(57)【要約】【課題】試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることのできる岩石の試験方法および岩石試験体を提供する。【解決手段】岩石の乾燥変形特性を調べるための試験方法であって、所定の肉厚の円筒状の岩石試験体１０を作製するステップと、作製した岩石試験体１０の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するための充填材料を充填するステップと、作製した岩石試験体１０の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるための切れ込みを、円筒の肉厚部分の外周側に入れるステップと、空洞部分に充填材料を充填し、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れた後、肉厚部分におけるひび割れ発生位置を確認するステップとを備えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩石の乾燥変形特性を調べるための試験方法であって、
所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、
作製した岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するための充填材料を充填するステップと、
作製した岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるための切れ込みを、円筒の肉厚部分の外周側に入れるステップと、
空洞部分に充填材料を充填し、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れた後、肉厚部分におけるひび割れ発生位置を確認するステップとを備えることを特徴とする岩石の試験方法。
【請求項２】
岩石試験体が堆積岩からなる場合において、ひび割れを誘発させるための切れ込みを堆積面に沿って入れることを特徴とする請求項１に記載の岩石の試験方法。
【請求項３】
堆積岩ブロックの互いに直交する３方向から岩石コアを採取して、採取した岩石コアの弾性波速度に基づいて堆積面に平行な面を推定するステップと、
前記堆積岩ブロックから所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、
推定した堆積面に平行かつ円筒の半径方向に切れ込みを入れるステップとを備えることを特徴とする請求項２に記載の岩石の試験方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の岩石の試験方法に用いられる岩石試験体であって、
岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するために充填された充填材料と、
岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるために、この肉厚部分の外周側に入れられた切れ込みとを備えることを特徴とする岩石試験体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩石の試験方法およびこの試験方法に用いる岩石試験体に関し、特に、堆積岩などの岩石の乾燥変形特性を調べるのに好適な岩石の試験方法および岩石試験体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートの乾燥収縮特性を調べる方法として、ＪＩＳ  Ａ  １１５１：２０１１（非特許文献１を参照）に準ずる方法で図６に示すような形状寸法のコンクリート試験体を作製し、この試験体の両端を拘束することで乾燥収縮試験を行う方法が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ａ  １１５１：２０１１（拘束されたコンクリートの乾燥収縮ひび割れ試験方法）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のＪＩＳ  Ａ  １１５１に準ずる方法で岩石の乾燥変形試験を行う場合、円柱状の岩石試験体をそのまま使用するか、または、円柱状の岩石試験体を削って図６に示すような形状寸法に成形する必要がある。しかしながら、これらの方法には以下の問題がある。
【０００５】
１）円柱状の岩石試験体をそのまま使用する場合
図７（１）に示すように、岩石試験体の上下両端を鋼板に接着して乾燥変形試験を行った場合には、図７（２）に示すように、ひび割れが岩石試験体の端部と接着剤との境界部に発生するケースが多い。この場合、ひび割れの確認が難しいという問題がある。
【０００６】
２）円柱状の岩石試験体を削って成形する場合
岩石を図６に示すような形状に成形する場合、ボーリングコアや岩石ブロックから試験体に近い寸法の岩石片を切り出して上記の形状になるようにカット作業を繰り返して試験体を成形することとなり、岩石試験体の作製に多大な労力と時間が必要になるという問題がある。
【０００７】
