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論文

ANISOTROPY,REVERSIBILITY AND SCALE DEPENDENCE OF TRANSPORT PROPERTIES IN SINGLE FRACTURE AND FRACTURED ZONE-NON-SORBING TRACER EXPERIMENT AT THE KAMAISHI MINE-

澤田 淳; 内田 雅大; 高原 弘幸*; THOMAS W.*

International Seminar on First TRUE stage, p.151 - 164, 2002/00

花崗岩に代表される亀裂性岩盤における物質移行は、岩盤中に存在する割れ目(亀裂)に支配される。そのため、釜石原位置試験場において、透水に寄与する亀裂の水理学的・地質学的な調査により、数10mスケールを対象とした試験エリアの水理地質構造を明らかにした。また、抽出された透水性割れ目を対象に非吸着性トレーサー試験を繰り返し行い、その結果を解析することで、物質移行に寄与する開口幅=1$$sim$$10$$times$$√T(T:透水量係数)に分布すること、ならびに分散長=1/10$$times$$1(1:移行距離)にほぼそうことが示された。

報告書

釜石鉱山における非収着性トレーサー試験研究

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; Doe, T.*

PNC-TJ1205 98-001, 255 Pages, 1998/03

PNC-TJ1205-98-001.pdf:8.45MB

花崗岩に代表される結晶質岩中の水理・物質移行には、割れ目の分布や連続性が大きく係わっていることが知られているが、その定量的な評価に必要な原位置試験データの蓄積は十分とはいえない。そこで、本研究では、釜石鉱山550mレベルの約100m$$times$$60mの領域を対象として、割れ目調査、水理試験および比収着性トレーサーによる原位置トレーサー試験を実施した。平成6年度は、水理地質構造調査の一環として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削と既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびボーリング孔の水理地質調査を行った。平成7年度は、引き続き3本のボーリング孔(KH-23孔、KH-21孔、KH-25孔、各80m)を掘削し、削孔時の既存孔における圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査を行なうとともに、KH-25孔の簡易単孔透水試験を実施した。平成8年度は、試験区域の中央および西側境界に2本のボーリング孔、KH-24孔およびKH-22孔(各80m)を掘削しトレーサー試験に必要なボーリング孔配置を完成させた。また、孔間透水試験及び予備的トレーサー試験を実施し、その結果をもとにトレーサー試験の実施対象とする透水割れ目を抽出した。その後、それまでに得られた地質データおよび水理試験データを総合的に評価して、マルチパッカーシステムの更新を行なった。最終年度となる本年度は、試験対象割れ目(単一割れ目2箇所、亀裂ネットワーク部1箇所)において、非吸着性トレーサー試験を実施した。また、得られた試験結果について準理論解を用いた解析を行ない、透水性割れ目の水理物質移行パラメータを評価した。また、これと並行して、平成8年度に動燃殿が実施した孔間透水試験結果の解析的な検討を行ない、試験対象エリアの水理地質構造について考察した。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成8年度)報告書概要版

