ブレイクアウト発生および進展に対する中間主応力の影響

次 に ，異 な る 垂 直 応 力 Svを 載 荷 し た ケ ー ス を 比 較 し て ，ブ レ イ ク ア ウ ト 発 生 お よ び 進 展 に 対 す る 中 間 主 応 力 の 影 響 を 見 る こ と に す る ．

3 種 類 の CS お よ び 大 谷 石 の そ れ ぞ れ に つ い て ， 着 目 事 象(1)~ (5)発 生 時 点 の Sv(=σ2)とσA(=σ1)の 関 係 を ， 横 軸 に Sv， 縦 軸 にσAを と っ て 図 2 .1 0 に 示 す ． 図 2 .10 に 示 す グ ラ フ 中 の シ ン ボ ル は ， そ れ ぞ れ 数 字 が 示 す 2.2 .5 節 で 述 べ た そ れ ぞ れ の 着 目 現 象 が 確 認 さ れ た 応 力 条 件 を 示 し て お り ， 図 中 の 点 線 は ， 各 載 荷 パ タ ー ン の 載 荷 過 程 に お け る Sv とσA の 応 力 経 路 を 示 し て い る ． 以 下 に 供 試 体 の 種 類 ご と に 実 験 結 果 を 検 討 す る ． ブ レ イ ク ア ウ ト の 発 生 ・ 進 展 が 中 間 主 応 力 の 影 響 を 受 け な い と す る と ， 同 じ シ ン ボ ル が 水 平 に 一 直 線 に 並 ぶ こ と に な る の で ， 水 平 線 か ら の 離 れ が 中 間 主 応 力 依 存 性 を 示 す と 言 え る ．

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(a) CS -A 供 試 体 (b ) CS -B 供 試 体

(c ) CS -C 供 試 体 (d) 大 谷 石 供 試 体

図 2.10 ブ レ イ ク ア ウ ト の 進 展 段 階 ご と の 応 力 状 態 ． グ ラ フ 中 の 括 弧 つ き の 数 字

は ，2 .2 .5 節 で 示 し た 着 目 現 象 に 対 応 す る ．CS -C 供 試 体 お よ び 大 谷 石 供 試 体 で は ， 一 軸 圧 縮 強 度 も 併 せ て 示 し た ．

2.4.1 CS 供 試 体

図 2. 10 (a )~(c)に ，C S -A~C の 実 験 結 果 を 示 す ．CS -A,B で は ， ひ ず み 測 定 に よ り 着 目 現 象(1 )を 確 認 で き た 実 験 が 少 な か っ た た め ，着 目 現 象(2 )~(5)の 4 点 を 検 討 の 対 象 と し た ．CS -C 供 試 体 で は 全 て の 実 験 で ひ ず み 測 定 に よ り 着 目 現 象(1 )を 定 め る こ と が で き た た め ，(1)~ (5 )の 5 点 を 検 討 の 対 象 と し た ．

図 2 .10 (a )に 示 す CS -A で は ，(2 )~(5 )の 4 点 全 て に お い て ，Svの 増 大 に 伴 い ， 各 0

10 20 30 40

0 3 6 9 12

σ

S

(2) (3)(4)

(5)

Sv=0

0 10 20 30 40

0 3 6 9 12

σ

S

(2) (3)

(4)

S=0v (5)

0 10 20 30 40 50 60

0 5 10 15 20

σ

S

(2) (3)

(4) (5) S_v=σ_A/8

S_v=3σ_A/8 S_v=0

一軸圧縮強度

0 10 20 30 40 50 60 70

0 5 10 15 20

σ

S

(4) (5)

S_v=σ_A/4 S_v=σ_A/8

S_v=0

三軸圧縮試験から予想 される一軸圧縮強度

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着 目 現 象 発 生 時 点 のσAが 増 大 し て い る こ と が わ か る ．た だ し ，(5 )点 で は ，他 の 着 目 点 に 比 べ ，Sv=σA/8 よ り 大 き く な っ て も ，σAは そ れ ほ ど 大 き く な ら な い ．(5 )点 は ， 図 2.8 (f)の 画 像 で 示 し た よ う に ， 他 の 着 目 点 に 比 べ て 破 壊 が か な り 進 展 し た 状 態 で あ る た め ， 破 壊 の 初 期 に 注 目 し た 他 の 着 目 点 と は 支 配 す る プ ロ セ ス が 異 な る こ と が 考 え ら れ る ．

図 2. 10 (b)に 示 す CS -B で は ，Svの 増 大 に 伴 い ，Svの 小 さ い 範 囲 で は(2)~(5)の 全 て の 着 目 現 象 に お い てσA は 増 大 し て い く が ， そ の 増 大 率 は 次 第 に 低 下 し て い る ． さ ら に Svが 増 大 す る と ，Sv=σA/4を 境 にσAが 減 少 し て い く 傾 向 が 見 ら れ る ．ま た ， Sv=σA/8 の 条 件 で 載 荷 を 行 っ た 実 験 で は ， 秤 の 接 触 不 良 に よ り ，(4), (5 )点 の 結 果 が 欠 落 し て い る も の の ，(2 ), (3)点 に つ い て は 同 様 の 傾 向 が 伺 え る ．

