マルチ光計測プローブを用いた立坑周辺岩盤の掘削影響領域の長期モニタリングとその評価(共同研究)

Long term monitoring and evaluation of the excavation damaged zone induced around the wall of the shaft applying optical fiber sensor (Cooperative research)

畑 浩二*; 丹生屋 純夫*; 鵜山 雅夫*; 中岡 健一*; 深谷 正明*; 青柳 和平 ; 櫻井 彰孝; 棚井 憲治 

Hata, Koji*; Niunoya, Sumio*; Uyama, Masao*; Nakaoka, Kenichi*; Fukaya, Masaaki*; Aoyagi, Kazuhei; Sakurai, Akitaka; Tanai, Kenji

高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究においては、坑道掘削時に生じる掘削損傷領域(Excavation Damaged Zone、以下EDZ)が主たる放射性核種の移行経路の一つとなる可能性が示唆されている。特に堆積岩では、坑道掘削中のみならず長期的なEDZ内外の割れ目の進展といった力学的な検討は、地層処分の安全評価上重要な情報となる坑道周辺の水理的な変化を捉えるという点においても重要であり、それを長期モニタリング可能な計測ツールの開発が待たれていた。本共同研究では、新第三紀堆積岩中に建設された幌延深地層研究所東立坑の深度370m付近の3本のボーリング孔内の合計9箇所に大林組が製作したモニタリングツールを設置した。モニタリングツールは、1箇所に岩盤の力学挙動計測用の「光式AEセンサー」、地下水挙動計測用の「光式間隙水圧センサーと光式温度センサー」が1式で構成されており、立坑対象深部の掘削中および掘削後におけるAE信号波形他各種計測データを取得・分析し、岩盤の破壊に起因するAE信号波形を選別することを目的に製作された。AE信号波形をはじめとした各種計測データを分析した結果、東立坑深部掘削および掘削後に周辺岩盤に発生もしくは進展したき裂などの短期/長期的なEDZに関する情報を把握することができた。今後、これらの分析データに基づいて解析評価を行うことにより、幌延深地層研究所深部の堆積岩におけるEDZの長期的な安定性評価に資する検討を行うことができると考えられる。

In the geological disposal study of high-level radioactive waste, it is suggested that the excavation damaged zone (EDZ) which is created around a tunnel by the excavation will be possible to be one of the critical path of radionuclides. Especially, the progress of cracks in and around the EDZ with time affects the safety assessment of geological disposal and it is important to understand the hydraulic change due to the progress of cracks in and around EDZ. In this collaborative research, monitoring tools made by Obayashi Corporation were installed at a total of 9 locations in the three boreholes near the depth of 370 m of East Shaft at the Horonobe Underground Research Laboratory constructed in the Neogene sedimentary rock. The monitoring tool consists of one set of "optical AE sensor" for measuring of the mechanical rock mass behavior and "optical pore water pressure sensor and optical temperature sensor" for measuring of groundwater behavior. This tool was made for the purpose of selecting and analyzing of AE signal waveforms due to rock fracture during and after excavation of the target deep shaft. As a result of analyzing various measurement data including AE signal waveforms, it is able to understand the information on short-term or long-term progress of cracks in and around EDZ during and after excavation in the deep shaft. In the future, it will be possible to carry out a study that contributes to the long-term stability evaluation of EDZ in sedimentary rocks in the deep part of the Horonobe Underground Research Laboratory by evaluation based on these analytical data.