2022 年度研究成果報告書

掘削パラメータを用いた地下/海底下原位置有効強度計測手法の実験的検証

研究課題

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研究課題/領域番号	20K14587
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分17040:固体地球科学関連
研究機関	国立研究開発法人海洋研究開発機構
研究代表者	濱田洋平国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 副主任研究員 (80736091)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	掘削等価強度 / Equivalent strength
研究成果の概要	本研究では、地下/海底下の現場応力下の強度断面を直接的に測定する手法を開発することを目的として、掘削時に取得される回転数、トルクの記録から算出される掘削等価強度と岩石の強度比からその関係式を実験的に導出した。乾燥・常圧での掘削実験の結果、掘削等価強度(EST)と岩石の一軸圧縮強度の間におおむね1:1の比例関係が認められた。これは、実験条件での掘削では、振動や孔内くずれの影響がないために、バックグラウンドトルクが生じず、掘進のエネルギーが岩石の靭性と一致しているためと考えられる。
自由記述の分野	地球科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	掘削パラメータから地層の物性値を抽出する試みは古くより行われてきており、掘削オペレーションではMSEとして広く利用されている。しかしこのMSEは掘削状況の評価として利用されており、実際の岩石の強度とともにパイプの振動やドリルビットの摩耗状況を反映するため、岩石のみの情報を抽出できていなかった。本研究で整備されたESTと岩石強度の関連性により、掘削深度までの連続的な原位置強度が得られることで、地球科学において利用される様々な地下モデリングに大きな制約を与えることができるようになる。特に、試料回収が難しい大深度の岩盤(例えばマントル)などの強度測定には、本手法が有用となったと考える。