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論文

高圧湧水下におけるプレグラウチングとポストグラウチングを併用した湧水抑制効果の評価

見掛 信一郎; 池田 幸喜; 松井 裕哉; 辻 正邦*; 西垣 誠*

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 74(1), p.76 - 91, 2018/03

瑞浪超深地層研究所の研究坑道掘削では、湧水抑制対策の観点でプレグラウチングを実施した。深度500m水平坑道の掘削完了後、高圧湧水下(最大4MPa)でプレグラウチングの実施範囲に対してポストグラウチングを併用した。ポストグラウチングの注入範囲はプレグラウチングの外側とし、溶液型材料、複合動的注入工法を適用した。その湧水抑制効果は、グラウチングを実施しない場合に対して湧水量を約100分の1まで低減できた。これらの結果から、プレグラウチングとポストグラウチングを併用した湧水抑制対策は高圧湧水下で適用でき、湧水抑制効果が高いことを提示できた。また、グラウチングによる透水性の低下割合と注入範囲の関係について理論に基づく評価を行い、その手法は簡便であり設計や湧水量予測において有用性が高いことを示した。

報告書

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得

戸栗 智仁*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 中島 均*; 杉山 博一*; 齋藤 亮*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平; 桝永 幸介

JAEA-Research 2017-013, 131 Pages, 2018/02

JAEA-Research-2017-013.pdf:8.49MB

北欧では、湧水量を大幅に少なくするために、浸透性が高くて耐久性の高い活性シリカコロイドを用いた溶液型のグラウト(以下、溶液型グラウトと呼ぶ)の研究が行われ、沿岸域の地下研において実証試験および実適用が開始されている。溶液型グラウトは海水条件下で適用され始めているが、固化のメカニズムは不明であり、施工方法も未確立である。国内外のいずれの事例において具体的な施工方法は未確立である。溶液型グラウトの周辺岩盤への影響については未知の部分が多い。このような背景を踏まえて、本業務は、資源エネルギー庁の公募事業である、「地層処分技術調査等事業(沿岸部処分システム高度化開発)」の一環として、3年程度をかけてグラウトに関する研究を行う計画であり、本報告書はその初年度の成果をまとめたものである。

論文

Latest rock grouting technologies under sea water in Nordic countries and Japan

辻 正邦*; 沖原 光信*; 中島 均*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平

Proceedings of 6th East Asia Forum on Radwaste Management Conference (EAFORM 2017) (Internet), 6 Pages, 2017/12

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、文献調査や海外の現地視察およびワークショップを実施し、最新の知見を整備した。その結果、日本,スウェーデン,フィンランドとそれぞれ対策から課題となるポイントが配合選定、設計手法、施工手法と大きく区分されると考えられた。最終的には各国の対策を把握して、適切な設計施工を実施するのが望ましいといえる。我が国においては、注入する岩盤の地下水環境や練混ぜ水が淡水から海水条件となる可能性を想定し、ジェネリックな海水条件に対する配合対策を開発する必要があることが明らかになった。

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27年度); 設計・施工計画および施工対策技術の開発(委託研究)

戸栗 智仁*; 小林 伸司*; 辻 正邦*; 矢萩 良二*; 山田 俊子*; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 青柳 芳明

JAEA-Technology 2017-005, 43 Pages, 2017/03

JAEA-Technology-2017-005.pdf:4.4MB

超深地層研究所計画における工学技術に関する研究は、大きく分けて、(1)「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、(2)「研究坑道の建設技術の開発」、(3)「研究坑道の施工対策技術の開発」、(4)「安全性を確保する技術の開発」および(5)「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の5項目に分類して進めている。これまでは、「第2段階」の調査研究として、研究坑道掘削工事で取得される計測データや施工データを用いた評価に基づく設計の妥当性についての検討などを中心に進めるとともに、「第3段階」の調査研究として、施工対策技術としての湧水抑制対策についても検討してきた。平成27年度は、第3期中長期計画で実施する必須の研究開発課題である「地下坑道における工学的対策技術の開発」の一環として実施中のウォータータイトグラウト技術の開発に関連し、これまで瑞浪超深地層研究所で実施・整備してきたグラウト技術の取りまとめ、その結果に基づく深度500m研究アクセス南坑道におけるポストグラウチング計画立案、地層処分の観点からの技術開発成果の整理、グラウト技術に代わる止水技術に関する情報収集・整理を実施した。

論文

Post-grouting experiences for reducing groundwater inflow at 500 m depth of the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

辻 正邦*; 小林 伸司*; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 松井 裕哉

Procedia Engineering, 191, p.543 - 550, 2017/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:4.21

