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論文

Evaluation of the excavation disturbed zone of sedimentary rock in the Horonobe Underground Research Laboratory

窪田 健二*; 青柳 和平; 杉田 裕

Proceedings of 2019 Rock Dynamics Summit in Okinawa (USB Flash Drive), p.729 - 733, 2019/05

高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設時には、坑道周辺に掘削影響領域が形成される。この領域の存在により、岩盤内の核種の移行挙動に影響が生じるため、掘削影響領域の理解は重要である。掘削影響領域の評価のために、本研究では、幌延深地層研究センターの深度140mおよび250m調査坑道において、坑道掘削前、掘削中、および掘削後に原位置試験を実施した。結果として、140m調査坑道では、坑道掘削により生じた割れ目が0.45mの範囲まで発達しており、250m調査坑道では、約1mの範囲まで発達していることが分かった。また、不飽和領域に関しては、140m調査坑道では約1m発達したが、250m調査坑道ではほとんど発達していないことがわかった。

報告書

幌延深地層研究施設における掘削影響領域の評価,1; 深度140mを対象とした試験(共同研究)

杉田 裕; 青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 大山 隆弘*

JAEA-Research 2018-002, 72 Pages, 2018/06

JAEA-Research-2018-002.pdf:6.16MB

放射性廃棄物を地層処分する地下深部において立坑や坑道を掘削する場合、掘削時の応力再配分により立坑や坑道の周囲に掘削影響領域が発生する。掘削影響領域における岩盤特性の変化は、放射性核種の移行挙動にも影響すると考えられることから、その領域や経時変化の把握が重要となっている。そこで、掘削影響領域の長期挙動の評価を目的として、日本原子力研究開発機構が進めている幌延深地層研究計画において、深度140mの調査坑道を対象とした原位置試験を、電力中央研究所との共同研究の一部として実施してきている。本共同研究では、坑道壁面の観察やボーリング孔を利用した各種調査(地質調査, 弾性波トモグラフィ, 比抵抗トモグラフィ, 透水試験, 水分量計測, 孔内載荷試験, 内空変位計測等)の結果を総合的に評価することにより、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を把握した。また、掘削影響領域の評価に適用した調査法で取得された計測データを分析することにより、掘削影響領域の経時変化に係る長期データの取得に向けた課題を明らかにした。

論文

水平坑道掘削に伴う掘削影響領域の調査; 幌延深地層研究施設における検討

窪田 健二*; 青柳 和平; 杉田 裕

公益社団法人物理探査学会第138回(平成30年度春季)学術講演会講演論文集, p.51 - 54, 2018/05

高レベル放射性廃棄物の地層処分場建設に際しては、坑道掘削に伴う応力再配分により掘削影響領域が発生する。この領域は、廃棄体埋設後の核種の選択的な移行経路になることが想定されるため、掘削時および掘削後の挙動の理解が重要となる。本研究では、幌延深地層研究センターの深度140mおよび250mの調査坑道において実施した原位置試験結果について述べる。各深度の調査坑道における試験結果を比較したところ、掘削により割れ目が発達していた領域は、140m調査坑道で壁面から0.45m, 250m調査坑道で壁面から1.0mであった。一方、不飽和領域の発達は、140m調査坑道で壁面から1.0mであったのに対し、250m調査坑道ではほとんど発生していなかった。

報告書

幌延深地層研究施設における掘削影響領域の評価; 深度250mを対象とした試験(共同研究)

青柳 和平; 窪田 健二*; 中田 英二*; 末永 弘*; 野原 慎太郎*

JAEA-Research 2017-004, 91 Pages, 2017/06

JAEA-Research-2017-004.pdf:6.07MB

本研究では、幌延深地層研究センターの地下施設のうち、250m調査坑道において、掘削影響領域における水理・力学・物理特性等を調査し、掘削影響領域の範囲や掘削影響領域において生じた物理変化の要因、およびその経時変化を評価することを目的として、弾性波トモグラフィ調査、弾性波屈折法探査、比抵抗トモグラフィ調査や透水試験を実施した。弾性波トモグラフィの結果、坑道掘削に伴い、坑道壁面から約1mの範囲内でP波速度が顕著に低下した。P波速度の低下と割れ目密度との間に相関があることが示されたことから、坑道掘削に伴って約1mの範囲まで割れ目が発達したと推定される。透水試験の結果、坑壁から0.5$$sim$$1m離れた領域において、掘削に伴い透水係数が増大した。同一の調査箇所ではないものの、坑壁からの距離はP波速度の低下域と概ね調和しており、割れ目の形成に伴う透水係数の増大を捉えた可能性が示された。また、比抵抗トモグラフィ調査の結果から、掘削に伴う顕著な不飽和領域の形成は生じていないことが推察された。これらの調査結果から、掘削損傷領域の水理・力学特性を評価する手法として、今回採用した原位置試験方法や評価手法が妥当であることが示された。

