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Impact of non-linear elastic behavior on bentonite density evolution at the FEBEX

FEBEX原位置試験でのベントナイトの密度変化に対する非線形弾性挙動の影響

高山 裕介

Takayama, Yusuke

地層処分施設の力学挙動を評価するためには、信頼性の高い数値解析技術が必要となる。このような解析技術においては、ベントナイトの力学挙動を評価できる構成モデルが必要となる。本研究では、既存の熱/水/力学連成モデルに適用されている膨潤項が付加された線形弾性構成モデルをFEBEX原位置試験に適用し、特に密度の不均一性に着目した構成モデルの適用性を検討した。その結果、この構成モデルは密度変化を過少評価することが明らかとなった。そのため、不飽和弾塑性構成モデルを用いた力学挙動の再解析を実施した。この力学解析では、力学から水理や熱に与える影響を考慮していないが、二次元的な応力変化や密度分布を再現することができた。

It is necessary to apply reliable numerical simulation techniques to assess the mechanical behaviour of repositories for the geological disposal of radioactive waste over a long period of time. Having a constitutive model that can describe the mechanical behaviour of bentonite is key to such numerical simulations. In this study, the applicability of linear elastic constitutive model with swelling term is examined focusing on the density heterogeneity by applying to the in situ Full-scale Engineered Barrier Experiment (FEBEX) in Grimsel. It was confirmed that this constitutive model underestimates the density change. Instead, mechanical behaviour was re-simulated by unsaturated elasto-plastic constitutive model using the changes in degree of saturation as input data. Although no feedback effects of mechanical behaviour on hydraulic and thermal behaviour were taken into account, two-dimensional stress and density could be reproduced.

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