幌延深地層研究センターにおける掘削損傷領域の可視化手法の検討(共同研究)

Visualization of fractures in an Excavation Damaged Zone in the Horonobe Underground Research Laboratory (Joint research)

青柳 和平  ; Chen, Y.*; 櫻井 彰孝; 石井 英一   ; 石田 毅*

Aoyagi, Kazuhei; Chen, Y.*; Sakurai, Akitaka; Ishii, Eiichi; Ishida, Tsuyoshi*

本研究では、坑道掘削により周辺岩盤に形成された掘削損傷領域の割れ目の三次元的な可視化を行うことを目的として、幌延深地層研究センターの地下350mの調査坑道を対象として、樹脂を坑道周辺の岩盤に注入し、掘削損傷領域の割れ目を固定し、紫外線照射下の観察により割れ目の連結性や開口幅の検討を行った。原位置における樹脂の注入に際しては、粘性が低く紫外線照射によって発光する樹脂を開発して坑道周辺岩盤へ圧入した。その結果、割れ目の状態を乱すことなく、坑道周辺に形成された割れ目へ樹脂を浸透させ、固定させることに成功した。さらに、割れ目への固定の後に、注入孔周辺をオーバーコアリングし、孔壁面及び得られたコア表面を紫外線照射下で観察した。観察の結果、割れ目は孔口から約0.9mの範囲まで発達していた。また、孔口から約0.3mまでは、複数本の割れ目が交差しており、開口幅は1-2mm程度であったのに対し、孔口から0.3-0.9mに分布する割れ目は単独で存在し、開口幅は1mmよりも小さいことがわかった。一方、ボアホールテレビューア観察では、孔口から0.2mまでの明瞭に開口した割れ目しか検出されていないことから、カメラの分解能の影響で開口幅の小さい割れ目を検出することが難しいため、割れ目の発達の範囲を過小評価する可能性があることがわかった。

In this research, we performed the resin injection experiment at the 350 m gallery of the Horonobe Underground Research Laboratory in order to identify the three dimensional distribution of fractures induced around the gallery owing to excavation. To this end, the low viscosity resin mixed with a fluorescent substance was developed and applied to the in situ resin injection experiment. As a result, the resin was successfully penetrated into the fractures around the gallery without disturbing their situation and then fixed within them. After the experiment, the rock cores around the injection borehole were drilled for the observation. The observation under ultraviolet light revealed that the extent of the development of fractures was about 0.9 m into the borehole wall. In addition, the aperture of the fractures distributed within 0.3 m from the gallery wall was ranged 1 to 2 mm, and that distributed from 0.3 to 0.9 m was less than 1 mm. On the other hand, in the borehole televiewer (BTV) survey, only one fracture within 0.2 m from the wall could be detected owing to the resolution of the survey system. Thus, it is expected that the BTV survey underestimate the extent of the development of fractures.