Transmissivity prediction of the Excavation Damaged Zone fracture around the gallery at 500 m at the Horonobe Underground Research Laboratory

幌延深地層研究センターの500m調査坑道における掘削損傷領域の透水量係数の事前予測

青柳 和平  ; 尾崎 裕介  ; 田村 友識 ; 石井 英一   

Aoyagi, Kazuhei; Ozaki, Yusuke; Tamura, Tomonori; Ishii, Eiichi

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、処分場建設時に空洞周辺に生じる掘削損傷領域が放射性核種の選択的移行経路になりうることから、掘削損傷領域の評価が重要となる。過去の研究では、割れ目に作用する平均有効応力を引張強度で除した、Ductility Index(DI)というパラメータにより透水性を評価できる可能性があることが示されている。本研究では、幌延深地層研究センターの350m調査坑道を対象として坑道周辺のDIの分布を検討することで、掘削損傷領域の透水量係数を予測した結果、水理試験により得られた結果を内包する予測結果を得た。さらに、これから建設が予定されている500m調査坑道を対象としてDIに基づき掘削損傷領域の透水量係数を予測した。結果として、500m調査坑道では、350m調査坑道と比較して掘削損傷領域に生じる割れ目の透水量係数が1桁程度小さいことが確認された。これは、深度500mは、深度350mと比較して地圧状態が高いことにより割れ目が閉塞されやすいことを反映したものであると考えられる。

In high-level radioactive waste disposal, it is crucial to estimate the transmissivity of gallery excavation-induced fractures, i.e., excavation damaged zone (EDZ) fractures, because EDZ fractures can be a radionuclide migration pathway after the backfilling of the facility is completed. From previous research, the transmissivity of the fracture can be estimated through the empirical equation using the parameter ductility index (DI), which corresponds to the effective mean stress normalized to the tensile strength of the rock. In this research, we performed a hydromechanical coupling analysis of a gallery excavation at the Horonobe Underground Research Laboratory to estimate the transmissivity of the EDZ fracture before the excavation. At first, we simulated the gallery excavation at 350 m and showed that the measured transmissivity was within the range of the estimated transmissivity using the DI. After that, we also predicted the excavation of a gallery at 500 m by setting the hydromechanical parameters acquired from the laboratory tests before the excavation. The estimated transmissivity at 500 m was one order of magnitude less than that at 350 m. This result might be related to the closure of the fracture under high-stress conditions and low rock strength.