結晶質岩を対象とした連成現象が長期挙動におよぼす影響に関する研究; 2010年度(委託研究)

Theoretical study of rock for estimating long-term behavior; FY2010 (Contract research)

市川 康明*; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 松井 裕哉 ; 佐藤 稔紀  

Ichikawa, Yasuaki*; Tanno, Takeo; Hikima, Ryoichi; Sanada, Hiroyuki; Matsui, Hiroya; Sato, Toshinori

岩盤は断層や節理などのさまざまなスケールの不連続面群と鉱物を非均質に内包した複合材料であり、結晶質岩についてミクロな視点で岩石を見ると、個々の結晶粒子と粒界及び粒子内における微視亀裂の集合体である。結晶質岩の変形・破壊にかかわる時間依存性挙動を含む力学的な挙動は、個々の結晶の形状・物性に基づく変形挙動と粒界及び鉱物粒子内の微視亀裂の進展による変形挙動に起因している。石英や長石等のケイ酸塩鉱物を主成分とする岩石の破壊と、それに伴う亀裂の進展の機構については、1970年代から力学的要因のみならず化学的要因と結び付けて研究がされている。このように岩盤の長期挙動の研究では、応力と化学反応が連成した現象を理解することが重要である。そこで本研究では、以下の研究を行った。(1)非線形破壊力学の解説、(2)石英の圧力溶解現象に関する室内実験、(3)石英の溶解速度式の導出に関する理論的研究、(4)亀裂性岩盤を対象とした均質化理論の構築

A rock mass is a complex entity, including several classes of discontinuities and numerous heterogeneous and anisotropic minerals. From investigations of rock samples, we know that crystalline rock is a complex mix of minerals, grain boundaries and microcracks. Deformation and failure mechanisms may be more completely understood if we are able to correctly characterize the microscale composition and grain boundary properties. Amongst the rock-forming minerals, especially quartz and biotite in granite, numerous microcracks are developed. It is important to study coupled mechanical and chemical factors in crystalline rock for long-term behavior study. This report presents the results of the following FY2010 activities. (1) Explanation of nonlinear fracture mechanics, (2) Pressure dissolution experiments of using specimens of single quartz, (3) Theory study on the rate of quartz dissolution, (4) Homogenization theory for fractured rock