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論文

Coupled THMC analysis for predicting hydro-mechanical evolution in siliceous mudstone

緒方 奨*; 安原 英明*; 青柳 和平; 岸田 潔*

Proceedings of 53rd US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium (USB Flash Drive), 6 Pages, 2019/06

We developed a coupled THMC model that can describe the long-term evolution in hydraulic and mechanical properties of the rock masses such as permeability and stiffness due to geochemical reactions within rock fractures induced by cavity excavation. Using the developed model, long-term prediction analysis by assuming the subsurface environments near the radioactive waste repository was conducted. Prediction results show that although many fractures are generated near the disposal cavity, which induces the permeability increase and the elastic modulus decrease in the cracked zone during the excavation, after the excavation the permeability and the elastic modulus of the damaged zone decreased to that of the intact zone and increased to 30% of the initial permeability, respectively. This evolution in rock permeability and stiffness after excavation was caused by pressure solution at contacting asperities within fractures. Therefore, it is concluded that pressure solution within the fractures has significant impact on the damage of rock masses in EDZ area by cavity excavation.

論文

$$mu$$フォーカスX線CTによるき裂を有する花崗岩の二相分離化

石川 智優*; 安原 英明*; 澤田 淳; 岸田 潔*

第50回地盤工学研究発表会論文集, p.515 - 516, 2015/06

本研究では、き裂を有する花崗岩供試体を$$mu$$フォーカスX線CTにより撮影し、二相化することで不連続面の抽出を行った。そこで得られた情報とレーザ変位計により得られた情報を比較し、$$mu$$フォーカスCTの岩石への適用について考察した。結果として、小さな供試体を用いて二相化することで、より正確なき裂面情報が得られることが分かった。

論文

Measurements of fracture aperture in granite core using microfocus X-ray CT and fluid flow simulation

岸田 潔*; 石川 智優*; 肥後 陽介*; 澤田 淳; 安原 英明*

Proceedings of 49th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium (CD-ROM), 6 Pages, 2015/06

長期にわたる様々な拘束条件と熱条件下における亀裂開口幅の変化を推定するために、マイクロフォーカスX線CTを用いて亀裂開口幅の測定を行った。画像データ処理から、亀裂表面高さと接触点を評価するとともに、亀裂の接触面積率、JRC値、開口幅分布を推定した。一方で、レーザー走査による断面形状センサーによる亀裂面形状測定も行い、幾つかのパラメータ値を推定した。両測定結果の比較から、X線CTデータとそのデータ解析の妥当性について議論する。さらに、マイクロフォーカスX線CTにより得られた亀裂面の高さと開口幅のデータを用いた亀裂内の流体流動解析を行う。

論文

Estimation of fracture flow in considering the inhomogeneous structure of single rock fractures

岸田 潔*; 澤田 淳; 安原 英明*; 細田 尚*

Soils and Foundations, 53(1), p.105 - 116, 2013/02

 被引用回数:10 パーセンタイル:34.84(Engineering, Geological)

放射性廃棄物などのエネルギー生産に伴い発生する廃棄物の長期隔離の安全性評価において、重要なパラメータとして岩石の間隙中もしくは亀裂中の地下水流速がある。本研究では、三乗則を適用可能な条件で実施された亀裂内の透水試験について慣性項を考慮した亀裂内の二次元モデルを用いた浸透流れ解析を実施した。二次元モデルによる解析結果は試験結果によく一致し、局所三乗則に比べて正確な結果を示した。二次元モデルによる解析結果から不均質な構造を有する亀裂内の流れについて局所レイノルズ数や、亀裂の形状に起因した抵抗などを考慮した分析を行った。その結果、レイノルズ数が1.0より小さい場合には慣性項が亀裂内の流れに与える影響は小さく、亀裂の壁面抵抗が影響を受けることが示された。

論文

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,2; グラウト材料の選定

川口 昌尚; 岸 裕和*; 藤田 朝雄; 岸田 潔*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.337 - 342, 2013/01

