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Hydraulic tomography in fractured granite; The Mizunami Underground Research Site, Japan

亀裂性花崗岩を対象とした水圧トモグラフィ; 瑞浪超深地層研究所周辺での解析例

Illman, W.*; Liu, X.*; 竹内 真司; Yeh, J.*; 安藤 賢一*; 三枝 博光

Illman, W.*; Liu, X.*; Takeuchi, Shinji; Yeh, J.*; Ando, Kenichi*; Saegusa, Hiromitsu

瑞浪超深地層研究所周辺に分布する深層ボーリング孔を用いて、異なる2回の大規模孔間試験を実施した。その結果に基づいて、非定常水圧トモグラフィ(THT)の解析を実施し、透水係数($$K$$)と比貯留係数($$S$$$$_{s}$$)を不確実性の空間分布とともに求めた。さらに等価な$$K$$$$S$$$$_{s}$$を求め、三次元逆解析モデルへの初期パラメータとして使用した。その結果、顕著に高い$$K$$と低い$$S$$$$_{s}$$のゾーンが数百メートルにわたって連続することがわかった。さらに、低い$$K$$を示すゾーンが認識された。これは事前に遮水性と予測されたNNW断層に相当するゾーンである。以上の結果は、(1)水位変化,(2)予測されている断層の分布,(3)揚水に伴う最大水位低下量,(4)揚水に伴う水位変動の応答時間、そして(5)複数の大規模地震に同期した水位変動と整合的である。

Two large-scale cross-hole pumping tests were conducted at separate locations in deep boreholes at the Mizunami Underground Research Laboratory (MIU) construction site in central Japan. We analyze the two cross-hole tests using the transient hydraulic tomography (THT) code to compute the hydraulic conductivity ($$K$$) and specific storage ($$S$$$$_{s}$$) tomograms, as well as their uncertainties in three-dimensions. The equivalent $$K$$ and $$S$$$$_{s}$$ obtained using asymptotic analysis served as the initial parameter estimates for the 3D stochastic inverse modeling effort. Results show several, distinct high $$K$$ and low $$S$$$$_{s}$$ zones that are continuous over hundreds of meters, which appear to delineate fault zones and their connectivity. The THT analysis of the tests also identified a low $$K$$ zone which corresponds with a known fault zone trending NNW and has been found to compartmentalize groundwater flow at the site. These results corroborate well with several hydrogeological phenomena around the site.

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