米田 吉宏*; 高原 弘幸*; 中村 直昭*; 秋山 眞介*; 守屋 俊文*; 根本 健之*

PNC-TJ1380 97-002, 157 Pages, 1997/03

PNC-TJ1380-97-002.pdf:7.9MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5$$sim$$H9年度)では、次の5つの領域が研究対象とされている。すなわち、1.深部地質環境特性の把握(TASX-1)、2.深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASX-2)、3.結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASX-3)、4.人工バリアに関する研究(TASX-4)、5.地震に関する研究(TASK-5)である。本報告書は、主に1.の深部地質環境特性の把握を目的として実施された調査・試験結果をまとめたものであり、同時にこれは他の研究のための基礎的な資料を提供するものである。本年度は大別して3つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。1.割れ目充填物の年代測定:割れ目充填物中の変質鉱物であるセリサイトのK-Ar年代測定を実施した。その結果、同試料のフィッション・トラック年代よりも15Ma以上古い年代値が得られた。同試料では他の割れ目の影響や、再動・再変質等の影響を被っていないことから、割れ目充墳物は栗橋花崗閃緑岩体の冷却過程において形成され、岩体同様に徐々に冷却したものと推定された。地質構造および割れ目形成史のまとめ:現在迄に取得されている地質データを見直し、原位置試験場周辺の地質構造や割れ目特性、充填物・変質部の鉱物・地化学特性、形成史についての取りまとめを実施した。弾性波トモグラフィー:KF-1,2孔周辺における割れ目帯およびみずみちの検出を目的として弾性波トモグラフィーを適用し、解析には2種類の手法を用いた。その結果を比較検討したところ、地質観察(NW坑道周辺及びKF-1、2孔)で推定される割れ目帯、流体流動電位法(KF-1孔)においてSPのアノーマリーが検出された領域、流量検層(KF-1、2孔)で多くの湧水が確認された区間において両解析手法ともに低速度帯の存在が認められ、弾性波トモグラフィーが割れ目帯及びみずみちの検出技術として有効な手法であることが明らかとなった。2.降水量・気温・坑道湧水量・間隙水圧の経時変化の把握:KG-1孔の間隙水圧の経時変化と降水量に関連性があることが認められた。また、KD-90坑道とNW坑道周辺における間隙水圧の観測から550mL坑道内に存在する高水圧帯の連続性が推測された。KF-1、2孔、KCH-1、2孔における水理試験:これらの試錐孔において流量検層、PNC式JFT法および低圧ル

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成8年度)報告書

米田 吉宏*; 高原 弘幸*; 中村 直昭*; 秋山 眞介*; 守屋 俊文*; 根木 健之*

PNC-TJ1380 97-001, 1338 Pages, 1997/03

PNC-TJ1380-97-001.pdf:48.73MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5$$sim$$H9年度)では、次の5つの領域が研究対象とされている。すなわち、(1)深部地質環境特性の把握(TASK-1)、(2)深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASK-2)、(3)結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASK-3)、(4)人工バリアに関する研究(TASK-4)、(5)地震に関する研究(TASK-5)である。本報告書は、主に(1)の深部地質環境特性の把握を目的として実施された調査・試験結果をまとめたものであり、同時にこれは他の研究のための基礎的な資料を提供するものである。本年度は大別して3つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。(1).割れ目充填物の年代測定:割れ目充填物中の変質鉱物であるセリサイトのKーAr年代測定を実施した。その結果、同試料のフィッション・トラック年代よりも15Ma以上古い年代値が得られた。同試料では他の割れ目の影響や再動・再変質等の影響を被っていないことから、割れ目充填物は栗橋花崗閃緑岩体の冷却過程において形成され、岩体同様に徐々に冷却したものと推定された。地質構造および割れ目形成史のまとめ:現在迄に取得されている地質データを見直し、原位置試験場周辺の地質構造や割れ目特性、充填物・変質部の鉱物・地化学特性、形成史についての取りまとめを実施した。弾性波トモグラフィー:KF-1、2孔周辺における割れ目帯およびみずみちの検出を目的として弾性波トモグラフィーを適用し、解析には2種類の手法を用いた。その結果を比較検討したところ、地質観察(NW坑道周辺及びKF-l、2孔)で推定される割れ目帯、流体流動電位法(KF-1孔)においてSPのアノーマリーが検出された領域、流量検層(KF-l、2孔)で多くの湧水が確認された区間において両解析手法ともに低速度帯の存在が認められ、弾性波トモグラフィーが割れ目帯及びみずみちの検出技術として有効な手法であることが明らかとなった。(2).降水量・気温・坑道湧水量・間隙水圧の経時変化の把握:KG-1孔の間隙水圧の経時変化と降水量に関連性があることが認められた。また、KD-90坑道とNW坑道周辺における間隙水圧の観測から550mL坑道内に存在する高木圧帯の連続性が推測された。KF-1,2孔、KCH-l,2孔における水理試験:これらの試錐孔において流量検層、PNC式

報告書

釜石鉱山における非吸着性トレ-サ-試験のための水理地質構造の調査研究(III)

