サイクリック負荷・除荷応力浸透連成下における砂岩の力学特性と浸透率進化に関する研究

科学分野:

• 地盤工学
• 岩盤力学
• 水文学

背景:

• 深部岩盤工学プロジェクトは、高応力や高水圧を含む複雑な地質条件の影響を受けやすい。
• 岩盤中の応力と流体流動（浸透）の連成効果を理解することは、構造物の完全性と安全性のために不可欠である。

研究 の 目的:

• 連成多重場効果下における砂岩の浸透特性の進化を調査すること。
• 複雑な応力経路下での砂岩の力学特性と浸透率の動的応答メカニズムを明らかにすること。

主な方法:

• 砂岩標本に対し、繰り返し負荷・除荷応力浸透連成試験を実施した。
• 制御された拘束圧および水圧条件下で、フランスの三軸多重場連成試験システムを使用した。

主要な成果:

• 拘束圧の上昇は砂岩の強度と剛性を高め、微小亀裂の伝播を抑制した。
• 高い水圧は微小亀裂の伝播を促進し、延性破壊につながる可能性があり、岩盤強度を低下させた。
• 浸透率は、負荷・除荷サイクルとともに一般的に増加し、除荷中に高い値を示した。
• 拘束圧と水圧の浸透に対する相対的な影響は、サイクルを通じて変化した。

結論:

• 拘束圧は、流体-固体連成下で砂岩の浸透速度を効果的に遅らせる。
• 本研究の結果は、深部岩盤工学プロジェクトにおける安全設計とリスク軽減に理論的裏付けを提供する。
• 本研究は、多重場連成下での岩盤損傷蓄積と浸透進化の理解を深めるものである。