メタンハイドレート分解による海底地盤の化学－熱－力学連成挙動の解明

通过甲烷水合物分解阐明海底土壤的化学-热-力耦合行为

• 批准号: 12J01274
• 负责人: 岩井 裕正
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01274/
• 关键词: 二酸化炭素ハイドレート; 地盤変形; 三軸圧縮試験; 弾粘塑性構成式; CO_2ハイドレート; 間隙圧力; 不飽和度; 三軸試験; 不飽和土

本年度は(1)CO2ハイドレート含有供試体の分解実験, (2)ハイドレート含有供試体の非排水三軸圧縮試験, 及び(3)三軸圧縮試験に対する弾粘塑性構成式の適用を行った.(1)の分解実験では, これまではCO2ハイドレート分解時の間隙圧力を計測するにとどまっていたが, 本年度の実験では分解時の供試体の変形を計測することに成功した. その結果, ハイドレートの分解が始まり過剰間隙圧力が上昇すると, 供試体は膨張方向に急激に変形し始める挙動が見られた. また, 間隙圧力が最大となる時点で膨張方向の変形も最大となり, その後間隙圧力が減少すると, 膨張ひずみも緩やかに減少した. これより, ハイドレート分解時の地盤の変形量を評価する際のパラメータとして, 過剰間隙圧力が一つ挙げられると考えられる.(2)の非排水三軸圧縮試験では, CO2ハイドレート含有砂供試体に対して初期平均有効応力を, 1MPa, 2MPa, 3MPaと変更し3ケースを実施し, さらに比較のためにそれぞれの初期平均有効応力に対してハイドレートを含有しない豊浦砂の飽和供試体で3ケース行った. 実験結果より, ハイドレートを含有することによって初期のせん断剛性が増加することが分かった. また初期だけではなく, 軸ひずみ20%の限界状態においても軸差応力は非含有のものより大きくなった. ハイドレート含有供試体は, 限界状態における軸差応力が大きくなり, いわゆる密な砂の挙動を示した. しかしその一方で, 限界状態における応力比はハイドレート含有・非含有に関係なくいずれのケースにおいても一定の値となった.(3)では, 上記非排水三軸圧縮試験の構成式によるシミュレーションを実施した. その結果, 本研究で用いた弾粘塑性構成式は, 実験結果を精度よく再現することができることが分かった.

This year,(1)CO2-containing test sample decomposition behavior, (2) CO2-containing test sample non-drained triaxial compression test, and (3) triaxial compression test for viscoplastic constitutive equations were performed. (1)During the decomposition process, the gap pressure during the decomposition of CO2 was measured, and this year's results were successful in measuring the shape of the test specimen during decomposition. As a result, the decomposition of the sample began to increase in the gap pressure, and the sample began to change rapidly in the expansion direction. When the gap pressure reaches its maximum, the expansion direction changes to its maximum, and when the gap pressure decreases, the expansion direction changes to its minimum. The amount of deformation of the ground during decomposition is evaluated, and the clearance pressure is evaluated. (2)For the non-drained triaxial compression test, the initial average effective force of the CO2-containing sand test specimen was 1MPa, 2MPa, 3MPa and 3 ℃. As a result of this, the initial stiffness of the system is increased. In the initial stage, the axis is 20% of the limit state, and the axis difference force is not included in the limit state. The test sample is contained in the test sample, and the axial difference force is large in the limit state, and the sand movement is indicated in the middle. A boundary state is a boundary state. A boundary state is a boundary state. A boundary state is a boundary state. (3)However, the detailed design of the above-mentioned non-drainage three-axis compression test was implemented. In this study, the viscoplastic constitutive equation is used to reproduce the results accurately.

项目成果

CO2ハイドレート含有砂供試体の非排気非排水条件下における分解実験

含CO2水合物砂样在不排水和不排水条件下的分解实验

• 发表时间: 2013
• 作者: Sayuri Kimoto;Hiromasa Iwai;Toshifumi Akaki;Fusao Oka;岩井 裕正
• 通讯作者: 岩井 裕正

温度制御型高圧三軸試験機を用いたCO2 ハイドレートの生成及び分解実験

温控高压三轴试验机CO2水合物生成分解实验

• 发表时间: 2013
• 作者: Hide Yasuhara;Manabu Takahashi;Naoki Kinoshita;Shinichiro Nakashima;and Kiyoshi Kishida;瀧本 興，福田文彦;福田文彦，近藤雄大，小宮耕介;岩井裕正;岩井裕正;赤木俊文;赤木俊文;岩井裕正
• 通讯作者: 岩井裕正

Formation and Dissociation Tests of Carbon Dioxide Hydrate Containing Soils in the Triaxial Apparatus

三轴仪中含二氧化碳水合物土壤的形成与解离试验

• 发表时间: 2013
• 作者: Sayuri Kimoto;Hiromasa Iwai;Toshifumi Akaki;Fusao Oka;岩井 裕正;Hiromasa Iwai
• 通讯作者: Hiromasa Iwai

砂供試体内におけるCO2ハイドレートの生成及び分解実験

砂样中CO2水合物生成与分解实验

• 发表时间: 2013
• 作者: Sayuri Kimoto;Hiromasa Iwai;Toshifumi Akaki;Fusao Oka;岩井 裕正;Hiromasa Iwai;岩井 裕正;岩井 裕正
• 通讯作者: 岩井 裕正

CO2 ハイドレート含有地盤模擬試料の分解時力学特性

含CO2水合物土壤模拟样品分解过程中的力学特性

• 发表时间: 2014
• 作者: Hide Yasuhara;Manabu Takahashi;Naoki Kinoshita;Shinichiro Nakashima;and Kiyoshi Kishida;瀧本 興，福田文彦;福田文彦，近藤雄大，小宮耕介;岩井裕正;岩井裕正
• 通讯作者: 岩井裕正