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2012 年度 実績報告書

地下環境を利用した破壊修復による岩質材料の力学特性向上の促進・制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23860027
研究機関京都大学

研究代表者

奈良 禎太  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00466442)

研究期間 (年度) 2011-08-24 – 2013-03-31
キーワード岩石破壊 / 破壊閉塞 / 遮蔽性 / 長期強度
研究概要

岩盤およびその中に建設される構造物には,長期安定性の確保が必要である。特に,放射性廃棄物地下処分施設や原油地下備蓄空洞の場合,岩盤の高い遮蔽性が要求される。本研究では,地下出認められるような,圧力下で化学反応が生じる場合に起こる岩質材料(岩石やセメント系材料)の破壊修復を活用して,力学的性質(強度・遮蔽性)の向上を室内で実現し,構造物の長期安定性の確保に繋がる研究を行うことを目的とした。特に,破壊の閉塞が岩石の力学的性質に及ぼす影響や,岩石の長期安定性に及ぼす影響について調べた。
研究実施期間前半においては,主に実験的研究を行った。まず,あらゆる履歴を加える前の材料を用いて弾性波速度測定および透水試験を行い,続いて,圧力下で試験を行うことによって,破壊の閉塞が及ぼす影響を調べた。試験結果より,破壊のが閉塞することにより,弾性波速度が上昇し,また,透水性が低下することが示された。すなわち,破壊が修復し,水の流れが断たれて透水性が低下することによって,遮蔽性が向上することが示すことができた。このような試験により,破壊修復の周辺環境依存性を実験的に明らかにした。
また,研究実施期間後半においては,X線CTや電子顕微鏡を用いて材料内部を観察することによって,破壊の閉塞をを視覚的に調べることができた。さらに,き裂密度や,き裂・空隙の連結性を考慮して理論計算を行うことによって,破壊が少なくなる場合に岩石の透水性が低下することを示した。また,水の流れが遮断され、破壊部に供給されなくなることによって,岩石の長期的安定性が向上することを計算により示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] Influence of temperature and water on subcritical crack growth parameters and long-term strength for igneous rocks2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Nara, H. Yamanaka, Y. Oe and K. Kaneko
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: Vol.193,No.1 ページ: 47-60

    • DOI

      DOI:10.1093/gji/ggs116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of self-sealing in high-strength and ultra-low-permeability concrete in water using micro-focus X-ray CT2012

    • 著者名/発表者名
      D. Fukuda, Y. N a r a, Y. Kobayashi, M. Maruyama, M. Koketsu, D. Hayashi, H. Ogawa and K. Kaneko
    • 雑誌名

      Cement and Concrete Research

      巻: Vol.42,No.11 ページ: 1494-1500

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cemconres.2012.08.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of relative humidity on fracture toughness of rock: implications for subcritical crack growth2012

    • 著者名/発表者名
      Y. N a ra, K. Morimoto, N. Hiroyoshi, T. Yoneda, K. Kaneko and P.M. Benson
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures

      巻: Vol.49,No.18 ページ: 2471-2481

    • DOI

      DOI:10.1016/j.ijsolstr.2012.05.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電解質濃度の異なる水中における白浜砂岩のサブクリティカルき裂進展2012

    • 著者名/発表者名
      奈良禎太, 広吉直樹, 米田哲朗, 金子勝比古
    • 雑誌名

      材料

      巻: 61 ページ: 662~667

    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロフォーカスX線CTを用いた水中環境下における高強度高緻密コンクリートのき裂閉塞挙動の評価2012

    • 著者名/発表者名
      福田大祐, 奈良禎太, 林大介, 大和田仁, 小川秀夫, 金子勝比古
    • 雑誌名

      Journal of MMIJ

      巻: 128 ページ: 471~477

    • 査読あり
  • [学会発表] 炭酸塩岩石のサブクリティカルき裂進展計測2013

    • 著者名/発表者名
      奈良禎太
    • 学会等名
      資源・素材学会春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      20130328-20130330
  • [学会発表] 水圧破砕によって頁岩中に進展したクラックの観察2013

    • 著者名/発表者名
      陳友晴
    • 学会等名
      資源・素材学会春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      20130328-20130330
  • [学会発表] Acoustic Emission Monitoring of Crack Extension in Hydraulic Fracturing of Shale Samples2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Bennour
    • 学会等名
      資源・素材学会春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      20130328-20130330
  • [学会発表] 超臨界及び液体二酸化炭素と水,粘性の大きな油による水圧破砕実験2013

    • 著者名/発表者名
      永谷侑也
    • 学会等名
      第13回岩の力学国内シンポジウム
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      20130109-20130110
  • [学会発表] 温度・湿度制御下における砂岩のP波伝播特性2013

    • 著者名/発表者名
      中尾尭雅
    • 学会等名
      第13回岩の力学国内シンポジウム
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      20130109-20130110
  • [学会発表] Influence of pores, fractures and pressure on permeability and elastic wave velocities in rock2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Nara
    • 学会等名
      7th Asian Rock Mechanics Symposium
    • 発表場所
      COEX, Seoul
    • 年月日
      20121015-20121019
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素と水による水圧破砕実験2012

    • 著者名/発表者名
      永谷侑也
    • 学会等名
      資源・素材2012(秋田)
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      20120911-20120913
  • [学会発表] 発破低周波音低減のための最適な発破秒時差の検討2012

    • 著者名/発表者名
      當麻玄大
    • 学会等名
      資源・素材2012(秋田)
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      20120911-20120913
  • [学会発表] 玄武岩の透水性に及ぼす巨視き裂および断層粘土の影響2012

    • 著者名/発表者名
      奈良禎太
    • 学会等名
      資源・素材2012(秋田)
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      20120911-20120913
  • [学会発表] 指数則でのサブクリティカル亀裂進展評価に基づく長期強度の計算2012

    • 著者名/発表者名
      大江悠真
    • 学会等名
      資源・素材2012(秋田)
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      20120911-20120913
  • [学会発表] Subcritical crack growth in sandstone in water with various electrolyte concentrations2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Nara
    • 学会等名
      Near Surface Geoscience 2012
    • 発表場所
      Palais des Arts et de Congrès d'Issy
    • 年月日
      20120903-20120905
  • [学会発表] Observation of Sealing behavior of fracture in cementitious materials by X-ray CT and SEM-EDX2012

    • 著者名/発表者名
      Megumi Maruyama
    • 学会等名
      Mini-Symposium "X-ray CT Application in Geotechnical Engineering" in the 2012 International Conference on Geomechanics & Engineering
    • 発表場所
      COEX, Seoul
    • 年月日
      20120826-20120829
  • [学会発表] 火成岩のサブクリティカルき裂進展指数の周辺環境依存性2012

    • 著者名/発表者名
      奈良禎太
    • 学会等名
      日本材料学会第60期学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20120526-20120527
  • [学会発表] 周辺環境を考慮した火成岩の長期強度評価2012

    • 著者名/発表者名
      大江悠真
    • 学会等名
      日本材料学会第60期学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20120526-20120527
  • [学会発表] 温度・湿度制御下における砂岩のP波速度測定2012

    • 著者名/発表者名
      中尾尭雅
    • 学会等名
      日本材料学会第60期学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20120526-20120527
  • [学会発表] X線CT/SEM-EDXによるセメント系材料のき裂閉塞挙動評価

    • 著者名/発表者名
      丸山恵
    • 学会等名
      平成24年度資源・素材学会北海道支部春季講演会
    • 発表場所
      釧路キャッスルホテル

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公開日: 2014-07-24  

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