気乾状態と湿潤状態での岩石の一軸引張強度と非弾性歪

摘要

岩盤内構造物の設計·施工において，岩石の力学特性におよぼす水分の影響を把握しておくことは重要である。岩石は，巨視的には圧縮応力が加わっていても，き裂先端などでは引張応力が生じていることが多い。また，地下空洞が大規模な場合や複雑な形状の場合，内圧が加わるような場合には，周辺岩盤に引張応力が生じる可能性がある。すなわち，変形·破壊機構を解明するうえでも実務の面でも，圧縮応力下だけでなく引張応力下での水分の影響についても知っておくことが重要である。岩石の一軸圧縮強度が，気乾状態と湿潤状態とで変化することは古くから知られている。例えば，頁岩1），砂岩2），凝灰岩3），泥岩4）などの堆積岩では水分のおよぼす影響が大きく，湿潤状態では気乾状態の半分以下になる場合があると報告されている。水分による強度低下の主因はき裂先端における応力腐食といわれている5）。また，花崗岩，安山岩，凝灰岩では，“気乾状態と湿潤状態とで応力一ひずみ線図の形状はさほど変わらない。気乾状態の凍図が，湿潤状態の線図を内包する”との報告がある3）