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論文

A Study of the regional stress and the stress state in the galleries of the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介; 加藤 春實*

Proceedings of 6th International Symposium on In-situ Rock Stress (RS 2013) (CD-ROM), p.331 - 338, 2013/08

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、地圧は支保設計や処分場レイアウトを決定するための重要な情報となる。そのため、本研究では、幌延深地層研究所周辺の広域地圧場を把握し、さらに研究所の坑道で地圧を測定し、掘削による地圧状態の変化を把握することを目的とした。研究所周辺のボーリング孔及び坑道内にて水圧破砕試験及びボアホールテレビューアー検層によるボアホールブレイクアウトの形状の観察が行われた。それらの結果を用いて、幌延深地層研究所周辺の地圧状態を検討した。結果として、ボーリング孔で計測された地圧値は、深度とともに増加する傾向が見られ、最大水平応力の方向は、研究所周辺に存在する断層を境に異なることがわかった。さらに、坑道で計測された地圧値は、ボーリング孔で計測された値よりも小さく、最大水平応力の方向は測定深度により異なる結果となった。このことから、坑道での地圧の測定は、地層処分分野において、掘削前に決定した処分場レイアウトを再検討するために重要であることが示唆された。

論文

${it In situ}$ 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。

論文

円錐孔底ひずみ法とコアディスキングについて; 土岐花崗岩における湧水孔での測定結果を例にして

佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 加藤 春實*

Journal of MMIJ, 129(2,3), p.59 - 64, 2013/02

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、応力解放法による初期応力測定を実施している。本報告では、地表からの深度200mの花崗岩に掘削された坑道内において円錐孔底ひずみ法による測定を実施した際にコアディスキングが発生したため、その発生条件について検討した。その結果、既往のディスキング発生の条件式を支持する等の知見を得た。

論文

幌延深地層研究所における珪藻質泥岩を対象とした水圧破砕法による初期地圧の測定

近藤 桂二; 津坂 仁和; 稲垣 大介; 杉田 裕; 加藤 春實*; 丹生屋 純夫*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.583 - 588, 2013/01

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において新第三紀堆積軟岩を対象に地下研究施設を建設中である。本研究地域には上位から声問層(珪藻質泥岩),稚内層(珪質泥岩)が堆積し、南北走向の背斜軸に近い翼部に位置する。初期地圧の測定は、地下施設建設前に地上からの調査として鉛直深層ボーリング孔を利用した水圧破砕法により行い、その後、地下施設建設時に地上調査結果の妥当性の確認を目的として、これまでに声問層の深度140mで2地点、深度250mで3地点の計5地点にて、水圧破砕法により初期地圧を測定した。その結果、地層境界付近では、鉛直下向きを主応力の一つとし、鉛直応力を土被り圧と仮定した地上調査結果とは整合せず、初期地圧測定の際には地質境界に留意する必要があることが示唆された。

論文

円錐孔底ひずみ法による初期応力測定時に発生したコアディスキングについて

佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 加藤 春實*

平成24年度(2012年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.221 - 222, 2012/09

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技術に関する研究開発の一環として、応力解放法による初期応力測定を実施している。本報告では、地表からの深度200mの花崗岩に掘削された坑道内において円錐孔底ひずみ法による測定を実施した際にコアディスキングが発生したため、その発生条件について検討した結果、既往のディスキング発生の条件式を支持するものであった。

論文

水圧破砕法による初期応力データの品質について; 花崗岩における実測結果に基づく高剛性装置の適用性と最大主応力値の評価

佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 加藤 春實*

Journal of MMIJ, 128(7), p.449 - 454, 2012/07

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技術に関する研究開発の一環として、水圧破砕法による初期応力測定を実施している。水圧破砕法については実績が多いものの、国際岩の力学会のSuggested Methodsにおいて指摘されているように、主応力値を算定するパラメータの値に大きな誤差が含まれていることが課題となっている。本報告では、従来型の装置で測定した結果と、上記の課題を解決するために高剛性の装置を適用して測定した結果を比較した。最大深度1000mまでの花崗岩を対象として57回の水圧破砕試験を実施した結果、従来型のシステムでは35%のデータが低品質であった。高剛性型のシステムでは、ボーリング孔内で流量を測定したことにより、従来型のシステムと比較して、データの品質が向上した。従来型のシステムによる測定結果から算出される水平面内の最大主応力の値は、約23%大きく算出されていることがわかった。