本稿は、瑞浪超深地層研究所の深度500m水平坑道におけるポストグラウチングの施工結果について報告するものである。ポストグラウチングでは、グラウト材料、注入工法、注入範囲についての最適な仕様を確認した。その結果、溶液型材料の使用、複合動的注入工法の適用、プレグラウチングの外側の範囲に対するポストグラウチングの実施、という設定が有効であった。湧水抑制対策としては、プレグラウチングを実施し、その後ポストグラウチングを実施する組み合わせが効率的であり、その際、最適な設計(溶液型グラウト、複合動的注入、プレグラウトの外側範囲に適用)に基づき施工することで、更なる湧水抑制効果が期待できると考えられる。

論文

Post-grouting with colloidal silica at great depth of the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

辻 正邦*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 松井 裕哉

Proceedings of 8th Nordic Grouting Symposium, p.171 - 185, 2016/09

本論文は、瑞浪超深地層研究所(MIU)の大深度地下において実施したコロイダルシリカを用いたグラウト(CSG)の適用性を示している。瑞浪超深地層研究所では、深度300mにおけるポストグラウト試験で3年以上にわたりその耐久性と適用性が確認された。さらに、スウェーデンのプロジェクトとこの試験に関して、CSGの適用性を比較した結果、MIUにおいてスウェーデン式の理論的設計の適用性が示された。これを受け、MIUの深度500mの坑道においてさらなる湧水抑制とグラウチング手法の開発のためにスウェーデン式のグラウチング設計法を用いたCSGを実施し、このポストグラウチングによって湧水の低減が図られ、グラウチングした岩盤の透水係数は10$$^{-9}$$m/sより小さいと評価された。

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26年度); 設計・施工計画および施工対策技術の開発(委託研究)

小林 伸司*; 新美 勝之*; 辻 正邦*; 山田 俊子*; 青柳 芳明; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 大澤 英昭

JAEA-Technology 2015-039, 170 Pages, 2016/02

JAEA-Technology-2015-039.pdf:37.73MB

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」、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」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、研究坑道の設計・施工計画技術の開発および施工対策技術の開発を目的として、地震動特性と湧水抑制対策技術に関する検討を実施した。地震動特性に関する検討については、瑞浪超深地層研究所に設置した地震計等の計測結果を分析し、各深度の方向ごとの計測データや地質状況との関係を総括的に評価した。湧水抑制対策技術に関する検討としては、平成25年度に立案した施工試験計画に基づいてポストグラウトを施工した結果を評価し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。

論文

瑞浪超深地層研究所における大深度のポストグラウチング技術; 新技術を導入した設計、施工実績、湧水抑制効果の評価について

辻 正邦*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎

第44回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.359 - 364, 2016/01

瑞浪超深地層研究所では、湧水とその排水処理費の低減および安全施工の観点から研究坑道掘削時に坑道周辺のプレグラウチングを実施している。特に大深度地下では、高水圧と低透水性岩盤といった既往の実績がほとんどない条件下であることから、グラウチング技術の開発を行いながら坑道掘削を進めてきた。深度500mの研究アクセス南坑道では、プレグラウチングを実施しながら掘削を行い、掘削完了後の一部区間を対象にポストグラウチングの設計施工を実施した。本論文では、最新技術を採用した当該のポストグラウチングの設計および施工実積の概要について紹介するとともに、一連のグラウチングによる大深度における湧水抑制効果の評価について報告する。

論文

Grouting for reducing groundwater inflow into a gallery at 500m depth of the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

辻 正邦*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎

Proceedings of the ISRM Regional Symposium EUROCK 2015 & 64th Geomechanics Colloquium; Future Development of Rock Mechanics, p.35 - 41, 2015/10

瑞浪超深地層研究所では、掘削工事における地下水の湧水量を低減するために岩盤グラウチングが主要技術として用いられてきた。本稿は、深度500mレベルの延長120mの坑道におけるグラウチング工事の概要について報告するものである。先行ボーリング調査を行い、主に超微粒子セメントによるプレグラウチングを行いつつ本坑道の掘削を完了した後は、坑道全体の湧水量が約200から220L/分であり、許容湧水量を満足した。その後、延長16mの区間において新設計(溶液型グラウトの適用、複合動的注入の適用、プレグラウトの外側範囲を改良ゾーンに適用)によるポストグラウト工事を実施した。その結果、これらの新しい設計が効果的であることが確認でき、対象区間の湧水量は35L/分から11L/分に減少した。今回の実積は、既存のグラウチング技術の高度化に役立つものであり、新しい設計技術がプレグラウトの段階から実施されていれば、更なる湧水抑制が可能であったと考えられる。

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25年度); 設計・施工計画および施工対策技術の開発(委託研究)

小林 伸司*; 新美 勝之*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 山田 俊子*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 堀内 泰治*; 青柳 芳明

