持続可能な資源開発のための高度フラクチャリング制御技術の構築

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は，多軸応力下での岩石の衝撃載荷試験(Multiaxial-SHPB)と独自開発してきているCombined Finite-Element-Method（FDEM）に基づいた岩石破壊解析法をハイブリッドさせることで，多軸応力下における岩石・岩盤の極めて複雑な動的破壊過程を合理的にシミュレートし，その破壊機構を解明可能な高度破壊解析シミュレータの開発を目指した．具体的には，以下の検討をおこなった．・3次元FDEMを用いて，Multiaxial-SHPBの実験手順（＝(i)所定の多軸応力を静的に載荷，(ii)この状態で衝撃載荷を加えて多軸応力下の岩石の動的変形，強度や破壊形態を試験）を忠実に表現可能な解析手順の構築に成功した．FDEMは陽解法ベースであることから，(i)および(ii)の異なる時間スケールを一つの解析プラットフォームで実現することが挑戦となったが，GPGPUによる大規模並列計算および種々のアルゴリズム上の工夫を施し，これを解決した．・FDEMによる複雑き裂進展解析による離散体の形成情報を基に，発破問題で極めて重要な評価指標となる破砕粒度分布算定アルゴリズムを実装した．多軸応力下の影響を受ける発破問題に対して開発した解析法を適用する際に，発破起砕物内の微視/巨視き裂群の造成機構を議論するために有用と考えられる．・1軸～3軸応力下のMultiaxial-SHPB実験結果と開発したFDEMを用いた解析結果との比較に取り組んだ．具体的には，Multiaxial-SHPBシステムを構成する金属棒上で取得されたひずみの経時変化，マイクロX線CTおよび目視による岩石の破砕パターンなどの観点から，実験結果とFDEMの結果が，種々の応力状態を想定したケースにおいて良好な対応を示すことを確認できた．以上の成果を岩盤動力学の世界最高峰の国際会議RockDyn-4で発表した．