地下き裂開口挙動直接計測による地殻応力の高精度評価に関する基礎研究

本研究では,パッカーを膨張させて縦き裂のあるボアホール壁面に押しつけることで壁面に圧力を負荷した際の壁面の周方向変位から,岩体の地殻応力(初期応力)を計測評価する新たな方法を検討した.このため,バッカー外周にとりつける周方向変位測定素子を試作した.試行錯誤の結果,同素子としては,ひずみゲージを絶縁性の材料で挟み込んだ構造で,また,パッカーが膨張して坑井壁面に押しつけられるまでに発生するひずみを極力除去するために,接着せず,浮かせてパッカー表面に取り付ける構造とするのがよいことがわかった.この測定素子を,本研究で新たに作成した室内実験用の小型パッカーに取り付け,その特性を模擬坑井を使って調べた.模擬坑井はアルミ製および天然の安山岩製の二種類で,坑井中心を通る対称面が分離できる構造をしており,その分離面をき裂面と見なし,地殻応力を模擬するために試験片側面に加えた圧縮応力と上記で測定したボアホール壁面の周方向ひずみの関係を調べた.この結果,上記測定法によれば,ボアホール壁面の周方向ひずみとパッカー膨張圧の関係が,昨年度の数値シミュレーションで明らかにしたようにき裂開口圧付近で大きく変化する現象を明確に捕らえられることがわかった.これにより,上記測定法によっていわゆるき裂開口圧を精度良く評価できることがわかった.また,測定された周方向ひずみとパッカー膨張圧の関係より,岩体の縦弾性係数とポアソン比を計測する方法を提案した.この方法を上記の実験結果に適用して弾性定数を求め,他の実験結果と比較した結果,両者が非常に良く一致していることがわかった.

本研究では,パッカーを膨張させて縦き裂のあるボアホール壁面に押しつけることで壁面に圧力を負荷した際の壁面の周方向変位から,岩体の地殻応力(初期応力)を計測評価する新たな方法を検討した.このため,バッカー外周にとりつける周方向変位測定素子を試作した.試行錯誤の結果,同素子としては,ひずみゲージを絶縁性の材料で挟み込んだ構造で,また,パッカーが膨張して坑井壁面に押しつけられるまでに発生するひずみを極力除去するために,接着せず,浮かせてパッカー表面に取り付ける構造とするのがよいことがわかった.この測定素子を,本研究で新たに作成した室内実験用の小型パッカーに取り付け,その特性を模擬坑井を使って調べた.模擬坑井はアルミ製および天然の安山岩製の二種類で,坑井中心を通る対称面が分離できる構造をしており,その分離面をき裂面と見なし,地殻応力を模擬するために試験片側面に加えた圧縮応力と上記で測定したボアホール壁面の周方向ひずみの関係を調べた.この結果,上記測定法によれば,ボアホール壁面の周方向ひずみとパッカー膨張圧の関係が,昨年度の数値シミュレーションで明らかにしたようにき裂開口圧付近で大きく変化する現象を明確に捕らえられることがわかった.これにより,上記測定法によっていわゆるき裂開口圧を精度良く評価できることがわかった.また,測定された周方向ひずみとパッカー膨張圧の関係より,岩体の縦弾性係数とポアソン比を計測する方法を提案した.この方法を上記の実験結果に適用して弾性定数を求め,他の実験結果と比較した結果,両者が非常に良く一致していることがわかった.