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報告書

DH-2号孔のコアを用いたジョイントせん断試験

丸山 誠*; 鳥井原 誠*; 三上 哲司*; 畑 浩二*

JNC TJ7400 2005-030, 106 Pages, 2003/02

JNC-TJ7400-2005-030.PDF:50.79MB

本業務の目的は、がんばんないに無数に存在するジョイント(割れ目)から力学的に影響が大きいと考えられる代表的なジョイントを抽出し、その強度・変形特性と幾何学的な特性を明らかにすることである。本件では、DH-2号孔の土岐花崗岩のジョイントを含む試料を用いた室内試験を実施した。試料は、ジョイントの角度、形状および、充填物の有無などを指標に数種類に分類し、各分類にしたがいジョイント面の垂直剛性、せん断剛性などを算定するとともに、これらの物性からジョイントを考慮した解析に必要なBarton-Bandis Modelの破壊基準を作成した。

報告書

幌延深地層研究センターにおけるコンクリート材料の施工性に関する研究(III)

入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 竹田 宣典*; 秋好 賢治*

JNC TJ5400 2003-002, 104 Pages, 2003/02

JNC-TJ5400-2003-002.pdf:107.42MB

幌延深地層研究センターは,処分場の設計建設技術に関する確認検証を行うことがその役割の1つとしてあげられている。処分場の建設の際に使用されるセメントは,周辺岩盤や緩衝材に与える影響を最小限とするために,低アルカリ性セメントの仕様が検討されている。核燃料サイクル開発機構殿では,フライアッシュの含有率の高い低アルカリ性セメント「HFSC」を開発し,室内試験や実規模に近いレベルでの試験を通じて施工性を把握してきた。今年度はこれまでの成果を踏まえ,材料の品質のばらつきがコンクリートの性能に与える影響や鉄筋腐食の長期データの取得などを行った。また,幌延深地層研究センターにおける原位置試験の検討を行った。今年度の研究を実施して得られた成果を要約すると以下のとおりである。フライアッシュの種類や混合割合がpHの低下速度に与える影響を測定した結果,フライアッシュの種類の影響は小さかった。フライアッシュの品質のばらつきが高流動コンクリートに与える影響については,硬化コンクリートの強度への影響は小さいが,フレッシュコンクリートにはスランプ変動や空気量変動などの影響を与えることが確認された。しかしその影響は顕著ではなく,事前にフライアッシュの品質を確認して,高性能AE減水剤量を調整することで十分に対応できると判断した。フライアッシュの品質変動は,吹付けコンクリートへはほとんど影響を与えない結果であった。海洋暴露1年試験の結果,HFSCを用いた鉄筋コンクリートでは,塩分は鉄筋まで浸透していないにもかかわらず,鉄筋の腐食は進行していた。また6ヶ月から1年間の腐食の進行は緩やかであった。セグメントの破壊試験を行った結果,設計上期待した性能が満足されていることが確認され,HFSCが構造部材として十分適用できることが実証された。幌延深地層研究センターの建設の際に部分的にHFSCを使用するためのセメントの供給計画について検討し,北海道内で全ての材料を混合してHFSCを供給できることを確認した。

報告書

幌延深地層研究センターにおけるコンクリート材料の施工性に関する研究(II)

入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 秋好 賢治*; 上垣 義明*

JNC TJ8400 2002-013, 87 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-013.pdf:1.59MB

