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論文

不連続性岩盤における突発湧水を対象とした地質調査の価値に関する一考察

大津 宏康*; 有薗 大樹*; 三枝 博光

土木学会論文集,F4(特集号), Vol.66, No.1, p.77 - 90, 2010/12

岐阜県瑞浪市において日本原子力研究開発機構が建設を進めている瑞浪超深地層研究所における立坑掘削工事を事例として取り上げ、不連続性岩盤サイトにおける突発湧水を対象とした地質調査データを蓄積することの価値に関して考察を加える。なお、突発湧水が発生する危険性の検討においては、不連続亀裂ネットワークモデルを用いた地下水流動解析を実施した。

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。

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

地下空洞変位計測用デジタル写真測量技術の開発

大西 有三*; 大津 宏康*; 西山 哲*; 小野 徹*; 松井 裕哉

JNC-TY7400 2002-001, 87 Pages, 2002/03

JNC-TY7400-2002-001.pdf:28.68MB

地下深部での坑道の掘削など、半永久的な大規模地下構造物の建設を実施する場合,地下深部に建設した空洞自身の変形の計測やその掘削に伴う周辺岩盤の変形挙動をモニタリングすることは、空洞の短期・長期的な空洞安定性を評価するうえで重要な役割を担うと考えられる。このような背景のもと,写真画像を利用して地下空洞の変位を計測する手法に関する研究を実施した。近年,高精度なデジタルカメラが低価格で入手できるようになり,またコンピュータについても,大容量の画像ファイルを扱っても不自由を感じないほどに処理速度が速くなったきたため,デジタルカメラの画像を利用した写真測量によりリアルタイムに変位を解析できる計測システムの構築が可能になってきた。この他,デジタル画像を用いた計測法には,高精度に面的な計測が可能である,あるいは計測作業に熟練しないので計測にかかる時間的な経費も節約できるといった利点がある。本研究により,画像処理と写真測量を組み合わせたデジタル画像計測法によって,地下空洞の施工中あるいは施工後のトンネルの変形をモニタリングする計測システムの構築を実現したので,ここに報告する。

論文

Applicability of the concept of Fractal to Fracture Network Model in Rock Mass

澤田 淳; 大津 宏康*; 西山 哲*; 井尻 裕二*

ISRM Regional Symposium, 1, p.203 - 210, 2002/00

本研究では、土木分野で広く集められている亀裂データのうち、主に亀裂の長さに着目してデータを解析した。その結果、亀裂のトレース長はべき乗則にしたがい、地域や岩種によらずほぼ一定の範囲に分布することが分かった。従来亀裂の長さのデータは調査対象地域に存在する露頭や坑道のスケールに依存してきたが、本成果を活用することでこれらのデータの入手が困難な調査初期段階においてもある程度亀裂の長さの分布を予測可能になると期待される。本研究で得られた亀裂トレース長のべき乗則にはある範囲の不確実性を伴っており、その幅は亀裂数にして一桁の違いがある。この違いが亀裂ネットワークモデルに与える影響は大きいと考えられ、このべき乗分布特性をパラメータに構築した亀裂ネットワークモデルに与える影響を検討した。その結果、亀裂密度を増減させた場合には、モデル全体の透水量には影響を与えるものの物質移行特性には大きな影響を与えないこ

報告書

我が国の岩盤における亀裂特性とそのモデル化に関する研究; 亀裂モデルの信頼性評価手法の開発(先行基礎工学分野に関する共同研究 最終報告書)

