瑞浪超深地層研究所計画におけるクラックテンソル理論に基づく等価連続体モデル化手法の検討

真田 祐幸; 佐藤 稔紀; 丹野 剛男*; 引間 亮一*; 多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 石井 卓*; 櫻井 英行*

JAEA-Research 2014-006, 124 Pages, 2014/06

JAEA-Research-2014-006.pdf:11.26MB

日本原子力研究開発機構では、結晶質岩を対象とした深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備と、深地層における工学技術の基盤の整備を目標として、岐阜県瑞浪市において超深地層研究所計画を進めている。超深地層研究所計画における岩盤力学分野では、地上からの調査段階において、研究坑道の掘削に伴い周辺岩盤中に生じる掘削影響の評価方法の構築を課題の一つとして設定している。本報告では、深度500mまでの立坑および水平坑道の研究坑道の壁面観察や力学試験データ等を使用してクラックテンソルの算定を行った。そして、深度500mにおけるクラックテンソルを用いて、換気立坑の深度500mおよび深度500m予備ステージの2次元掘削解析を行った。また、第1段階の調査(MIZ-1号孔)結果に基づいて算出した深度500mのクラックテンソルの検証を本報で算定したクラックテンソルを基に行った。さらに、換気立坑の深度170から500mおよび深度500m予備ステージを対象に、基準領域および観察領域を設定し、クラックテンソルの相対誤差を算出するとともに、観察領域の大きさに伴う相対誤差の変動の様子を調べた。

結晶質岩を対象とした連成現象が長期挙動におよぼす影響に関する研究; 2012年度(委託研究)

市川 康明*; 木本 和志*; 佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸

JAEA-Research 2013-045, 69 Pages, 2014/03

JAEA-Research-2013-045.pdf:9.51MB

岩盤は断層や節理などのさまざまなスケールの不連続面群と鉱物を非均質に内包した複合材料であり、結晶質岩についてミクロな視点で岩石を見ると、個々の結晶粒子と粒界及び粒子内における微視亀裂の集合体である。岩盤の長期挙動の研究では、応力と化学反応が連成した現象を理解することが重要である。そこで本研究では、(1)石英の溶解に関する理論的並びに実験的研究、(2)結晶質岩の弾性波速度伝播に関する実験的研究を実施した。石英の溶解に関する理論的並びに実験的研究では、石英供試体の溶解速度を実験的に得るとともに石英に対する溶解速度式を提案した。結晶質岩の弾性波速度伝播に関する実験的研究では、花崗岩のコアサンプルを用いて超音波伝播速度を計測し、数百kHz数MHz帯の弾性波の位相や周波数等をはじめとする伝播特性を調べた。

超深地層研究所計画 年度報告書(2012年度)

濱 克宏; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 引間 亮一*; 丹野 剛男*; 真田 祐幸; 尾上 博則; et al.

JAEA-Review 2013-050, 114 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-050.pdf:19.95MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階;地表からの調査予測研究段階」、「第2段階;研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階;研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなり、2012年度は、第2段階および第3段階の調査研究を進めた。本報告書は、2010年度に改定した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた、超深地層研究所計画の第2段階および第3段階の調査研究のうち2012年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。

結晶質岩を対象とした長期岩盤挙動評価手法に関する研究; 2012年度(委託研究)

福井 勝則*; 羽柴 公博*; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 佐藤 稔紀

JAEA-Research 2013-031, 52 Pages, 2013/12

JAEA-Research-2013-031.pdf:4.06MB

長期に渡る岩石や岩盤の時間依存性挙動を把握することは、坑道の長期安定性を評価するうえで重要な課題である。そこで、岩石や岩盤の時間依存性挙動を、精密な試験や観察・計測から直接的に検討する手法(現象論的方法)で解明し、岩盤構造物の長期挙動予測評価手法を開発する研究を行ってきた。本報告書は、2012年度に実施した岩石や岩盤の時間依存性挙動に関する研究をまとめたものである。第1章では、これまでの研究内容とその背景を概括した。第2章では、1997年度から継続している田下凝灰岩のクリープ試験結果について報告した。第3章では、岩石の時間依存性挙動把握のため、載荷速度依存性に関するデータの整理と分析を行った。第4章では、原位置試験計画の策定のため、空洞の周辺岩盤に生じる応力が一本の円形坑道を掘削した際の周辺岩盤の応力状態よりも大きくなるような条件下での坑道の安定性について検討した。

円錐孔底ひずみ法における二軸感度補正法による初期応力評価への適用

丹野 剛男; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 引間 亮一*; 横山 幸也*; 下山 昌宏*

平成25年度(2013年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.255 - 256, 2013/09

