Coupled Thermo-Hydro-Mechanical Experiment at Kamaishi Mine Technical Note 15-99-02, Experimental results

釜石原位置試験場における粘土充填・無負荷試験; テクニカルノート 15-99-02

千々松 正和*; 杉田 裕 ; 藤田 朝雄 ; 雨宮 清*

Chijimatsu, Masakazu*; Sugita, Yutaka; Fujita, Tomoo; Amemiya, Kiyoshi*

地層処分における技術開発の観点からは、工学規模での試験によるニアフィールド環境である周辺岩盤の挙動が人工バリアに与える影響の把握および周辺岩盤を含むニアフィールド性能の定量的評価と室内および原位置における大型試験による人工バリアの品質性能の確認を行い、地層処分技術の信頼性向上を図ることが重要となっている。そのため、核燃料サイクル開発機構東海事業所の地層処分基盤研究施設等における工学規模の試験と並行して、原位置試験場において、人工バリアの品質性能の確認およびその実岩盤条件下でのニアフィールド連成挙動を評価することが必要となっている。そこで、実条件でのニアフィールド環境を把握するため釜石原位置試験場において粘土充填・熱負荷試験を実施した。1995年には14本のボーリング孔の試錐を行い、種々のセンサーの設置を行なった。透水試験を実施した後、岩盤の力学物性を取得するために孔内載荷試験を実施した。その後、直径1.7m、深さ5.0mのテストピットの掘削を行なった。ピット掘削中は、試錐孔内に設置した計測機器により、間隙水圧、変位、温度の測定を行なった。その後、1996年にピット内に緩衝材および発熱体を設置し、連成試験を開始した。連成試験としては、ヒーターの加熱を行なう加熱試験を約260日間、ヒーター停止後の減熱試験を約180日間実施した。本論では、加熱試験および減熱試験期間中に岩盤内および緩衝材に設置した計測機器により観測された結果について報告する。また、加熱試験終了時、減熱試験終了時および緩衝材解体時に実施した緩衝材のサンプリング結果についても報告する。

It is an important part of the near field perfformance assessment of nuclear waste disposal to evaluate coupled thermo-hydro-mechanical (T-H-M) phenomena, e.g., thermal effects on groundwater flow through rock matrix and water seepage into the buffer material, the generation of swelling pressure of the buffer material, and thermal stresses potentially affecting porosity and fracture apertures of the rock. An in-situ T-H-M experiment named 'Engineered Barrier Experiment' has been conducted at the Kamaishi Mine, of which host rock is granodiorite, in order to establish conceptual models of the coupled T-H-M processes and to build confidence in mathematical models and computer codes. In 1995, fourteen boreholes were excavated in order to install the various sensors. After the hydraulic tests, mechanical tests were carried out to obtain the rock properties. After that, a test pit, 1.7m in diameter and 5.0m in depth, was excavated. During the excavation, the change of pore pressure, displacement and temperature of rock mass were measured. In 1996, the buffer material and heater were set up in the test pit, and then coupled thermo-hydro-mechanical test was started. The duration of heating phase was 250 days and that of cooling phase was 180 days. The heater surface was controlled to be 100C during heating phase. Measurment, was carried out by a number pf sensors installed in both buffer and rock mass during the test. The field experiment leads to a better understanding of the behavior of the coupled thermo-hydro-mechanical phenomena in the near field.