岩芯を用いた応力測定と掘削振動計測による掘削影響領域の評価に関する基礎的研究(共同研究)

Fundamental study on evaluation of an excavation disturbed zone by measurement of stress using cores and measurement of vibration caused drilling (Joint research)

及川 寧己*; 相馬 宣和*; 當舎 利行*; 松井 裕哉 ; 平野 享*; 丹野 剛男; 引間 亮一

Oikawa, Yasuki*; Soma, Nobukazu*; Tosha, Toshiyuki*; Matsui, Hiroya; Hirano, Toru*; Tanno, Takeo; Hikima, Ryoichi

地下深部で掘削した坑道の周辺では、岩盤に加わる力の変化や発破の影響などで新たな亀裂が発生し、岩盤の性質が変化する。この性質が変化した領域を「掘削影響領域」と呼んでいる。掘削影響領域の範囲や性質の変化は、処分場の性能評価や地下施設の設計に大きな影響を及ぼすため、その調査や評価が必要となっている。しかし、現状の掘削影響領域の調査では、実際の坑道において、専用機器等を用いた大がかりな調査を行うことから、多大な時間とコストを費やしている。そこで、掘削影響領域を簡便かつ安価に調査するための手法の開発を目的として、ボーリング掘削のみで得られる情報(本研究では、ボーリングによって採取した岩芯及びボーリング時の振動)を最大限に活用する手法の開発に必要な基礎的研究を行った。本報告書は、2008年度2009年度の2年間で実施した共同研究の成果をまとめたものである。第1章では、研究内容とその背景を概括した。次に第2章では、原子力機構の瑞浪超深地層研究所、深度200mボーリング横坑で行われたボーリング掘削で採取された岩芯を用いてAcoustic Emission/Deformation Rate Analysis法(AE/DRA法)により周辺岩盤の応力状態の把握を試みた。続いて第3章では、瑞浪超深地層研究所、深度200mボーリング横坑で行われたボーリング掘削振動を取得し、弾性波伝搬速度推定法と反射イメージング法により空洞周辺の地質構造評価を試みた結果を報告した。

In excavating a gallery or a shaft in deep underground, an excavation disturbed zone (EDZ) develops around the opening with new cracks due to both stress redistribution and excavation induced damage. The investigation and the evaluation of an EDZ are needed because the changes in rock properties and the EDZ development influence performance assessment of geological disposal and design of the underground structures. However, the in situ investigation of an EDZ is time consuming and costly because investigations are large-scale and required specialized equipment. We conducted a fundamental study for the development of an EDZ investigation method that is easy and inexpensive using the information obtained from only drilling. This report describes the results of the joint research carried out in fiscal year 2008 and fiscal year 2009. In Chapter 1, we provide the overview and the background of this study. In Chapter 2, we discuss the estimation of stress state around the research gallery at a depth of 200m in Mizunami Underground Research Laboratory (MIU) by Acoustic Emission / Deformation Rate Analysis (AE/DRA) method using rock cores obtained from the drilling. In Chapter 3, results of the evaluation of geological structure around the research gallery at a depth of 200m in MIU based on Seismic While Drilling (SWD) method using the vibrations caused by the drilling are described.