報告書

超深地層研究所計画(岩盤力学に関する調査研究)深度300mステージでのコア法による初期応力測定

真田 祐幸; 引間 亮一; 丹野 剛男; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀; 加藤 春實*

JAEA-Research 2011-038, 26 Pages, 2012/01

JAEA-Research-2011-038.pdf:3.35MB

超深地層研究所計画の第2段階での調査研究として、深度300mステージでコア法による初期応力測定(DSCA)を実施した。また、コア法の結果の補完のために、DSCA試験近傍において多面体供試体を用いた三次元弾性波速度測定を実施した。主応力の方向は、今まで実施した第1段階及び第2段階での深度100m及び200mにおける岩盤力学ボーリング調査で得られた北西-南東方向と調和的なデータが多かった。また、一部の試験体において、三次元弾性波速度とDSCA試験で得られたクラックパラメータの主値の方位・分布がよく一致した。

論文

実測結果に基づく水圧破砕法による初期応力データの品質について

佐藤 稔紀; 丹野 剛男; 引間 亮一; 真田 祐幸; 加藤 春實*

平成23年度(2011年)資源・素材学会秋季大会講演集, p.175 - 176, 2011/09

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、水圧破砕法による初期応力測定を実施している。水圧破砕法については実績が多いものの、国際岩の力学会のSuggested Methodsにおいて指摘されているように、主応力値を算定するパラメータの値に大きな誤差が含まれていることが課題となっている。本報告では、従来型の装置で測定した結果と、上記の課題を解決するために高剛性の装置を適用して測定した結果を比較したので報告する。

報告書

換気立坑250m坑道における初期地圧の計測

中村 隆浩; 真田 祐幸; 杉田 裕; 加藤 春實*

JAEA-Research 2011-012, 217 Pages, 2011/06

JAEA-Research-2011-012.pdf:28.59MB

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握するため、換気立坑の深度250mの調査坑道において3本のボーリング孔を掘削し、水圧破砕法及び応力解放法と呼ばれる方法で初期地圧の評価を試みた。得られた結果は次のようである。水圧破砕法の評価では、応力状態が測定位置によらず一様であると仮定し、横き裂の法線応力と初期地圧の関係及び縦き裂の発生する位置と初期地圧の関係から250m坑道まわりの初期地圧を評価した。評価された初期地圧の中間及び最小主応力の大きさは接近しており、鉛直応力$$sigma$$vは250mの被りから推定される土被り圧の半分程度と小さかった。また、最大主応力はNE方向にあって水平面から約40度傾斜していた。応力解放法では、すべての孔底ひずみを用いて評価した平均的な初期地圧は、鉛直応力$$sigma$$vが被り圧の半分以下であり、水圧破砕試験の結果と整合した。また、応力解放法から評価された初期地圧の大きさも、そのオーダーが水圧破砕試験の結果と一致した。

論文

珪藻質泥岩における水圧破砕法・ブレイクアウト法による初期地圧の評価

中村 隆浩; 真田 祐幸; 杉田 裕; 加藤 春實*

土木学会平成22年度全国大会第65回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.129 - 130, 2010/09

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幌延深地層研究計画を進めている。本報告は地下研究施設周辺の初期地圧の把握とこれまで地上からの調査によって得られている初期地圧結果の妥当性の確認を目的とし、深度140m換気側・東側第1ボーリング横坑において水圧破砕法・ブレイクアウト法を利用した初期地圧測定を実施し、その結果について示したものである。2か所で実施した初期地圧の主応力方向の分布・大きさとも、比較的良い一致が認められた。水平面内の最大主応力の値は、その深度の土被り圧にほぼ一致しているものの、既往の結果と比較するとわずかに小さな値であった。また、水平面内の最大主応力の方向については、既往の調査でほぼ東西方向であったが、今回の結果では、東西方向から反時計回りに26, 46の方向にある結果が得られた。