幌延深地層研究センターは、処分場の設計建設技術に関する確認検証を行うことがその役割の1つとしてあげられている。処分場の建設の際に使用されるセメントは、周辺岩盤や緩衝材に与える影響を最小限とするために、低アルカリ性セメントの使用が検討されている。核燃料サイクル開発機構殿では、フライアッシュを高含有した低アルカリ性セメント(HFSC)を開発し、室内試験を通じてその性能を研究してきた。しかし、構造物としてのコンクリート系材料に求められる施工性や物理性能などは、いまだ十分研究されていない。本研究は、実際の処分場において、コンクリートが使用される状況(吹付コンクリート、覆工コンクリート、グラウトなど)を想定して施工性を検討するとともに、要求通りの性能を発揮できるかどうかの検討を行ったものである。吹付けコンクリートに関しては、模擬トンネルの施工試験を行い、吹付け施工が可能であることを実証した。施工性に関しては良好な結果を得た。低アルカリ性セメント中では鉄筋などの鋼材の腐蝕する挙動が普通セメント中と異なっている可能性がある。鉄筋腐蝕に関しては、昨年度の研究で作った供試体を海中および飛沫帯における暴露試験を開始した。塩分浸透量や埋込んだ鉄筋の腐蝕状況などの調査を来年度以降実施する予定である。HFSCはシリカヒュームを含んでおり高性能AE減水剤でワーカビリティを確保するコンクリートである。従って、吹き付け以外のコンクリートでは、高流動コンクリートとなる。ここでは覆工コンクリートがプレキャストコンクリートである場合を想定して、セグメントの製造方法の検討を実施した。セグメントは上記の理由により、高流動コンクリートとして製造する計画とした。製造に先立て通常のシールドセグメントを例に試設計を行い、その断面形状にて2ピース試作を行った。セグメントを製造することにおいて問題はないことを確認した。グラウトに関しては、微粒子セメント、石灰石粉微粉末、シリカフュームを組み合わせることによって、低アルカリ性を示す微粉体ができることがわかった。上記の実験結果を踏まえて課題の抽出と今後の研究開発の方向を示した。もっとも大きな課題は、強度発現が遅いことである。吹付けコンクリートにおいても、セグメントコンクリートにおいても、普通セメントでは材令28日で満足できる強度に、HFSCでは28日材齢では到達できなかっ

報告書

幌延深地層研究センターにおけるコンクリート材料の施工性に関する研究

入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 保岡 哲治*; 上垣 義明*

JNC TJ1400 2001-004, 150 Pages, 2001/05

JNC-TJ1400-2001-004.pdf:3.8MB

セメントを結合材としたコンクリート材料は、その間隙水がph12.5程度の高アルカリ性になることから、ベントナイトや岩盤に与える影響が指摘されている。そのため、特に地下水位以下に建設される放射性廃棄物処分場では、ベントナイトや岩盤を変質させないセメント系材料が求められる。そのため、セメントの物理的性能を失わないで間隙水のphが11.0以下を目標とした低アルカリセメントの研究が進められてきた。これまでフライアッシュを多量添加した低アルカリセメントHFSCの研究を進めてきたが、間隙水の化学的特性把握やその挙動評価など基本的な特性は把握されたが、施工性などの建設に関わる課題は抽出されているものの、その検討はなされていない。本研究では低アルカリ性コンクリートについて、幌延深地層研究センターへの適用を視野に入れて」岩盤中の地下施設における施工性を確認するための室内試験レベルのデータを取得するとともに、施工性確認の為に必要な技術開発項目を明らかにすることを目的とする。本研究で得られた結論は以下の通りである。(1)低アルカリ性セメントとしてHFSCとAECLが開発したLHHPCについて、室内試験における湿式吹試験の結果、カルシウムサルホアルミネート系急結剤を使用することによって、目標とした吹付けコンクリートとしての性能(12時間圧縮強度1.0n/m㎡、24時間圧縮強度9n/m㎡)を確保する結果を得た。本実験より、室内試験レベルでは、吹付けの可能性が確認された。(2)低アルカリ性セメント中での鉄筋の腐食挙動を調査するための暴露試験について鉄筋コンクリート供試体を海中に暴露する試験計画を作成した。(3)低アルカリ性を1ヶ月程度で発見するためのセメントの改良として、シリカフュームとセメントの使用量を同量とすることで、低アルカリ性を早期に実現できることがわかった。この期間は温度を上昇させるとph低下速度がさらに急激に上昇する。(4)低アルカリ性セメントを放射性廃棄物処分場において想定すべき使用部位を検討し、実際の使用に向けた実験計画を作成した。