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; 根木 健介*; Doe, T.*

PNC-TJ1205 97-001, 297 Pages, 1997/03

PNC-TJ1205-97-001.pdf:10.02MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削等の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、この非収着性トレーサー試験を実施するための準備の初年度の作業として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削とこれに伴う既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびボーリング孔の水理地質調査を行うことによりKH-19孔とKH-20孔間の水理地質構造を推定した。平成7年度は、平成6年度に引き続き3本のボーリング孔(各80m)を掘削し、ボーリング孔掘削時の既存孔における圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査、簡易的な水理試験を実施し、平成6年度に取得されたデータとともに総合的に解析して試験対象領域の水理地質構造モデルを検討した。平成8年度は、新たに2本のボーリング孔、KH-24孔およびKH-22孔(各80m)を掘削しトレーサー試験に必要なボーリング孔配置を完成させるとともに、トレーサー試験用にマルチパッカーシステムのパッカー配置と配管を更新した。また、トレーサー試験対象割れ目の水理物質移行特性を概略的に把握するために孔間透水試験ならびに予備的トレーサー試験を組み合わせて実施し、平成9年度に実施する非収着性トレーサー試験に用いる透水性割れ目を抽出した。

報告書

釜石鉱山におけるREDOX調査のための試錐孔掘削報告書(平成7年度)

横井 浩一*; 米田 吉宏*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC-TJ1380 96-002, 68 Pages, 1996/03

PNC-TJ1380-96-002.pdf:3.16MB

釜石原位置試験では、地層科学研究の一貫として、割れ目系岩盤である花崗閃緑岩(結晶質岩)を対象に、地下の基礎的な地質環境特性の把握と現象の理解、現有調査試験技術の適応性の確認を目的とした試験研究が実施されている。その一貫として、現在250mL原位置試験場において、坑道周辺岩盤中の地下水の化学的状態、特にREDOX状態の調査研究が行われている。REDOX状態の調査方法としては試錐孔にパッカーを設置し、空気と接触せずに地下水のREDOX状態をモニタリングする方法が採用されている。本工事ではREDOXモニタリング測定用の機器設置試錐孔を掘削し、パッカー設置個所の割れ目等の岩盤状態を調査する目的で、以下の調査を行った。1)新規試錐孔、KRE-3の掘削2)BTVによる孔内観察3)新規試錐孔、KRE-3孔の岩芯観察上記の調査の結果、本試錐孔ではN80W方向の割れ目が卓越し、深度0.15m$$sim$$1.48mが割れ目の発達した割れ目帯であると考えられた。(1)KRE-3孔の岩芯で観察された亀裂は、開口亀裂22本、閉鎖亀裂45本、亀裂頻度はそれぞれ、2.2本/m、4.6本/mであった。(2)KRE-3孔BTV観察で観察された亀裂は31本であり、うち、開口亀裂が2本、ヘアークラックが19本、鉱物脈は10本であった。(3)KRE-3孔BTV結果ではN72W、60S方向の亀裂の卓越が観察された。(4)0.15$$sim$$1.48m間、8.60$$sim$$9.07mでは割れ目頻度が高く、割れ目帯と考えられた。

報告書

釜石鉱山における非収着性トレーサー試験のための水理地質構造の調査研究(2)

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; 根木 健之*; Doe, T.*

PNC-TJ1205 96-003, 340 Pages, 1996/03

PNC-TJ1205-96-003.pdf:8.4MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水性割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削時の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、試験の準備段階として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削とこれに伴う既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびBTV観察、コア観察、流量検層等を実施し、KH-19孔とKH-20孔間の水理地質構造を推定した。平成7年度は、調査対象領域を広げると共に、試験の中心となる領域の水理地質構造をより詳細に把握するために、平成6年度に引き続き3本のボーリング孔(KH-21、KH-23、KH-25孔)を掘削し、既存ボーリング孔での圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査を行なった。これらのボーリング孔では、BTV観察および岩芯観察による割れ目特性の把握を行なった。また、最後に削孔したKH-25孔においてビルドアップ透水試験を行った。これらの調査試験により得られた、亀裂分布、水圧分布、水圧応答経路から、平成6年度の結果を見直し、試験エリアの岩盤内の詳細な水理地質構造モデルを構築した。

報告書

釜石鉱山における非収着性トレーサー試験のための水理地質構造の調査研究(最終報告書)

