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報告書

割れ目分布に起因した水理特性の不均質性を考慮した水理地質構造のマルチスケールモデル化手法開発に関わる検討

三枝 博光; 尾上 博則; 石橋 正祐紀; 田中 達也*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; Bruines, P.*

JAEA-Research 2015-011, 59 Pages, 2015/10

JAEA-Research-2015-011.pdf:49.44MB

割れ目系岩盤を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分における地下水移行シナリオに基づく安全評価にあたっては、地下水流動特性の評価が重要であり、そのためには、地下水流動の卓越経路となる割れ目やその水理特性の空間分布を推定する必要がある。このことから、岩盤中の割れ目分布に起因した水理特性の不均質性を考慮した水理地質構造のマルチスケールモデル化手法を構築することを目的に、割れ目ネットワークモデルを適用した数十m四方程度の領域における三次元地質構造モデルおよび水理地質構造モデルを構築した。さらには、構築した割れ目ネットワークモデルに基づき、水理特性の空間的不均質性を考慮した連続体モデルを用いた数km四方程度の領域における水理地質構造モデルを構築した。これらの検討を通じて、調査データの種類や量に応じた割れ目ネットワークモデルを適用した地質構造モデルや水理地質構造モデルを構築するための方法論や、水理特性の空間的不均質性を考慮した連続体モデルによる水理地質構造モデルを構築するための方法論を提示した。

論文

Development and application of the GeoDFN and HydroDFN at the Mizunami Underground Research Laboratory

Bruines, P.*; 田中 達也*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; 三枝 博光; 尾上 博則; 石橋 正祐紀

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/10

This paper presents the methodology for constructing the geological discrete fracture network (GeoDFN) and hydrogeological discrete fracture network (HydroDFN) models using the data from the Surface-based Investigation and Construction Phases of the MIU Project. In particular, a methodology to determine the parameters for GeoDFN and HydroDFN models, such as the fracture transmissivity distribution, fracture size distribution and fracture density, are investigated. The up-scaled equivalent continuous porous media (ECPM) models, taking into account hydraulic heterogeneity at scales of up to several kilometers, have been developed based on the HydroDFN model. The results of groundwater flow analyses using the heterogeneous ECPM and homogeneous CPM hydrogeological models have been compared to confirm the importance of modeling hydraulic heterogeneity for understanding of groundwater flow condition at a scale of several kilometers.

論文

Development of grouting technologies for HLW disposal in Japan, 3; Development of a hydrogeological model using discrete fracture network

Bruines, P.*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 葛葉 有史; 大西 有三*

Proceedings of 7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-7) (USB Flash Drive), p.692 - 701, 2012/10

日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分事業で適用するグラウト施工方法を検討するために、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、平成21年度から平成23年度にかけてグラウト施工実証試験を実施した。本実証試験では、グラウト注入試験の計画立案からグラウト浸透領域やグラウト効果を評価するために、原位置調査データを活用して割れ目ネットワークモデルを構築し、数値シミュレーションを行った。割れ目ネットワークモデルの構築には、主に試験領域で掘削したボーリング孔と交差する割れ目の位置や方位のデータと46区間の単孔式透水試験で得られた透水性のデータを活用した。また、構築した割れ目ネットワークモデルにより、孔間トレーサー試験やグラウト注入試験を模擬した数値シミュレーションを行い、最終的にグラウト浸透範囲や効果を評価するための等価不均質連続体モデルを生成した。

論文

The JAEA grouting test at the Grimsel test site; Numerical simulation of the grout injection process of silica sol in fractured rock mass

小山 倫史*; 大西 有三*; Bruines, P.*; 田中 達也*; 蓮井 昭則*; 片山 辰雄*; 岸 裕和; 葛葉 有史

Proceedings of 2012 ISRM International Symposium; Rock Engineering and Technology for Sustainable Underground Construction (EUROCK 2012) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2012/05

亀裂性岩盤における溶液型グラウトの注入・浸透過程のメカニズム解明及びグラウト注入効果の検証を目的として、スイス・グリムゼル岩盤試験場における溶液型グラウト注入試験の事前解析を実施した。本解析では、原位置より得られた不連続面幾何学情報をもとに作成した亀裂ネットワークモデルを等価多孔質媒体に置き換える。また、溶液型グラウトはニュートン流体であると仮定し、粘性試験の結果より算出した粘性の経時変化を時間と濃度の関数で表し、透水係数低減関数を算出する。この透水係数低減関数を用い、浸透流解析と移流・分散解析を組合せることでグラウト注入過程の3次元シミュレーションを実施した。

論文

The JAEA grouting test at the Grimsel test site; Site characterization of a fractured rockmass and preparation of DFN model and its equivalent continuous porous media model

