地層処分におけるシーリングに関する基礎的研究(4)

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本研究の目的は、幾つかあるシーリング技術の内で、高い遮蔽性能を持つ耐圧プラグを取り上げ、プラグに期待される次の2つの機能について、それらの具体的な評価方法の指針を得ることにある。1)プラグの奥の坑道で発生する圧力に対し、破損することなく耐える。2)プラグの奥の坑道に閉じこめられている水やガスが手前の坑道に湧出する量を低減する。プラグはそれ自体だけで上記の機能を発揮するのではない。プラグの打節されている坑道を取り巻く岩盤、ならびに、岩盤とプラグ間の接合面の3つの要素から構成された構造物(これをプラグ構造体と名付ける)がプラグの機能を規定する。とりわけ、接合面は上記2つの性能に決定的に影響する。そこで、接合面の特性の把握に研究の力点を置くことにした。まず、プラグ構造体模型の接合面微視的構造をレプリカ法によって観察し、この面の透水係数が大きく、強度・剛性が小さいことを示唆する結果を得た(2章)。接合面の力学特性については、昨年に実施した強度特性の調査に続いて、本年度は、剛性の測定方法について研究を進めた。CCDカメラを応用した測定方法を開発し、これを用いて、接合面の応力-相対変位線図を得ることに成功した(3章)。円柱形プラグを対象に接合面の強度特性を考慮した応力解析を行い、次のような結果を得た。プラグの一端に作用する圧力の増加に伴い、これに接する接合面から引張破壊が生じる。一端、破壊が発生すると、引張破壊が接合面を他端まで不安定に進行する(4章)。プラグ構造体の浸透性を明らかにするために、トランジェントパルス法をプラグ構造体の模型に応用した。理論的には、この方法で、接合面の透水係数を測定することができる。しかし、供試体の寸法が大きいと、完全に含水飽和させることが極めて難しく、トランジェントパルス法を適用できないことがわかった。そして、この問題を克服する方法を提案した(5章)。

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