JAEA-Technology 2014-035, 172 Pages, 2015/01

JAEA-Technology-2014-035.pdf:91.27MB

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」、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」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、研究坑道の設計・施工計画技術の開発および施工対策技術の開発を目的として、地震動特性と湧水抑制対策技術に関する検討を実施した。地震動特性に関する検討については、瑞浪超深地層研究所に設置した地震計等の計測結果を分析し、大深度における地震特性に関する知見を得た。湧水抑制対策技術に関する検討としては、ポストグラウチング手法について既往の情報を収集・整理するとともに、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。

論文

瑞浪超深地層研究所における大深度下でのグラウト設計と施工実績および改良効果の評価

辻 正邦*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎

第43回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.7 - 12, 2015/01

瑞浪超深地層研究所では、研究坑道の掘削工事にあたり、湧水・排水処理の低減と安全な施工の観点から坑道周辺のプレグラウチングを実施している。特に大深度地下では、高水圧と低透水性岩盤といった既往の実績がほとんどない条件下であることから、グラウチング技術の開発を行いながら坑道掘削を進めている。深度500mの研究アクセス南坑道の掘削にあたっては、事前に実施した先行ボーリングの調査結果に基づいて湧水量を予測してプレグラウト設計を行った。探り削孔、材料選定、追加孔の設定、チェック孔による確認などを適切に実施し、適宜仕様を見直しながら施工した結果、3.5MPa以上の高水圧下において十分なグラウト改良効果が得られ、設定した許容湧水量を下回った。

論文

Status of grouting to reduce groundwater inflow into deep shafts and galleries in the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 小林 伸司*; 辻 正邦*

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

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物地層処分技術に関する研究開発を実施しており、その一環として超深地層研究所計画を実施している。この計画の中で、施工対策技術として湧水抑制対策技術に関する研究を実施している。瑞浪超深地層研究所の立坑や水平坑道においてグラウトを実施し、普通セメントで2ルジオン、超微粒子セメントで0.2ルジオン、溶液型シリカでは0.29ルジオンという透水性を達成することができた。

論文

Comparison of grouting with silica sol in the $"A$sp$"o$ Hard Rock Laboratory in Sweden and Mizunami Underground Research Laboratory in Japan

辻 正邦*; Funehag, J.*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎

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

溶液型シリカは環境影響が少なくかつ開口幅の小さな割れ目にも浸透する。スウェーデンにおいては、溶液型シリカに関する研究や適用例が最近増えており、割れ目の透水性と理論的な浸透長さによってグラウトの設計が行われる。2008年にはエスポ岩盤研究所の深度450mのトンネルにおいて、2010年には瑞浪超深地層研究所の深度300mにおいて溶液型シリカを用いたグラウトが実施された。双方のグラウトの結果を比較すると、割れ目密度の大きい日本においてもスウェーデンのグラウト技術は適用が可能であり、日本特有のグラウト手法もスウェーデンにおけるグラウト品質の向上に役立つと期待される。

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24年度(委託研究)

深谷 正明*; 納多 勝*; 畑 浩二*; 竹田 宣典*; 秋好 賢治*; 石関 嘉一*; 金田 勉*; 佐藤 伸*; 柴田 千穂子*; 上田 正*; et al.

JAEA-Technology 2014-019, 495 Pages, 2014/08

JAEA-Technology-2014-019.pdf:82.23MB

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500m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。

論文

Grouting experiment with colloidal silica at 300 m depth of the Mizunami URL

小林 伸司*; 延藤 遵*; 杉山 博一*; 草野 隆司*; 辻 正邦*; 見掛 信一郎; 松井 裕哉

Proceedings of European Rock Mechanics Symposium (EUROCK 2012) (CD-ROM), 13 Pages, 2012/05

原子力機構は、岐阜県瑞浪市において建設中の深地層の研究施設において地質環境調査技術に関する研究開発を行っている。排水処理を考慮すると、湧水量は最少限にとどめる必要がある。瑞浪超深地層研究所の深度460m地点で湧水抑制のためセメントグラウトが行われたが、セメントが浸透しないような割れ目からの湧水が、より深い深度で問題となる可能性がある。本研究では、瑞浪超深地層研究所の深度300m地点において、コロイダルシリカの注入試験と水圧抵抗性試験を実施した。その結果、コロイダルシリカのような溶液型グラウトは微細な割れ目にも浸透し岩盤の透水性を1Lu未満に低下させることができること、9MPa以上の水圧抵抗性を有することを確認した。

