結晶質岩を対象とした長期岩盤挙動評価のための理論的研究(委託研究)

Theoretical study of rock for estimating long-term behavior (Contract research)

市川 康明*; Choi, J. H.*; 平野 享; 松井 裕哉 

Ichikawa, Yasuaki*; Choi, J. H.*; Hirano, Toru; Matsui, Hiroya

高レベル放射性廃棄物の地層処分では長期に渡る坑道の安定性評価が必要となる。そこで岩盤の長期挙動を予測評価する手法の研究を行ってきた。本報告書は、平成20年度の研究成果をとりまとめたものである。第1章では研究内容と背景を概括した。第2章では、結晶質岩石の微視レベルの破壊機構に深くかかわる各鉱物の圧縮応力下の化学反応による溶解現象を確認するため、石英単結晶供試体を用いた圧縮試験を試み、溶解及び再沈殿した石英表面の形状を共焦点レーザー走査型顕微鏡で観察し、各種条件下での溶解速度を算定した。なお、本試験はpH調整済の閉鎖溶液中と、pH調整済の溶液が流下する開放溶液中での2種類を実施した。次に、花崗岩の長期挙動として認められるクリープ現象や応力緩和現象の原因が微視的な亀裂伝播であることは明らかであるが、微視的な亀裂の伝播の基本メカニズムは不明である。そこで第3章では、第2章で扱った現象と同様の力学・化学連成現象が、ケイ酸塩鉱物中に存在する微視的な亀裂の先端の応力集中により起こるものと考え、これを踏まえて巨視的現象のメカニズムを解析するための理論を展開した。

On the radioactive waste disposal, the long-term mechanical stability of tunnel was required. Therefore, we have been developing the method evaluating the stability. This report describes the works in the FY2008. Chapter 1 is the overview. In Chapter 2 we performed pressure dissolution experiments using specimens of single crystal quartz, since the dissolution reaction is engaged with a deformation and failure process of polycrystalline rock. After applying stress the surface of contacted area of quartz was observed by microscope and found traces of dissolution and reprecipitation. We managed two types of experiment; a closed solution experiment and a flow-through experiment. We discussed the Si dissolution rate based on the experimental results measured by ICP-AES. Fundamental mechanism of time-dependent creep and stress relaxation for crystalline rocks was discussed in Chapter 3 based on a concept of mechano-chemical coupling phenomena (as treated in Chapter 2) at micro-crack tips.