礫分布特性を考慮した火山角礫岩の力学特性とそれに基づく原位置岩盤の評価手法の検討

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本年度は最終年度として,研究の総括を行うとともに,今後の課題をまとめた。まず,昨年に引き続き室内三軸圧縮試験を精力的に実施し,礫率・礫分布特性・最大礫径の影響を明らかにした.また供試体寸法を変えて同条件の試験を実施し,力学特性への寸法の影響を明らかにした。また供試体寸法を変えて同条件の試験を実施し,力学特性への寸法の影響を明らかにした。さらに試験後試料を蛍光塗料入の接着剤で固め,破壊モードを検討した。これらの結果より、礫とマトリックス間の付着力の評価が重要であることがわかった。そこで礫率の異なる直径10cm円柱試料を用いて圧裂引張試験を実施し、礫率と引張強さとの関係を調べ、その変化傾向を明らかにした。このようにして得られた礫岩の力学特性の原位置岩盤への適用性を検討するために、室内試験結果と原位置平板載荷試験結果の比較を実施した。なお、原位置試験結果は礫岩試料採取地点で実施されたデータを提供していただいた。原位置平板載荷試験において一般的に観察される下に凸の荷重-変位曲線は、上述した室内実験結果のみからでは説明できない。これは坑道掘削による坑道表面における緩みの影響が大きいと推定された。そこで別途求めた礫岩の等方圧縮特性を考慮して、数値解析を実施した。結果としては荷重-変位曲線の包絡線を概略近似しえたものの、荷重-変位曲線の繰り返し載荷挙動については表現できなかった。今後繰り返し載荷時における非弾性的な挙動を把握していく必要がある。最後にこの研究成果および既往の研究を総合して、一般化に際して問題となる点について検討した。特記すべきことは、礫率が40%以下の礫岩は基本的にはマトリックスサポートであり、マトリックスの物性が礫岩の力学的特性の下限値を与えるが、実際にはマトリックスそのものを取り出して物性を求めることは実質困難であるため、その推定方法を検討しておく必要があることである。このためには礫岩の堆積環境とその後の応力履歴を考慮する必要がある。