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1 緒 言 原油地下備蓄空洞や地下発電所,放射性廃棄物の地層 処分施設など,地下岩盤の利用が近年進められている. このような構造物には,長期安定性の確保が必要であり, その設計には,岩石の長期強度の予測が重要となる. 岩石の長期強度予測には,サブクリティカルき裂進 展 1)~ 3)のような岩石破壊の時間依存性に関する十分な情 報が必要である.サブクリティカルき裂進展とは,き裂 先端の応力拡大係数が破壊じん性に満たないレベルで起 こる緩やかなき裂進展現象である.岩石や鉱物のサブク リティカルき裂進展には温度,4)湿度,4), 5)水 6)や pH7), 8)な どの周辺環境条件が強く影響することが報告されており, これを調べることにより,岩石の長期強度に及ぼす周辺 環境の影響を知ることができる.9)~ 11)ゆえに,岩石のサ ブクリティカルき裂進展の周辺環境依存性の解明は,岩 盤構造物の長期安定性の確保に極めて重要であると言 える. また,岩石内部組織がサブクリティカルき裂進展に及 ぼす影響も知られている.Sano and Kudo8)やNara and Kaneko12)の研究により,花崗岩におけるき裂進展速度の 異方性が先在微視き裂の選択的配向性に起因することが 明らかとなっている.また,粘土鉱物を多く含む砂岩で は,湿度上昇時にき裂進展速度が高くなり,5)破壊じん性 が低下する 13)ことが示されている. 粘土鉱物の大部分は Si-O四面体が平面的に繋がってい る層状珪酸塩である.粘土鉱物が膨潤性をもつ場合,粘 土鉱物が吸水すると,底面間隔が増大し,結合力が著し く低下する.スメクタイトはこの膨潤性を示すことが知 られている.14)Young et al.15)や Fujii et al.16)は,粘土鉱 物,特にスメクタイトを多く含む砂岩において,含水率 が上昇する場合に強度が低下することを示している.ま た,Francisca et al.17)の試験結果では,イライト含む堆 積物の強度が含水率の上昇に伴って低下する傾向がある ことが示されている.つまり,スメクタイトやイライト のような粘土鉱物は,岩石破壊や強度特性の環境依存性 に大きく影響すると言える. 電解質濃度の異なる水中における白浜砂岩の サブクリティカルき裂進展 奈 良 禎 太 広 吉 直 樹 米 田 哲 朗 金 子 勝比古 Subcritical Crack Growth of Shirahama Sandstone in Water with Various Electrolyte Concentrations