花崗岩の亀裂、鉱物、圧縮強度

3D analysis of mineralogical and fracture features in granite and impact of biotite distribution on uniaxial compressive strength - ScienceDirect

AIによるまとめです。
最近、特に気になる文献や図書以外はAI任せになりつつあります。ますます英語から離れていきます。

強度と亀裂の基本的な関係:
 花崗岩の鉱物学的異方性（不均一性）と亀裂特性を理解することは、花崗岩の強度と亀裂の進化を評価する上で不可欠。ここでの鉱物学的異方性とは、鉱物の含有量、粒径、粒形、空間分布、粒界特性のばらつきを指し、これが岩石の機械的挙動（機械的強度や亀裂挙動を含む）に影響を及ぼす 。岩石の亀裂発展は以下の8段階。

1. 亀裂閉鎖
2. 線形弾性変形
3. マイクロクラック発生
4. マイクロクラック成長（安定した亀裂伝播）
5. マイクロクラックの合体によるマクロクラック発生
6. マクロクラック成長（不安定な亀裂伝播）
7. マクロクラック合体
8. マクロな破壊とポストピーク軟化

荷重の初期段階では粒間亀裂が開始し、より高い応力レベルで粒内亀裂が出現することが確認さた。また、初期荷重段階では、亀裂は黒雲母が豊富な領域に向かって伝播する傾向があることが示された。
亀裂体積比の急激な増加は、試料が不安定な破壊段階に入り、破壊に近づいていることを示唆する 。

鉱物含有量と強度:
先行研究では、鉱物含有量とUCSの間に関係があることが議論されており、特に黒雲母含有量の高さは一般的にUCSの低さと相関があるという負の傾向（逆相関）が報告されている。しかし、本研究の試料では、最も高い黒雲母含有量を持つにもかかわらず、最も高いUCSを示しているものがあり、一般的な傾向に当てはまらないケースとして挙げられる。これは、鉱物の単なる含有量だけでなく、その「分布」が重要であることを示唆している 。

鉱物分布と強度:
鉱物の空間分布は、岩石試料のピーク強度と亀裂発生応力の両方に影響を与える 。本研究では、特に「黒雲母」の分布がUCSに与える影響を分析。「中央領域に黒雲母のような弱い鉱物がより高濃度で存在する花崗岩は、単軸圧縮下で比較的高い強度を示す可能性がある」という仮説が立てられる。

人手を割いていた亀裂や鉱物のセグメンテーションに機械学習を使って省力化するなど、近年の基礎技術を利用した上での報告になっています。（先日聞いたある学会の災害報告会では、国の研究者が未だに古典的な手法の利用を堂々と話されていました。日本も追いついて欲しいものです。）
とはいえ、実務で欲しいのはピースではなくマスとしてのな強度なので、黒雲母のばらつきが対象スケールで不均質と言えない限りは応用の難しい内容です。まだ基礎研究レベルなので、本質的な部分は日本も追いつけるかな？