報告書番号

U01025

タイトル（和文）

大深度地盤の地圧測定のための確率水圧破砕法の開発 --ワイブル理論に基づく新しい地圧評価法の提案--

タイトル（英文）

Development of probabilistic hydrofracturing stress measurement method -a new rock stress evaluation based on Weibull's theory-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

地下深部の地圧を地表から調査・測定することは容易でなく、特に軟質岩盤の深部地圧を測定することは困難である。実施の比較的容易な水圧破砕法は、測定結果のうち最大水平地圧σHの精度の良くないことが指摘されている。この課題を解決するために、水圧破砕を新しく確率の観点から検討した。水圧破砕は岩の引張破壊であるので、まず岩の引張強度の確率的性質を、強度の寸法効果や形状の効果などの実験に基づき解明した。これを定量的に説明できる確率モデルとして、ワイブルの破壊確率モデルが適合することがわかった。このモデルを用いて、孔軸に平行な亀裂の生じる水圧破砕の確率理論を構築して検討した。その結果、1)発生する亀裂の方位の変動幅は、偏圧σH－σhが大きくなるほど小さくなること、などを定量的に解明し、2)これより、水圧破砕亀裂方位の変動幅を測定してσHを求める手順を示した。

概要 （英文）

It is said that the measurement of in-situ stress is difficult at deep weak rock mass. Although hydrofracturing stress measurement method is easy to apply even to great depth, it has been pointed out that the method does not predict the horizontal maximum stress σH accurately. In this report, a new probabilistic approach is proposed to give alternative way to measure σH by hydrofracturing. When the stress difference, σH-σh, is small, the azimuth of vertical crack induced by hydrofracturing will be much scattered. On the contrary, the crack azimuth will only slightly be scattered when σH-σh is large. To evaluate this effect, the probabilistic aspect of tensile failure of rocks was first clarified by laboratory experiments. The probabilistic failure model based on Weibull’s weakest link theory was proved to quantitatively explain the experimental results. Then the theory was applied to the tensile failure in hydrofracturing. Numerical calculation proved that measuring the 90% confidence interval of crack azimuth enables us to quantitatively measure the stress difference σH-σh. An example of the application of the proposed method to actual hydrofracturing is also reported.

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