結晶質岩を対象とした連成現象が長期挙動におよぼす影響に関する研究; 2015年度(委託研究)

Study on effects of coupled phenomenon on long-term behavior for crystalline rock; FY2015 (Contract research)

市川 康明*; 木本 和志*; 松井 裕哉 ; 桑原 和道; 尾崎 裕介  

Ichikawa, Yasuaki*; Kimoto, Kazushi*; Matsui, Hiroya; Kuwabara, Kazumichi; Ozaki, Yusuke

高レベル放射性廃棄物の地層処分坑道の力学的安定性は、建設・操業時から坑道埋戻し後の数千年数万年という長期にわたって要求される。時間依存的挙動を示す岩石や岩盤の長期的な挙動を把握することは重要な課題である。一方で、岩石中の地下水の化学的な反応も長期挙動に影響を及ぼすことが明らかになった。この力学と化学の連成現象にも影響を及ぼすマイクロクラックの評価については、かねてからの課題でもある。2015年度は、周波数帯域を20MHzまで拡張したレーザドップラ振動計を用い、花崗岩供試体を透過する表面波の計測と群速度の推定を行った。その結果、群速度は100kHz500kHzまで、振動しながら減少する傾向にあることを明らかにした。群遅延からの群速度推定は、空間的に平均化した波形を用いることで信頼性、推定可能周波数帯域が向上し、波数-周波数スペクトルによる推定よりも容易であることも示された。ここで得られた結果は、将来的に花崗岩の粘弾性理論によるモデル化や、マイクロクラック非破壊評価のための評価値を与える際に有用な情報であると考えられる。本研究の知見を利用するためには、今後、群速度の変動と亀裂や結晶粒といった媒体の微視的な性状との対応を明らかにする必要がある。

It is important to evaluate the stability of a repository for high-level radioactive waste not only during the design, construction and operation phases, but also during the post-closure period, for time frames likely exceeding several millennia or longer. The rock mass around the tunnels could be deformed through time in response to time dependent behavior. On the other hand, it was revealed that the chemical reaction of groundwater in a rock had an influence on the long-term behavior. An evaluation of the microcracks to have an influence on this mechanical and chemical coupled phenomena should be worked on chiefly. In fiscal year 2015, using a laser Doppler vibrometer that extends a frequency band up to 20 MHz, and measuring the surface wave transmitted through the granite specimens were estimated group velocity. As a result, group velocity until 100 kHz 500 kHz, revealed that tends to decrease while vibrating. The group speed estimate from a group delay was shown to be easier than the estimate by wave number - frequency spectrum. This is because in order to improve reliability, the estimated frequency band is by using a spatially averaged waveform. As a result obtained, in the case of the modeling by the viscoelastic theory of the granite and a microcrack nondestructiveness evaluation, it is thought that it is useful information in the future. In order to use the knowledge of this study, there is a need to clarify the correspondence between the microscopic properties of the medium such as a crack and crystal grain and the change of the group velocity.