緩衝材長期力学挙動評価モデルの検討

Study on Proper Constitutive Model for Evaluation of Long Term Mechanical Behavior of Buffer Material

平井 卓; 棚井 憲治 ; 菊池 広人*; 重野 喜政*; 並河 努*; 高治 一彦*; 大沼 敏*

Hirai, Takashi; Tanai, Kenji; Kikuchi, Hirohito*; Shigeno, Yoshimasa*; Namikawa, Tsutomu*; Takaji, Kazuhiko*; Onuma, Satoshi*

緩衝材に求められるオーバーパック支持性能や応力緩衝性能に関しては、「第2次取りまとめ」において、設定された仕様の人工バリアに対する安定性やオーバーパック作用応力の評価を行った。しかし、評価解析に用いられた長期挙動評価モデルは一般の粘性土における実績やパラメータ設定の容易さにより選定されており、膨張性のあるベントナイトを用いた緩衝材への適用性に関して十分な検討がなされていなかった。そこで、既存の評価モデルより緩衝材への適用性の高いモデルを再抽出するとともに、緩衝材の支持性能や応力緩衝性能に関する再評価をすることが必要と考えた。そこで、最初に一般の粘性土の力学挙動評価に対して実績のある既存の評価モデルを体系的に分類した後、適用性が高いモデル抽出した。次に緩衝材の室内要素試験結果を各モデルを用いてシミュレーション解析を実施し、抽出モデルの適用性検討とパラメータ選定を実施した。最後に、これらのモデルとパラメータを用いて、人工バリア中のオーバーパックの自重沈下とオーバーパックの腐食膨張の影響を解析により再評価した。その結果、抽出された関口-太田モデルと足立-岡モデルは、ほぼ同一の評価精度を有していることやモデルのパラメータは、圧密試験と三軸圧縮試験を同時に精度良く評価できるものを選定することが困難であり、人工バリア中の緩衝材の挙動を評価するためには、2種類のパラメータセットが必要なことなどが分かった。

The objective of this report is to make a proposal of the proper constitutive models and parameters for the evaluation of the long term mechanical behavior of the buffer material in the engineered barrier system. In the second progress report by JNC, it was reported that the well designed engineered barrier system is stable and safety on mechanical support of the overpack to ensure stability and stress which acts on the overpack by using analysis which based on the popular constitutive models for the general caly soils. However, the buffer material which has swelling characteristics is considered not to be ordinary clay soils. So it is necessary to select the reliable constitutive models again. Therefor the proper models were selected again systematically in the several models which have been used for the assessment of the behavior of clay soils and the simulation analysis on the laboratory tests were carried out by using these models. From the result of the simulation analysis it appeared that the selected two models were alike to assess the behavior of the buffer material and the parameters which need to simulate the consolidation tests are different from those for the triaxial compression tests. Finally the analysis was conducted to evaluate the effect of the swelling of the overpack by the collosion and the self weight which causes the sedimentation of the overpack. From the analytical result, it was clarified that two kinds of parameter sets are necessary to evaluate the deformation and the stress of the buffer material in the engineered barrier system.