瑞浪超深地層研究所の深度300mにおいて円錐孔底ひずみ法による初期応力測定を行い、従来法と二軸感度補正法による初期応力の評価を行った。両手法を比較した結果、二軸感度補正法による応力評価では、従来法による応力評価に比べて偏差応力の改善が確認され、応力値の評価について精度の向上が確認された。

stress measurement in the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一*; 真田 祐幸; 加藤 春實*

Proceedings of 6th International Symposium on In-situ Rock Stress (RS 2013) (CD-ROM), p.354 - 359, 2013/08

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発の一環として、岩盤応力に関する研究を実施している。主な事項としては、1,000mボーリング孔における水圧破砕法、坑道から掘削したボーリング孔における応力解放法、数値解析による広域応力場を推定する方法の開発である。本報告では、高剛性システムを用いた水圧破砕法の適用による最大主応力値の評価、深度200mの坑道から掘削した湧水を伴うボーリング孔における円錐孔底ひずみ法の結果と発生したコアディスキングの評価、初期応力の実測結果を入力値として逆解析により広域応力場を推定する手法を開発した結果を紹介する。

超深地層研究所計画における岩盤力学に関する調査研究,年度報告書; 2011年度

引間 亮一; 丹野 剛男; 真田 祐幸; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀

JAEA-Review 2013-017, 52 Pages, 2013/07

JAEA-Review-2013-017.pdf:4.87MB

本報告は、超深地層研究所計画の一環として、2011年度に実施した岩盤力学に関する調査研究項目の概要をまとめたものである。本報告書にとりまとめた調査研究項目は、(1)深度400m地点におけるボーリングコアを用いた初期応力測定、(2)室内試験による岩盤物性評価、(3)第3段階における施工対策影響評価試験の計画検討、(4)掘削体積比エネルギーを用いた原位置岩盤物性評価に関する研究、(5)種々の計測結果に基づく深部岩盤中の応力場評価に関する基礎的研究である。

Application of differential strain curve analysis to the Toki Granite for stress determination at the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

真田 祐幸; 引間 亮一; 丹野 剛男; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 59, p.50 - 56, 2013/04

https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2012.12.015

DSCA法は、微小亀裂分布と初期応力を幾つかの仮定のもと関連付けて、評価する応力評価法の一種である。この手法は大規模な原位置試験を必要とせず、試験・解析方法ともに簡便であるが、実際の地質環境への適用事例は少なく、その有効性や適用可能性についての議論は十分ではない。本論文では、結晶質岩に対するDSCA法の適用性の検討と超深地層研究所周辺の応力状態の把握のために、地上及び坑道内部から採取した岩石を用い、DSCA試験を行った。試験結果の検証のために、水圧破砕試験結果や地殻歪などで示唆される広域応力と比較した。DSCA試験で得られた最大主応力は北から西の範囲に分布し、水圧破砕試験結果や広域応力と調和的だった。主応力比については、断層部を除いて、深度の増加とともに低下し、初期応力の一般的な傾向及び水圧破砕試験結果に近かった。この結果から、結晶質岩に対するDSCA法の適用は初期応力測定結果の補完として有効であると考えられた。

瑞浪超深地層研究所におけるクラックテンソルの相対誤差に基づいたREVの基礎的研究

丹野 剛男; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 引間 亮一; 熊坂 博夫*; 多田 浩幸*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.109 - 113, 2013/01

割れ目を多く含む岩盤の場合、変形特性は、岩盤中に内在する割れ目の幾何学的な分布特性に大きく影響を受ける。岩盤中の割れ目の幾何学的な分布特性を把握する場合、それが調査位置や調査領域のスケールで変化するため、これに基づいて設定される岩盤の物性も調査位置や領域のスケールにより変動する。そこで、本研究では、岩盤中の割れ目の幾何学的な分布を定量的に表現できるクラックテンソルに着目し、研究坑道において基準区間と観測区間長を変化させ、基準区間に対する観測区間長ごとのクラックテンソルの相対誤差(RE)の変動の様子を調べた。さらに、REの変動の様子からREV(Representative Elementary Volume: 代表要素体積,不連続性岩盤を等価な連続体に置換して、変形解析・評価することが可能な体積の意味)の基礎的検討を試みた。その結果REの収束は換気立坑よりも深度300m研究アクセス坑道のほうが速いことがわかった。

超深地層研究所計画 年度計画書(2012年度)

國丸 貴紀; 見掛 信一郎; 西尾 和久; 鶴田 忠彦; 松岡 稔幸; 石橋 正祐紀; 窪島 光志; 竹内 竜史; 水野 崇; 佐藤 稔紀; et al.

JAEA-Review 2012-028, 31 Pages, 2012/08

JAEA-Review-2012-028.pdf:3.86MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、地層処分技術に関する研究開発のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる。2012年度は、第2段階及び第3段階の調査研究を進めていく。本計画書は、2010年に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づいた2012年度の超深地層研究所計画の調査研究計画,施設建設計画,共同研究計画などを示したものである。