,分解されたメタンガスがどのように地盤中を移動するのかを実験的・解析的に明らかにし,地盤の安定性やメタンガスの生産性の評価に役立てることを目的としている.
地盤の安定性やメタンガスの生産性の評価については,地盤の変形やメタンガスが地盤中をどのように移動するかが,非常に重要になってくるため,本研究において,実地盤環境下を再現したメタンハイドレート堆積地盤が可視化できる模型実験装置を開発した.その開発した模型実験装置において実験を行い,一般的な力学挙動を取得できること,PIV画像解析手法を適用することにより,画像によりせん断変形中の局所変形が捉えられることを明らかにした.減圧法を模擬した分解実験より,初期せん断をホストサンドの破壊線を超えて与えた場合,メタンハイドレートの分解により,水圧の回復すなわち,有効応力の減少により,破壊に至ることが確認された.その際に発生するひずみの局所化は,圧縮試験の際と類似していることが確認された.圧縮試験の画像解析から,MH堆積土の方が豊浦砂よりもひずみの局所化が早いひずみレベルから生じていることが確認された.せん断帯が発生しない箇所は供試体全体と同様な収縮傾向を示す一方,せん断帯付近ではせん断帯の形成とともに体積膨張が顕著に起こることが確認された.これらの現象は,メタンハイドレートの分解実験時にも確認され,局所的な変形においても分解試験の現象は,圧縮試験の現象と類似していることが確認された.これらのことから,体積膨張により透気性が高まり,メタンガスの移動が起こりやすくなる.この現象がMHの生産井付近で発生すると生産効率の上昇につながることが考えられる一方,メタンガスの漏洩のリスクが高まることも示唆された.
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