最大応力計測問題を打開する水圧破砕法国際スタンダードの構築と検証

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最大応力計測問題を打開する水圧破砕法国際スタン

ダードの構築と検証

著者

伊藤高敏

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巌ふ適宜

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最大応力計測問題を打開する水圧破砕法国際スタンダードの構築と検証

（課題番号18360429）

平成18年度“平成19年度科学研究費補助金（基盤研究（B））研究成果報告書平成20年5月研究代表者伊藤高敏（東北大学流体科学研究所・准教授）

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はしがき水圧破砕法は，km級の深度における地殻応力の原位置計測を可能とする唯一の実用的手段として従来から広く用いられてきた．ところが，この方法によってボアホール直交面内における最大応力ざ耶よを評価する要領に致命的な欠陥のあることが我々の研究によって明らかになった（ItoetalJJRM，1999；伊藤，月刊地球，2004，ltoetal．，EPS，2006）．その原因は，従来の仮定に反して，（l）残留き裂開口幅の存在によってき裂の開口以前からボアホール水圧がき裂内に進入してしまうこと，（2）加圧システムのコンプライアンスC（システム内の水圧を単位量だけ増加させるのに必要な水の体積，換言すると剛性の逆数）が大きすぎるがためにき裂開口の影響がボアホール水圧の変化挙動に現れにくいこ￣とにある．この問題を解決するには，加圧システムのCを例えば1cm3／MPa程度に十分小さくしたシステムでき裂開口圧凡を測定し，かつ，その測定値と残留き裂開口幅の存在を考慮した観測方程式からぶ胴Jを評価すればよい．しかしながら，特にkm級のボアホールへ適用する場合には，坑井の直径が大きく，加圧システムも大型になるために問題の〔￣丁を十分小さくすることが原理的に難しい．このジレンマを解決するため，我々はBABHY（BabyBoreholeHydro−丘acturing）と名付けた方式を新たに考案した．そして，当該基盤研究のもとに，同方式の実用化を図るための小・中規模な実フィールド実験を実施して要素技術の開発と検証を行った．さらに，その結果に基づいてBABHY方式の地殻応力計測システムを具体化し，平成19年9月に秋田県田沢湖町の山中にある既存の鉛直坑井（GF−2井）を用いた深度811mでの水圧破砕試験を実施することに成功した．この結果は，BABHY方式の実用性を示すのに十分なものであり，当初計画を大きく越える成果である．この実績を踏まえ，km級深度における地殻応力情報を必要とする地殻工学，地震・火山防災，地球科学等の各方面へBABHY方式の適用が進むことが大いに期待される．

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研究組織研究代表者：伊藤高敏研究分担者：関根孝太郎伊藤久男小村健太朗

交付決定額（配分額）

（東北大学・流体科学研究所）（東北大学・流体科学研究所）（海洋研究開発機構・地球深部探査センター）（防災科学技術研究所・地震研究部）

（金額単位：千円）

直接経費間接経費合計平成 1 8 年度 5 ， 6 0 0 1 ， 6 8 0 7 ， 2 8 0 平成 1 9 年度 9 ， 4 0 0 2 ， 8 2 0 1 2 ， 2 2 0 総計 1 5 ， 0 0 0 4 ， 5 0 0 1 9 ， 5 0 0 研究発表

（1）雑誌論文

Ito，T．，Omura．K．andTto，H．．BABHY−ANewStrategyofHydro丘acturlngfbrDeep

Stress Measurements，Scienltfic Drilling，坤eclalLysueNo．1（2007）．pp，1137116・（査読有り） lto．T．．Effectofporepressuregradientonftactureinitiationinfluidsaturatedporous media：Rock，Eng．FraclureMech．（2008），75，Pp．1753−1762．（査読有り）

（2）学会発表

・国際学会

Ito，T．，Kato，H．andTanakaH，，InnovativeConceptofHydrofracturlngfbrDeepStress

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Trondheim，Norway，June19−21（2006），pP．53−60．（査読無し）

Ito，T・」to，H・，Omura，K．，Kato、H．andTanaka，H．，ProblemsandaSolutionforIn−Situ Measurements ofStress Magnitudesand Orientation at Deep Depth，Proc・the nveqihFormalionEvaluation斗”7POSiumJqpan，Makuhari，Japan，Oct．4−5（2006），

paperno，L．（査読無し）

Ito，T・，Omura，K・，Yamamoto，K・，Ito，H・，TanakaH．，Kato，H．andKarino，Y．，ANew Strategy of Hydro舟acturlng fbr Deep Stress Measurements，BABHY，andIts App】ication to a Field「kst，PIT）C・QlUS Rock A尭chanics勘〝pOSium，San Francisco，US，June29−July2（2008），tObepublished．（査読有り） Igarashi，A・，Ito，T・，Sekine，K・andHayashi，K，DevelopmentofBoreholeTangential DeformationGageandItsapplicationforDeterminingtheStressinRock．PTVC．Ql L岱RockMechanics砂′叩OSium，SanFrancisco，US，June29July2（2008），tObe published．（査読有り）・国内学会伊藤高軌小村健太朗，伊藤久男，関根孝太郎，加藤奉賛，田中鳳大深度地殻応力評価のためのBABHY式水圧破砕法の提案，資源・素材2006 企画発表・￣一般発表（A）（B）講演資料，福岡，9月lH3日（2006），PP．49−50．（査読無し）伊藤高敏，関根孝太軋山本晃司，伊藤久乳小村健太朗，加藤春賓，田中博，松代町におけるBABHY式水圧破砕法による地殻応力計測試験，資源素材学会春季大会講演集（Ⅰ）資源編，東京，3月29−31日（2007），pp．133−134．（査読無し）伊藤高敏，関根孝太郎，伊藤久男，小村健太朗，加藤春草，田中博，最大応力計測問題を解決する高剛性型水破砕地殻応力計測法（BABHY方式）の開乳

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日本材料学会第56期学術講演会講演論文集，名古屋，5月19−20日（2007）， p．43−44．（査読無し）五十嵐哲，伊藤高敏，林一気坑壁変形計測によるき裂開口庄測定の室内実験，第28回西日本岩盤工学シンポジウム論文集，宇部，9月6−7日（2007），pp・ 7ト74．（査読無し）伊藤高敏，伊藤久男，小村健太朗，田中博，加藤奉賛，狩野嘉吼大深度地殻応力計測を目的としたBABHY式水圧破砕法とその実用化，第37回岩盤力学に関するシンポジウム講演集，東京，1月10−11日（2008），No・81（CD−ROM）・（査読有り）以上

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