このため、試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることのできる岩石の試験方法の開発が求められていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることのできる岩石の試験方法および岩石試験体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る岩石の試験方法は、岩石の乾燥変形特性を調べるための試験方法であって、所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、作製した岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するための充填材料を充填するステップと、作製した岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるための切れ込みを、円筒の肉厚部分の外周側に入れるステップと、空洞部分に充填材料を充填し、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れた後、肉厚部分におけるひび割れ発生位置を確認するステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る他の岩石の試験方法は、上述した発明において、岩石試験体が堆積岩からなる場合において、ひび割れを誘発させるための切れ込みを堆積面に沿って入れることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の岩石の試験方法は、上述した発明において、堆積岩ブロックの互いに直交する３方向から岩石コアを採取して、採取した岩石コアの弾性波速度に基づいて堆積面に平行な面を推定するステップと、前記堆積岩ブロックから所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、推定した堆積面に平行かつ円筒の半径方向に切れ込みを入れるステップとを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る岩石試験体は、上述した岩石の試験方法に用いられる岩石試験体であって、岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するために充填された充填材料と、岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるために、この肉厚部分の外周側に入れられた切れ込みとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る岩石の試験方法によれば、岩石の乾燥変形特性を調べるための試験方法であって、所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、作製した岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するための充填材料を充填するステップと、作製した岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるための切れ込みを、円筒の肉厚部分の外周側に入れるステップと、空洞部分に充填材料を充填し、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れた後、肉厚部分におけるひび割れ発生位置を確認するステップとを備える。ここで、本発明の円筒状の岩石試験体の作製は、図６の形状のような従来の岩石試験体の作製に比べて容易であるため、岩石試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることができるという効果を奏する。また、空洞部分に充填材料を充填するとともに、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れることで、ひび割れを簡易的に誘発することができるので、ひび割れ発生位置の確認が容易になるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明に係る他の岩石の試験方法によれば、岩石試験体が堆積岩からなる場合において、ひび割れを誘発させるための切れ込みを堆積面に沿って入れるので、堆積面に沿ったひび割れを簡易的に誘発することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明に係る他の岩石の試験方法によれば、堆積岩ブロックの互いに直交する３方向から岩石コアを採取して、採取した岩石コアの弾性波速度に基づいて堆積面に平行な面を推定するステップと、前記堆積岩ブロックから所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、推定した堆積面に平行かつ円筒の半径方向に切れ込みを入れるステップとを備えるので、堆積面に沿った切れ込みを入れることが容易になるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る岩石試験体によれば、上述した岩石の試験方法に用いられる岩石試験体であって、岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するために充填された充填材料と、岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるために、この肉厚部分の外周側に入れられた切れ込みとを備える。ここで、本発明の円筒状の岩石試験体の作製は、図６の形状のような従来の岩石試験体の作製に比べて容易であるため、岩石試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることができるという効果を奏する。また、空洞部分に充填材料を充填するとともに、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れることで、ひび割れを簡易的に誘発することができるので、ひび割れ発生位置の確認が容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係る岩石の試験方法で用いる岩石試験体の形状を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係る岩石試験体の乾燥収縮試験状況を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明に係る岩石試験体の寸法の一例を示す図である。
