粒度制御発破に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350529
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 金子 勝比古 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20128268)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90188045) ; 五十嵐 敏文 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90301944) ; 緒方 雄二 (独)産業技術総合研究所, 主任研究員 ; 加藤 昌治 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10250474) ; 川崎 了 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00304022)
• Keywords: 発破 / 岩石破壊 / 破壊力学 / 亀裂 / 粒度分布 / 応力波 / 爆発生成ガス / 不均質材料

Research Abstract

粒度制御発破法の確立を目的として一連の基礎研究を実施し,以下に示す成果を得た。
(1)応力波とガス流動を考慮した動的亀裂進展解析法の開発:動的応力場におけるマルチクラック進展の解析結果からガス流動経路となる亀裂ネットワークを検索するサブプログラムを完成させるとともに,単一亀裂内の高圧ガス流動の解析プログラムを拡張した亀裂ネットワークに対するガス流動計算のサブプログラムを完成させた。これらのサブプログラムを動的応力場におけるマルチクラック進展解析プログラムに組み込み,応力波とガス流動を考慮した動的亀裂進展解析法を開発した。開発した方法による数値計算結果と(2)の室内発破実験の結果とを比較し,両者のガス流速の値が良く一致することを確認した。この成果は,国際シンポジウムで発表している。
(2)亀裂内ガス流動速度の実験的評価:モルタル供試体を用いた発破実験の高速ビデオ画像を分析し,爆発生成ガスの亀裂内流速を評価した。その結果,ガス流速は装薬孔からの距離の増大に伴って低下し,平均的には100〜200m/sとなることが明らかとなった。
(3)粒度分布予測法の開発:動的亀裂進展解析の結果に画像処理を行うことにより,分離岩塊を自動抽出し,粒度分布を評価する方法を開発した。とくに,引張亀裂により分離される岩塊の粒度分布に圧縮破壊領域の細粒分を補正することにより,数オーダーの粒径範囲における粒度分布が求められることを明らかにした。この成果は国際誌に論文として受理されている。

Research Products

• [Publications] S.H.Cho, M.Nishi, M.Yamamoto, K.Kaneko: "Fragment size distribution in blasting"Materials Transaction. (in press). (2003)
• [Publications] 金子 勝比古, 趙祥鎬: "発破における岩盤破砕プロセス"混層流. 16・4. 346-352 (2002)
• [Publications] Y.Nara, T.Yoneda, K.Kaneko: "Anisotropy of sub-critical crack growth in granite"Proc. of 2002 ISRM Regional Symp.. 1. 236-242 (2002)
• [Publications] S.H.Cho, R.Kato, M.Kato, Y.Nakamura, K.Kaneko: "Development of Numerical Simulation Method for Dynamic Fracture Propagation Due to Gas Pressurization and Stress Waves"Proc. of 2002 IRSM Regional Symp.. 2. 765-762 (2002)
• [Publications] S.H.Cho, S.Nohara, Y.Ogata, K.Kaneko: "Study on the strain rate dependency of the tensile strength of rock"Rock Fragmentation by Blasting. 1. 139-143 (2002)
• [Publications] 高橋弘, 門伝孝, 金子勝比古: "力覚と画像情報を用いた大岩小割作業の自動化に関する研究"資源・素材学会誌. 118・5. 369-375 (2002)