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岩盤応力と地殻物性

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開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 火3
教員
  • 林 為人(工学研究科 教授)
  • 石塚 師也(工学研究科 助教)
  • 斎藤 実篤(非常勤講師)
授業の概要・目的  地下深部に賦存する石油・天然ガス等の流体エネルギー資源および地熱エネルギーの開発、高レベル放射性廃棄物の地層処分、地下発電所などの地下空間利用などに係わる地球工学分野ならびに地球資源に関係する断層の挙動などの地球科学の分野において、地下深部地層中の岩盤応力や地殻物性を知ることが不可欠である。本講義では、地下深部の岩盤応力と地殻物性の基本から応用までの学問と、その測定手法の現状と問題点ならびに最近の研究事例を講ずる。
到達目標  地下深部の天然エネルギー資源開発に係わる岩盤応力の基本特性と各種応力測定手法の原理、長所・短所ならびに、代表的な岩石の物性とその圧力・温度依存性について習得する。物性に関しては、室内実験、掘削孔内での検層、広域での物理探査による研究手法の基本を把握する。また、これらの岩盤応力・地殻物性に関する最新の地球工学と地球科学分野の研究例を理解する。
授業計画と内容 1.授業内容等の概説(林、1回)
 本講義の概要・目的・構成、成績評価の方法などについて、概説する。             
2. 岩盤応力の基本特性、測定手法とその適用(林、5回)
 岩盤応力の各種測定手法の原理・適用範囲などの特徴・具体的な実施方法ならびに最近の研究例について講ずる。具体的な手法としては、水圧破砕法、孔壁の圧縮破壊(ブレイクアウト)と引張り破壊(DITF)による応力解析、円錐孔底ひずみ法、埋設ひずみ法、主要なコア試料を用いた測定手法を概説し、将来に向けての課題を論じる。また、近年実施されてきた各種地球工学・地球科学の調査プロジェクトにおける応力測定研究の結果ならびにその結果の解釈を紹介したうえ、それぞれの成果の科学的な意義を解説する。

3. 地下深部岩石の物理的性質と強度特性(林、4回)
 地下深部での空間利用と地殻開発をする場合、その事前調査・設計・施工・維持管理などにおいて、地下深部での原位置圧力と温度条件における岩石・岩盤の物理的性質を把握する必要がある。岩石の代表的な物性である、弾性波速度・比抵抗・流体移動特性・熱移動特性ならびにそれらの圧力・温度依存性について講ずる。また、力学安定性を考える場合において、重要なパラメータである強度特性について、モール・クーロンの破壊基準等を復習しながら、より一般的な破壊基準を解説する。

4. 物理検層と地殻物性解析(非常勤講師・斎藤、2回)
 大深度掘削(ボーリング)等における物理検層(Logging、ロギング)の原理・実施方法・取得できる地殻物性データと解釈などについて、最近の科学掘削で行われた物理検層の実例などを交えながら、講ずる。

5. 地殻物性や地殻変動とその分布の解析(石塚、2回)
 地殻物性とその分布の把握は、地球資源開発において重要な役割を示す。物理検層等で得られた地殻物性データや地質データ、広域的に得られた探査データを基に地殻物性の分布を推定する手法とその特徴について講ずると共に、地熱開発や石油資源開発等における事例を紹介する。また、地殻変動分布の解析技術とその適用事例について講ずる。

6. フィードバック(林、1回)
成績評価の方法・観点 レポート点と平常点(出席や授業態度など)を総合して成績を評価する。
履修要件 学部における「資源工学入門」、「地質工学」、「岩盤工学(資源工学コース)」を履修していることが望ましい。
授業外学習(予習・復習)等 講義資料等による予習・復習を充分行うこと。
教科書
  • 指定しない。必要に応じて研究論文や講義資料等を配布する。