Rapid identification of water-conducting fractures using a trace methane gas measurement

微量メタンガス測定に基づく水みち割れ目の迅速な検出

丹羽 正和   ; 天野 健治  ; 竹内 竜史  ; 島田 耕史   

Niwa, Masakazu; Amano, Kenji; Takeuchi, Ryuji; Shimada, Koji

結晶質岩を対象とした地層処分のサイト選定や安全評価にあたっては、透水性の高い水みち割れ目の分布を把握することが非常に重要である。本研究では、キャビティーリングダウン方式による高精度の可搬型メタンガス測定装置を用いて、水みち割れ目の検出を迅速に行う手法について検討を行った。瑞浪超深地層研究所の地下坑道を事例対象とした検討の結果、高濃度のメタンが測定される位置と、坑道掘削時に把握されている水みち割れ目の位置とがおおむね一致し、本装置を用いた測定が、水みち割れ目の大局的な分布を迅速・簡便に検出する上で有用であることが示された。

Identification of water-conducting fractures is important for the safety assessment of underground projects in crystalline rocks at geological disposal sites. We applied a portable methane gas analyzer by wavelength-scanned cavity ring-down spectroscopy to detect the water-conducting fractures in an underground tunnel excavated in granite with CH-rich groundwater. Two approaches were taken to obtain the profile of CH concentration along the gallery walls: (1) Scan by walking at the speed of 0.5 m/s and (2) monitoring for 30 s at 0.5 or 1-m intervals. In the Scan by walking approach, the peaks of the CH concentration corresponded well with the occurrence of high water flow rate fractures. Thus, this method is useful for rapid identification of major water-conducting fractures. Monitoring at constant intervals takes more time than the Scan by walking approach; however, this method can largely detect occurrences of fractures with low fluid fluxes.