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幌延深地層研究センターの地下施設における坑道安定性の長期モニタリング

Long-term monitoring of the stability of the gallery in Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平 ; 櫻井 彰孝; 宮良 信勝; 杉田 裕

Aoyagi, Kazuhei; Sakurai, Akitaka; Miyara, Nobukatsu; Sugita, Yutaka

本報告書では、数km$$times$$数kmにわたる広大な範囲で施工される高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設の視点で、数十年にわたり長期的かつ効率的に坑道安定性をモニタリングする技術の検証を目的として、幌延深地層研究センターに設置した支保工応力計および岩盤応力計のデータを分析した。具体的には、幌延深地層研究センターの水平坑道および立坑掘削時の力学的安定性のモニタリングのために設置した光ファイバー式および従来型の電気式の計測器のデータ取得可能期間(耐久性)を分析し、長期的な岩盤および支保工のモニタリングに適した手法について検討した。結果として、幌延のような坑道掘削による変形は大きいが湧水は少ない環境においては、岩盤変位の計測には光ファイバー式の変位計の設置が適しており、コンクリート中に埋設されるコンクリート応力計や鋼製支保工応力計といった計測器については、従来型の電気式のものでも長期的な耐久性が見込めることを示した。さらに、断層部を対象とした計測では、350m東周回坑道の計測断面において、吹付けコンクリートおよび鋼製支保工応力が、ひび割れ等の発生により耐久性が損なわれる状態に相当する使用限界と定義された基準値を超過していた。しかしながら、現時点ではクラック発生等の変状は認められなかったことから、定期的な目視点検等を実施すべきであると提案した。それ以外の計測断面については、断層部付近において一部注意を要する値を逸脱する計測値はあったものの、施工時に壁面の崩落が著しかった領域や、立坑と水平坑道の取り付け部付近では、坑道は安定した構造を保っていると判断した。

In construction and operational phase of a high-level radioactive waste disposal project, it is necessary to monitor on mechanical stability of underground facility for long term. In this research, we measured the displacement of the rock around the gallery and the stress acting on support materials. Furthermore, we investigated the durability of measurement sensor installed in the rock mass and the support material such as concreate lining and steel support. As a result, optical fiber sensor is appropriate for measurement of the displacement of rock mass around the gallery, while it is enough to apply the conventional electric sensor for the measurement of stress acting on the support material in the geological environment (soft rock and low inflow). The result of the measurement in the fault zone in 350 m gallery, show that the stresses acting on both shotcrete and steel arch lib exceeded the value which will cause the instability of the gallery. However, as, we found no crack on the surface of the shotcrete. By observation on the surface of shotcrete, thus, it was concluded that careful observation of shotcrete around that section in addition to the monitoring the measured stress was necessary to continue. In other measurement sections, there was no risk for the instability of the gallery as a result of the investigation of the measurement result.

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