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緩衝材の動的力学特性

Dynamic mechanical properties of buffer material

高治 一彦; 谷口 航 

Takachi, Kazuhiko; Taniguchi, Wataru

緩衝材には、止水性、自己シール性、核種収着性、熱伝導性、化学的緩衝性、オーバーパック支持性、応力緩衝性等が長期にわたり維持されることが期待されている。これらの機能を比較的満足し得る材料として、天然に産する粘土が注目され、中でも圧縮されたベントナイトは、非常に低い透水性による水の動きの抑制、水の浸潤に伴い膨張し圧縮ベントナイト中の間隙や隣接する岩盤中の割れ目への充填、陽イオン核種を収着する陽イオン交換能を有している等の点で優れており、緩衝材として最も有力であると考えられている。サイクル機構では地層処分研究の一環として、人工バリア技術開発および安全評価の基礎データとするために緩衝材の特性に関する研究を進めている。本報告書は、耐震安定性評価に資するための緩衝材としての圧縮ベントナイトの動的力学特性の把握を目的として、動的三軸試験、弾性波速度の測定、液状化試験についての手順、試験条件、結果および考察についてまとめたものである。動的三軸試験により、せん断剛性および減衰比のせん断ひずみ依存性、力学モデルへの適用等、弾性波速度の測定により、動的三軸試験によって得られた最大せん断剛性の妥当性等、液状化試験により、繰返し載荷による動的強度等を把握することができた。

The buffer material is expected to maintain its low water permeability, self-sealing properties, radionuclides adsorption and retardation properties, thermal conductivity, chemical buffering properties, overpack supporting properties, stress buffering properties, etc. over a long period of time. Natural clay is mentioned as a material that can relatively satisfy above. Among the kinds of natural clay, bentonite when compacted is superior because (1)it has exceptionally low water permeability and properties to control the movement of water in buffer, (2)it fills void spaces in the buffer and fractures in the host rock as it swells upon water uptake, (3)it has the ability to exchange cations and to adsorb cationic radioelements. In order to confirm these functions for the purpose of safety assessment, it is necessary to evaluate buffer properties through laboratory tests and engineering-scale tests, and to make assessments based on the ranges in the data obtained. This report describes the procedures, test conditions, results and examinations on the buffer material of dynamic triaxial tests, measurement of elastic wave velocity and liquefaction tests that aim at getting hold of dynamic mechanical properties. MWe can get hold of dependency on the shearing strain of the shearing modulus and hysteresis damping constant, the application for the mechanical model etc. by dynamic triaxial tests, the acceptability of maximum shearing modulus obtained from dynamic triaxial tests etc. by measurement of elastic wave velocity and dynamic strength caused by cyclic stress etc. by liquefaction tests.

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