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結晶質岩を対象とした長期岩盤挙動評価のための現象論的研究(委託研究)

Phenomenological study on crystalline rock for evaluating of long-term behavior (Contract research)

大久保 誠介*; 福井 勝則*; 羽柴 公博*; 引間 亮一; 丹野 剛男; 真田 祐幸; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀

Okubo, Seisuke*; Fukui, Katsunori*; Hashiba, Kimihiro*; Hikima, Ryoichi; Tanno, Takeo; Sanada, Hiroyuki; Matsui, Hiroya; Sato, Toshinori

高レベル放射性廃棄物の地層処分時においては、建設時及び操業時は言うまでもなく、坑道埋め戻し後も千年程度の長期に渡る坑道の安定性の評価が要求される。そこで、岩石や岩盤の時間依存性挙動を、精密な試験や観察・計測から直接的に検討する手法(現象論的方法)で解明し、岩盤構造物の長期挙動予測評価手法を開発する研究を行ってきた。本報告書は、2010年度に実施した研究をまとめたものである。第1章では、研究内容とその背景を概括した。第2章では、1997年度から継続している田下凝灰岩のクリープ試験結果について報告した。第3章では、岩石の時間依存性の程度を表すnの値の意味をより明確に示すため、強度の載荷速度依存性とクリープ寿命の応力依存性との関係及び時間依存性,強度とクリープ寿命の分布特性,寸法効果の相互関係について論じた。さらに、既往の研究事例をレビューして、土岐花崗岩の力学特性や時間依存性について、今後実施すべき試験について検討した。第4章では岩盤の破壊基準の設定に関する検討として、十分長い時間をかけて岩石を壊したときの強度(長期強度)及び、いつまで経っても破壊に至らない応力条件について検討した。第5章では、周圧下でのnの値の変化及び岩盤強度のばらつきを考慮した二次元有限要素解析により、土岐花崗岩の長期挙動に関する予察的検討を行った。最後に、数値解析結果にもとづいて原位置試験計画に関する所見を述べた。

With respect to high-level radioactive waste disposal, knowledge of the long-term mechanical stability of shafts and galleries excavated in rock are required, not only during construction and operation but also over a period of thousands of years after closure. Therefore, it is very important to understand the time-dependent behavior of rock for evaluating long-term mechanical stability. This report describes the results of the activities in FY2010. In Chapter 1, we provide an overview and the background to this study. In Chapter 2, the results of a long-term creep test on Tage tuff, started in FY1997 are described. In Chapter 3, the relation of loading-rate dependency of strength and stress dependency of creep life, the relationship of time dependency and probability distribution of strength or creep life and size effects are discussed to indicate more clearly the meaning of the value of "n" to express the degree of time dependency of the rock. In Chapter 4, failure criterions of a rock mass considering time dependency are discussed. In Chapter 5, the FEM analysis implemented with a generalized variable-compliance-type constitutive equation considering the change of "n" in confining pressure and strength distribution of rock mass carried out to clarify the long-term behavior of Toki granite is described. Finally, based on the numerical analysis, an in situ testing method is proposed.

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