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Excavation analysis using crack tensor theory at the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

クラックテンソル理論に基づく瑞浪超深地層研究所での坑道掘削解析

真田 祐幸; 引間 亮一; 丹野 剛男; 佐藤 稔紀; 郷家 光男*; 多田 浩幸*; 熊坂 博夫*

Sanada, Hiroyuki; Hikima, Ryoichi; Tanno, Takeo; Sato, Toshinori; Goke, Mitsuo*; Tada, Hiroyuki*; Kumasaka, Hiroo*

本報では、瑞浪超深地層研究所の研究坑道掘削時の変形挙動予測及び第1段階の解析結果の検証のために等価連続体解析の一種であるクラックテンソル(岩盤中の割れ目の密度,大きさ,方向などの幾何学特性を表現するテンソル)理論を用いたモデル化方法や解析結果について記した。対象深度のクラックテンソルの推定のために、各深度のボーリングデータ及び壁面観察による割れ目の統計量の関係性から、各深度のクラックテンソルのトレース(割れ目の密度とトレース長から算出される岩盤の剛性に対応するパラメータ)の比率やテンソルの変換マトリクスを求めた。推定の結果、第1段階でモデル化した解析結果と比較して、岩盤のヤング率の低減と支保工の応力の増加が認められた。研究坑道掘削時の調査により、地表からの調査で捉えることが難しかった高角度割れ目の情報を追加したことによりモデルが改善された。今後、瑞浪超深地層研究所の研究坑道を利用した研究段階においてモデル化及び解析結果の検証を実施する。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been implementing the Mizunami Underground Research Laboratory (MIU) Project for the R&D of geological disposal of High-level Radioactive Waste (HLW) in granite. The MIU Project has been divided into three overlapping phases: Surface-based Investigation Phase (Phase I), Construction Phase (Phase II), and Operation Phase (Phase III). In this paper, FEM analysis using crack tensor theory at the MIU was carried out in order to estimate deformation around the horizontal tunnel for investigations and construction during Phase III, and to confirm the validity of FEM analysis results including parameter settings using fracture information from the vertical borehole drilled during Phase I. The relationship between statistical observations on tunnel walls and pilot boreholes was used to estimate the crack tensor for the investigated area. FEM analysis in this work described the increase of stress in concrete liners due to decrease of Young's Modulus compared to Phase I. Since investigations during Phase II could effectively detected high angle fractures, which couldn't be satisfactorily detected during Phase I, the crack tensor was improved using the Phase II results. Predictions and applicability of the analysis method are to be confirmed with in situ experiments during Phase III.

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