【図４】図４は、ひび割れ誘発用の切れ込み位置の一例を示す図である。
【図５】図５は、堆積面に平行な方向と鉛直な方向の岩石コアを採取する場合の説明図である。
【図６】図６は、非特許文献１に示されるコンクリート試験体の形状を示す図であり、（１）は平面図、（２）は側面図である。
【図７】図７は、従来の岩石試験体に関する写真図であり、（１）は乾燥変形試験状況を示す図、（２）は岩石試験体のひび割れ状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る岩石の試験方法および岩石試験体の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
本実施の形態に係る岩石の試験方法は、岩石の乾燥変形特性を調べるための試験方法であって、以下のステップ１〜ステップ４からなる。
【００２０】
まず、ステップ１において、所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製する。
【００２１】
次に、ステップ２において、作製した岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するための充填材料を充填する。
【００２２】
次に、ステップ３において、作製した岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるための切れ込みを、円筒の肉厚部分の外周側に入れる。
【００２３】
次に、ステップ４において、空洞部分に充填材料を充填し、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れた後、肉厚部分におけるひび割れ発生位置を確認する。
【００２４】
以下に、上記の岩石試験体、充填材料、ひび割れの誘発についてより具体的に説明する。
【００２５】
１）岩石試験体の形状
図１に示すように、本実施の形態に係る岩石試験体１０は、岩石を所定の肉厚の円筒状に成形した試験体である。このように試験体の形状を円筒状にすると、図２の矢印Ａで示すように乾燥変形によって円筒状の岩石試験体１０は内側に収縮する。この時に、矢印Ｂで示すように変形を内側から抑えることで、図６に示した試験体と同等の拘束下での岩石の乾燥収縮試験が可能となる。
【００２６】
図６に示したＪＩＳ  Ａ  １１５１のコンクリート試験体の中心部の断面寸法は１０ｃｍである。そこで、岩石試験体１０の寸法としては、例えば図３に示すように外径を１０ｃｍとすることができる。また、内径は例えば外径の約１／３程度（この例では３．３ｃｍ）とすることができる。岩石試験体１０の厚さ（円筒の軸方向の長さ）は例えば２．５ｃｍ程度とすることができる。なお、岩石試験体１０の寸法については、試験の目的に応じて最適な寸法を検討して決定することが望ましい。
【００２７】
２）空洞部分の充填材料
図４に示すように岩石試験体１０の中心の空洞部分１２に、低粘性な材料であって硬化すると高強度を発揮する充填材料を流し込み空洞部分１２を埋める。これにより、岩石試験体１０が乾燥変形した際に中心部を固定することができる。
【００２８】
ＪＩＳ  Ａ  １１５１の試験方法では、コンクリート試験体の軸方向の収縮ひずみを拘束することで試験体の中心部に軸方向と直交する方向のひび割れを発生させるが、本実施の形態の岩石の試験方法では、岩石試験体１０の半径方向の収縮ひずみを拘束することにより周方向ひずみの収縮を卓越させて、半径方向にひび割れを発生させるようにする。
【００２９】
３）ひび割れの誘発
ひび割れを誘発させるため、岩石カッターで岩石試験体１０の肉厚部分１４の外周部に切れ込みＳを入れる。
【００３０】
この切れ込みＳは、図４に示すようにひび割れを誘発させたい箇所Ｃの外側に円の半径方向に沿って入れる。その理由は、乾燥変形した場合の試験体の応力分布は半径方向に沿って内側から外側に向かって小さくなるからである。
【００３１】
例えば、堆積岩のような岩石中の堆積面がその力学的挙動に支配的な影響を与える岩石を試験対象とする場合、堆積面が弱面になって堆積面の方向に沿ってひび割れが発生すると考えられる。したがって、ひび割れを誘発させるためには、堆積面に沿って切れ込みＳを入れることが好ましい。しかし、図４に示すように目視で堆積面が確認できない場合が多い。そこで、このような場合には、例えば下記の参考文献１に記載の知見を利用して堆積面を把握するようにしてもよい。
【００３２】
［参考文献１］  多田浩幸、他、「堆積岩の乾燥に伴う変形挙動に関する検討（３）堆積岩の間隙構造と乾燥変形挙動との関係に関する検討」、日本原子力学会、２０１５年秋の年会、２０１５
【００３３】
すなわち、この参考文献１に記載されているように、図５に示すような堆積岩の岩石ブロックから堆積面に平行な方向と鉛直な方向より岩石コアを採取する。Ｘ、Ｙが堆積面に平行な方向、Ｚが堆積面に鉛直な方向である。採取した岩石コアについてＪＧＳ  ２１１０−１９９３に準じて弾性波速度測定を行うと、表１に示すような結果が得られる。この表に示すように、堆積面に平行な方向（Ｘ軸、Ｙ軸）の岩石コアの弾性波速度（Ｐ波速度、Ｓ波速度）の方が大きな値になることがわかる。したがって、３方向の岩石コアの弾性波速度の比較から堆積面を把握することが可能である。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