論文

超深地層研究所計画 -超大深度地下を科学する-

三上 哲司; 杉原 弘造

土木学会誌, 83, p.6 - 9, 1998/00

動燃は(発表時はサイクル機構)高レベル放射性廃棄物処分の基盤研究として地層科学研究を進めている。「深地層の研究施設」としての超深地層研究所計画のうち特に地下施設の設計研究成果について中心に記述している。さらに、関係者各位にこの地下施設において行われる研究内容やその他の分野の研究も積極的に行っていただける様に広かれた研究施設としての位置付を述べて、この計画への参画をお願いしている。

報告書

機械掘削による影響評価試験の事前調査および事前解析研究(平成6年度)成果概要

山本 卓也*; 三上 哲司*

PNC TJ1449 95-004, 72 Pages, 1995/03

PNC-TJ1449-95-004.pdf:24.75MB

岩盤内に水平坑道や立坑を掘削することにより、空洞周辺では岩盤本来の力学・水理学的特性が変化することが知られている。このような掘削によって発生する岩盤の特性変化を把握し、評価することは、地下施設の設計・建設や安全性評価を行う上で重要な事項のひとつである。動力炉・核燃料開発事業団では昭和62年度以来、東濃鉱山において水平坑道および立坑を掘削し、それに伴い発生する掘削影響の範囲と特性の変化の程度に関する評価研究を実施してきた。これらの研究では、坑道掘削に発破工法を使用しており、掘削影響は主として発破に伴う岩盤の損傷により発生したことが明らかとなっている。これに対し、平成5年度から機械掘削による影響評価試験を実施し、発破による掘削影響との比較により工法の違いによる掘削影響の違いを考察する予定である。本研究では、平成5年度に引き続き機械掘削による影響評価試験の事前調査として、岩盤内変位を測定するためのボーリング孔の壁面観察、2種類の岩盤内変位計の設置と初期値の計測、および岩石の拘束圧と透水性の関係を評価するための室内透水試験を行った。さらに、平成5年度および6年度の調査により取得されたデータに基づき、5年度に用いた解析モデルの見直しを行い、坑道掘削時の岩盤挙動を予測するための事前解析を行った。事前解析では、初期応力、地質構造、坑道周辺の掘削影響領域を考慮した。これらの事前調査および事前解析の結果を、平成5年度に得られた結果と併せてとりまとめ、機械掘削を行う前の岩盤の状態を評価した。最後に、坑道掘削後の事後調査および事後解析の計画検討を行った。

報告書

ニアフィールド応用評価手法の開発, 概要版

杉原 豊*; 櫨田 吉造*; 三上 哲司*; 沢内 至武*

PNC TJ1449 92-002, 81 Pages, 1992/02

PNC-TJ1449-92-002.pdf:5.22MB

本研究は、動力炉・核燃料開発事業団が平成2年に策定した地層処分研究開発工程表に従って、人工バリアシステムの仕様と性能評価のためのニアフィールド条件を明らかにする研究の一環として実施したものである。この中で重要な課題であるニアフィールドの応力評価手法の開発を目的として、掘削初期の空洞変形挙動評価、人工バリア周辺岩盤の長期挙動評価研究及び最近の諸外国の研究動向調査を実施した。掘削初期の空洞変形挙動評価に関しては、処分場の対象となる大深度地下空洞に対し、トンネル等の既存の設計手法の適用可能性について検討し、空洞掘削初期の岩盤の力学的安定性における評価手法を整理・検討した。これに基づき、実現性の高い空洞断面設計を行い、周辺岩盤の挙動等についての解析成果を明示した。併せて今後の空洞変形挙動評価手法の開発検討計画についても検討を加えた。人工バリア周辺岩盤の長期挙動評価については、岩石のクリープ現象を調査し、岩石クリープにおける既存の力学モデルの適用性及び評価方法、さらに、長期挙動検討に不可欠な挙動の時間依存性に関して検討した。岩盤クリープ変形による人工バリアへの影響について現段階で考えられるシナリオに基づいた理論解析結果を明示し、今後の研究課題を提示した。そして、これらの開発検討に関与すると思われる研究報告を幅広く諸外国の文献等に求め、調査結果を分析整理し、とりまとめた。

