Analysis of crack propagation in heterogeneous rock masses under high temperature and high pressure conditions

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大規模地下空洞の掘削や大深度トンネル，あるいは地熱開発において岩盤の安定性の評価が非常に重要である。岩盤の安定性を評価する一番の要因は岩盤内部のき裂であり，様々な岩種あるいは様々な応力条件下でその進展挙動を把握する必要がある。本研究では，外国人研究員が主に個別要素法と有限要素用により，複雑な岩盤内部でのき裂進展挙動を数値解析により明らかにした。本共同研究では岩盤の不均質性を考慮したモデルを作成し，さらに様々な応力条件下により引張き裂，せん断き裂の進展範囲を明らかにした。本研究で対象としたので主に水圧破砕による静的な破壊および発破を模試した動的な破壊について，き裂進展の特徴を明らかにするとともに，岩盤の支える応力の再配分や空洞周辺の緩和能力についてお明らかにした。特に，水圧破砕のき裂進展では高温下の岩体でのき裂進展挙動の把握が重要である。岩盤は天然の材料であるがゆえに必然的に多数のき裂を有している。このような場に高温下の岩体に水を圧入した場合，岩石自体の不均質性に加えてその温度差から熱応力が発生する。したがって，き裂の進展挙動は周辺岩盤に作用する岩盤応力のみならず，この岩盤に作用する熱応力の影響を十分に理解する必要がある。本研究では，特にこの点に注目し，個別要素法と有限要素法を組み合わせたハイブリッド手法によりき裂進展挙動を明らかにした。これらの研究結果についてはRock Mechanics and Rock Engineering などの国際誌に投稿誌，既にその一部が受理されている。