報告書

幌延深地層研究センター東立坑140m小型試錐座における水圧破砕法による初期地圧の評価

中村 隆浩; 真田 祐幸; 杉田 裕; 加藤 春實*

JAEA-Research 2010-017, 105 Pages, 2010/07

JAEA-Research-2010-017.pdf:8.26MB

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握するため、東立坑の深度140mの小型試錐座において3本のボーリング孔を掘削し、水圧破砕法により初期地圧の評価を試みた。水圧破砕試験の結果、ボーリング孔軸を含む縦き裂はどこにも生じなかった。これは、当該岩盤に天然き裂が多く含まれていることが一つの原因と考えられた。応力状態が測定位置によらず一様であると仮定し、き裂面の法線応力と初期地圧の関係から初期地圧状態を評価した。主応力はいずれも鉛直方向あるいは水平方向から30度程度傾いた結果が得られた。

報告書

幌延深地層研究センター換気立坑140m試錐座における初期応力測定

中村 隆浩; 真田 祐幸; 杉田 裕; 加藤 春實*

JAEA-Research 2009-004, 165 Pages, 2009/05

JAEA-Research-2009-004.pdf:32.33MB

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幌延深地層研究計画を進めている。本報告は地下研究施設周辺の初期応力の把握とこれまで地上からの調査によって得られている初期応力結果の妥当性の確認を目的とし、換気立坑の深度140m小型試錐座において水圧破砕法・ブレイクアウト法を利用した初期応力測定を実施し、その結果について示したものである。2つの方法で実施した初期応力の主応力方向の分布・大きさとも、比較的良い一致が認められた。水平面内の最大主応力の値は、その深度の土被り圧にほぼ一致しているものの、既往の結果と比較するとわずかに小さな値であった。また、水平面内の最大主応力の方向については、既往の調査でほぼ東西方向であったが、今回の結果では、東西方向から反時計回りに25$$^{circ}$$, 43$$^{circ}$$の方向にある結果が得られた。これまでの傾向と異なる原因については、今後、声問層を対象とする深度140m水平坑道及び稚内層を対象とするさらに深い深度の水平坑道での初期応力測定データと比較検討し、明らかにしていく予定である。

論文

珪藻質泥岩における水圧破砕法による初期地圧の推定

中村 隆浩; 加藤 春實*; 真田 祐幸; 杉田 裕

第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.297 - 303, 2008/09

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究計画では、堆積軟岩の深地層における初期地圧の測定を行っている。地下施設建設に先立つ地表調査では、深層ボーリング孔を利用した水圧破砕法による初期地圧の測定を実施している。今回、深地層(珪藻質泥岩)のより詳細な初期地圧の把握を目的として、現在、掘削中の換気・東立坑の2本の立坑のうち、換気立坑の深度140mから分岐した横坑において初期地圧を測定した。初期地圧の測定方法は、水圧破砕法を用い横坑の切羽より方向の異なる3本のボーリング孔を削孔し3次元の初期地圧を測定した。本論は、今回得られた情報から深度140m地点での初期地圧を推定し、地表調査から得られている初期地圧結果を含めた考察について報告するものである。

論文

Status of study on ${{it in-situ}}$ stress in the Mizunami Underground Research Laboratory Project

中間 茂雄; 佐藤 稔紀; 加藤 春實*

Proceedings of 40th U.S. Rock Mechanics Symposium (Alaska Rocks 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/06

本稿では、超深地層研究所計画における初期応力評価研究の現状として、1000m級ボーリング孔で実施した水圧破砕法による初期応力測定結果、ならびに深度1000m対応の応力解放法による初期応力測定装置の開発について述べる。

報告書

深部岩盤における初期応力測定プローブの原位置適用試験(その2)

