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堆積履歴が幌延地域に分布する珪質岩の力学的特性や微視的構造変化に及ぼす影響

Influences of sedimentary history on the mechanical properties and microscopic structure change of Horonobe siliceous rocks

真田 祐幸; 丹生屋 純夫*; 松井 裕哉; 藤井 義明*

Sanada, Hiroyuki; Niunoya, Sumio*; Matsui, Hiroya; Fujii, Yoshiaki*

我が国には新第三紀や第四紀などの堆積岩が広く分布し各種構造物の基礎となるケースが多い。とりわけ地下深部に重要な構造物を建設するうえで岩石の力学的性質や応力変化に伴う微視的な構造変化の把握は、構造物の合理的な設計や掘削影響を把握するうえで重要である。原子力機構は新第三紀の堆積岩を対象に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する基盤研究を幌延町で進めている。本論文では幌延地域に分布する珪質岩の力学的性質を明らかにすることを目的に実施した各種力学試験結果から幌延珪質岩の力学的性質を述べるとともに、堆積岩の工学的性質を支配する主要因を議論した。その結果、幌延地域に分布する珪質岩は堆積過程によって生じた空隙の緻密化や膠結作用により深度方向に三つのゾーンに区分でき、その力学挙動は顕著な拘束圧依存性を示すことがわかった。浅部の声問層の力学挙動は拘束圧の上昇に伴いひずみ軟化型から延性型に移行し、深部の稚内層は拘束圧の程度によらずひずみ軟化型を示す。そして、浅部の声問層は高拘束圧下で珪藻遺骸の損傷によって降伏し、エンドキャップ型の構成則を適用する必要性があることが示唆された。

This paper shows the results obtained from the laboratory tests and microscopic observation of Horonobe siliceous rocks. The consolidated undrained and drained triaxial compression tests showed different behaviors of strain-softening, pore pressure and dilatancy between diatomaceous and siliceous mudstones. Stress-strain behavior changed from strain-softening to ductile behavior under high confining pressure and pore pressure increased gradually even after peak strength for diatomaceous mudstone. Diatomaceous mudstone yielded under hydrostatic pressure of 10 MPa in isotropic consolidation test. This yielding was regarded as pore collapse based on the variation of hydraulic conductivity which was estimated from variation of volumetric strain in isotropic consolidation test, effective porosity and microscopic observation before and after the yielding.

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