大津 宏康*; 西山 哲*; 土山 冨宏*; 中井 亮太郎*; 澤田 淳; 山田 直之*; 坂本 和彦*

JNC-TY8400 2001-004, 61 Pages, 2001/03

JNC-TY8400-2001-004.pdf:1.94MB

サイクル機構では、地層処分研究に係わる天然バリアの性能評価において、我が国の岩盤を亀裂ネットワークモデルによりモデル化するために、我が国の岩盤における亀裂特性について調査研究を進めてきた。しかし、これまでに得られた情報は、釜石鉱山をはじめとした花崗岩が主体で他地域や異岩種に関する情報が少なく、我が国の岩盤における亀裂特性を論ずる上で十分でない。そこで、本研究では、日本全国のトンネルや地下空洞で測定された亀裂データを利用して我が国の岩盤における亀裂特性を明らかにするとともに、亀裂ネットワークモデルの信頼性について検討することを目的とする。日本全国のトンネル、大規模地下空洞、ダム基礎などのサイトで観察された亀裂データについて亀裂データベースを作成し亀裂特性の評価を実施した。その結果、亀裂のトレース長に関しては、数m$$sim$$数100mのスケールにおいてはトレース長の累積頻度が岩種に拘わらず対数軸上でほぼ一直線上に分布することがわかった。得られた亀裂特性に基づいて亀裂ネットワークモデルを構築し、亀裂パラメータが亀裂性岩盤中の水理物質移行に及ぼす影響を感度解析的に把握することができた。また、この結果に基づいて、構築した亀裂ネットワークモデルの信頼性を評価する方法について検討した。

報告書

我が国の岩盤における亀裂特性とそのモデル化に関する研究(亀裂モデルの信頼性評価手法の開発)-先行基礎工学分野に関する平成11年度報告書-

大津 宏康*; 田中 誠*; 土山 富広*

JNC-TY8400 2000-006, 52 Pages, 2000/03

JNC-TY8400-2000-006.pdf:1.68MB

サイクル機構では、地層処分研究に係わる天然バリアの性能評価において、我が国の岩盤を亀裂ネットワークによりモデル化するために、我が国の岩盤における亀裂特性について調査研究を進めてきた。しかし、これまでに得られた情報は、釜石鉱山をはじめとした花崗岩が主体で他地域や異岩種に関する情報が少なく、我が国の岩盤における亀裂特性を論ずる上で十分でない。そこで、本研究では、日本全国のトンネルや地下空洞で測定された亀裂データを利用して我が国の岩盤における亀裂特性を明らかにするとともに、亀裂ネットワークモデルの信頼性について検討することを目的とする。本年度は、昨年度に引き続き日本全国のトンネル、大規模地下空洞、ダム基礎など10サイトで観察された亀裂データについて亀裂データベースを作成し亀裂特性の評価を実施した。その結果、亀裂のトレース長に関しては、数m$$sim$$数100mのスケールにおいてはトレース長の累積頻度が岩種に拘わらず対数軸上でほぼ一直線上に分布することがわかった。すなわち、第2次取りまとめで採用した仮定、亀裂の大きさは、べき乗分布に従う。の妥当性を裏付ける結果が得られた。

報告書

我が国の岩盤における亀裂特性とそのモデル化に関する研究-先行基礎工学分野に関する平成10年度報告書-

大津 宏康*; 田中 誠*; 井尻 裕二; 澤田 淳; 山田 直之*; 石黒 勝彦; 内田 雅大

JNC-TY8400 2000-001, 39 Pages, 1999/10

JNC-TY8400-2000-001.pdf:1.21MB

サイクル機構では、地層処分研究に係わる天然バリアの性能評価において、我が国の岩盤を亀裂ネットワークによりモデル化するために、我が国の岩盤における亀裂特性について調査研究を進めてきた。しかし、これまでに得られた情報は、釜石鉱山をはじめとした花崗岩が主体で他地域や異岩種に関する情報が少なく、我が国の岩盤における亀裂特性を論ずる上で十分でない。そこで、本研究では、日本全国のトンネルや地下空洞で測定された亀裂データを利用して我が国の岩盤における亀裂特性を明らかにするとともに、亀裂ネットワークモデルの信頼性について検討することを目的とする。本年度は、日本全国のトンネル、大規模地下空洞、ダム基礎など10サイトで観察された亀裂データを収集し、そのうち3つのサイトの亀裂データベースを構築して亀裂特性の評価を実施した。その結果、亀裂の方向性に関しては、花崗岩以外の岩種(片麻岩地域)では亀裂に方向性が認められないものの、花崗岩地域では互いに直交する方向に亀裂が卓越することが確認された。また、亀裂のトレース長に関しては、数m$$sim$$数100mのスケールにおいてはトレース長の累積頻度が岩種に拘らず対数軸上でほぼ一直線上に分布することがわかった。すなわち、第2次取りまとめで採用した2つの仮定、・地下深部の花崗岩においては直交する鉛直2組の亀裂群が卓越する。・亀裂の大きさは、べき乗分布に従う。の妥当性を裏付ける結果が得られた。

