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岩石の時間依存性挙動と周圧の影響に関する最近の研究

Recent studies on time-dependent behavior of rock and the effects of confining pressure

羽柴 公博

Hashiba, Kimihiro

地下の岩盤は三軸圧縮応力状態であり、地下構造物の長期的な挙動を評価するためには、岩石の周圧下での時間依存性挙動を調べることが重要であることは言うまでもない。例えば、高レベル放射性廃棄物地層処分施設は地下数百m以深に建設される予定であり、施設閉鎖後も数千年から数万年にわたる安定性が要求される。しかし、一軸圧縮応力下に比べると、周圧下での岩石の時間依存性挙動に関する研究は格段に少ないのが現状である。著者はこれまで、地下深部に設けられる構造物の長期安定性評価手法の確立を目指して、周圧下での岩石の時間依存性挙動に関する研究を行ってきた。そこで、研究を遂行するにあたって調査したこの分野の現状と課題を、レビュー論文としてまとめた。本報では、まず、比較的強固な岩石を対象とした、最近の実験的研究及び理論的研究の成果について述べた。その際、岩石の時間依存性挙動に及ぼす周圧の影響に着目した。次いで、周圧下での岩石の時間依存性挙動を調べるための実験装置と、実務に適した実験方法を紹介した。さらに、この分野の今後の課題については各章で取り上げた。

To estimate the long-term stability of deep underground structures, it is important to investigate the time-dependent behavior of rock. Loading rate dependency, creep and so on has been well examined under uniaxial stress state. However, a little knowledge has been stored up under confining pressure. In this study, recent experimental and theoretical studies on the time-dependency of rock were reviewed especially focusing on the effects of the confining pressure. Firstly, the time-dependent behavior under confining pressure was compared with that under uniaxial stress state. The loading rate dependency, creep and the relation between them were examined with the aid of the recent theoretical studies. The close relations among the time-dependency, probability distribution of rock properties and scale effect were explained theoretically. Then, the equipment and the practical testing methods to investigate the time-dependent behavior under confining pressure were reviewed.

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