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A Numerical simulation study of the desaturation and oxygen infusion into the sedimentary rock around the tunnel in the Horonobe Underground Research Laboratory

幌延深地層研究センター地下施設における坑道周辺の堆積岩を対象とした不飽和領域の形成及び岩盤中への酸素の侵入要因に関する数値解析データ

宮川 和也  ; 青柳 和平 ; 赤木 俊文*; 山本 肇*

Miyakawa, Kazuya; Aoyagi, Kazuhei; Akaki, Toshifumi*; Yamamoto, Hajime*

これまでに、堆積岩を対象とした不飽和領域の形成及び岩盤中への酸素の侵入要因の検討を目的とした数値解析を実施してきた。Miyakawa et al.(2019)では、堆積岩地域の例として、幌延深地層研究センターの地下施設を模擬し、これらの解析結果の一部をまとめ、飽和度変化及び不飽和領域の広がりに対する溶存ガス濃度及び岩盤の透水性の及ぼす影響について議論している。Miyakawa et al.(2021)でも同様に解析結果の一部をまとめ、坑道内の酸素の岩盤中への侵入挙動に対する溶存ガス濃度、岩盤の透水性及び坑道内の湿度の影響について議論している。これらの報告では、テーマを絞った議論のため、一部の解析結果のみしか公開されていない。本報告書は、不飽和領域の形成や岩盤中への酸素の侵入挙動及び坑道の埋戻し後の不飽和領域の消長を考察する上で参考となる基礎データを公開することを目的として、上記の2件の検討で使用したデータを含めた全ての解析結果をデータ集として取りまとめたものである。

Investigations employing numerical simulation have been conducted to study the mechanisms of desaturation and oxygen infusion into sedimentary formations. By mimicking the conditions of the Horonobe underground research laboratory, numerical simulations aided geoscientific investigation of the effects of dissolved gas content and rock permeability on the desaturation (Miyakawa et al., 2019) and mechanisms of oxygen intrusion into the host rock (Miyakawa et al., 2021). These simulations calculated multi-phase flow, including flows of groundwater and exsolved gas, and conducted sensitivity analysis changing the dissolved gas content, rock permeability, and humidity at the gallery wall. Only the most important results from these simulations have been reported previously, because of publishers' space limitations. Hence, in order to provide basic data for understanding the mechanisms of desaturation and oxygen infusion into rock, all data for 27 output parameters (e.g., advective fluxes of heat, gas, and water, diffusive fluxes of water, CH$$_{4}$$, CO$$_{2}$$, O$$_{2}$$, and N$$_{2}$$, saturation degree, water pressure, and mass fraction of each component) over a modeling period of 100 years are presented here.

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