岩石の破壊靭性と破壊メカニズムに関する研究

岩石断裂韧性及断裂机理研究

• 批准号: 14J09515
• 负责人: 片岡 みなみ
• 金额: $ 1.39万
• 依托单位: The University of Tokyo (2015)Kumamoto University (2014)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J09515/
• 关键词: 岩石; 破壊靭性; 破壊メカニズム; 環境依存性; 微視的破壊靭性; 鉱物粒子; 破壊き裂進展解析; 封圧

今後ますます多様化・大規模化することが考えられる，深部地下の岩盤構造物の設計や安定性評価において，岩石の破壊メカニズムの解明が重要な課題の一つである。破壊き裂の進展抵抗を示す強度指標である破壊靭性の基本特性を理解することは，岩石の破壊メカニズムの解明にとって重要であると考えられる。破壊靭性の基本特性を理解するために，まず，深部地下の環境条件（地圧・湿度など）によって岩石の破壊靭性が変化することが知られているが，この影響をより詳細に把握する必要がある。また，破壊靭性は，岩石の微視的な構造の影響を受けることも実験的に確認されている。この原因を調べるために，岩石の微視的なスケールでの破壊靭性を評価することが必要であるが，その試験方法は確立されていない。さらには，岩石の微視的構造が破壊靱性に与える影響を，数値解析的手法を用いて検討することも重要である。そこで本年度は(1)岩石の破壊靱性の環境依存性に関する考察，(2)岩石の微視的破壊靭性の評価，(3)岩石の微視的構造を考慮した破壊き裂進展解析を実施した。(1)では，これまでに実施した異なる環境下（封圧，水蒸気圧）での来待砂岩を用いた破壊靭性試験の結果を総合して検討し，破壊靭性における種々の環境依存性について更なる考察を行った。(2)では，昨年度開発した微視的破壊靭性の試験法を用いて，益山花崗岩中の鉱物粒子の破壊靭性の評価を行った。この結果，微視的破壊靭性は，同じ種類の鉱物粒子でも方向により異なる値を示すという，新たな知見を得た。(3)では，岩石の粒子配列が破壊靱性に与える影響を検討するために，個別要素法を用いた砂岩および花崗岩の破壊き裂進展解析を行った。この結果と，これまでに実施してきた実験結果を比較し，岩石の粒子配列が破壊靭性へ与える影響を検証し，岩石の破壊メカニズムに関して考察した。

Future ま す ま す others in turn, more large scale す る こ と が exam え ら れ る, deep underground の rock plate structure design や の stability evaluation 価 に お い て, rock の broken 壊 メ カ ニ ズ ム の interpret が important topic な の a つ で あ る. Broken 壊 き crack resistance を の progress in で す strength index あ る broken 壊 靭 sex の basic characteristics を understand す る こ と は, rock の broken 壊 メ カ ニ ズ ム の interpret に と っ て important で あ る と exam え ら れ る. Broken 壊 靭 sex の basic characteristics を understand す る た め に, ま ず, deep underground の environmental conditions (to 圧 · humidity な ど) に よ っ て の broken rock 壊 が 靭 sex - the す る こ と が know ら れ て い る が, こ の influence を よ り detailed に grasp す る necessary が あ る. ま た, broken 壊 靭 は, rock の micro visual な tectonic の を by け る こ と も be 験 に confirm さ れ て い る. こ の reason を adjustable べ る た め に, rock の micro visual な ス ケ ー ル で の broken 壊 靭 sex を review 価 す る こ と が necessary で あ る が, そ の は test method to establish さ れ て い な い. さ ら に は, apparent tectonic が の micro rock broken 壊 靱 に and え る affect を, the numerical analytical methods を with い て beg す 検 る こ と も important で あ る. そ こ で は this year (1) rock の broken 壊 靱 sex の environment dependence に masato す る investigation, (2) rock の micro see broken 壊 靭 の review 価, (3) rock の slightly depending on the structure of the を consider し た broken 壊 き crack progress analytical を be applied し た. (1) で は, こ れ ま で に be applied し た different な る environment (seal 圧, water steam 気 圧) で の to stay sandstone を い た broken 壊 靭 sex test results の を 総 close し て 検 for し, broken 壊 靭 sex に お け る kind 々 の environment dependence に つ い て more な る line inspection を っ た. (2) で は, yesterday's annual open 発 し た micro see broken 壊 靭 sex の を test method with い て, yi mountain in granite の の 鉱 material particles broken 壊 靭 sex の review 価 を line っ た. Micro こ の results, depending on the broken 壊 靭 は, with じ kinds の 鉱 material particles で も direction に よ り different な る numerical を shown す と い う, new た な knowledge を た. (3) で は, rock の particles with column が broken 壊 靱 に and え る influence を beg す 検 る た め に, specific element method を with い た sandstone お よ び granite の broken 壊 き line crack progress analytical を っ た. こ の results と こ れ ま で に be applied し て き た be 験 result is し を, rock の particles with column が broken 壊 靭 へ and え る influence を 検 し, rock の broken 壊 メ カ ニ ズ ム に masato し て investigation し た.

项目成果

水蒸気が岩石の破壊靭性に与える影響

水蒸气对岩石断裂韧性的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: M. Kataoka;Y. Obara;M. Kuruppu;片岡みなみ，尾原祐三，福井勝則，羽柴公博;片岡みなみ，尾原祐三，福井勝則，羽柴公博
• 通讯作者: 片岡みなみ，尾原祐三，福井勝則，羽柴公博

花崗岩を構成する鉱物粒子の破壊靭性の評価

构成花岗岩的矿物颗粒的断裂韧性评价

• 发表时间: 2014
• 作者: Fujii;H.;Maehara;T.;Komaniwa;Y.;Chou;N.;Ishikami;T.;A. Sasaki;内藤裕志;澤城光二郎,片岡みなみ,伊東孝史，高島和希,尾原祐三
• 通讯作者: 澤城光二郎,片岡みなみ,伊東孝史，高島和希,尾原祐三

個別要素法を用いた砂岩および花崗岩の破壊き裂進展解析

砂岩、花岗岩断裂裂纹扩展离散元法分析

• 发表时间: 2016
• 作者: M. Kataoka;Y. Obara;M. Kuruppu;片岡みなみ，尾原祐三，福井勝則，羽柴公博
• 通讯作者: 片岡みなみ，尾原祐三，福井勝則，羽柴公博

Size effect in fracture toughness of sandstone

砂岩断裂韧性的尺寸效应

• 发表时间: 2015
• 作者: M. Kataoka;Y. Obara
• 通讯作者: Y. Obara

岩石の破壊靭性と破壊メカニズムに関する研究

岩石断裂韧性及断裂机理研究

• 发表时间: 2014
• 作者: M. Kataoka;H. Kang;S. Cho;Y. Obara;片岡みなみ，澤城光二朗，伊東孝史，高島和希，尾原祐三;片岡みなみ
• 通讯作者: 片岡みなみ