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; 2013年度(委託研究)

Study on effects of coupled phenomenon on long-term behavior for crystalline rock; FY2013 (Contract research)

市川 康明*; 木本 和志*; 佐藤 稔紀  ; 真田 祐幸; 桑原 和道

Ichikawa, Yasuaki*; Kimoto, Kazushi*; Sato, Toshinori; Sanada, Hiroyuki; Kuwabara, Kazumichi

岩石や岩盤は、クリープや応力緩和などの時間依存的挙動を示すことが知られており、その性質を把握することは長期の力学的安定性を評価するための重要な課題となる。これまでの研究より、長期挙動に影響をおよぼす力学と化学の連成現象をモデル化・解析する手法を開発することが課題として抽出された。この連成現象にも影響をおよぼすマイクロクラックの評価については、長期岩盤挙動研究において重点的に取組むべき課題でもある。本研究は、結晶質岩のマイクロクラックによる、超音波の散乱減衰挙動を調べるための数値解析および計測技術の開発を行ったものである。数値解析には、FDTD法(時間領域差分法)を用い、二重節点(split node)により、亀裂をモデル化した。開発したシミュレーション手法によって弾性波モデリングの上で有用な知見が得られることが分かった。一方、計測技術の開発である超音波計測では、接触型超音波探触子により入射波を岩石試料中に送信し、受信はニードルハイドロフォンの位置を精密に制御しながら水中で計測を行う水浸法によって行った。その結果、岩石試料中の弾性波の散乱減衰を評価するために有用な情報を取得できることが分かった。

The rock and the rock mass are known to show time-dependent behavior such as creep and the stress-relaxation. It is to evaluate long-term rock mechanics stability that the important theme understanding the property. From the research study until now, it is rock mechanics and chemical coupled phenomenon to have an influence on the long-term behavior. It is a theme to develop technique to model this coupled phenomenon, and to analyze. About an evaluation of the microcrack to have an influence on this coupled phenomenon, it is the theme that we should work on in a long-term rock mass behavior study chiefly. This study developed numerical analysis to check the ultrasonic scattering decrement behavior by the microcrack of the crystalline rock and the measurement technique. The FDTD method which modelled a crack was used for numerical analysis by split node. It depends on the simulation technique that it developed that useful knowledge was provided by elastic wave modeling. On the other hand, the ultrasonic measurement in a rock sample was measured by the water immersion method. As a result, we understood that we could acquire useful information to evaluate the scattering decrement of an elastic wave in a rock sample.