Investigations of fluid flow in fractured crystalline rocks at the Mizunami Underground Research Laboratory

瑞浪超深地層研究所における亀裂性岩盤を対象とした地下水流動と物質移動のシミュレーション

Hadgu, T.*; Kalinina, E.*; Wang, Y.*; 尾崎 裕介  ; 岩月 輝希  

Hadgu, T.*; Kalinina, E.*; Wang, Y.*; Ozaki, Yusuke; Iwatsuki, Teruki

本研究では、瑞浪超深地層研究所の深度500mにおける冠水坑道掘削時の地下水流動およびそれに伴う物質移動のシミュレーションを実施した。亀裂ネットワークモデルによって坑道周辺岩盤の亀裂分布を再現した上で、均質化法により変換した多孔質媒体モデルを用いてシミュレーションを実施した。シミュレーションを実施するにあたり、亀裂を含む岩盤を多孔質媒体モデルとして適切に取り扱うために、解析領域に対して比較的微細なメッシュを用いた計算を実施した。亀裂を考慮した不均質構造を含むモデルと均質構造を仮定したシミュレーションを実施したところ、亀裂の存在を考慮した不均質構造モデルを用いた解析では、原位置で取得されたデータを再現できることを確認した。

Experimental hydrology data from the Mizunami Underground Research Laboratory in Central Japan have been used to develop a site-scale fracture model and a flow model for the study area. The discrete fracture network model was upscaled to a continuum model to be used in flow simulations. A flow model was developed centered on the research tunnel, and using a highly refined regular mesh. In this study development and utilization of the model is presented. The modeling analysis used permeability and porosity fields from the discrete fracture network model as well as a homogenous model using fixed values of permeability and porosity. The simulations were designed to reproduce hydrology of the modeling area and to predict inflow of water into the research tunnel during excavation. Modeling results were compared with the project hydrology data. Successful matching of the experimental data was obtained for simulations based on the discrete fracture network model.