地層処分事業において用いられるグラウト材料が満足すべき材料特性については、これまでの検討においてはフィンランドのPOSIVAが実施したR20プログラムのうちグラウト材料にかかわるプロジェクトであるIMA-projectの例を参考にして設定された選定基準を用いてきた。しかし、この要求基準は本来低アルカリ性セメントを対象として配合の絞り込みを行うための目安として設けられたものであり、施工性に関する要求基準をすべて満足しても実際の現地の亀裂に対する浸透性は保証されない一方で、室内平行平板浸透試験の結果から強度特性やブリーディング特性を満足するためには浸透性を犠牲にしなければならないなどの問題点が明らかとなった。このため本検討においては圧縮特性やブリーディング特性を必須要件から外す一方、原位置の亀裂特性を反映した浸透特性についての選定基準を設けることにより、より現地の地質水理特性に合わせて最適な材料選定を行える選定基準を提案した。同時に、室内試験により得られたグラウト材料の浸透特性をもとに原位置における浸透特性を推定するために必要となる水理学的亀裂開口幅の評価方法について検討を行い、水理学的亀裂開口幅の補正方法について新たな提案を行う。

論文

慣性項を考慮した単一亀裂グラウト注入モデルと平行平板実験への適用

岸田 潔*; 小林 賢一郎*; 細田 尚*; 藤田 朝雄; 岸 裕和; 葛葉 有史; 延藤 遵*

材料, 61(3), p.245 - 252, 2012/03

本研究では、慣性項を考慮した非ニュートン流体としてのグラウト注入のモデルの構築を行い、単一亀裂平行平板モデルという簡略化した岩盤亀裂モデルに対し行われた模型実験に対する数値シミュレーションを行った。その結果、従来モデルと本研究で提案するモデルでは、平行平板での亀裂内のグラウト浸透距離における明瞭な差異は確認できなかったが、圧力の変動や浸透速度に差異が生じることを確認した。また、いずれのモデルにおいてもグラウト材料の要素試験で決定した降伏値や塑性粘度と平行平板実験から推定される塑性粘度に差異があることが確認された。

論文

Dependence of fracture geometry and spatial variation in pressure on hydraulic conductivity in rock fractures

岸田 潔*; 細田 尚*; 澤田 淳; 佐藤 久; 中島 伸一郎*; 安原 英明*

Harmonising Rock Engineering and the Environment, p.1327 - 1330, 2011/10

自然の亀裂中の開口部は不均質な分布を呈するにもかかわらず、一般に均質な平行平板モデルで表現され、亀裂の透水特性の評価には三乗則が適用される。平行平板モデルで三乗則が適用されるのは、レイノルズ数が1.0以下であり、移流項が流れに影響しないことが知られている。本研究では、レイノルズ数が1以下の条件下での単一亀裂透水実験に対し、移流項を考慮したモデル(2Dモデル)による2次元浸透流解析を行った。得られた結果から、局所レイノルズ数の評価と三乗則成立に加えて2Dモデルの検証に関する検討を行った。

論文

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,9; 壁面凹凸を考慮したグラウト浸透モデルの理論的考察

岸田 潔*; 小林 賢一郎*; 細田 尚*; 葛葉 有史; 岸 裕和; 延藤 遵*

土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.81 - 82, 2011/09

グラウトの設計・施工は実績や経験に基づいて行われてきたことから、そのメカニズムや理論は十分に確立されておらず、注入仕様や改良効果の定量的評価が曖昧となっている。この課題を検討するのに、原位置での評価は難しく、モデル実験を行うのが適切であるが、ラフネスを有するフラクチャーに対してさまざまな実験を行うことは、多大な時間と費用を要することになる。そこで本研究では、フラクチャーの壁面凹凸がグラウト流動にどのような影響を及ぼすかについて理論的考察を行った。壁面振幅の影響として逆位相で壁面振幅が変化する場合の最大浸透距離と、波長の影響として最大浸透距離の波長による変化率を求めた結果、壁面振幅の存在によりグラウト最大浸透距離は88%に減少し、さらに、波長により最大65%程度最大浸透距離が平行平板状態より減少することを確認した。これは、壁面からの反力によって生じるもので、流下方向と反対に作用する壁面反力が、グラウト流体の浸透挙動に影響することが確認できた。

