フラクタル分布するジョイントを有する岩盤の水圧破砕における破壊靭性の評価

分形分布节理岩石水力压裂断裂韧性评价

• 批准号: 05232204
• 负责人: 堀井 秀之
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05232204/
• 关键词: 水圧破砕; 高温岩体発電; 亀裂性岩盤; マイクロメカニクス; 岩盤浸透流; フラクチャーネットワーク

本年度は、1)水圧破砕される亀裂性岩盤の構成式のモデル化、2)水圧破砕された亀裂性岩盤における浸透流解析手法の開発に関する研究を行った。亀裂性岩盤を水圧破砕する場合、水圧により開口するジョイント(クラック)群を有する破砕域は3次元的広がりを持ち、水圧の増加に伴って拡大することが予想される。その形状、寸法、ジョイント開口量の分布は不連続面の密度、方向分布、連結性、さらには初期応力に依存する。ここでは、ジョイントを多数有する岩盤の代表要素における平均ひずみと平均応力・間隙水圧の関係を導いた。この関係を構成式とすることにより、亀裂性岩盤における水圧破砕の連続体解析が可能となる。解析例として、一つのジョイント系を含む岩盤において、初期圧縮応力を与え、間隙水圧を徐々に増加する場合の、ジョイントの変位と間隙水圧の関係を求めた。水圧によりジョイントの有効直応力が減少し、せん断すべりが生ずるというメカニズムが実際に起こるとすれば、初期地圧以上の水圧により不連続面が開口する以前に破砕が進行するものと考えられる。本研究の成果である、岩盤の構成式を用いれば、そのような破砕領域の進行の連続体解析が可能となる。また、水圧破砕された亀裂性岩盤における浸透流解析手法の開発を行った。クラックの密度・寸法分布・方向分布をあたえ、フラクチャーネットワークを発生させ、その浸透流解析を行った。個々のクラック内の流れの問題を解いて浸透マトリクスを計算し、それを組み合わせて全体の浸透流解析を行うという新しい解析手法を開発した。ルジオン試験の解析を行い、解析手法の妥当性を検証した。

This year, we conducted research on 1) structural analysis of fractured rock under water pressure and 2) development of seepage flow analysis method for fractured rock under water pressure. In the case of fractured rock plates with high water pressure, high water pressure, high pressure, high water pressure, high pressure, high The shape, size, and distribution of openings depend on the density, orientation, and initial force of the continuous surface. The relationship between the average pressure and the gap water pressure of most of the rock masses The relationship between water pressure and fluid pressure in fractured rock plates is possible. For example, the relationship between the initial pressure and the gap water pressure is determined when the initial pressure and the gap water pressure increase. The water pressure is higher than the water pressure at the beginning. The results of this study are: (1) the structural formula of rock plate is used;(2) the continuous body analysis of rock plate is possible. The development of seepage flow analysis method for cracking rock plate is carried out. Density, size distribution, directional distribution, generation, and saturation flow analysis A new analytical method is developed to solve the problem of permeation flow in a single unit. The analysis of the test results and the appropriateness of the analysis method are verified.

项目成果

S.Nemat-Nasser,N.Yu,and M.Hori: "Solids with periodically distributed cracks" International Journal of Solds and Structures. 2071-2095 (1993)

S.Nemat-Nasser、N.Yu 和 M.Hori：“具有周期性分布裂纹的固体”国际销售与结构杂志。

Y.Okui.H.Horii,and N.Akiyama: "“A continuum theory for solids containing microstructures"" International Journal of Engineering Science. 31. 735-749 (1993)

Y. Okui. H. Horii 和 N. Akiyama：“包含微观结构的固体的连续介质理论”，《国际工程科学杂志》31. 735-749 (1993)

H.Horii and Y.Okui: "“Thermomechanics and micromechanics-based continuum theory for localization phenomena"" Proceedings of IUTAM Symposium on Fracture of Brittle Disordered Materials. (1993)

H. Horii 和 Y. Okui：“基于热力学和微力学的局域化现象连续体理论”，IUTAM 脆性无序材料断裂研讨会论文集（1993 年）。

M.Hori and S.Nemat-Nasser: "Dobule-Inclusion model and overall moduli of multi-phase composites" Mechanics of Materials. 189-206 (1993)

M.Hori 和 S.Nemat-Nasser：“多相复合材料的 Dobule-Inclusion 模型和整体模量”材料力学。

M.Cai and H.Horii: "Constitutive model and FEM analysis of jointed rock masses" Int.J.Rock Mech.Min.Sci.& Geomech.Abstr.30. 351-359 (1993)

M.Cai 和 H.Horii：“节理岩体的本构模型和有限元分析”Int.J.Rock Mech.Min.Sci。