連続体・不連続体解析手法を用いた処分孔周辺岩盤の熱-応力連成挙動の評価

Discrete and continuum approaches for the analysis of coupled thermal-mechanical processes in the near field of a HLW repository

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

本論文では、原位置試験場における花崗岩の、坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動に対して連続体解析手法である有限要素法と不連続体解析手法である粒状体個別要素法を適用した解析結果を比較した。有限要素法による解析結果では、掘削や加熱による応力やひずみの変化を定量的に良好に評価できることがわかった。一方、粒状体個別要素法による解析結果では試験孔壁面付近に微小亀裂が発生しており、このことから原位置試験で観察された試験孔壁面での岩盤の破壊現象について考察することができた。このような数値解析手法の特徴を踏まえて解析結果を比較することで、温度,応力やひずみ,亀裂進展過程について、定性的かつ定量的により精度の高い評価を行うための手法を提案する。

This paper reports on the results of the numerical simulations for the analysis of coupled thermal-mechanical processes in the near field of a HLW repository using Finite Element Method (FEM) and Distinct Element Method (DEM). The FEM approach provides quantitative information of the change of stress and strain during excavation and heating process. On the other hand, the DEM approach shows the crack propagation process at the borehole surface, and this result agrees qualitatively well with the experimental observation. By comparing these results obtained from both approaches, quantitative and qualitative insights into various aspects of the processes occurred in the near field can be obtained.