論文

三乗則成立条件下での局所レイノルズ数による透水挙動の評価

岸田 潔*; 澤田 淳; 佐藤 久; 音田 慎一郎*; 細田 尚*

第39回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.287 - 292, 2010/01

自然の亀裂は、複雑な開口幅分布を有することが知られているが、透水挙動を評価する場合、一般には平行平板モデルに代表される等価な亀裂開口幅として扱い、三乗則が適用される。平行平板モデルで三乗則が適用されるのは、レイノルズ数が1以下の極めて遅い流れであり、移流項が流れに影響しないとされている。本研究では、レイノルズ数が1以下の三乗則が成立する条件下での単一亀裂透水実験に対し、慣性項を考慮したモデルによる2次元浸透流解析を行った。得られた結果から、局所レイノルズ数を算定し、三乗側成立条件下での単一亀裂透水実験における亀裂内の局所三乗則の成立性に関する検討を行った。

論文

圧力溶解現象を考慮した珪藻質岩石の透水性評価

安原 英明*; 操上 広志; 木下 尚樹*; 岸田 潔*

第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集, p.283 - 286, 2007/01

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分坑道周辺の岩盤・岩石の力学及び水理学特性を長期に渡り評価・予測することは非常に重要である。処分坑道近傍では、廃棄体からの発熱により化学作用が活発化し、岩盤・岩石の力学及び水理学特性に大きな影響を及ぼすことが考えられる。本報告では、圧力溶解現象を考慮した概念モデルを用いて、熱・水・応力下における化学作用を定量化し、珪藻質岩石の透水性評価を行った。特に、珪藻質岩石の構成主要素である石英,クリストバライト,アモルファスシリカの溶解特性に着目し、深地層下における圧力,廃棄体からの発熱を考慮し、透水特性変化を定量的に評価した。その結果、90$$^{circ}$$C以下の温度条件下でも時間とともに透水性が低くなる傾向が得られた。また、クリストバライト,アモルファスシリカを多く有する珪藻質岩石は、石英系岩石よりも化学作用が大きく、透水性変化がより顕著となることが確認された。

報告書

誤差評価ライブラリ(Ver.1.0)理論説明書/利用手引書

市原 潔*; 志澤 由久*; 岸田 則生*

JAERI-Data/Code 99-016, 183 Pages, 1999/03

JAERI-Data-Code-99-016.pdf:4.87MB

「誤差評価ライブラリ」は、行列計算の数値解析結果の誤差の分析を支援するためのサブルーチン集である。(1)連立一次方程式誤差評価ルーチン群は、残差ベクトルのノルム、行列の条件数、誤差限界を計算する。(2)エルミート行列誤差評価ルーチン群は、Korn-Katoの公式に基づいて固有値の存在範囲を見積もる。(3)試験行列生成ルーチン群は、数学研究に基づく試験行列、乱数行列、アプリケーション・プログラムに現れる典型的な行列を生成する。本書は、各サブルーチンが使用している理論・公式の要点と利用方法についてまとめたものである。

論文

並列数値計算ライブラリの開発

清水 大志; 佐々木 誠*; 市原 潔*; 岸田 則生*; 鈴木 惣一朗*; 佐藤 滋*; 田中 靖久*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄

情報処理学会研究報告, 96(81), p.129 - 134, 1996/08

近年、演算回路素子等の速度向上が限界となりつつあるために、並列計算は大規模数値シミュレーションの分野において重要な手法となっており、効率及び移植性の良い並列ライブラリが必要とされている。そこで、我々は各種計算機に対応可能であるMPIまたはPVMを用いた分散メモリ型ベクトル並列計算機数値計算ライブラリの開発を行っている。本論文ではHouseholder変換による三重対角化及び2分法を用いた実密対称行列の固有値問題解法ルーチンの開発について報告する。行列のデータは列方向サイクリック方式により分割し、プロセッサ間のデータ転送量を減らすため対称行列の全ての成分を格納する。Householder変換について8プロセッサを使用した並列化による速度向上率は2000$$times$$2000行列に対してParagonで6.0倍である。VPP300では4000$$times$$4000行列に対して4.2倍の値を得た。

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