不連続性岩盤中における変形・浸透連成挙動の研究

地下発電所や原子力発電所の後背長大斜面、あるいは石油やLNG、LPG、核廃棄物の地層処分などの岩盤構造物においては、岩盤中を移動する水の挙動および構造物の安定性に及ぼす影響が重要な問題となる。しかしながら、岩盤中には母岩内の微細亀裂から節理、断層に至るまでの大小様々の規模の不連続面が存在しているために、水の挙動、岩盤の力学挙動に影響を及ぼす機構は極めて複雑である。また、母岩材料が水を含んだ場合の力学特性についても、土や粘土ほど明らかにされているとは言い難い。本研究は、岩盤中に分布する不連続面を損傷場と把える新しい力学を基に、岩盤における変形・浸透連成挙動の評価法の確立を目的として進められた。昭和62年度には、連続体力学における混合体理論に基づいて、岩石材料を対象とした連成挙動の支配方程式を定式化し、有限要素法によるその解析プログラムを開発した。また、三軸浸透圧縮試験用のセルを新しく開発し、岩石材料の力学特性に及ぼす水の影響を調べるための供試体試験を開始した。昭和63年度には、多孔質岩である大谷石を用いて三軸浸透圧縮試験を継続して実施し、岩石材料の強度変形特性に対して水は予想以上の影響を及ぼすことを明らかにした。また、開発した連成解析プログラムによる数値シミュレーションを実施し、提案理論の妥当性を検討すると共に、巨視的不連続面を損傷場として組み込むことの理論的検討を行った。その結果、水の存在による微視的不連続面の進展が、水の無い場合に比べて著しく異なることが明らかとなり、水を含んだ場合の岩石の破壊に至るまでの非線形連成挙動に対しては、亀裂の進展を水の挙動を同時に扱うような理論構成を検討する必要があることが明らかとなった。また、地下発電所施工現場の不連続面分布性状を調査してデータをまとめた。

地下発電所や原子力発電所の後背長大斜面、あるいは石油やLNG、LPG、核廃棄物の地層処分などの岩盤構造物においては、岩盤中を移動する水の挙動および構造物の安定性に及ぼす影響が重要な問題となる。しかしながら、岩盤中には母岩内の微細亀裂から節理、断層に至るまでの大小様々の規模の不連続面が存在しているために、水の挙動、岩盤の力学挙動に影響を及ぼす機構は極めて複雑である。また、母岩材料が水を含んだ場合の力学特性についても、土や粘土ほど明らかにされているとは言い難い。本研究は、岩盤中に分布する不連続面を損傷場と把える新しい力学を基に、岩盤における変形・浸透連成挙動の評価法の確立を目的として進められた。昭和62年度には、連続体力学における混合体理論に基づいて、岩石材料を対象とした連成挙動の支配方程式を定式化し、有限要素法によるその解析プログラムを開発した。また、三軸浸透圧縮試験用のセルを新しく開発し、岩石材料の力学特性に及ぼす水の影響を調べるための供試体試験を開始した。昭和63年度には、多孔質岩である大谷石を用いて三軸浸透圧縮試験を継続して実施し、岩石材料の強度変形特性に対して水は予想以上の影響を及ぼすことを明らかにした。また、開発した連成解析プログラムによる数値シミュレーションを実施し、提案理論の妥当性を検討すると共に、巨視的不連続面を損傷場として組み込むことの理論的検討を行った。その結果、水の存在による微視的不連続面の進展が、水の無い場合に比べて著しく異なることが明らかとなり、水を含んだ場合の岩石の破壊に至るまでの非線形連成挙動に対しては、亀裂の進展を水の挙動を同時に扱うような理論構成を検討する必要があることが明らかとなった。また、地下発電所施工現場の不連続面分布性状を調査してデータをまとめた。