堆積軟岩(大谷石)地下空間の陥没メカニズムの研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452223
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 横山 幸滿 宇都宮大学, 工学部, 教授 (20174881)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 紘 東京大学, 地震研究所, 教授 (30004386) ; 鈴木 将之 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (40004387) ; 上野 勝利 宇都宮大学, 工学部, 助手 (70232767)
• Keywords: 堆積軟岩 / 大谷石 / 地下空間 / 陥没のメカニズム / クリープ強度 / 乾湿履歴 / 地球潮汐

Research Abstract

1.試作した高感度ひずみ計を宇都宮市大谷町瓦作の廃坑上部に削孔したボーリング孔内に設置した(深さ40m)。充填した無収縮モルタルの発熱により計測値の変動が安定した後、本格的な岩盤ひずみの計測を平成5年度にも続行する。この廃坑付近は最近地振動が頻発しており、潮汐力によるひずみとともに局所的岩石ひずみの計測が期待される。収録されたデータは電話線により各研究者が随次検出して利用できるようにした。
2.クリープ試験
試作したクリープ試験装置を用いて直径50mm、高さ10Ommの大谷石供試体のクリープ試験を多数実施した。クリープ破壊を予測するための応力比ー破壊時間の相関は良好で、これまでの成果とよく一致した。これによって残柱が細く、且つばらつきの多い地下空間の逐次破壊-陥没のメカニズムが説明でき、陥没前の地震計の記録とよい対応が得られた。
3.岩石強度試験
採取直後の完全飽和状態から乾燥して行く過程の強度は若干低下するが、完全乾燥時の強度は完全飽和時の強度より30%大きい。しかし、飽和-乾燥-吸水の履歴を受ける岩石の強度は、1回のサイクルで飽和時強度の1/2に低下することが分り、乾湿履歴が地下空間陥没の重要なファクターであることを示した。
4.地震計記録の解析
平成2年4月29日に陥没した空洞の1年前から地震記録をフーリエ解析して、約15日及び30日の卓越周期が得られた。大陰による地設潮汐が陥没のトリガーになりうることを示唆している。

Research Products

• [Publications] 大内 英二・横山 幸満: "大谷石の力学的特性" 土木学会第44回年次学術講演会講演概要集. III. 650-651 (1989)
• [Publications] 岡田 宏樹・横山 幸満: "大規模地下空間の安全性評価" 土木学会第45回年次学術講演会講演概要集. III. 484-485 (1990)
• [Publications] 岡田 宏樹・横山 幸満: "大谷石のクリープ破壊に関する実験" 土質工学会第27回土質工学研究発表会講演集. 1237-1238 (1992)
• [Publications] 横山 幸満・上野 勝利: "大谷地区空洞の陥没に関する二三の考察" 土木学会第47回年次学術講演会講演概要集. III. 640-641 (1992)
• [Publications] 横山 幸満・上野 勝利 石原 義之: "乾湿履歴が堆積軟岩の一軸圧縮強度に及ぼす影響" 土質工学会第28回土質工学研究発表会講演集. (1993)
• [Publications] 石井 紘他: "新しい小型多成分ボアホール歪計の開発と観測" 地球惑星科学関連学会1992年合同大会講演集. C22-03 (1992)