岩石の破壊靭性と破壊メカニズムに関する研究

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。

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。