論文

幌延深地層研究所の250m調査坑道における掘削損傷領域の経時変化に関する検討

青柳 和平; 津坂 仁和; 窪田 健二*; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 70(4), p.412 - 423, 2014/12

幌延深地層研究所の250m調査坑道において、弾性波および比抵抗トモグラフィにより、掘削損傷領域の弾性波速度や見掛比抵抗値の経時変化を計測している。弾性波トモグラフィ調査では、坑道掘削に伴い、壁面から約1mの範囲で弾性波速度が低下した。一方、比抵抗トモグラフィ調査では、掘削に伴う顕著な見掛比抵抗値の変化は見られなかった。さらに、坑道壁面の割れ目の観察結果に基づいて、調査領域の三次元割れ目モデルを作成して、坑道掘削後の弾性波トモグラフィ調査で得られる各測線の弾性波速度と割れ目密度の関係を分析したところ、割れ目密度の増大とともに弾性波速度が低下することが明らかとなった。このことから、弾性波トモグラフィ調査と割れ目密度の検討により、掘削損傷領域を適切に評価できることが示された。

論文

Hydrogeomechanical investigation of an excavation damaged zone in the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和*; 野原 慎太郎*; 窪田 健二*; 常盤 哲也*; 近藤 桂二*; 稲垣 大介*

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

In a construction of a deep underground facility such as repository for high-level radioactive waste (HLW) disposal, significant changes in hydrogeomechanical properties around a gallery are expected. This zone is called an Excavation Damaged Zone (EDZ). For the safety of HLW disposal, it is necessary to investigate extent and hydrogeomechanical characteristics of an EDZ. In this research, the authors conducted in situ surveys such as seismic refraction survey, geological observation around a gallery, borehole television survey, and hydraulic tests in the Horonobe Underground Research Laboratory. From the results of those surveys, the authors concluded that the extent of the area with high-density of fractures and high hydraulic conductivity was estimated to be about 0.2 to 1.2 m into the gallery wall. The authors also compiled the information of the extent of an EDZ and hydrogeomechanical properties inside and outside of an EDZ as a conceptual model. Since the conceptual models provide the basic idea for determining flow and solute transport in an EDZ, the result of this research provides a useful data for a safety assessment of the HLW disposal.

論文

堆積岩地域における深部地下坑道周辺の割れ目の特徴

野原 慎太郎*; 中田 英二*; 末永 弘*; 田中 姿郎*; 窪田 健二*; 大山 隆弘*; 近藤 桂二

日本応用地質学会平成25年度研究発表会講演論文集, p.129 - 130, 2013/10

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究センターにおける250m調査坑道内の西側調査坑道内において、坑道掘削から約1年11か月経過後に、水平方向のボーリングを6本(孔径66, 86mm、掘削長5.45$$sim$$7.83m)掘削した。掘削によって得られたコアには、浅部に複数のかみ合わせが良い割れ目が存在し、その深度は0.5m程度であった。また、一部粘土化した軟質部を含む破砕帯が確認され、その区間長は0.6から1.3m程度であった。ボアホールテレビカメラを用いて、ボーリング孔の孔壁観察を行って割れ目を同定した結果、最も多く割れ目が確認されたのは、破砕帯に位置する割れ目であり、全体の57%(N=97)を占める。また、深度0.5m以内に位置する割れ目は全体の18%(N=31)を占める。破砕帯に位置する割れ目は、走向がほぼEWで傾斜が70$$^{circ}$$Nの割れ目が卓越するのに対し、深度0.5m以内に位置する割れ目は、走向がN40E$$sim$$N62Eで傾斜が45$$^{circ}$$N, 80$$^{circ}$$N, 85$$^{circ}$$Sであり、坑壁に対して概ね平行な方向であった。この区間の割れ目はかみ合わせが概ね良好であることから、坑道掘削による割れ目開口の可能性が示唆される。

論文

物理探査法による掘削影響領域のモニタリング; 深度140m, 250m水平坑道の掘削時における調査

窪田 健二*; 近藤 桂二; 榊原 淳一*

社団法人物理探査学会第128回(平成25年度春季)学術講演会講演論文集, p.62 - 65, 2013/06

高レベル放射性廃棄物の地層処分の実施において、地下坑道の掘進に伴い生じる掘削影響領域を評価することは、処分の安全性を評価するうえで重要な課題の一つである。そこで、日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究施設に掘削された、深度140m及び250m坑道の掘削前後に物理探査(比抵抗トモグラフィ及び音響トモグラフィ)の繰り返し測定を行い、掘削影響領域の広がりに関する評価を行った。本講演では、その概要について発表する。

