珪質泥岩(稚内層)を対象とした多孔質弾性パラメータ取得試験

Poro-elastic parameter acquisition test using siliceous mudstone (Wakkanai formation)

青木 智幸*; 谷 卓也*; 坂井 一雄*; 古賀 快尚*; 青柳 和平  ; 石井 英一   

Aoki, Tomoyuki*; Tani, Takuya*; Sakai, Kazuo*; Koga, Yoshihisa*; Aoyagi, Kazuhei; Ishii, Eiichi

日本原子力研究開発機構は、新第三紀堆積軟岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発を目的として、北海道天塩郡幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。幌延深地層研究所周辺の地質は、珪藻質泥岩の声問層や珪質泥岩の稚内層で構成され、どちらも珪藻化石を多量に含んでいる。これらの岩石は高い空隙率と低い透水性を示すことから、多孔質弾性論に基づく岩盤挙動の検討が重要であると考えられる。しかしながら、幌延深地層研究所周辺に特徴的な珪藻質泥岩や硬質頁岩については、低透水性であるという岩石の特徴や試験時の制御が容易ではないこと等を要因に、多孔質弾性パラメータの測定実績は多いと言えない状況である。そこで、珪質泥岩(稚内層)を対象として、多孔質弾性パラメータの測定実績を蓄積し、既往の研究で示唆されている拘束圧に対する依存性を確認することを目的として、多孔質弾性パラメータを取得するための岩石三軸試験を実施した。その結果、多孔質弾性パラメータのうち、排水体積弾性係数は拘束圧の増加に伴い大きくなる関係性が確認された。一方、Biot-Wills係数およびSkemptonの間隙水圧係数は、拘束圧の増加に伴い小さくなる傾向が確認された。また、岩石供試体の葉理方向によって拘束圧依存の程度が若干異なることが示唆された。

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has conducted with the Horonobe Underground Research Project in Horonobe, Teshio-gun, Hokkaido for the purpose of research and development related to geological disposal technology for high-level radioactive wastes in sedimentary soft rocks. The geology around the Horonobe Underground Research Laboratory (HURL) is composed of the Koetoi diatomaceous mudstone layer and the Wakkanai siliceous layer, both of which contain a large amount of diatom fossils. Since these rocks exhibit relatively high porosity but low permeability, it is important to investigate the poro-elastic characteristics of the rock mass. For this objective, it is necessary to measure parameters based on the poro-elastic theory. However, there are few measurement results of the poro-elastic parameters for the geology around HURL, and the characteristics such as dependence on confining pressure are not clearly understood. One of the reasons is that the rocks show low permeability and the pressure control during testing is difficult. Therefore, a poro-elastic parameter measurement test was conducted on the siliceous mudstone of the Wakkanai formation to accumulate measurement results on the poro-elastic parameters and to examine the dependence of the parameters on confining pressure. As a result, some dependency of the poro-elastic parameters on confining pressure was observed. Among the measured or calculated poro-elastic parameters, the drained bulk modulus increased, while the Skempton's pressure coefficient, and the Biot-Wills coefficient in the elastic region decreased with the increase in confining pressure. The measurement results also inferred that the foliation observed in the rock specimens might impact a degree of dependency of those parameters on confining pressure.