下茂 道人*; 高原 弘幸*; Thomas*

PNC-TJ1205 95-004, 170 Pages, 1995/05

PNC-TJ1205-95-004.pdf:9.76MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水性割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削時の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、試験の準備段階として、1)試験対象エリアの水理地質学的構造を把握するためにKH-20孔(孔長100m)を掘削した。その際、KH-19孔に圧力トランスデューサーを設置し、KH-20孔掘削中のKH-19孔への圧力応答を連続観測した。2)KH-20孔においてボアホールテレビ検層、コア観察、流量検層を実施し、透水性割れ目の位置および水理特性を推定した。また、KH-19孔においても流量検層を実施した。3)KD-90坑道北側に新たに掘削されたアクセス坑道から、KH-19KH-20孔に水理試験・トレーサー試験用のパッカー装置を設置した。その結果、KH-20孔掘削中に、KH-19孔内で5箇所の水圧応答が観測された。また、ボアホールテレビおよびコア観察結果との比較により、透水性亀裂の位置をある程度絞り込むことができた。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成6年度)概要

横井 浩一*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC-TJ1380 95-004, 235 Pages, 1995/03

PNC-TJ1380-95-004.pdf:8.44MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5$$sim$$H9年度)では、次の5つの領域が研究対象とされている。すなわち、1)深部地質環境特性の把握(TASK-1)、2)深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASK-2)、3)結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASK-3)、4)人工バリアに関する研究(TASK-4)、5)地震に関する研究(TASK-5)である。本報告書は、主に1)の深部地質環境特性の把握を目的として実施された調査・試験結果をまとめたものであり、同時にこれは他の研究のための基礎的な資料を提供するものである。本年度は大別して7つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。(1).割れ目特性調査:250mL坑道において、割れ目の切った切られたの関係や割れ目充填物の組織から、原位置試験場の割れ目の形成順序を推定した。(2).孔内載荷試験:深度、載荷方向の違いは認められず、変形係数と弾性係数の比で判定される岩盤分類では「締まっている」状態に該当した。(3).初期応力測定;550mL坑道において実施された水圧破砕法、円錐孔底ひずみ法、AE法、DRA法より算出された最大主応力の方向はNS$$sim$$N30°W、5$$sim$$20°Nと概ね一致し、水圧破砕法、AE法およびDRA法で推定された鉛直応力は付近の推定被り圧7.0MPaに一致した。(4).MOSAX地下水サンプラーを用いた採水:KG-1孔において予定した5つの区間の内、3つの区間で本採水を実施した。(5).間隙水圧測定:KG-1孔における水圧分布は、全体的な傾向として、大きく分けて4つの帯水層と3つの難透水層に分けられ、間隙水圧の経時変化は原位置試験場周辺の降雨量と調和的な推移を示した。(6).地下水の地球化学特性調査:人工バリア坑道およびアクセス坑道の掘削等のイベントが湧水の物理化学パラメータおよび化学成分に変動を与えることが明らかとなった。(7).既存坑道周辺の応力測定:岩芯鑑定、水平面内および鉛直断面内の応力分布から、水平孔で壁面から0.5$$sim$$1.0m、45°上向きで2.0m程度まで坑道の影響が顕著であった。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成5年度)

長 久*; 横井 浩一*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC-TJ1380 94-001, 669 Pages, 1994/03

PNC-TJ1380-94-001.pdf:42.19MB

釜石原位置試験第1フェーズでは、地層科学研究の一環として割れ目系岩盤である花崗岩を対象に、地質、水理環境特性の把握と現象の理解と現有調査技術の適用性の確認を目的とした試験研究が実施された。動燃事業団は、第2フェーズの目的を岩体の地質、水理、力学特性の深度依存性や不均質性を把握するために研究範囲を拡大し、地下深部の詳細な地質環境特性の把握と現象の理解および調査試験技術の高度化と確立と設定し、以下の5項目を研究領域として取り組む事としている。1)深部地質環境特性の把握2)深部岩盤における掘削影響領域の評価3)結晶質岩中の水理・物質移行に関する研究4)人工バリア試験5)地震に関する試験研究本報告書では、1)$$sim$$5)の研究の基礎資料を提供するとともに、原位置試験場を含むその周辺の地質構造や水理特性、力学特性、地球化学特性、岩盤内充填粘土挙動の把握を行い、同時に調査を通じて調査試験手法の評価を行い問題点と課題を把握した。

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