加藤 春實*

JNC-TJ7430 2005-006, 68 Pages, 2004/03

JNC-TJ7430-2005-006.pdf:10.38MB

東濃鉱山内の02SE-04孔において、初期応力測定プローブの現位置適用試験を実施した。

報告書

MIZ-1号孔の岩芯を用いた初期応力評価試験

加藤 春實*

JNC-TJ7400 2004-018, 97 Pages, 2004/03

JNC-TJ7400-2004-018.pdf:8.95MB

瑞浪超深地層研究所における地表から深度1000mまでの岩盤の初期応力状態を把握することを目的として、MIZ-1号孔の岩芯を用いた初期応力評価試験(AE/DRA法、ASR法、DSCA法)を実施した。AE/DRA法は、291.0mabh、455.0mabhおよび494.0mabhから採取した岩芯を用いて実施した。AE法とDRA法から評価された初期応力の大きさの深度に対する変化傾向は、正馬様用地内で実施された水圧破砕試験による初期応力の測定結果と一致しなかった。また、AE法とDRA法から求められた主応力の方向はばらつきが大きく、系統的な分布傾向を見出すことはできなかった。462.7mabh、462.8mabh、502.5mabhおよび502.6mabhから採取した岩芯について実施したASR測定では、非弾性ひずみ回復量がいずれも10$$mu$$ひずみ以下と小さく、定量的な応力の評価は困難であった。これは、土岐花崗岩の非弾性ひずみ回復コンプライアンスが非常に小さいことによると考えられた。MIZ-1号孔の3深度から採取した岩芯にDSCA法を適用し、土岐花崗岩の力学的異方性の程度およびその要因となるマイクロクラックの3次元的分布特性を定量的に評価した。その結果、土岐花崗岩の固有線圧縮率の異方性の大きさは20%から27%であった。クラックパラメータ から最小主値を基準として求めた初期主応力比は、ばらつきはあるが$$sigma 1$$/$$sigma 3$$は1.5$$sim$$2.7、また$$sigma 2$$/$$sigma 3$$は1.2$$sim$$2.0の範囲に分布した。また、クラックパラメータ$$Delta$$ $$beta$$$$_{I}$$, ($$Delta$$ $$beta$$/$$beta$$$$^{I}$$)$$_{I}$$及び$$eta$$$$_{OI}$$の最大主値の走向は、深度の浅い2つの試験片でNNW方向、最も深度の深い試験片でWNW方向であった。

報告書

深部岩盤における初期応力測定プローブの改良および原位置適用試験

加藤 春實*

JNC-TJ7410 2003-003, 83 Pages, 2003/03

JNC-TJ7410-2003-003.pdf:3.52MB

東濃鉱山02SE-04号孔において深部岩盤における初期応力測定プローブの原位置適用試験を実施した。本試験を実施するにあたって,新たにワイヤラインタイプのプローブ運搬・切り離し装置を開発した。しかしながら5深度で実施した試験は天然き裂のために正常な解放ひずみは測定できなかったものの,深部岩盤を対象とした応力解放法による初期応力測定の作業効率を格段に高めることができた。

報告書

DH-2孔のコアを用いた土岐花崗岩の異方性に関する室内試験

加藤 春實*

JNC-TJ7400 2003-001, 44 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2003-001.pdf:3.17MB

岩石コアを用いた初期応力測定手法の一つであるDSCA(Differential Strain Curve Analysis)法を、DH-2孔の10深度から採取した岩石コアに適用し、瑞浪超深地層研究所建設予定地付近の岩石の力学的異方性の程度およびその要因となるマイクロクラックの3次元的分布特性を定量的に評価した。得られた知見をまとめると以下のようである。(1)DH-2孔から採取された土岐花崗岩の固有線圧縮率の異方性の大きさは10%から27%であった。ただし、異方性の大きさとは、固有線圧縮率の最大値と最小値の差の全平均値に対する比である。(2)クラック密度に関するパラメータ$$Delta$$$$beta$$$$_{I}$$, ($$Delta$$$$beta$$/$$beta$$$$^{l)}$$$$_{I}$$, $$eta$$$$_{OI}$$およびマイクロクラックの量は、深度200mから370m付近まで深度とともに増加した。(3)($$Delta$$$$beta$$/$$beta$$$$^{1}$$)$$_{I}$$から最小主値を基準として求めた初期応力比は、ばらつきはあるが$$sigma$$$$_{1}$$/$$sigma$$$$_{3}$$は 1.4$$sim$$3.1、また$$sigma$$$$_{2}$$/$$sigma$$$$_{3}$$は1.2$$sim$$1.9の範囲に分布した。(4)クラックパラメータ$$Delta$$$$beta$$$$_{I}$$, ($$Delta$$$$beta$$/$$beta$$$$^{l)}$$$$_{I}$$および$$eta$$$$_{OI}$$の最大主値の走向はN-SからNW-SE方向に分布する傾向が認められた。これは、正馬様用地内から採取された岩石コアのマイクロクラックの分布傾向とおおむね一致した。(5) $$Delta$$$$beta$$$$_{I}$$と(($$Delta$$$$beta$$/$$beta$$$$^{l})$$)の最大主値の鉛直方向からの傾きは、深度300mよりも浅いところから採取された試料では60度以上傾斜しているが、深度300mよりも深い深度から採取された試料では60度よりも小さかった。このことから、深度200mから深度300mは逆断層型か横ずれ断層型、深度300mよりも深い深度は正断層型に近い初期応力環境であることが予想された。これらの知見は、瑞浪超深地層研究所計画における岩盤力学モデルを構築する際の基礎的な情報となる。