論文

瑞浪超深地層研究所深度300mにおける耐久性に優れた溶液型グラウトの試験施工

延藤 遵*; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 見掛 信一郎; 神谷 晃; 石井 洋司

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.179 - 184, 2011/01

瑞浪超深地層研究所掘削工事では、排水処理費等を考慮すると極力湧水を抑制することが望ましい。換気立坑の立坑深度460mまでは、セメント材料を用いたプレグラウチングにより湧水を抑制してきたが、今後の掘削の進展に伴う湧水圧の増大により、セメント材料が浸透しない微小亀裂からもある程度の湧水が発生することが懸念される。そこで、浸透性と耐久性に優れた特殊な溶液型グラウトを用いて、深度300mの水平坑道で試験施工を実施した。その結果、1Luを下回る透水場においても十分な湧水抑制効果を有することが確認された。さらに、グラウト注入区間に9MPa強の水圧を作用させても、水圧作用前後において顕著な透水性の変化は見られず、グラウトによる湧水抑制効果が保たれていることを確認した。

論文

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,6; グラウト浸透モデルによる原位置注入試験結果の事後分析

辻 正邦*; 延藤 遵*; 沖原 光信*; 杉田 裕; 藤田 朝雄; 新貝 文昭

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.93 - 94, 2010/09

湧水抑制のために必要となるグラウトの代表的材料であるセメント材料は、高アルカリ影響などにより他のバリアへ悪影響を与えることが懸念される。このため、グラウト注入時には湧水抑制対策の観点から要求される範囲に限定してグラウトを注入することが、経済性だけではなく長期安全性の観点からも望まれる。これまでに、グラウト浸透距離を推定するためのGustafsonとStilleの理論(GSモデル)の適用性を室内実験により検討してきた。本報告では、幌延深地層研究所の換気立坑大型試錐座(GL-250m)で実施された原位置適用性試験の結果をGSモデルを用いて分析することにより、同モデルの適用性を考察した。その結果、原位置注入試験の結果は、GSモデルを用いた事後分析により説明可能であり適用性が示された。しかし、亀裂特性に関するデータが不足している場合は浸透経路のモデル化が恣意的となるため、限定的な調査結果から浸透モデルを推定する手法については、今後さらなる研究が必要である。

口頭

瑞浪超深地層研究所深度500mにおけるグラウチング技術,1;先行ボーリング調査結果に基づくグラウチング設計技術

小林 伸司*; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 鵜飼 誉喜*; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所では、換気立坑等の掘削工事にあたり、湧水処理の低減と安全な施工の観点から坑道周辺の湧水抑制対策を行いつつ坑道掘削を進めている。深度500m研究アクセス南坑道の掘削にあたっては、事前に実施した先行ボーリングの調査結果から湧水抑制対策が必要と判断されたため、使用材料に着目したプレグラウング設計を行った。掘削進捗と坑道からの総湧水量に応じ適宜プレグラウチング仕様を見直し施工した結果、深度500mの排水ポンプ能力から設定した許容湧水量を掘削後湧水量は下回った。本稿では、プレグラウチング設計技術として、先行ボーリング調査結果に基づく予測湧水量とプレグラウチングの仕様について報告する。

口頭

瑞浪超深地層研究所深度500mにおけるグラウチング技術,2;グラウチング実績と適用技術の有効性評価

辻 正邦*; 小林 伸司*; 草野 隆司*; 江口 慶多*; 見掛 信一郎; 佐藤 稔紀

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所では、深度500m研究アクセス南坑道の掘削にあたり、先行ボーリングの調査結果に基づきプレグラウチングの仕様が検討された。本稿では、その仕様を受けて施工したプレグラウチング実績と、適用したグラウチング技術の有効性評価について報告する。プレグラウチングの使用材料は主に超微粒子セメントとし、割れ目密集部においても既往実績と同等の改良が可能であった。掘削後は坑道に設定した許容湧水量を満足し、適用技術は高水圧と低透水性岩盤の条件下において有効であったと評価した。また、高水圧下で更なる湧水抑制効果を得るには、浸透性が高く改良限界値が低い溶液型グラウト等の適用を検討することが望ましい。

口頭

スウェーデンのエスポ硬岩研究所と瑞浪超深地層研究所における溶液型グラウトによるグラウチングの比較研究

辻 正邦*; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; Johan, F.*

no journal, , 

溶液型グラウトは、微細な亀裂に浸透可能なグラウト材料である。ただし、トンネル工事における岩盤グラウチング材としての実績は少ない。近年、スウェーデンでは溶液型グラウトによる岩盤グラウチング技術の研究開発が進んでおり、亀裂開口幅分布の推定および理論式によるグラウト浸透距離の算定に基づくグラウト設計手法が開発されている。2008年には、エスポ硬岩研究所の深度450mの坑道、TASSトンネルの掘削において溶液型グラウトを用いたプレグラウチングが実施された。一方、2010年には、瑞浪超深地層研究所の深度300mステージにおいて溶液型グラウトによる原位置試験が実施された。本報告では、両者を比較して類似点・相違点を抽出し、今後の課題を示した。

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