Does fault activation affect the hydraulic disconnectivity of faults in mudstone?

大野 宏和; 武田 匡樹; 石井 英一

Extended abstract of International Conference on Coupled Processes in Fractured Geological Media; Observation, Modeling, and Application (CouFrac 2020) (Internet), 4 Pages, 2020/11

Low-permeability mudstone is a candidate host rock for radioactive waste disposal, but thermal-hydro-mechanically induced shear stresses and thermal pressurization due to the release of heat from radioactive waste may cause activation of faults in the host rock. Previous studies revealed that hydraulic connectivity of fractures in the deeper part of the Wakkanai Formation (siliceous mudstone) is limited and hence its effective permeability is very low. We performed an injection test on a fault in the deeper part to induce fault activation, and investigated the effect of fault activation on the hydraulic disconnectivity of the fault by analyzing pressure derivatives obtained by repetitive packer tests before and after the injection. The injection test successfully induced a remarkable dilational-shear failure within the fault, and the log-log plots of pressure derivatives changed after the failure from an upward-trend-type indicating a limited extent of flow-paths to a horizontal-trend-type suggesting well-connected flow-paths. The test-section pressure had already recovered when the horizontal-trend-type was observed. After the borehole had been open for 6 weeks, the pressure derivatives were restored to the upward-trend-type. We consider that self-sealing such as fracture closure by creep recovered the hydraulic disconnectivity of the fault after the failure.

幌延深地層研究計画における稚内層中の割れ目帯を対象とした物質移行試験; ボーリング調査および物質移行試験データ集

對馬 正人*; 武田 匡樹; 大野 宏和

JAEA-Data/Code 2018-008, 78 Pages, 2018/10

JAEA-Data-Code-2018-008.pdf:6.73MB
JAEA-Data-Code-2018-008(errata).pdf:0.11MB
JAEA-Data-Code-2018-008-appendix(DVD-ROM).zip:263.67MB

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、深地層の研究施設を活用した地層科学研究および地層処分研究開発を実施しており、このうち地層処分研究開発の一環として、泥岩中に分布する割れ目や岩石マトリクスを対象とした原位置トレーサー試験を実施している。本報告では、割れ目帯を対象に実施した原位置トレーサー試験とトレーサー試験に関わるボーリング調査結果の取りまとめを行った。

幌延深地層研究計画における坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階:深度350mまで)研究成果報告書

佐藤 稔紀; 笹本 広; 石井 英一; 松岡 稔幸; 早野 明; 宮川 和也; 藤田 朝雄*; 棚井 憲治; 中山 雅; 武田 匡樹; et al.

JAEA-Research 2016-025, 313 Pages, 2017/03

JAEA-Research-2016-025.pdf:45.1MB

幌延深地層研究計画は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関わる研究開発の一環として、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で進めているプロジェクトである。本報告書は、深度350mの研究坑道掘削終了までの期間(2005年4月から2014年6月)に行われた第2段階における調査研究の成果を取りまとめたものである。第2段階における深地層の科学的研究では、「地質環境調査技術開発」、「深地層における工学的技術の基礎の開発」、「地質環境の長期安定性に関する研究」を、地層処分研究開発では、「処分技術の信頼性向上」、「安全手法の高度化」を実施し、これらに加えて「地下施設の建設」、「環境モニタリング」を実施し、当初の目標どおりの成果を得た。「地質環境調査技術開発」では、坑道掘削中の地質環境の変化を把握するとともに、第1段階で予測した結果の妥当性を確認した。「深地層における工学的技術の基礎の開発」においては、地下施設の建設に適用した工学的技術の有効性を確認した。「地質環境の長期安定性に関する研究」ならびに地層処分研究開発の「処分技術の信頼性向上」と「安全手法の高度化」では、この期間の研究成果をまとめた。「地下施設の建設」では坑道掘削の実績を整理した。「環境モニタリング」では、環境調査などを継続し、地上及び地下施設の建設に伴う影響の低減を図る措置が適切であることを確認した。

Synthesized research report in the second mid-term research phase, Mizunami Underground Research Laboratory Project, Horonobe Underground Research Laboratory Project and Geo-stability Project (Translated document)

濱 克宏; 笹尾 英嗣; 岩月 輝希; 尾上 博則; 佐藤 稔紀; 藤田 朝雄; 笹本 広; 松岡 稔幸; 武田 匡樹; 青柳 和平; et al.