報告書

深部岩盤における初期応力測定プローブを用いた原位置試験

加藤 春實*

JNC-TJ7400 2002-008, 53 Pages, 2002/03

JNC-TJ7400-2002-008.pdf:1.39MB

核燃料サイクル開発機構東濃地科学センターでは、地層化学研究の一環として、地下深部岩盤の3次元初期応力測定法の開発を平成8年度より実施しており、これまでに深度1000m対応の応力解放法による深部岩盤における初期応力測定プローブを開発した。本研では、サイクル機構が開発した深部岩盤における初期応力測定プローブを測定孔孔底に運搬し、孔底にて切り離す装置(以下プローブ運搬・切離し装置と呼ぶ)を設計・製作した。次に、初期応力測定プローブと製作したプローブ運搬・切離し装置とを組み合わせ、東濃地科学センター東濃鉱山坑内、北延NATM坑道に掘削したHQボーリング孔の深度13.5m、18.2mおよび19.4mにおいて原位置適用試験を実施した。プローブ運搬・切離し装置は設計どおりに作動し、鉛直ボーリング孔におけるオーバーコアリングは成功した。最後に、繰返し載荷試験によって当該岩盤と接着剤の力学特性を調査するととともに、オーバーコアリングによって測定した解放ひずみから、初期応力を評価した。

報告書

土岐花崗岩を対象とした断層の岩盤力学的影響に関する室内試験

加藤 春實*

JNC-TJ7400 2002-006, 48 Pages, 2002/03

JNC-TJ7400-2002-006.pdf:1.2MB

MIU-4号孔の10深度から採取した岩石コアを用い,初期応力測定手法の一つであるDSCA(Differential Strain Curve Analysis)法を適用した室内試験を実施し,既にMIU-1号孔およびMIU-2号孔のコアで実施している同試験の結果との比較により,断層生成に起因する岩盤力学特性への影響を評価した。(1)クラックバラメータ($$Delta$$$$beta$$/$$beta$$l)Iは,深度300mおよび550m以下の月吉断層下部で低下した。このようなクラック密度の分布傾向は,AN-1号孔およびMIU-2号孔の深度300mで水平初期応力が低下し,MIU-3号孔の月吉断層下部で初期応力が大幅に低下する傾向および正馬様用地西側領域の水平応力が深度600m付近から低応力側へのシフトするとうい水圧破砕試験の結果と対応するようにみえる。(2)($$Delta$$$$beta$$/$$beta$$l)Iの最大主値の方向はN-SからNW-SE方向に分布していることから,MIU-4号孔が掘削された土岐花崗岩の最大初期応力の方向はN-SからNW-SE方向であると考えられた。この方向は,正馬様用地西側で実施された水圧破砕法による初期応力測定結果と比較的調和的である。(3)正馬様用地東側のMIU-4号孔の岩石試料を用いたDSCA試験の結果からは,深度の増加に伴う初期応力環境の系統的な変化は認められなかった。(4)MIU-1号孔から採取された試料の$$eta$$OIの最大主値の方向はN-SからNW-SE方向に分布し,本DSCA試験から推定されたMIU-4号孔の最大初期応力の方向と類似していた。(5)MIU-1号孔のDSCA試験から推定される初期応力環境は,試料の採取深度に関わらずほぼ逆断層型であった。このことは水圧破砕試験から決定された正馬様用地西側の初期応力環境が深度600m以下で横ずれ断層型か正断層型であるという事実と整合しなかった。

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