メタンハイドレート分解時の地盤変形シミュレーションと分解圧密試験によるその検証

平成19年度は,構成式中でMH飽和率依存性を考慮し、また透水係数・透気係数にMH飽和率依存性を取り入れ、開発した分解変形解析手法を拡張した。研究代表者は既に,不飽和土の多相連成解析手法をもとに,平均間隙圧力を用いた有効骨格応力を定義し,不飽和土の構成則中の応力変数とする方法を提案しており,本研究でもこれを拡張した.ハイドレートの地盤中での存在形態については,現在のところ,ハイドレート粒子が土粒子間隙中に浮遊して存在する"間隙浮遊型",あるいはハイドレートが土粒子間を固着しセメンテーションの役割を果たす"土粒子固着型"のいずれか,またはこれらが混在した状態であるとされている.いずれの場合にも,MH含有地盤の力学挙動はハイドレート含有率に大きく依存すると考えられる.そこで方法を参考にし,降伏曲面の移動・縮小によって,ハイドレート分解に伴う粘着力の減少および構造劣化をモデル化する方法を用いた.提案した構成式中の材料定数については基礎試錘で採取された天然コアによる力学試験結果をシミュレーションすることにより決定した.上述の解析手法を用いて海底面から南海トラフにおけるMH含有層までをモデル化した大規模モデルの解析を行い、加熱法・減圧法それぞれについて分解時の間隙圧力変化、地盤変形、温度変化等を予測した。特に透水係数にMH飽和率依存性を考慮することによる影響、境界条件の影響について検討を行った。

平成19年度は,構成式中でMH飽和率依存性を考慮し、また透水係数・透気係数にMH飽和率依存性を取り入れ、開発した分解変形解析手法を拡張した。研究代表者は既に,不飽和土の多相連成解析手法をもとに,平均間隙圧力を用いた有効骨格応力を定義し,不飽和土の構成則中の応力変数とする方法を提案しており,本研究でもこれを拡張した.ハイドレートの地盤中での存在形態については,現在のところ,ハイドレート粒子が土粒子間隙中に浮遊して存在する"間隙浮遊型",あるいはハイドレートが土粒子間を固着しセメンテーションの役割を果たす"土粒子固着型"のいずれか,またはこれらが混在した状態であるとされている.いずれの場合にも,MH含有地盤の力学挙動はハイドレート含有率に大きく依存すると考えられる.そこで方法を参考にし,降伏曲面の移動・縮小によって,ハイドレート分解に伴う粘着力の減少および構造劣化をモデル化する方法を用いた.提案した構成式中の材料定数については基礎試錘で採取された天然コアによる力学試験結果をシミュレーションすることにより決定した.上述の解析手法を用いて海底面から南海トラフにおけるMH含有層までをモデル化した大規模モデルの解析を行い、加熱法・減圧法それぞれについて分解時の間隙圧力変化、地盤変形、温度変化等を予測した。特に透水係数にMH飽和率依存性を考慮することによる影響、境界条件の影響について検討を行った。