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論文

Effective 3D data visualization in deep shaft construction

稲垣 大介*; 津坂 仁和*; 青柳 和平; 名合 牧人*; 井尻 裕二*; 重廣 道子*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2015 (WTC 2015)/41th General Assembly, 10 Pages, 2015/05

In the Horonobe Underground Research Laboratory located in Hokkaido, Japan, "3D geological structure/construction data visualization system" has been employed to facilitate observational construction. Using this system, geological data, measurement data, construction data and prediction analysis results are visualized and integrated comprehensively as the construction proceeds. The planned support pattern was, for instance, examined according to the visualized data. Integrating the data of seismic reflection survey and the grouting results into the system, the estimated distribution of faults were revised and the potential area of support instability was determined; this approach has been proven to be effective, completing the shaft construction without any troubles. In addition, the 3D visualization system allows to share clear and common understanding about geological condition and deformation behavior of rock mass among the construction team members. Thus, the system will contribute to more successful implementation of observational construction in understanding rock mass behavior and ensuring optimal structural support and construction safety.

論文

A Study of mechanical stability of support elements and surrounding rock mass during shaft sinking through a fault

津坂 仁和*; 稲垣 大介*; 名合 牧人*; 井尻 裕二*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

This study describes the analysis performed on the West Access Shaft of the Horonobe Underground Research Laboratory, which was expected to intersect a fault at the depth of approximately 320 m. Field observation, and measurement data were used to determine analysis conditions including magnitude and orientation of in-situ stress, boundary conditions, and rock mass properties. The fault was modeled as having a dip angle of 40 degrees and apparent thickness of 5 m (equivalent to the height of the excavated rock wall). The shaft sinking procedure was simulated using three-dimensional excavation analysis. The excavation involved installing concrete lining at every 2 m span. The analysis considered two cases of maximum in situ principal stress orientation: (1) perpendicular to and (2) parallel to the fault plane orientation. The results of the analysis indicate that the maximum excavation-induced stress, developed in a single-span lining concrete, was in the direction perpendicular to the maximum in situ principal stress orientation, unaffected by the fault plane orientation. The influence of the fault plane orientation on the excavation-induced stress state was found to be significant above and below the fault rather than in the fault. Another observation was that the excavation-induced stress magnitude appeared to be greater when the maximum in situ principal stress orientation was parallel to the fault plane orientation.

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討; 平成21年度,平成22年度(委託研究)

井尻 裕二*; 納多 勝*; 延藤 遵*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 橋詰 茂

JAEA-Technology 2013-047, 819 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2013-047-01.pdf:41.49MB
JAEA-Technology-2013-047-02.pdf:25.26MB

超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度460mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、パイロットボーリングから得られた情報の有効性に関する評価を行うとともに、研究坑道掘削工事で適用される技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。

報告書

幌延深地層研究計画における原位置トレーサ試験結果の評価手法に関する検討(委託研究)

横田 秀晴; 天野 健治; 前川 恵輔; 國丸 貴紀; 苗村 由美*; 井尻 裕二*; 本島 貴之*; 鈴木 俊一*; 手島 和文*

JAEA-Research 2013-002, 281 Pages, 2013/06

JAEA-Research-2013-002.pdf:13.03MB

岩盤中の割れ目を対象とした原位置トレーサ試験結果を評価するうえで課題となる割れ目の不均質性やスケール効果の影響を明らかにするために、コンピュータ上でモデル化した2次元単一割れ目において孔間トレーサ試験のシミュレーションを実施し、得られた濃度破過曲線に対して1次元モデル及び2次元モデルで物質移行パラメータを同定することにより、モデルの適用性を検討した。分散長に着目すると、割れ目の透水性が均質・不均質にかかわらず、1次元モデルで同定された分散長が2次元モデルでの値よりある相関をもって過大に評価されることが明らかとなった。また、1次元モデルで同定された分散長は、不均質場全体に対して同定された値よりも、場合によっては過小あるいは過大に評価されることが示され、その変動は放射状流の影響や、不均質場を規定する相関長と孔間距離の関係に起因することが明らかとなった。これらの結果は、原位置試験実施時のより良い条件や孔配置を提案するとともに、試験結果を評価する際に不均質場の特性を考慮する必要があることを意味する。

