力学・化学作用を利用した破壊した岩石の強度回復の促進・制御に関する基礎研究

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地下利用を考える場合、地質・力学・環境条件を把握し、それらが力学的性質に与える影響を理解する必要がある。これにより、地下岩盤の利用対象を、堆積岩のような比較的弱い岩盤にも広げられる。破壊した岩石の回復は地下深部で起こる現象であり、圧力が影響する。また、岩石組織の影響の調査も重要である。そこで、破壊した岩石の回復に及ぼす圧力の影響ならびに、岩石内部の組成の影響を調べた。特に、様々な圧力下で弾性波速度・透水係数の経時変化を調べ、圧力の影響を明らかにした。試料として、砂岩2種類と玄武岩を用いた。玄武岩での試験より、微視き裂を多く含む場合、透水係数が高く、弾性波速度は小さくなることが示された。また、圧力の増大に伴い、透水係数は小さく、P波速度は上昇することが示された。理論計算により微視き裂密度、き裂の開口幅と透水性の関係を調べたところ、電子顕微鏡より観察されたき裂開口幅と、理論計算により得られたき裂開口幅の値は良く一致していた。また、き裂密度が高くなる場合、き裂の開口幅も高くなることが示された。砂岩ではXRD試験により組成を調べたのち、透水試験と弾性波速度測定を行った。砂岩での試験より、どのような砂岩においても弾性波速度は圧力の増大に伴い上昇するものの、透水係数が示す挙動は異なり、特に、粘土鉱物を含まず、空隙率の高い砂岩においては、透水係数は圧力に依存せず、しなかった。理論計算により流路の屈曲度を計算したところ、粘土を含まず空隙率の高い砂岩における流路の屈曲度は、粘土を含む空隙率の低い岩石でのものよりもはるかに小さくなった。これらの結果より、岩石内の圧力下での透水特性や弾性波伝播特性が実験的・理論的に明らかとなった。この結果より、地下深部における岩石の挙動が理解され、岩石の力学的性質の回復性に及ぼす圧力の影響が示された。