検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

The Highest potential transmissivities of fractures in fault zones; Reference values based on laboratory and in situ hydro-mechanical experimental data

断層帯中の割れ目の潜在的な最大透水量係数; 実験室と原位置で得られた水理力学試験データに基づく参照値

石井 英一  

Ishii, Eiichi

既存の水理力学連成モデルに基づくと、割れ目の透水量係数(T)は、割れ目のラフネス($$JRC$$$$_{rm 0}$$),初期開口幅($$E$$$$_{rm 0}$$),有効垂直応力、そして岩石の引張強度と関連付けることができ、$$E$$$$_{rm 0}$$はせん断膨張により増加し得る。先行研究により、国内外の6つのサイトのボーリング調査によりフローアノマリとして検出された断層帯中の割れ目のTが平均有効応力を岩石の引張強度で除した値(DI)と一様に相関することが示された。このTのDI依存性が同連成モデルに基づく割れ目の開閉現象で説明できれば、これらのTはあるDI条件下でせん断膨張により上昇し得るTの最大値を表すことになる。本研究はこの可能性を検証するため、上記の割れ目のTと岩石の引張強度、および想定される$$JRC$$$$_{rm 0}$$と有効垂直応力から割れ目の$$E$$$$_{rm 0}$$を推定した。そしてこの$$E$$$$_{rm 0}$$を基に、割れ目の有効垂直応力のみを変化させた場合のTの変化をシミュレートした。その結果、そのTの変化は上記のDI依存性をよく再現した。今回得られた結果は、断層帯の再活動や隆起を想定した場合、どの程度、断層の透水性が上昇し得るかを推定するのに役立つ。

The transmissivities (T) of fractures can be related to the fracture roughness ($$JRC_{rm 0}$$), initial aperture ($$E_{rm 0}$$), effective normal stress ($$sigma$$'$$_{rm n}$$), and the tensile strength ($$sigma$$'$$_{rm t}$$) of the intact rock, based on the Barton-Bandis model and their data, and the T (or $$E_{rm 0}$$) can increase by shear-induced dilation. Previous studies revealed that the T of fractures in fault zones, detected as flow anomalies by borehole investigations at six sites, uniformly decreases with the increasing effective mean stress normalized to the $$sigma$$'$$_{rm t}$$. If this uniform change in T can be explained by $$sigma$$'$$_{rm n}$$-dependent fracture-normal-displacement following the Baron-Bandis model, the T represents the highest potential T of fractures in fault zones which can increase by shear-induced dilation. To verify this possibility, this study estimated the $$E_{rm 0}$$ of the fractures using the T, $$sigma$$'$$_{rm t}$$, and possible $$JRC$$ and $$sigma$$'$$_{rm n}$$. Then, using this estimated $$E_{rm 0}$$, the changes in T were simulated, varying $$sigma$$'$$_{rm n}$$. The results well reproduced the observed uniform change in T.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.