論文

幌延深地層研究所におけるショートステップ工法による立坑掘削に伴う岩盤の力学挙動に関する研究

津坂 仁和; 常盤 哲也; 稲垣 大介; 羽出山 吉裕*; 小池 真史*; 井尻 裕二*

土木学会論文集,F1(トンネル工学)(インターネット), 68(2), p.40 - 54, 2012/09

原子力機構は、北海道幌延町にて、新第三紀の堆積岩を対象に3本の立坑と深度300m以深の試験坑道からなる地下研究施設を建設している。立坑の施工は、標準工法のショートステップ工法である。現在、堆積岩系を対象とする地層処分場では、地下深部への主要な資機材の搬出入経路として、複数の立坑を建設することが想定されている。立坑を掘削することにより、天然バリアとして期待する岩盤の物質の封じ込め性能を低下させることが考えられ、掘削に伴う岩盤の状態の評価や適切な工学的対策の計画のために、その掘削に伴う岩盤挙動を評価することが重要となる。これまでに、大深度の立坑の掘削に伴う岩盤挙動の調査事例にて、施工手順に着目して、立坑周辺の岩盤挙動を分析した例はほとんどない。筆者らは、アクセス立坑の深度約160mと220mを対象に、立坑底盤の岩盤観察,内空変位と地中変位の現場計測,立坑の施工手順を詳細に再現した三次元逐次掘削解析を実施し、ショートステップ工法における立坑周辺岩盤の力学挙動を分析した。同工法では、無普請で3m掘削した後に、剛性の大きい覆工コンクリートを構築する施工手順を繰り返すため、掘削に伴う岩盤の内空側への変形は顕著に抑制され、立坑壁面からおおむね1mの岩盤に圧縮ひずみが生じること、また、その挙動は覆工コンクリートを構築までの掘削にて一度開口・伸展した割れ目が再び閉口することにより生じるため、その発生方向は割れ目の方向性に依存することを明らかにした。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討; 平成20年度(委託研究)

井尻 裕二*; 納多 勝*; 笹倉 剛*; 延藤 遵*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 橋詰 茂

JAEA-Technology 2012-018, 288 Pages, 2012/07

JAEA-Technology-2012-018.pdf:19.13MB

超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度300mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、地山安定化対策の有効性に関する評価などを行うとともに、研究坑道掘削工事で適用されている技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。

論文

ショートステップ工法による立坑掘削に伴う支保部材の力学挙動に関する研究

津坂 仁和; 稲垣 大介; 羽出山 吉裕*; 小池 真史*; 島田 智浩*; 井尻 裕二*

土木学会論文集,F1(トンネル工学)(インターネット), 68(1), p.7 - 20, 2012/05

幌延深地層研究所にて新第三紀堆積岩に施工中の東立坑(仕上がり内径6.5m)の深度約220mを対象として、ショートステップ工法における覆工コンクリートと鋼製リング支保工の応力の変化や分布,発達機構を、現場計測と数値解析によって分析した。現場計測では、支保部材の初期地圧の水平面内の主応力方向の縦断面内に複数個の計器を設置し、応力計測を行った。数値解析では、立坑の施工手順を詳細に再現した三次元逐次掘削解析を実施した。その結果、覆工コンクリート内には、初期地圧の異方性と切羽の三次元的な仮支保効果の程度の差によって、10MPa以上の円周方向応力の差が生じることや、覆工コンクリートは、水平面内にて最小主応力方向を長軸とする楕円形で、上側が拡がり下側がすぼむ、すり鉢状の変形モードを呈すことを明らかにした。

論文

Risk management methodology for construction of underground structures

松井 裕哉; 井尻 裕二*; 亀村 勝美*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2012 (WTC 2012)/38th General Assembly (CD-ROM), 8 Pages, 2012/05

日本原子力研究開発機構は、岐阜県瑞浪及び北海道幌延町において結晶質岩と堆積岩中に研究施設を掘削し研究開発を実施している。本報告では、既往の地下構造物の建設事例や瑞浪超深地層研究所の建設で得られた経験等に基づき、個々のリスクアセスメント手法を示した。その結果、地層処分プロジェクトにおける個々のリスクアセスメントが、安全評価や処分場の設計に必要となるサイト特性モデルの構築、すなわち第1段階の調査で取得されデータ取得と評価により、提示した手法を適用することで可能であることが示された。それゆえ、提案した方法論は広範囲への適用可能性を有しており、リスクマネジメントのために特別な調査は必要としないと考えられる。

論文

A Study on mechanical behaviors of concrete lining and rock caused by shaft sinking at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和; 稲垣 大介; 小池 真史*; 井尻 裕二*; 羽出山 吉裕*

