3次元応力場の同定手法に関する研究(その3)

Study on Improved Procedure for Determination of Three Dimensional Distributions of the Initial Rock Stress (Third Report)

水田 義明*; 金子 勝比古*; 松木 浩二*; 菅原 勝彦*; 須藤 茂韶*

Mizuta, Yoshiaki*; Kaneko, Katsuhiko*; Matsuki, Koji*; Sugawara, Katsuhiko*; Sudo, Shigeaki*

本委託研究の目的は、ある領域内の数箇所の試錐孔で得られた初期応力測定結果およびその領域の3次元地質構造に基づいて、3次元領域内の初期応力分布を評価し得る解析手法の確立を目的としている。この目的に到達すべく、平成13年度は研究対象領域および研究の進め方に関する方針など全体研究計画の検討を行い(水田、2002)、平成14年度は核燃料サイクル開発機構から提供される既存データの収集・整理に関する相互理解と各委員のモデルにそれらを取り組むためのすり合わせが行われた。また、平成14年度においては、以下に述べる具体的な研究成果についての報告がなされた(水田ほか、2003)。まず、不均質モデルの逆解析における問題点が明らかにされた。つぎに、東濃鉱山・正馬様用地およびその周辺を対象領域として、有限要素法および有限差分法を用いて、与えられた地質データを取り込んだ三種類のモデルが構築された。また、境界要素法を用いたモデルの構築に備えて、不均質モデルに対する3次元境界要素法解析コードの開発が行われた。本委託研究の最終年度である平成15年度は、平成15年度(2003年度)9月と11月および平成16年度(2004年)1月にそれぞれ1回ずつ研究委員会を開催し、第1回委員会においては、花崗岩とその上部堆積層との境界面など、既存データから得られるできる限りの高精度化と、それを取り込んだ各モデルの構築に関する打ち合わせが行われた。第2回委員会においては、各委員による研究成果の中間報告が行われ、第3回委員会において今年度の研究成果の概要について報告がなされた。また3次元モデルの今度の高精度化についての検討が行なわれた。平成14年度におけるモデルとの違いに注目して、各委員による研究内容を以下に要約する。有限要素法による小領域モデル解析においては、東濃鉱山だけでなく、正馬様および東濃鉱山・正馬様についても、3層モデルが構築され、それぞれのモデルに対する広域ひずみが解析された。また、実測データとのよい合致を得るために花崗岩を上部と下部に分けた修正モデルに対しても広域ひずみが求められた。・・・

In the fiscal year of 2003, our committee achieved the following work items during the contract period, from September 3rd, 2003 to February 13th, 2004. The more accurate numerical data with respect to the geological / geometrical conditions including the fault were provided from Tono Geoscience Center and the numerical models by Finite Element Method (FEM), Finite Difference Method (FDM) and Boundary Element Method (BEM) were built taking those strata data into account. For small region modeling by FEM, these layers models, Shoumasama model and Tohnou-Shoumasama model, as well as Thounou Mine model, were constructed, and each strain state at the far field boundary was determined. In order to get better agreement in local stress states with the measured values, a far field strain state was determined to the modified model in which material properties of upper granite and lower granite are different. In intermediate region modeling by FDM, actual strata data was taken into account, whereas strata boundary was assumed to be horizontal in former modeling, and far field stress field was analyzed. Intermediate region modeling by BEM was also carried out and field stress state was determined. In wide region modeling by FEM, the fault was built in the model and fault slip was taken into account, and evaluation of strain state at the far field boundary was carried out for inhomogeneous rock including fault. It was proposed to output three-dimensional distribution of the maximum shear stress coefficients in order to advance three-dimensional modeling. It will make clear effect of shape, scale and property of the fault on stress state characteristic. This report describes minutely the results of the studies mentional above.