抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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高レベル放射性廃棄物の処分坑道の力学的安定性の評価は,建設・操業時はもとより,閉鎖後も千年程度にわたって要求されることも考えられる。岩盤は,クリープや応力緩和などの時間に依存した,いわゆる粘弾性挙動を示すことが知られており,ゆえに長期的な挙動を把握することは処分坑道の力学的安定性評価における課題と言える。岩盤は断層や節理などの様々なスケールの不連続面群と鉱物を非均質に内包した複合材料であり,結晶質岩について,よりミクロな視点で岩石をみると,個々の結晶粒子と粒界および粒子内における微視亀裂の集合体である。結晶質岩の変形・破壊に関わる時間依存性挙動を含む力学的な挙動は,個々の結晶の形状・物性と粒界および微視亀裂の進展に起因している。結晶質岩の亀裂の進展について,岩石を構成する鉱物の結晶,特に,花崗岩の石英には多くの微視亀裂が存在し,これが起点となって粒界を超え,長石中に亀裂が進展し,亀裂が大きく成長する場合が多いことが2002年度の研究結果から明らかとなった。このように,岩盤の変形や破壊に関わる力学的な挙動は,微視亀裂の進展が起点となっており,微視亀裂の進展には,力学的要因のほか,化学的な要因が確認されている。岩盤のクリープや応力緩和といった長期挙動では瞬間的な弾性挙動に対して化学反応が進行する時間が充分にあるため,化学的要因が微視亀裂の進展に寄与する割合が大きい。このように岩盤の長期挙動の研究では,応力と化学反応が連成した現象を理解することが重要である。石英や長石等のケイ酸塩鉱物を主成分とする岩石の破壊と,それに伴う亀裂の進展の機構については,1970年代から力学的要因のみならず化学的要因と結び付けて盛んに議論がなされている(Atkinson and mereditk)。本研究では,結晶質岩の長期挙動を解明するために,古典破壊力学理論を総括し,破壊靱性値K
c以下の荷重状態においても亀裂が進展して破壊に至る亜臨界亀裂進展(subcritical crack growth)を取り上げて,力学・化学連成現象の観点からその原因を考察し,花崗岩の長期挙動における亜臨界亀裂進展現象について考察を加えた。また,亜臨界亀裂進展現象の主たる要因である圧縮応力下におけるケイ酸塩鉱物の化学的な溶解現象について,実験室でその現象を再現し,現象の理解を試みた。...(著者抄録)