Harmonising Rock Engineering and the Environment, p.305 - 308, 2011/10

幌延深地層研究所では、3本の立坑を深度500mまで順次掘削しており、2010年末には、換気立坑(内径4.5m)と東立坑(内径6.5m)を深度250mまで掘削した。先行する換気立坑の施工において、ショートステップ工法の施工手順を詳細に再現した三次元逐次掘削解析を実施し、覆工コンクリート内に大きな応力勾配が生じることが算出された。このため、後進する東立坑の深度220m付近にて、立坑掘削に伴って生じる覆工コンクリート内の円周方向応力分布と立坑壁面周辺岩盤の変形を、三次元逐次掘削解析と併せて現場計測にて評価した。一般的な覆工コンクリート応力の計測手法では、高さ2mの覆工コンクリートのほぼ中央かつ同一水平面内に応力計を配置するが、今回は、初期地圧の主応力方向の縦断面内に各5個の応力計を配置し、同コンクリート内の三次元応力分布を計測した。また、立坑壁面周辺岩盤の挙動を、長さ6mの地中変位計によって計測した。その結果、厚さ60cm、高さ2mのリング形状の覆工コンクリート内の応力分布にて、その最大値と最小値の生じる箇所や、その応力差が10MPa以上と顕著であること、さらに、地中変位計の計測結果により、覆工コンクリートを構築した後には、立坑壁面近傍の岩盤に圧縮ひずみが分布することが明らかとなった。

論文

幌延深地層研究所における立坑掘削に伴う周辺岩盤及び支保の挙動分析,1

稲垣 大介; 津坂 仁和; 井尻 裕二*; 小池 真史*; 羽出山 吉裕*

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), 6 Pages, 2011/01

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において堆積岩を対象に地下研究施設を建設中である。立坑の施工では、ショートステップ工法を採用しており、掘削後すぐに剛性の高い覆工コンクリートを打設するサイクルを繰り返すため、立坑掘削に伴い周辺岩盤並びに支保は、NATM工法とは異なる挙動を示す。立坑掘削時に取得した周辺岩盤挙動並びに支保部材応力の計測データの分析結果より、覆工コンクリート打設後は、立坑壁面から半径方向に遠方の地山の方が立坑壁面よりも大きく内空側に変位することから、ロックボルトには圧縮方向の軸力が発生するため、引張方向の軸力による吊下げ効果等を発揮していないと考えられた。そこで、ロックボルトを打設しない区間を試験的に設定し、地山の挙動並びに覆工コンクリート応力を計測することにより、ロックボルトの作用効果を確認したうえで、最終的にロックボルトの必要性について判断することとした。その結果、懸念された壁面の崩落等の事象も発生しないことを確認できたことから、後続の施工区間において、ロックボルトを省略することとした。

論文

幌延深地層研究所における立坑掘削に伴う周辺岩盤及び支保の挙動分析,2

津坂 仁和; 稲垣 大介; 小池 真史*; 井尻 裕二*; 羽出山 吉裕*

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.7 - 12, 2011/01

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において堆積岩を対象に地下研究施設を建設中である。平成22年7月末時点で、東立坑(内径6.5m)と換気立坑(内径4.5m)は深度250.5mに到達した。立坑の施工には、ショートステップ工法を採用している。高さ2m,厚さ40cmの剛性の高い覆工コンクリートを、掘削後直ちに構築する施工サイクルを繰り返すため、立坑掘削に伴い、その周辺岩盤並びに支保部材の挙動は、一般的な吹付けコンクリートとロックボルトを用いた坑道掘削の場合と大きく異なる。ショートステップ工法に伴う岩盤並びに支保部材の力学挙動を解明し、合理的な設計と施工管理手法を確立するために、本研究では、幌延深地層研究所の東立坑の深度220m付近を対象として、立坑掘削に伴って生じる覆工コンクリート内の円周方向応力分布を、数値解析と現場計測によって分析した。数値解析では、施工手順を再現した立坑の三次元逐次掘削解析を実施した。現場計測では、覆工コンクリートの同一水平面内に応力計を配置する一般的な計測手法に対して、初期地圧の主応力方向の断面内の複数の高さに各5個の応力計を配置した。その結果、厚さ60cm(実績),高さ2mのリング形状の覆工コンクリート内の応力分布について、その最大値と最小値の生じる箇所や、その応力差が10MPa以上と顕著であることを明らかにした。今回の成果に基づいて、次年度以降の立坑の施工における覆工コンクリート応力計測手法について、その計測箇所と頻度を見直した。