JAEA-Review 2016-014, 274 Pages, 2016/08

JAEA-Review-2016-014.pdf:44.45MB

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の実現に向けた国の第2期中期目標(平成2226年度)に基づき中期計画を策定し、処分事業と国による安全規制の両面を支える技術基盤を整備するため、地層処分研究開発と深地層の科学的研究の2つの領域において研究開発を進めている。今般、本中期計画期間における深地層の科学的研究分野(超深地層研究所計画、幌延深地層研究計画、地質環境の長期安定性に関する研究)の成果を取りまとめるにあたり、処分事業におけるサイト選定から処分開始に関する意思決定ポイントまでに必要な技術情報を事業者・規制機関が活用しやすい形式で体系化し、所期の目標の精密調査(前半)の段階に必要となる技術基盤として整備した。

超深地層研究所計画における研究坑道での湧水量計測(20042011年度)データ集

佐藤 成二; 尾方 伸久; 竹内 竜史; 武田 匡樹

JAEA-Data/Code 2013-020, 38 Pages, 2014/01

JAEA-Data-Code-2013-020.pdf:12.13MB
JAEA-Data-Code-2013-020-appendix(CD-ROM).zip:1.41MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、岐阜県瑞浪市において結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「地表からの調査予測研究段階(第1段階)」、「研究坑道の掘削を伴う研究段階(第2段階)」、「研究坑道を利用した研究段階(第3段階)」の3段階からなる。研究所用地における第1段階の調査研究は、2002年度から2004年度まで実施され、2004年度からは第2段階の調査研究が、2010年度から第3段階の調査研究が開始されている。第2段階の調査研究では、「研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築および研究坑道の掘削による深部地質環境の変化の把握」を段階目標の一つとして調査研究を実施しており、その一環として、研究坑道内への湧水量計測を2005年2月から実施している。本データ集は、2004年度から2011年度までに実施した研究坑道内での湧水量計測で取得したデータを取りまとめたものである。

超深地層研究所計画における表層水理観測データ集; 20102011年度

佐藤 成二; 尾方 伸久; 竹内 竜史; 武田 匡樹

JAEA-Data/Code 2013-016, 50 Pages, 2013/12

JAEA-Data-Code-2013-016.pdf:7.85MB
JAEA-Data-Code-2013-016-appendix(DVD-ROM).zip:514.1MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学研究ユニットでは、超深地層研究所計画の一環として、地下水流動解析における上部境界条件を与える岩盤浸透量の水収支解析による算出、水理地質構造モデルのキャリブレーションに必要なデータの取得および研究坑道掘削に伴う浅層の地下水環境の変化の把握を目的として、表層水理観測を実施している。表層水理観測は、蒸発散量算出のための気象要素、降水量、河川流量、地下水位および土壌水分の観測を、正馬川流域、正馬川モデル流域および瑞浪超深地層研究所用地で実施している。本報告では、20102011年度の上記流域等で得られた気象要素,降水量,河川流量,地下水位,土壌水分について、欠測や異常値を示すデータの補正・補完を行いデータセットとして取りまとめた。また、研究坑道掘削工事における周辺環境モニタリング調査の一環で取得されている狭間川の河川流量データを用いて、20032011年度の本流域の岩盤浸透量を算出した。

超深地層研究所計画における表層水理観測データ集; 2009年度

武田 匡樹; 竹内 竜史

JAEA-Data/Code 2012-016, 39 Pages, 2012/09

JAEA-Data-Code-2012-016.pdf:6.55MB
JAEA-Data-Code-2012-016-appendix(CD-ROM)-1.zip:76.62MB
JAEA-Data-Code-2012-016-appendix(CD-ROM)-2.zip:68.95MB