口頭

Development of risk management approach for underground facility construction in granite

下野 正人*; 本島 貴之*; 井尻 裕二*; 大津 宏康*; 境 亮祐*; 坂井 一雄*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎

no journal, , 

地下施設建設において岩盤の不均質性に起因した建設コストの不確実性は非常に大きいと予想される。また、建設には数十年間の歳月を費やすことから、長期的に経済的な見通しを得るとともに建設コストを縮減する方策を考えておくことが重要な課題である。こうした課題に対応するため、本研究では地下施設の建設に関するリスクマネジメント手法の開発を目的として、花崗岩を対象とした岩盤の不均質性を考慮した建設コスト評価法を開発した。本手法では、支保パターンによる掘削費に影響を及ぼす地山強度特性の不均質性は確率論的な地球統計学手法を用いて評価し、対策費に大きな影響を及ぼす大規模な断層破砕帯の不均質性は割れ目ネットワークモデルを適用した。さらに、金融工学分野で用いられているリスクカーブの概念を用いて岩盤の不均質性による建設コストの変動リスクを評価した。

口頭

突発湧水に対するリスク評価・管理手法の構築,1; 立坑掘削時における突発湧水リスクに対する断層の水理学的調査について

尾上 博則; 三枝 博光; 渡邊 正; 本島 貴之*; 井尻 裕二*; 大津 宏康*

no journal, , 

深部岩盤中に地下施設を建設するうえでは、事前の調査により岩盤が有する水理学的・岩盤力学的不均質性が地下施設建設に及ぼす影響を評価することが重要である。筆者らは、地下施設建設に影響を及ぼすさまざまな要因の中から結晶質岩地域で最も重要と考えられる突発湧水に着目し、地下施設建設コストに対する突発湧水の影響をリスクとして評価する手法を構築した。さらに構築した評価手法を用いて、岐阜県瑞浪市において日本原子力研究開発機構が進めている超深地層研究所計画での地質環境調査の進展に伴う情報量と立坑掘削時の突発湧水リスクの関係について検討を進めている。本研究では、新たな地質環境調査から得られた情報を加味した突発湧水のリスク評価を行うとともに、地質環境調査によってその構造が推定されている比較的規模の大きな断層(以下、決定論的断層)とそれ以外の割れ目(以下、確率論的割れ目)のそれぞれに起因する突発湧水リスクを分析し、リスク評価の観点から断層の水理学的調査について検討した。

口頭

突発湧水に対するリスク評価・管理手法の構築,2; 観測水位を指標とした立坑掘削時における突発湧水リスクの管理手法について

本島 貴之*; 井尻 裕二*; 尾上 博則; 三枝 博光; 渡邊 正; 大津 宏康*

no journal, , 

これまでに、土被りの大きい山岳トンネルにおいては、地下水圧が非常に高いために突発湧水による被害が数多く報告されている。特に、高レベル放射性廃棄物地層処分においては、処分場の深度が300m以深の大深度を対象としているため、建設時の湧水に対するリスク管理は非常に重要な課題の1つである。そこで、筆者らは、亀裂性岩盤中の大深度立坑における湧水のリスク管理手法を構築することを目的として、日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市において建設を進めている瑞浪超深地層研究所の深度1,000mの立坑周辺で得られる情報を利用して、情報量の増加に伴うリスクの低減効果について検討を行い、岩盤中の割れ目に関する情報がリスク低減に有効であることを示すとともに、調査の費用対リスク低減効果を考慮したリスク管理手法を提案した。本研究では、立坑内への湧水量は、立坑周辺の地下水位の影響を大きく受けると考えられることから、地下水位が立坑内への湧水に及ぼす影響を確率論的に評価し、地下水位データをリスク管理に用いる手法について提案する。

口頭

A Study of risk assessment of rapid inrush of water into the underground facility at the Mizunami Underground Research Laboratory project, 2; Relationship between progress of investigations and cost variation related to water inrush