図 2. 10 (c )に 示 す CS -C で は ，(1)~ (5 )全 て の 現 象 で ， 図 中 矢 印 で 示 さ れ る 一 軸 圧 縮 強 度 よ り も 高 い 値 で ブ レ イ ク ア ウ ト が 生 じ て い る ． そ れ ぞ れ の 現 象 に 着 目 す る と ，(1 )点 で ，CS -B と 同 様 に Svが 大 き い 値 の 範 囲 で は ，Sv増 大 に 伴 いσAが 低 下 す る 傾 向 が 見 ら れ る が ，(2 )~(5 )点 で は ，Svの 増 大 に 伴 い ，σAが 単 調 に 増 大 し て い く 傾 向 が 見 ら れ る ． し か し こ の 傾 向 は(5 )点 に つ い て は ，CS -A の 実 験 で 見 ら れ た ， Svが 増 加 し て もσAは そ れ ほ ど 増 大 し な い と い う 傾 向 と 異 な っ て い る ．従 っ て ，(5 ) 点 の よ う な ブ レ イ ク ア ウ ト が 進 展 し た 状 態 に お け る SvとσAの 関 係 性 に つ い て は ， 本 実 験 の 範 囲 で は 明 確 な 結 論 が 得 ら れ と は 言 え な い ．

以 上 の よ う に ，CS -A お よ び Bで は, Sv=σA/ 4 と な る ま で は ， 中 間 主 応 力 Svの 増 大 に 伴 い ，σAも 増 大 す る 傾 向 が 見 ら れ た ． ま た CS -C で は Sv=σA/4 の 実 験 は 実 施 し て い な い が ，Sv=0と Sv=σA/8 を 比 較 す る と 同 様 の 傾 向 が 見 ら れ た ． し か し そ れ 以 降 さ ら に Svが 増 大 す る と ，着 目 現 象 に よ り ，そ れ ら の 値 は 減 少 す る 場 合 も あ れ ば ， さ ら に 増 大 し て い く 場 合 も あ る こ と が わ か っ た ．

ま た ， ブ レ イ ク ア ウ ト 発 生 に 注 目 し た 着 目 現 象(1 )~(3)と ， 進 展 に 注 目 し た 着 目 現 象(4 ), (5)と は ，Svの 増 大 に 伴 うσAの 増 大 の 傾 向 が 異 な る ．

2.4.2 大 谷 石 供 試 体

2.4.1 節 の CS 供 試 体 と 同 様 に ，大 谷 石 の 実 験 結 果 を 図 2.1 0(d)に 示 す ．大 谷 石 に つ い て は ，Sv=0の 載 荷 条 件 で3回 ，Sv=σA/8 で 1 回 ，Sv=σA/4 で 4 回 ， 合 計 8 回 の 実 験 を 行 っ た が ，CS に 比 べ て 強 度 が 大 き く ，2 .2 .3.1 項 に 記 述 し た 載 荷 反 力 枠 の 載 荷 許 容 能 力 3 0MP a を 超 え る た め ，Sv= 3σA/ 8 の 載 荷 パ タ ー ン の 実 験 は 行 っ て い な い ．ま た ，ひ ず み 測 定 に よ り 着 目 現 象(1 )を 確 認 で き た 実 験 が 少 な く ，孔 壁 面 の 不 均 質 性 の 影 響 で ，着 目 現 象(2 )の 微 小 な き 裂 を カ メ ラ の 映 像 で 確 認 す る こ と も 困 難 で あ っ た た め ， 着 目 現 象(3 )~(5)の 3 点 を 検 討 対 象 と し た ． 着 目 現 象(4 ), (5 )の 結 果

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に 関 し て は ， 崩 落 し た 岩 石 質 量 の 測 定 を 行 っ た 4 回 の 実 験 結 果 の み 示 す ．

図 2. 10 (d )よ り ，3 点 全 て の 現 象 で ， 図 中 点 線 の 矢 印 で 示 す ， 三 軸 圧 縮 試 験 の 結 果 か ら 予 想 さ れ る 一 軸 圧 縮 強 度 よ り も 高 い 値 で ブ レ イ ク ア ウ ト が 発 生 し た こ と が 分 か る ． ま た ， 図 中 に 矢 印 で 示 し た 一 つ の 結 果 を 除 き ，Svの 増 大 に 伴 い ， 各 着 目 現 象 に お け るσA も 増 大 し て い る 事 が わ か る ． 着 目 現 象(4 )に つ い て は ，Sv が あ る 程 度 増 大 す る と ，σAの 増 大 率 は 低 下 す る 傾 向 が 見 ら れ る ．さ ら に 着 目 現 象(5)に つ い て は ，Sv がσA/8 よ り 大 き く な っ て もσA が ほ と ん ど 増 大 し て い な い こ と が わ か る ．

以 上 の よ う に ，ブ レ イ ク ア ウ ト の 開 始 に 注 目 し た 着 目 現 象(3)と ，少 し 破 壊 が 進 展 し た 状 態 で あ る 着 目 現 象(4)，十 分 破 壊 が 進 展 し た と 判 断 で き る 着 目 現 象(5)の そ れ ぞ れ で ，Sv増 大 に 伴 うσAの 増 大 傾 向 が 少 し ず つ 異 な る も の の ，中 間 主 応 力 の 増 大 に よ り ブ レ イ ク ア ウ ト 発 生 応 力 値 が 増 大 す る 傾 向 は ， 大 谷 石 に お い て も CS と 同 様 に 概 ね 確 認 す る こ と が で き た と い え る ．