一軸引張応力下での岩石の破壊過程に関する研究(除荷・載荷試験)
5.まとめおよび今後の課題

本研究では一軸引張荷重下で除荷・載荷試験を行い、引張歪を弾性歪と非弾性歪の2つに分類し、引張破壊過程について検討した。概略を以下に示す。

1) 強度破壊点での非弾性歪は、稲田花崗岩や三城目安山岩に比べて砂岩、特に白浜砂岩で大きい。他方、強度破壊点以降の非弾性歪は砂岩より稲田花崗岩や三城目安山岩の方が相対的に大きい。

2) 圧縮試験と異なり、引張試験ではコンプライアンスの逆数λ−1が強度破壊点以前から減少する。また強度破壊点以降では応力の減少に従い、λ−1は減少する。強度破壊点以降の応力とλ−1の関係は、安定に破壊させた時の限界条件であることを示した。

3) コンプライアンスと非弾性歪の関係を調べたところ、強度破壊点以前では非弾性歪が、強度破壊点以降ではコンプライアンスが大きく変化していた。このことより強度破壊点以前では微小亀裂の進展や形成が、強度破壊点以降では巨視的な亀裂の進展が支配的な現象であることを示した。また砂岩では強度破壊点で両者の関係が明瞭に変化しているのに対して、他の3岩種では徐々に変化していた。

4) 強度破壊点以降の応力と弾性歪の関係を調べたところ、圧縮試験と引張試験で明瞭な差は見られなかった。

今回は簡単なグリフィス軌跡との関係について述べたが、破壊力学的な見地から、定量的に強度破壊点以降での亀裂の進展とコンプライアンスの変化の関係を明らかにしていくことが、引張応力下での破壊機構の解明に繋がるものと考える。