不連続性岩盤のモデル化とその利用システムの構築に関する基礎的研究

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岩盤の力学特性ならびに水理学特性が岩盤内に存在する不連続面に強く影響されることは, よく知られているが, これらをいかに計測し, 数理モデルとしてどのように表現し, それをいかに岩盤構造物の設計に生かすかを総合的にシステム化する方策を検討することが本研究の目的である.まず, 不連続面の計測には写真撮影とビデオ撮影が試みられた. この結果は既存の画像処理装置を用いて定量的評価を行った. ここでは不連続面の長さ, 方向, 開口巾およびその荒さ(ラフネス)の評価を試みた. このラフネスの指標としてはフラクタル理論を適用して, その一般化を計った. また, ビデオ情報から不連続面の情報を離散化し, パソコンにより自動識別できるようにアルゴリズムを構築した. ここでは, 地表面もしくは切端面に現れた不連続面(亀裂)を有限な線分として直線近似し, その方向と長さを識別している. また, 各亀裂の交点も自動的に記録できる. ただし, 今回の研究では三次元の不連続面画像処理システムを構築するまでには至らなかった.上記のように取得された不連続面の情報を工学的に利用するために, ブロック理論の適用が試みられた. これは, 取得された不連続面のパターンから抜出し可能な岩体ブロック(キーブロック)が存在するかをチェックするものであり, 必要であればその最適支保の方向および力を推定するものである. 今回はパソコン内で限られた領域に対してのみの検討ではあったが, 大型計算機を用いることにより, かなり大模な解析を行うこと可能である.さらに, 不連続岩盤モデルとして, 円盤亀裂モデルを導入し, 露頭面に現れた亀裂により, 岩盤内部で独立な岩体ブロックを形成する確率を計算し, それらブロックの抜出し易さについての検討を行った. これらの手法は, 三次元画像解析手法の開発とともに, その利用度を増すはずである.