光学的手法による単一亀裂内測定データに基づく水理物質移行特性評価手法の検討

Study on flow and mass transport property evaluation method by optically measured data in a single fracture

佐藤 久; 澤田 淳 

Sato, Hisashi; Sawada, Atsushi

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価などにおける、花崗岩などの結晶質岩を対象とした亀裂中の水理物質移行特性評価では、一般に亀裂を平行平板で近似したモデルが用いられる。しかし、実際の亀裂の表面形状は複雑で、亀裂開口幅分布も不均質であることから、不均質に分布する亀裂開口幅が亀裂の平均的な透水特性と物質移行特性に与える影響が異なることが知られている。このため、人工割裂亀裂から作製した亀裂の透明レプリカを対象に、透水試験及び光学的手法による開口幅分布測定、亀裂内のトレーサー濃度分布測定を行い、開口幅分布から推定される透水量と透水試験結果の比較及び透水量係数と物質移行に関する開口幅の関係を検討した。光学的手法を用いて得られた開口幅分布から、有限要素法による2次元浸透流解析を行い透水量を比較した結果、モデル全体の透水量は透水試験で得られた透水量の約1.6倍と過大評価される結果となり、これまでに報告されている局所三乗則の不成立性を実験的に証明できた。

A parallel plate fracture model is used for the safety assessment of radioactive waste disposal in crystalline rocks, such as granitic rocks. However, it is known that an effect of heterogeneously distributing fracture aperture onto the hydraulic property is different from the transport property used for the parallel plate model. Therefore, in order to investigate influences of heterogeneity of aperture distribution to the hydraulic and mass transport properties used for parallel plate model, aperture distribution and tracer concentration distribution data measured by optical method has been examined to understand the relationship between fracture transmissivity and transport aperture. The numerical simulation based on darcy flow shows 1.6 times larger flow rate than the data obtained from the hydraulic test. This result is one of precious evidence supported by quantitatively measured aperture data to demonstrate the inconsistency of the assumption of "local cubic law".