マイクロメカニクスに基づいた節理性岩盤の力学的挙動に関する解析的・実験的研究

基于微观力学的节理岩石力学行为分析与实验研究

• 批准号: 07750567
• 负责人: 吉田 秀典
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Chiba Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750567/
• 关键词: マイクロメカニクス; 節理; 節理性岩盤; 連続体解析; 有限要素解析

空洞掘削における岩盤挙動の支配的メカニズムは,初期地圧により閉塞していた節理が地圧応力解放により生ずるせん断すべり・開口であると考えられる.しかしながら、岩盤中において節理の数は膨大であり,個々の節理を個別に取り扱うことは到底不可能であり、節理を多数含む岩盤を等価な連続体に置き換えた解析が望まれる.そこで本研究では,応力解放時における節理の挙動のモデル化を行い,これより節理性岩盤の力学的挙動に関してマイクロメカニクスに基づいてその構成式を導き,任意の岩盤構造物に対する空洞掘削の連続体解析手法を構築した.この解析手法の特徴は,(1)節理の挙動をとらえた連続体解析手法である.(2)卓越節理の走向・傾斜や平均間隔の情報を入力データとして,直接解析に反映できる.(3)解析結果として,空洞のはらみだしなどの岩盤の変形量だけでなく、同時に,節理のせん断・開口変形量の分布を得られる,等が挙げられる.解析手法の妥当性の検証として,東京電力塩原発電所,関西電力大河内発電所の地下空洞掘削解析を行い,岩盤変位量・PS工の軸力などについて計測結果との比較を行った.解析結果は実際の岩盤挙動を再現できており,開発した解析手法は空洞掘削解析に適応できるものと考える.また,空洞掘削中に建設現場でボアホールカメラを用いて計測される.節理など,不連続面の変形量と本解析手法より求まる節理の変形量(せん断すべり・開口)の比較を行うことにより,さらに解析手法の妥当性が議論できるものと考えており,現在,この研究は進行中である.こうした節理の変形量,直接解析から求めることは従来の解析手法では不可能であった.

空心发掘中岩石行为的主要机制是，被初始地面压力阻塞的关节是剪切滑动和由地面压力释放引起的开口。但是，岩石中的接头数量很大，不可能单独处理单个关节，因此，希望将包含许多接头的岩石替换为等效连续体的分析。因此，在这项研究中，压力释放期间的联合行为。我们已经基于接合岩石的微力学对组成型方程进行了建模，并为任何岩石结构构建了一种连续分析方法。该分析方法的特征是（1）一种捕获关节行为的连续分析方法。 （2）有关上级接头的罢工/斜率和平均间距的信息可以直接反映在分析中作为输入数据。 （3）由于分析的结果，腔不仅是岩石（如四肢）的变形量，而且还可以同时获得剪切分布和关节的开口变形。为了验证分析方法的有效性，我们对东京电力公司Shiobara Power Station和Kansai Electric Power Company Okochi Power Station进行了地下腔发掘的分析，并比较了PS工作的岩石位移和轴向力的测量结果。分析结果可以重现实际的岩石行为，并且开发的分析方法被认为适合腔发掘分析。此外，我们认为，通过比较不连续的表面（例如关节）的变形量，从这种分析方法获得的关节变形量（剪切滑移和打开），我们可以进一步讨论分析方法的有效性，目前正在进行研究。使用常规分析方法从直接分析中发现关节的这种变形。

项目成果

吉田秀典: "トンネル断面の平均ひずみのよる岩盤の変形挙動の表現" 土木学会第50回年次学術講演会講演梗概集. III. 1358-1359 (1995)

吉田英德：“基于隧道横截面平均应变的岩石变形行为”摘要，日本土木工程学会第 50 届学术年会 III 1358-1359（1995 年）。