粒状体個別要素法によるHLW処分坑道における熱-応力連成解析

Coupled thermo-mechanical simulations for HLW disposal tunnel using distinct element method

清水 浩之; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄 ; 中間 茂雄 

Shimizu, Hiroyuki; Koyama, Tomofumi*; Chijimatsu, Masakazu*; Fujita, Tomoo; Nakama, Shigeo

本研究では、HLW地層処分において廃棄体定置後にニアフィールド環境に生じる熱-水-応力連成現象を評価することを目的とし、まずは粒状体個別要素法を用いた岩盤を対象とした熱-応力連成解析モデルの開発を行った。さらに、スウェーデンのエスポ地下研究所で実施された室内及び原位置試験結果と数値解析結果の比較により開発した熱-応力連成解析モデルの検証を行った。その結果、掘削による応力解放及び加熱による岩盤内の亀裂進展をシミュレーションによって表現することができ、原位置試験で観測された結果と比較的よい一致を示すことがわかった。しかし、定量的により精度の高い解析を行うためには、今後、粒子の微視的パラメータの温度依存性などといったさらなる改良が必要である。

In this study, the thermal calculation algorism was newly developed and introduced to the original distinct element code, and the coupled thermo-mechanical behavior of rock mass around the HLW disposal tunnel was simulated. For the simulations, the experimental data was obtained from the pillar stability experiments with mechanical loading and heating at Aspo HRL (hard rock underground laboratory), Sweden and simulation results were compared with the measuring and observation results. The crack propagation process during heating can be successfully simulated and simulation results agree well with the measuring and observation results at the site. However, for the better agreement quantitatively, the further bonding parameter as a function of heat will be necessary.