論文

Volume phase transitions of pyly(acryloyl-L-proline methyl ester) gels in response to water-alcohol composition

廣木 章博*; 前川 康成; 吉田 勝; 窪田 健二*; 片貝 良一*

Polymer, 42(5), p.1863 - 1867, 2000/12

 被引用回数:39 パーセンタイル:19.64(Polymer Science)

温度応答性アクリロイル-L-プロリンメチルエステル(A-ProOMe)ゲルの体積相転移挙動を水とアルコールの混合溶媒系中で調べたところ、系中のアルコール成分の増加とともにゲルは、膨潤-収縮-再膨潤-再収縮と体積総変化を示すことがわかった。一方、温度応答性N-イソプロピルアクリルアミドゲルの場合、再収縮挙動は存在しないことが知られている。そこで、A-ProOMeゲルで観察された再収縮挙動の原因を明らかにするため、赤外分光法で解析を試みた。その結果、再収縮挙動は系中のアルコール成分の増加によって、水素結合性カルボニル基の割合が変化するため起こるとわかった。

口頭

深度140mの坑道掘削前後における比抵抗トモグラフィ及び音響トモグラフィの繰り返し測定

窪田 健二*; 鈴木 浩一*; 杉田 裕; 榊原 淳一*

no journal, , 

幌延深地層研究センターの地下施設において実施している電力中央研究所との共同研究の一つである坑道の掘削に伴い発生する掘削影響領域を対象とした調査研究の報告である。140m東側調査坑道において、調査坑道に平行となるボーリング孔を用い、比抵抗と音響の両手法によるトモグラフィ調査を実施し、坑道周囲に発生する掘削影響領域の把握を試みた。まず、比抵抗と岩石の飽和度,弾性波速度と岩石の飽和度との関係を室内試験により求めた。その結果、見かけ比抵抗値の変化及び弾性波の速度変化は飽和度の変化と考えられることから、トモグラフィ調査で捉えられた飽和度の変化は掘削影響領域を反映していると考えられる。これらトモグラフィ調査は、掘削影響領域を把握する際に有効な手法となることを示すことができた。

口頭

坑道掘削に伴う掘削損傷領域と不飽和領域の形成に関する検討; 幌延深地層研究施設での調査

窪田 健二*; 大山 隆弘*; 末永 弘*; 野原 慎太郎*; 青柳 和平; 杉田 裕

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物を地下深部に処分する際、坑道等の掘削に伴い掘削影響領域が発生する。掘削影響領域では、地圧や岩盤の強度との関係による岩盤の損傷(掘削損傷領域)、間隙水圧の低下や脱ガスの影響などによる水飽和度の低下(不飽和領域)などの変化が生じることが想定されている。これは、放射性核種の移行挙動に影響する可能性があることから、掘削影響領域の範囲や経時変化を把握することは重要である。本検討では、幌延深地層研究センターの140mおよび250m調査坑道において実施した比抵抗トモグラフィ調査、透水試験結果を基に、深度ごとの掘削影響領域の状態を検討した。結果として、140m調査坑道では、掘削損傷領域は壁面より約0.45mで、不飽和領域の範囲は壁面から約1mであった。それに対し、250m調査坑道では、掘削損傷領域は最大で1mであったのに対し、不飽和領域はほとんど発達していなかった。

口頭

坑道掘削に伴う掘削影響領域に関する調査; 幌延深地層研究施設における検討

窪田 健二*; 森藤 遥平*; 青柳 和平; 杉田 裕

no journal, , 

堆積軟岩が分布する地層の坑道掘削に伴う岩盤の変化を捉えることを目的として、幌延深地層研究センターの深度140m及び250mの調査坑道において、弾性波トモグラフィ調査, 抵抗トモグラフィ調査、及び坑壁からの地質観察を実施した。調査の結果、坑道掘削に伴い、坑壁周辺における割れ目や不飽和領域の形成が捉えられた。また、掘削影響の深度による違いも見られた。掘削損傷領域の範囲(坑壁からの距離)は、GL-140mで最大約0.45m、GL-250mで最大約1mと推察され、後者がより割れ目が進展していると推察された。一方、不飽和領域の範囲は、140m坑道では坑壁から1m以内、250m坑道では不飽和領域はほとんど形成されていないと推察された。また、坑道掘削に伴い生じたこれらの変化は、掘削から約1年後までに生じており、掘削から約11年経過した現在まで、その進展はほとんど見られない傾向となっている。

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