報告書

超深地層研究所計画(岩盤の水理に関する調査研究); 割れ目ネットワークモデルを用いた突発湧水に着目した地盤リスクマネジメントに関する研究

尾上 博則; 三枝 博光; 本島 貴之*; 井尻 裕二*; 大津 宏康*

JAEA-Research 2010-021, 73 Pages, 2010/10

JAEA-Research-2010-021.pdf:6.1MB

深部岩盤中に地下施設を建設するうえでは、事前調査によって突発湧水が建設コストや工程などに与える影響を評価することが重要である。本研究では、超深地層研究所計画で建設が進められている研究坑道を事例として、割れ目ネットワークモデルと金融工学理論を統合した突発湧水のリスク評価手法を構築した。構築したリスク評価手法を用いて、調査の進展に伴う突発湧水リスクの変化の定量的評価を行った。その結果、突発湧水リスクの特性の把握、並びに突発湧水リスクを効果的に低減させるために有効な調査方法を示すことができた。さらに、乖離量という概念を用いて、本リスク評価手法の建設プロジェクトの事後評価への適用可能性を示すことができた。

報告書

幌延深地層研究計画換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)調査報告書; 物理検層

舟木 泰智; 浅森 浩一; 真田 祐幸; 羽出山 吉裕*; 山本 卓也*; 井尻 裕二*; 松岡 清幸*; 木村 和洋*; Lin, S.*; 熊谷 敏文*

JAEA-Data/Code 2010-002, 151 Pages, 2010/06

JAEA-Data-Code-2010-002.pdf:43.13MB

原子力機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発として、地下研究施設の建設を伴う研究プロジェクト(幌延深地層研究計画)を進めている。幌延深地層研究計画において建設中の地下研究施設のうち、換気立坑の施工における、湧水抑制対策の施工計画並びに排水処理設備の増設計画の策定を主な目的として、2007年10月から2008年3月にかけて、換気立坑近傍にて換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)を実施した。本報告書は、換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)で実施した調査のうち、物理検層(温度検層,音波検層,キャリパー検層,超音波型孔壁画像検層,ヒートパルス型フローメーター検層及びセメントボンド検層)の結果をデータ集として取りまとめたものである。

論文

割れ目が卓越する岩盤に大深度立坑を掘削する際の突発湧水リスク評価手法の提案

本島 貴之*; 尾上 博則*; 井尻 裕二*; 大津 宏康*; 三枝 博光

土木学会論文集,C, 66(2), p.370 - 386, 2010/06

割れ目が発達した岩盤中に大深度立坑を掘削する際には、不連続面からの突発湧水リスクが大きいことが知られている。湧水リスクを割れ目ネットワークモデルを用いて算出する場合、ネットワークモデル構造の複雑さから数値解析に時間を要し、モンテカルロシミュレーションによる低頻度事象の再現性が課題となる。本研究では低頻度事象を精度よく再現するため、理論式に基づく湧水リスクの簡易評価式を提案する。また、瑞浪超深地層研究所での立坑工事を例として、同評価式を適用したシミュレーションを行い、調査した割れ目特性と湧水リスクの関係、すなわち割れ目特性のリスクに対する寄与度が定量的に把握した。これにより調査が進展して割れ目特性の確度が上がった場合の湧水リスクの変動度合いを定量的に把握することが可能となった。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討; 平成19年(委託研究)

納多 勝*; 須山 泰宏*; 延藤 遵*; 井尻 裕二*; 見掛 信一郎; 松井 裕哉

JAEA-Technology 2009-009, 194 Pages, 2009/07

JAEA-Technology-2009-009.pdf:44.14MB

超深地層研究所計画における工学技術に関する研究のうち、大深度地質環境下における工学技術に関する研究は、研究坑道の設計・施工計画技術の開発,研究坑道の建設技術の開発,研究坑道の施工対策技術の開発,安全性を確保する技術の開発の4項目に分類して進めている。平成19年度の工学技術に関する研究では、「第2段階」で実施してきた工学技術の成果と課題の整理,花崗岩部において掘削時に得られた計測データを用いた現段階(200mレベルまで掘削済み)までにおける設計の妥当性の確認,地山補強対策工の注入効果の検討,施工実態の把握と当初設計との差異の評価に資する情報の整理,高差圧の影響評価に関する検討,坑道の長期維持・補修に関する調査計画方針の立案などを実施した。さらに、プロジェクト全体を対象としたリスク事象を抽出し、既往の検討事例を参考に各リスク事象に対するリスク評価方法について概略的な検討を行った。