東濃地科学研究ユニットでは、超深地層研究所計画の一環として、地下水流動解析における上部境界条件を与える岩盤浸透量を水収支解析によって算出すること、水理地質構造モデルのキャリブレーションに必要なデータを取得すること、及び研究坑道掘削に伴う浅層の地下水環境の変化を把握することを目的として、表層水理観測を実施している。本観測では降水量,蒸発散量算出のための気象要素,河川流量,地下水位及び土壌水分を正馬川流域,正馬川上流域,正馬川モデル流域及び瑞浪超深地層研究所用地で観測している。本報告では、2009年度の正馬川流域,正馬川モデル流域及び瑞浪超深地層研究所用地で得られた気象要素,降水量,河川流量,地下水位及び土壌水分について、欠測や異常値を示すデータに対して補正・補完を行うとともに、補正・補完前後のデータを取りまとめた。また、補正・補完前のデータを「観測データセット」、補正・補完後のデータを「補正・補完データセット」として取りまとめ、DVD-ROM化した。

超深地層研究所計画 年度報告書(2010年度)

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 上野 孝志; 徳安 真吾; 大丸 修二; 竹内 竜史; et al.

JAEA-Review 2012-020, 178 Pages, 2012/06

JAEA-Review-2012-020.pdf:33.16MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2010年度は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めるとともに、第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の調査研究を開始した。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」及び第3段階(研究坑道を利用した研究段階)における2010年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

超深地層研究所計画における表層水理観測データ集; 2008年度

武田 匡樹; 佐藤 敦也*; 竹内 竜史

JAEA-Data/Code 2011-007, 38 Pages, 2012/02

JAEA-Data-Code-2011-007.pdf:3.15MB
JAEA-Data-Code-2011-007-appendix(CD-ROM)-1.zip:79.71MB
JAEA-Data-Code-2011-007-appendix(CD-ROM)-2.zip:67.65MB

東濃地科学研究ユニットでは、超深地層研究所計画の一環として、地下水流動解析における上部境界条件を与える岩盤浸透量を水収支解析によって算出すること、水理地質構造モデルのキャリブレーションに必要なデータを取得すること及び研究坑道掘削に伴う浅層地下水環境の変化を把握することを目的として、表層水理観測を実施している。本観測では雨雪量,蒸発散量算出のための気象要素,河川流量,地下水位及び土壌水分を正馬川流域,正馬川上流域,正馬川モデル流域、及び瑞浪超深地層研究所用地で観測している。本報告では、2008年度の正馬川流域,正馬川モデル流域、及び研究所用地で得られた河川流量,雨雪量,気象観測データなどについて、欠測や異常値を示すデータに対して補正・補完を行うとともに、補正・補完前後のデータを取りまとめた。また、補正・補完前のデータを「観測データセット」、補正・補完後のデータを「補正・補完データセット」としてとりまとめ、DVD-ROM化した。

Hydrogeological characterization based on long term groundwater pressure monitoring

大丸 修二; 竹内 竜史; 武田 匡樹; 石橋 正祐紀

Proceedings of 13th International Conference on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management (ICEM 2010) (CD-ROM), p.149 - 158, 2010/10

https://doi.org/10.1115/ICEM2010-40064

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市において超深地層研究所計画を進めている。この計画は「第一段階: 地表からの調査予測研究段階」、「第二段階: 研究坑道の掘削に伴う研究段階」、「第三段階: 研究坑道を利用した研究段階」の三つの段階に区分して進められている。第二段階調査において、立坑掘削に伴う地下水流動の変化に関する情報を得るため、研究所用地内とその周辺において長期水圧モニタリングが実施されている。立坑掘削に伴う地下水圧の変化は、大規模な揚水試験とみなすことができる。本研究では、第二段階における長期水圧モニタリング結果にCooper-Jacobの直線勾配法によるs-log(t/r)プロットを用いてサイトスケールでの水理地質構造の推定を試みた。その結果、(1)研究所用地周辺の水理場は断層Aによって区切られており、断層Aが水理学的なバリアとして機能していることがわかった。(2)s-log(t/r)によって計算された透水係数は1.0E-7m/sであった。(1)および(2)の結果は第一段階調査に基づく水理地質構造の概念モデルの妥当性を支持するものである。