尾上 博則; 三枝 博光; 本島 貴之*; 井尻 裕二*; 大津 宏康*

no journal, , 

深部岩盤中に地下施設を建設するうえでは、事前の調査により岩盤が有する水理学的・岩盤力学的不均質性が地下施設建設に及ぼす影響を評価することが重要である。筆者らは、地下施設建設に影響を及ぼすさまざまな要因の中から結晶質岩地域で最も重要と考えられる突発湧水に着目し、地下施設建設コストに対する突発湧水の影響を突発湧水リスクとして評価する手法を構築した。本研究では、構築した突発湧水リスクの評価手法を用いて、岐阜県瑞浪市において日本原子力研究開発機構が進めている超深地層研究所計画における地質環境調査の進展に伴う情報量と立坑掘削時の突発湧水リスクの関係について評価した。さらに、最新の調査段階における調査結果に基づく湧水対策コストを最も信頼性の高い値と仮定したうえで、調査段階ごとに推定される湧水対策コストとの差(乖離量)の変動を評価し、リスクを管理指標としたプロジェクト管理手法の検討を行った。

口頭

A Study of risk assessment of rapid inrush of water into the underground facility at the Mizunami Underground Research Laboratory project, 1; Development of risk assessment methodology of water inrush using discrete fracture network model

本島 貴之*; 井尻 裕二*; 尾上 博則; 三枝 博光; 大津 宏康*

no journal, , 

亀裂性岩盤中に坑道・立坑を掘削する場合、坑内への湧水トラブルが建設コストの増加,工期の遅延に大きく影響することが知られている。したがって、工事の事前段階において入手した不確実性を含んだ情報に基づいて湧水量を精度よく予測し、それに加えて予測される湧水対策コストの不確実性すなわち湧水リスクを定量的に評価することが重要である。本研究では事前に取得した亀裂情報に基づくDFNモデルによって亀裂性岩盤のモデル化及び坑内への湧水量を確率的に評価し、金融工学に基づくアプローチにより湧水対策コストのリスク検討を行った。さらに、事前段階での亀裂情報の解釈の差、具体的にはパラメータの設定方法やモデル化手法によって生じる湧水リスクの変動についても検討を行った。

口頭

地下工事における地盤リスクの定量評価

大川 淳之介*; 大津 宏康*; 三枝 博光; 太田 康貴*

no journal, , 

従来、地下構造物の建設プロジェクトにおいては、地盤状況を予測するための地質調査が実施され、この結果に基づき設計、及び施工が行われてきた。しかし、一般に地質調査に割り当てられる予算の制約のため、事前に地盤状況を十分に把握することは困難である。そのため、断層破砕帯等の不良地山の出現や突発湧水の発生等の予見できない地盤上の問題が発現した場合には、対策コストが発生する可能性があり、それを事前に推定する必要がある。本研究では、このような予見することが困難な事象にかかわる対策コスト変動リスクの定量評価の考え方を整備することを目的として、岐阜県瑞浪市において日本原子力研究開発機構が建設を進めている瑞浪超深地層研究所建設工事を事例として取り上げて検討を実施した。具体的には、原位置データに基づき不連続岩盤サイトを健岩部と亀裂・断層破砕部に分類することで便宜的に建設コストを求めた。

口頭

地盤リスクという観点からみた地質調査の意義に関する研究

大津 宏康*; 大川 淳之介*; 竹内 竜史; 三枝 博光; 太田 康貴*

no journal, , 

本研究は、地下構造物建設プロジェクトにおける岩盤の不連続面の不確実性に起因する建設・対策工のコスト変動リスク(以下、地盤リスクと称す)に着目し、反射法弾性波探査などの地質構造を面情報として捉える地質調査、あるいはボーリング孔の観察などの点情報として捉える地質調査のそれぞれが、地盤リスク変動に及ぼす影響を事後評価の観点から定量的に評価するものである。具体的には、不連続性岩盤における立坑掘削工事事例をもとに、地盤リスクとして地下建設プロジェクトにおける突発湧水リスクをコスト次元で示すことで定量的なリスク評価を行った。その結果、地質調査を実施することにより一時的に地盤リスクは増加するが、さらなる地盤情報の蓄積により地盤リスクを低減することが可能となることが示された。

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