そこで、本実施の形態では、事前に図５に示すように岩石ブロックの互いに直交する３方向から岩石コアを採取し、ＪＧＳ  ２１１０−１９９３に準じて弾性波速度測定を行い、得られた弾性波速度に基づいて、堆積面に平行な面を把握する。これにより、後工程において堆積面に沿った切れ込みＳを入れることが容易になる。そして、この弾性波速度測定を行った岩石ブロックから円筒状の岩石試験体１０を作製し、図４に示すように堆積面に平行かつ試験体の半径方向に切れ込みＳを入れる。こうすることで、堆積面に沿ったひび割れを簡易的に誘発することができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、円筒状の岩石試験体１０の作製は、図６の形状のような従来の岩石試験体の作製に比べて容易であるため、岩石試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることができる。また、本実施の形態の円筒状の岩石試験体１０では、図７（２）に示すように接着剤に沿ってひび割れが発生することはなく、岩石供試体１０の内周側から半径方向外側に向かってひび割れが発生する。このため、ひび割れ発生位置の確認が容易になる。
【００３７】
さらに、図４に示すように切れ込みＳを肉厚部分１４の外周側に入れることで、図６に示すような試験体の形状と同じ状況を模擬できる。また、切れ込みＳを堆積面に沿って入れることで堆積面に沿ったひび割れを発生させることができる。
【００３８】
以上説明したように、本発明に係る岩石の試験方法によれば、岩石の乾燥変形特性を調べるための試験方法であって、所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、作製した岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するための充填材料を充填するステップと、作製した岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるための切れ込みを、円筒の肉厚部分の外周側に入れるステップと、空洞部分に充填材料を充填し、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れた後、肉厚部分におけるひび割れ発生位置を確認するステップとを備える。ここで、本発明の円筒状の岩石試験体の作製は、図６の形状のような従来の岩石試験体の作製に比べて容易であるため、岩石試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることができる。また、空洞部分に充填材料を充填するとともに、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れることで、ひび割れを簡易的に誘発することができるので、ひび割れ発生位置の確認が容易になる。
【００３９】
また、本発明に係る他の岩石の試験方法によれば、岩石試験体が堆積岩からなる場合において、ひび割れを誘発させるための切れ込みを堆積面に沿って入れるので、堆積面に沿ったひび割れを簡易的に誘発することができる。
【００４０】
また、本発明に係る他の岩石の試験方法によれば、堆積岩ブロックの互いに直交する３方向から岩石コアを採取して、採取した岩石コアの弾性波速度に基づいて堆積面に平行な面を推定するステップと、前記堆積岩ブロックから所定の肉厚の円筒状の岩石試験体を作製するステップと、推定した堆積面に平行かつ円筒の半径方向に切れ込みを入れるステップとを備えるので、堆積面に沿った切れ込みを入れることが容易になる。
【００４１】
また、本発明に係る岩石試験体によれば、上述した岩石の試験方法に用いられる岩石試験体であって、岩石試験体の円筒の内周面によって区画形成される空洞部分に、円筒の半径方向のひずみを拘束するために充填された充填材料と、岩石試験体の円筒の肉厚部分にひび割れを誘発させるために、この肉厚部分の外周側に入れられた切れ込みとを備える。ここで、本発明の円筒状の岩石試験体の作製は、図６の形状のような従来の岩石試験体の作製に比べて容易であるため、岩石試験体の成形作業の省力化および短時間化を図ることができる。また、空洞部分に充填材料を充填するとともに、肉厚部分の外周側に切れ込みを入れることで、ひび割れを簡易的に誘発することができるので、ひび割れ発生位置の確認が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明に係る岩石の試験方法および岩石試験体は、堆積岩などの岩石の乾燥変形特性を調べるのに有用であり、特に、試験体の成形作業の省力化および短時間化を図るのに適している。
【符号の説明】
【００４３】
１０  岩石試験体
１２  空洞部分
１４  肉厚部分
Ｓ  切れ込み
【図１】
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【図２】
2018084532.tif 000005
【図３】
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【図４】
2018084532.tif 000007
【図５】
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【図６】
2018084532.tif 000009
【図７】
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