固・液二相系地盤の非線形熱伝導解析に関する研究

温度調整機能のついた冷凍庫を購入し、-80℃から+15℃の温度範囲で、土及び岩石の熱伝導率、比熱、温度拡散率を非定常線状熱源法を用いて求める室内試験を行った。プローブは、従来用いていたものを改良し、φ1.2mm長さ10cmのものを使用し、円筒供試体の中心にあらかじめ穿孔した細孔に挿入して測定を行った。土供試体は、高さ10cm直径10cmの円筒形モールドに試料土を突固めて作製した。岩石供試体は、花崗岩安山岩および凝灰岩の三種の岩塊を直径10cm高さ13cmの円筒形に成形し中心軸に超音波弾性振動を利用して直径約1.2mmの孔を貫通させてプローブを挿入できるようにした。プローブと試料の間は、密着性をよくするため放熱用シリコンを塗布した。この結果、土については、従来、当研究者らの得ていた結果と同様な明瞭な温度依存性が、広範囲の温度条件でも見られることが確められた。一方、岩の熱伝導率の温度依存性については、花崗岩では温度が高いほど小さくなるこ、および安山岩および凝灰岩では温度が高くなるとやや増大する傾向にあることが確められた。また、亀裂・水分の影響についても検討を行った。数値解析プログラムについては、熱伝導率が温度に依存する場合の二次円筒座標系の有限要素解析プログラムを開発した。これを用いて、環状の地下空洞を有する岩盤の温度分布・熱応力を求めた。環状地下空洞は、今後、開発が期待されている超伝導物質による電気エネルギーの地下備蓄を想定したものである。現在のところ二次元での凍結現象をモデル化する点で問題があり、プログラムの開発が遅れ、二次元の水分移動を伴う熱伝導解析には到っていない。しかし、土についての一次元解析プログラムは既に開発されているので、比較的短時間に二次元は行える見通しはある。

温度調整機能のついた冷凍庫を購入し、-80℃から+15℃の温度範囲で、土及び岩石の熱伝導率、比熱、温度拡散率を非定常線状熱源法を用いて求める室内試験を行った。プローブは、従来用いていたものを改良し、φ1.2mm長さ10cmのものを使用し、円筒供試体の中心にあらかじめ穿孔した細孔に挿入して測定を行った。土供試体は、高さ10cm直径10cmの円筒形モールドに試料土を突固めて作製した。岩石供試体は、花崗岩安山岩および凝灰岩の三種の岩塊を直径10cm高さ13cmの円筒形に成形し中心軸に超音波弾性振動を利用して直径約1.2mmの孔を貫通させてプローブを挿入できるようにした。プローブと試料の間は、密着性をよくするため放熱用シリコンを塗布した。この結果、土については、従来、当研究者らの得ていた結果と同様な明瞭な温度依存性が、広範囲の温度条件でも見られることが確められた。一方、岩の熱伝導率の温度依存性については、花崗岩では温度が高いほど小さくなるこ、および安山岩および凝灰岩では温度が高くなるとやや増大する傾向にあることが確められた。また、亀裂・水分の影響についても検討を行った。数値解析プログラムについては、熱伝導率が温度に依存する場合の二次円筒座標系の有限要素解析プログラムを開発した。これを用いて、環状の地下空洞を有する岩盤の温度分布・熱応力を求めた。環状地下空洞は、今後、開発が期待されている超伝導物質による電気エネルギーの地下備蓄を想定したものである。現在のところ二次元での凍結現象をモデル化する点で問題があり、プログラムの開発が遅れ、二次元の水分移動を伴う熱伝導解析には到っていない。しかし、土についての一次元解析プログラムは既に開発されているので、比較的短時間に二次元は行える見通しはある。