Development of rock fracturing simulator that combines damage theory and THMC coupling and its application to geothermal development

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水圧破砕は岩石に引張破壊を生じさせて亀裂を生成させる技術であるが，その引張亀裂の発生・進展プロセスを精緻に予測することは現状でも難しい．これは岩石自体の不均質性等に起因している．つまり，引張亀裂の発生・進展プロセスを精緻にかつ正確に記述可能な解析モデルを構築できれば，地熱エネルギーの効率的で継続的な生産に寄与する手法の検討が可能となる．そこで本申請では，偏光顕微鏡および走査型電子顕微鏡観察やX線回折分析により岩石の鉱物組成を精緻に把握し，その情報を用いて岩石が有する不均質性を（統計的に処理するのではなく）決定論的に記述できる解析モデルを構築する．また，構築される解析モデルを用いて圧裂試験の再現解析を行い，モデルの妥当性・有用性を検証する．さらに，実際の温度・地圧環境を模擬した地熱貯留層で水圧破砕をシミュレートし，地熱回収の増産効果を予測評価する．本年度は，対象花崗岩供試体のX線CT撮影，圧裂試験を実施し，基本物性，岩石の基本構造を把握を行った．圧裂試験で生成したき裂は，加温しながら透水し，X線CTで構造の変化が観察できる試験装置が完成し，まず，20度と60度で載荷除荷過程において透水試験を行い，透水量の計測を実施した．併せて，実験前後のき裂の状態をX線CTにより計測することに成功した．一方，シミュレーションでは，X線CTの情報を元にモデルを構築し，鉱物同士の界面での破断を検討できるモデルの導入を実施し，圧裂試験のシミュレーションに成功している．