地下空洞の力学的安定性評価

Assessment on the mechanical stability of underground excavations

黒木 繁盛; 谷口 航 ; 小尾 繁*; 長谷川 宏; 杉野 弘幸; 窪田 茂*; 出羽 克之*

not registered; Taniguchi, Wataru; Koo, Shigeru*; Hasegawa, Hiroshi; Sugino, Hiroyuki; Kubota, Shigeru*; Dewa, Katsuyuki*

高レベル放射性廃棄物の地層処分場において、人間の安全な生活環境を維持するという基本的な考え方のもと、地下数百m1,000m程度の地下深部に坑道を掘削し、廃棄体を埋設することが計画されている。その際、建設・操業・閉鎖の作業安全性を確保するため、各段階を通して坑道が力学的に安定していることが求められる。ここでは、第2次取りまとめで求められる処分技術の技術的信頼性を示すため、その要件となる坑道の力学的安定性を解析により評価した。具体的には、各坑道で必要となる断面を設定し、理論解析、有限要素法解析を用いて坑道掘削時の安定性、坑道交差部および地震時の安定性について検討を行った。本検討により得られた結果を以下に示す。・現状の技術で坑道の掘削が可能であると考えられ、適切な支保工を設置し、十分な坑道離間距離および処分孔間隔をとれば坑道の力学的安定性は確保できる。・坑道交差部においては、適切な補強工を施すことにより坑道の力学的安定性は確保される。なお、補強が必要となる範囲は、今回検討を行った交差角度30では鋭角側に4D、鋭角側に1Dの範囲である。・過去に起こった巨大著名地震を想定して検討を行ったところ、坑道の力学的安定性に及ぼす地震の影響は小さく、坑道の掘削時の安定性が確保されれば地震に対しては安定であることが分かった。

It is planned to construct the tunnels and emplace waste packages at several hundred meters to 1,000 meters under the ground for the repository of high-level radioactive waste based on a policy to assure the safe life environment. It is required to be mechanically stable for the tunnels to assure the work safety throughout the construction, operation and closure phase. In this report, the mechanical stability of tunnels, that is a factor of design requisites, was evaluated by the analyses to present an outline of the technical reliability of geological disposal. To put it concretely, the tunnel sections were determined to have the required areas and shapes, and the analyses on the mechanical stability at tunnel excavations and earthquake, at tunnel intersections were conducted by the theoretical analysis and finite element method. The results obtained by these investigations are shown below: (1)It will be able to construct the tunnels with present techniques. The mechanical stability of tunnels will be assured if proper supports are given, and adequate tunnel spacing and disposal-pit pitches are set. (2)The mechanical stability will be assured at the tunnels intersections if proper reinforcement measures are taken. The reinforcement will be required for the intersection areas over the distance of 1D (D: diameter of tunnels) on the obtuse angle side, and 4D on the acute angle side, when intersection angle is set at 30 degrees. (3)The investigations were conducted on the assumption that the experienced big earthquake occurred. The results show that the effect of earthquake on the mechanical stability of tunnels is small, and tunnels are stable at the earthquake when the mechanical stability at tunnel excavations is assured.