報告書

地層処分におけるCAEシステムの開発研究

三上 哲司*; 沢内 至武*; 櫨田 吉造*; 吉田 憲治*; 島辺 賢一郎*

PNC TJ1449 91-012, 125 Pages, 1991/03

PNC-TJ1449-91-012.pdf:4.85MB

地層処分施設の設計には、多種多様なデータや設計手法を取り扱うことが必要となり、そのためには計算機による支援システムは不可欠である。本研究は、その処分施設の設計の効率化を目的としたCAE(Computer Aided Engineering)システムの開発研究を実施したものである。今年の開発研究では、昨年度の基本設計の成果をもとに、地質情報処理及び設計支援の両サブシステムについて昨年度よりさらに進んだ設計検討を行った。地質情報処理サブシステムではその機能、システム構成及び運用方法について検討を行うとともに、既存のシステムについての調査も行った。また、地質情報を格納するデータベースについてもその機能を検討し、データ項目と入手方法を示した。設計支援サブシステムでは、「設計研究」の成果を参考に全体配置及び部位設計の設計手順を示し、システム化に向けてのブレークダウンを行った。さらに各段階における実施項目及び入出力データ等をまとめた。同時に、ヴィジュアルな配置検討の効率化を目標に、既存の解析支援システムを用いてケーススタディを行った。最後に各サブシステムの開発にあたっての課題を整理した。

報告書

地層処分におけるCAEシステムの開発研究(概要)

三上 哲司*; 沢内 至武*; 櫨田 吉造*; 吉田 憲治*; 島辺 賢一郎*

PNC TJ1449 91-003, 26 Pages, 1991/03

PNC-TJ1449-91-003.pdf:1.35MB

地層処分施設の設計には、多種多様なデータや設計手法を取り扱うことが必要となり、そのためには計算機による支援システムは不可欠である。本研究は、その処分施設の設計の効率化を目的としたCAE(Computer Aided Engineering)システムの開発研究を実施したものである。今年度の開発研究では、昨年度の基本設計の成果をもとに、地質情報処理及び設計支援の両サブシステムについて昨年度よりさらに進んだ設計検討を行った。地質情報処理サブシステムではその機能、システム構成及び運用方法について検討を行うとともに、既存のシステムについての調査も行った。また、地質情報を格納するデータベースについてもその機能を検討し、データ項目と入手方法を示した。設計支援サブシステムでは、「設計研究」の成果を参考に全体配置及び部位設計の設計手順を示し、システム化に向けてのブレークダウンを行った。さらに各段階における実施項目及び入出力データ等をまとめた。同時に、ヴィジュアルな配置検討の効率化を目標に、既存の解析支援システムを用いてケーススタディを行った。最後に各サブシステムの開発にあたっての課題を整理した。

報告書

地層処分システムの設計研究,II

杉原 豊*; 三上 哲司*; 沢内 至武*; 櫨田 吉造*; 島辺 賢一郎*

JNC TJ1400 2005-019, 919 Pages, 1991/03

JNC-TJ1400-2005-019.pdf:53.88MB

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報告書

地層処分システムの設計研究; 概要

沢内 至武*; 杉原 豊*; 三上 哲司*; 島辺 賢一郎*

PNC TJ4449 90-002VOL1, 71 Pages, 1990/03

PNC-TJ4449-90-002VOL1.pdf:11.04MB

「地層処分システムの確立」のために、処分場の概念を構築し、その技術的実現性を明示する必要がある。本研究は、我が国の環境条件を考慮して、地層処分システム全体の概念設計を実施したものである。今回の概念設計では、基本条件の検討、構成要素の検討、処分場施設配置の検討を一通り行い、処分場施設の仕様について検討するとともに、地層処分概念の成立性に影響を与える因子についての評価を行った。その結果、数々の知見と今後の具体的課題が整理された。これらを総括すると、地形・地質環境条件や人工バリアが、処分場の技術的成立性に与える影響は大きく、したがって、地質環境調査や人工バリア材料研究の重要性が改めて明確になった。また、今後も繰返し、概念の成立性に影響を与える因子についての評価精度を高めていくことが必要である。

