研削により測定した天然交差亀裂を含む50cmスケールの岩体中の亀裂の形状特性

Study of natural fracture topography in 50cm scale granodiorite rock block including natural fracture intersection measured by precision grinder

鐵 桂一*; 高山 裕介  ; 澤田 淳 

Tetsu, Keiichi*; Takayama, Yusuke; Sawada, Atsushi

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全性の評価として、核種移行の評価が行われている。亀裂性岩盤を対象とした核種移行評価では、亀裂を平行平板で近似した解析モデルが主に使われている。しかし実際の岩盤中の亀裂は平行平板とは異なり、亀裂表面の粗さや亀裂内の充填物等の存在などの複雑な形状を呈している。このように不均質な形状を持つ亀裂を平行平板のモデルに近似するにあたり、透水量係数や亀裂開口幅などのパラメータ値をどのように設定するかが課題となっている。このような課題の解決策のひとつとして、実際の岩盤中の亀裂の幾何学的な特徴を調査することが挙げられる。本研究では、交差亀裂を含む亀裂の幾何学的な特徴の理解を目的とし、天然の交差亀裂を有する50cmスケールの花崗閃緑岩に対して平面研削する手法を用い、内部の亀裂形状を詳細に測定した。これより亀裂の亀裂幅(亀裂内の充填物を含む亀裂表面間の距離)、亀裂開口幅(亀裂内の充填物を含まない空隙のみの幅)、亀裂表面の形状(亀裂幅と亀裂幅の位置座標より算出した亀裂表面の位置座標)を取得した。また得られたデータより、亀裂幅の平均値や亀裂表面の粗さ、亀裂開口幅の分布などの特性を評価した。その結果、亀裂交差部近傍の亀裂の一つが、亀裂交差部を含む他の亀裂部に比べ亀裂幅、亀裂開口幅が特に大きいことが確認できた。これらのことから、本研究で用いた岩体試料では、最も透水性の高い透水経路は亀裂交差部そのものではなく、亀裂交差部近傍の亀裂開口幅が特に大きい特定の亀裂であると推測した。

Nuclide migration analyses are conducted for the safety assessment in geological disposal system of HLW. Nuclide migration evaluation of fractured host rock mainly uses a model that approximates the fracture with parallel flat plates. However, the actual fractures in the host rock are different from the parallel flat plates, the fractures have complex characteristics such as roughness of fracture surface and the fillings in the fracture. In approximating a fracture model, the methodology development how to set parameter values such as the transmissivity coefficient and the fracture aperture is an issue. One of the issues is to investigate the geometrical features of actual fractures in the host rock. In this study, for the purpose of understanding the geometrical features of fractures including fracture intersection, the internal fracture shape was measured in detail using the method of surface grinding on 50cm scale granodiorite with natural fracture intersection. Thus, the fracture width, fracture aperture, and the shape of the fracture surfaces were obtained. From the obtain data, characteristics such as the average value of the fracture width, the roughness of the fracture surfaces, and the distribution of the fracture aperture were evaluated. As a result, it was confirmed that one of the fractures near the fracture intersection has a particularly large fracture width and fracture aperture as compared with the other part of fractures. Thus, in the granodiorite rock block used in this study, it was inferred that the most permeable path is not the fracture intersection itself, but the particularly large fracture aperture in the vicinity of the fracture intersection.