報告書

幌延深地層研究計画換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)調査報告書; 岩盤の水理特性調査

藪内 聡; 國丸 貴紀; 石井 英一; 羽出山 吉裕*; 井尻 裕二*; 松岡 清幸*; 井原 哲夫*; 松波 伸次朗*; 牧野 章也*

JAEA-Data/Code 2008-026, 62 Pages, 2009/02

JAEA-Data-Code-2008-026.pdf:8.23MB

幌延深地層研究計画地下施設建設工事(第I期)において、地下施設の建設にかかわる詳細なグラウト施工計画の作成に必要な立坑近傍の地質構造と岩盤の水理特性、及び今後の排水処理設備で対象とする地下水の水質に関する情報を取得することを目的として換気立坑先行ボーリング調査を実施した。当該ボーリング調査のうち岩盤の水理に関する調査である単孔式水理試験の結果から、換気立坑周辺岩盤は深度500m程度まで1.1$$times$$10$$^{-11}$$$$sim$$1.4$$times$$10$$^{-7}$$m/secの透水係数を示すことが明らかになった。流体電気伝導度検層の結果を考慮すると、調査対象岩盤(主として稚内層)の透水不均質性は、地下水流入箇所として検出された割れ目などの水みち構造の有無によるものと考えられ、深度約263$$sim$$約290mまでの区間と深度約355$$sim$$約370mまでの区間は特に透水性が高い。本調査結果を当該深度の換気立坑掘削における湧水抑制対策に反映する。

論文

Evaluation of uncertainties originating from the different modeling approaches applied to analyze regional groundwater flow in the Tono area of Japan

井尻 裕二*; 三枝 博光; 澤田 淳; 小野 誠*; 渡辺 邦夫*; 唐崎 建二*; Doughty, C.*; 下茂 道人*; 文村 賢一*

Journal of Contaminant Hydrology, 103(3-4), p.168 - 181, 2009/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:66.82(Environmental Sciences)

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、シナリオ,概念モデル及び入力パラメータ値の不確実性が計算結果に及ぼす影響を定量的に評価することが重要な課題の1つとなっている。本研究では、複数の不均質連続体モデルを用いて東濃地域周辺を対象とした広域地下水流動解析を実施し、概念モデルに起因した不確実性について検討を行った。その結果、概念モデルの不確実性は、解析技術者が設定する境界条件及びモデル化する水理地質構造などに大きく依存し、確率論的モデルにおけるモンテカルロシミュレーションのばらつきに起因した不確実性よりも大きいことが明らかとなった。

論文

広域地下水流動評価における概念モデルに起因した不確実性について

井尻 裕二*; 三枝 博光; 澤田 淳; 中野 勝志; 小野 誠*

地下水流動解析とモデル化に関するシンポジウム発表論文集, p.67 - 76, 2007/01

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、シナリオ,概念モデル及び入力パラメータ値の不確実性が評価結果に及ぼす影響を定量的に評価することが重要な課題の1つとなっている。そのうち概念モデルの不確実性に関しては、これまでに原位置を対象とした検討事例は非常に少なく、既往の研究によると、モデルで用いている仮定,領域分割,コード上の制約,境界条件や主要な破砕帯などの設定方法などに加えて、解析技術者の経験と技術,モデル作成に費やした時間と労力の違いにも大きく依存することが指摘されている。本研究では、東濃地域を対象として3つの概念モデルを用いた水理地質構造モデルの構築と地下水流動解析を実施し、実岩盤を対象とした広域地下水流動評価におけるモデル化手法に起因した不確実性について検討した結果について報告する。

論文

Uncertainty in groundwater flow simulations caused by multiple modeling approaches, at the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

澤田 淳; 三枝 博光; 井尻 裕二*

Dynamics of Fluids and Transport in Fractured Rock, Geophysical Monograph Series 162, p.91 - 101, 2005/00

None

論文

Uncertainty Evaluation of Groundwater Flow by Multiple Modeling Approach at Mizunami Underground Research Laboratory Project, Japan

澤田 淳; 三枝 博光; 井尻 裕二*

Dynamics of Fluids in Fractured Rock, p.232 - 236, 2004/00

地表からの調査段階でサイト特性調査から性能評価へ至る過程で重要な水理地質構造モデル構築とそのモデルを用いた地下水流動評価に伴う不確実性について、複数のモデリング過程を用いた評価を試みた。その結果抽出された主要な不確実性要因はサイト特性調査の次のステップの計画へ反映する予定である。

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