Bruines, P.*; 田中 達也*; 小山 倫史*; 岸 裕和; 中西 達郎; 大西 有三*

Proceedings of 2012 ISRM International Symposium; Rock Engineering and Technology for Sustainable Underground Construction (EUROCK 2012) (USB Flash Drive), 15 Pages, 2012/05

日本原子力研究開発機構は、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、グラウトの浸透範囲を管理しつつ、グラウト施工を行う実証試験を予定している。本報告では、グラウト注入の対象範囲及び注入仕様の設定を目的とした、水理地質構造の調査と評価の結果をとりまとめる。同試験場は花崗岩体中に位置し、グラウトは割れ目を主な経路として移動することから、調査・評価結果を3次元的な割れ目ネットワークモデルを用いて統合・記述した。また、着目する岩体の透水性の分布,異方性,割れ目密度及び水圧等の水理特性を可能な限りモデル内に記載する方針を採用したことで、グラウト挙動を再現するモデルとしてふさわしいことがわかった。

論文

地層処分におけるグラウト技術の高度化研究,2; 結晶質岩サイトにおける水理地質構造評価事例

田中 達也*; Bruines, P.*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; 葛葉 有史; 大西 有三*

第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.77 - 82, 2012/01

日本原子力研究開発機構は、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、グラウトの浸透範囲を管理しつつ、グラウト施工を行う実証試験を予定している。本報告では、グラウト注入の対象範囲及び注入仕様の設定を目的とした、水理地質構造の調査と評価の結果をとりまとめる。同試験場は花崗岩体中に位置し、グラウトは割れ目を主な経路として移動することから、調査・評価結果を3次元的な割れ目ネットワークモデルを用いて統合・記述した。また、着目する岩体の割れ目帯の方位や深度及び水理特性を可能な限り決定論的にモデル内に記載する方針を採用したことで、同モデルを施工計画の基盤情報として活用することが可能となった。さらに、同モデルにアップスケーリング手法を適用することで、試験エリアの透水テンソル場を構築し、グラウトの浸透範囲を予測するグラウト浸透モデルへの提供情報とした。

口頭

Re-interpretation of the fluid electric conductivity measurements carried out in the MIZ-1 borehole at the Mizunami Underground Research Laboratory project

Bruines, P.*; 安藤 賢一*; 新堀 雄一*; 松岡 清幸*; 竹内 真司

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所のMIZ-1号孔で実施した電気伝導度検層のデータを新たに開発した有限差分コードを用いて解析を行った。本解析結果で得られた透水量係数と水理試験結果を比較したところ、おおむね同等の値が得られたことから、本解析コードの有効性が確認された。

口頭

Estimation of upscaled hydraulic conductivity profiles along a borehole in low permeability crystalline rock using discrete fracture network models

橋本 秀爾*; 三枝 博光; 田中 達也*; 安藤 賢一*; Bruines, P.*

no journal, , 

数キロメータスケールの地下水流動特性評価において、連続体モデルに基づく地下水流動モデルを構築する際には巨視的な等価な透水係数分布を推定することは有効である。本研究では、コア観察やBTV,流体検層結果を組合せることによって透水性構造の抽出・分類を行った。また、透水性構造の透水量係数については、流体検層と短区間の水理試験結果を組合せることで決定した。これらの情報に基づき、亀裂ネットワークモデルを用いて区分したブロックにおける等価な透水係数を推定するとともに、この結果の妥当性を長区間の水理試験結果を用いて確認した。さらに、構築した亀裂ネットワークモデルに基づき坑道周辺における地下水流動場を評価した。

口頭

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,6; 結晶質岩サイトにおける割れ目モデルの構築

田中 達也*; 鐙 顕正*; Bruines, P.*; 岸 裕和; 葛葉 有史

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、スイスのグリムゼル岩盤試験場において、グラウト浸透モデル(等価多孔質媒体モデル)を用いた事前解析に基づくグラウト注入試験(以下、原位置試験)を予定している(シリーズその4参照)。結晶質岩等の硬岩を対象としたグラウチングでは、グラウトは水みちとなる割れ目を浸透経路とすることから、グラウトの注入、浸透範囲を確認するための原位置試験計画の立案や、グラウト浸透モデルの構築には、割れ目の地質学的特性や透水性に起因する水理学的な不均質性を理解し、それらの情報を適切な形で反映させる必要がある。本報告では、おもにボーリング調査により得られたデータを用いて、原位置試験計画の立案支援や別途構築するグラウト浸透モデルに反映するパラメータの導出を目的として、試験エリアの割れ目モデルを構築した現状の結果について報告する。

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