報告書

堀削による緩み領域の計測・評価手法の研究開発(II) -立坑掘削影響試験計画-

伊藤 克夫*; 亀村 勝美*; 本間 直樹*; 三上 哲司*; 青木 謙治*; 石井 卓*

PNC TJ4449 89-003VOL2, 122 Pages, 1989/03

PNC-TJ4449-89-003VOL2.pdf:12.56MB

高レベル放射性廃棄物処分場の建設・閉鎖技術の開発において、掘削による岩盤への影響を正確に把握し評価することは非常に重要である。本研究の目的は、既存の掘削技術、評価技術および計測技術を用いて、空洞掘削時の周辺岩盤挙動の計測・評価を行い、それらの精度や有効性を探り、これらの技術の実際の処分場の建設・閉鎖への適用可能性と、今後の技術関発項目の検討を行うことにある。このような目的のもとに、昨年度は「掘削による緩み領域の計測及び評価手法の研究開発(I)」として、動力炉核燃料開発事業団中部事業所、東濃鉱山北延べ240m坑道先端より長さ30mの試験坑道(2.5$$times$$2.5m)を NATM工法により掘削し、岩盤の変形(コンバージェンス、岩盤変位)、ロックボルト軸力、透水係数(坑道内から削孔したボーリング内での透水試験)および間隙水圧の計測を実施した。今年度は、この試験坑道に平行して3.0$$times$$3.0mの試験坑道を支保工としてロックボルトのみを用いて掘削した。そして初期値を探ることに力点を置いて、岩盤変位、弾性波速度、透水係数、初期応力について原位置計測を実施した。これらの試験・計測結果は、事前に行った予測結果と比較されると共に、昨年度の研究成果や、地質観察データに基づき評価され、トンネル掘削時の坑道周辺岩盤の挙動と緩みの関係について考察した。

報告書

堀削による緩み領域の計測・評価手法の研究開発(II)

伊藤 克夫*; 亀村 勝美*; 本間 直樹*; 三上 哲司*; 青木 謙治*; 石井 卓*

PNC TJ4449 89-003VOL1, 223 Pages, 1989/03

PNC-TJ4449-89-003VOL1.pdf:23.93MB

高レベル放射性廃棄物処分場の建設・閉鎖技術の開発において、掘削による岩盤への影響を正確に把握し評価することは非常に重要である。本研究の目的は、既存の掘削技術、評価技術および計測技術を用いて、空洞掘削時の周辺岩盤挙動の計測・評価を行い、それらの精度や有効性を探り、これらの技術の実際の処分場の建設・閉鎖への適用可能性と、今後の技術関発項目の検討を行うことにある。このような目的のもとに、昨年度は「掘削による緩み領域の計測及び評価手法の研究開発(I)」として、動力炉核燃料開発事業団中部事業所、東濃鉱山北延べ240m坑道先端より長さ30mの試験坑道(2.5$$times$$2.5m)を NATM工法により掘削し、岩盤の変形(コンバージェンス、岩盤変位)、ロックボルト軸力、透水係数(坑道内から削孔したボーリング内での透水試験)および間隙水圧の計測を実施した。今年度は、この試験坑道に平行して3.0$$times$$3.0mの試験坑道を支保工としてロックボルトのみを用いて掘削した。そして初期値を探ることに力点を置いて、岩盤変位、弾性波速度、透水係数、初期応力について原位置計測を実施した。これらの試験・計測結果は、事前に行った予測結果と比較されると共に、昨年度の研究成果や、地質観察データに基づき評価され、トンネル掘削時の坑道周辺岩盤の挙動と緩みの関係について考察した。

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