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報告書

坑道掘削に伴う周辺岩盤の変化に関する力学; 水理連成解析技術の検討(委託研究)

山本 信幸; 岩野 圭太*; 並川 正*; 森川 誠司*; 瀬尾 昭治*; 田部井 和人*; 戸井田 克*; 横田 秀晴

JAEA-Research 2013-003, 252 Pages, 2013/06

JAEA-Research-2013-003.pdf:77.85MB

多数の割れ目を有する岩盤中に坑道を掘削する場合、坑道周辺では割れ目の挙動に起因する力学特性や水理特性の変化が生ずると考えられる。このため、掘削影響領域の評価には割れ目発生等に起因する力学・水理挙動を原位置計測で把握するとともに、割れ目の挙動を考慮できる連成解析による評価が必要となってくる。本研究では、MBCモデル(Micromechanics-Based Continuum model)を用いた水平坑道掘削に伴う3次元力学-水理連成解析の事前・事後解析を実施した。事前解析では、140m調査坑道掘削初期段階において、地上及び地下の調査データを用いた解析を実施した。その結果、MBCモデルによる割れ目の開口と透水係数とがシンクロし、当解析が坑道周辺岩盤の掘削挙動予測に適用可能であることを確認した。事後解析では、140m調査坑道掘削が完了した段階で、事前解析の時点から新たに得られた調査データをもとに初期応力,岩盤力学物性,岩盤水理物性を見直すとともに、割れ目物性に関するデータを追加して解析を実施した。その結果、解析結果は原位置計測結果と力学的にも水理的にも整合がとれ、実現象に近い坑道周辺岩盤の掘削挙動予測が可能であることを確認した。

口頭

幌延深地層研究計画における140m東側調査坑道での掘削影響; MBCモデルによる水平坑道掘削の試解析について

真田 祐幸; 杉田 裕; 國丸 貴紀; 岩野 圭太*; 森川 誠司*; 瀬尾 昭治*; 並川 正*

no journal, , 

原子力機構では、幌延深地層研究所の140m東側調査坑道において、水平坑道の施工と原位置試験を通じ、掘削影響領域の幅・物性変化の程度の把握,掘削影響領域のモデル化,掘削影響評価手法の確立を目的に掘削影響試験を実施している。本報告では、掘削影響領域の幅・物性変化の予測を主な目的として、等価連続体モデルに基づいた岩盤力学-浸透流連成解析プログラムの一種であるMBCモデルを採用し、坑道掘削解析を実施した。弾性解析とMBC解析との比較から、マトリクス部の変位と比べ不連続面の開口量は小さかったが、今回の設定条件では、解析上予想される透水係数の変動は大きく最大で5オーダー程度であった。また、不連続面が開口する領域は水平坑道壁面から奥行き1.5m程度以内であると推定された。今後、実測データと解析結果との対応関係を整理する作業やパラメータを含めた解析モデルの適用性の検討を行う予定である。

口頭

幌延深地層研究所140m調査坑道における水理特性調査; 水平坑道の掘削影響評価

藪内 聡; 國丸 貴紀; 岩野 圭太*; 森川 誠司*; 並川 正*

no journal, , 

幌延深地層研究所の140m調査坑道において水平坑道の掘削が岩盤の水理特性に与える影響を把握するため、水平坑道壁面から約3m離れた位置で、水平坑道の掘削前から掘削中,掘削後にかけて繰り返しの透水試験や間隙水圧モニタリングを実施した。また、等価連続体モデルを用いた力学-水理の連成による掘削影響解析を実施した。透水試験の結果から、水平坑道の掘削に伴う顕著な変化は認められなかった。また、掘削影響解析により得られた透水係数分布においては、坑道近傍の限られた範囲や特に坑道底盤部に透水係数の増加域が認められた一方、透水試験を実施した場所では水平坑道の掘削を通じて透水係数の変化はなく、原位置試験結果との整合性が認められた。これらの結果から、透水試験区間においては坑道の掘削により透水性に影響を与えると考えられる空隙構造の変形などはほとんど生じていないものと考えられる。これは、140m調査坑道における岩盤力学に関する試験・計測により、岩盤の力学的な性質が明瞭に変化している範囲は坑道壁面から数十cm程度と得られている結果と矛盾しない。一方、間隙水圧モニタリングにおいては、水平坑道の切羽が間隙水圧モニタリング区間側方を掘進する約20日間に間隙水圧は0.2$$sim$$0.3MPa程度の低下を示し、掘削影響解析で得られた間隙水圧の挙動は間隙水圧モニタリングによる計測値とよい整合を示した。

口頭

地下水流動・物質移行モデルの妥当性確認手法の整備に係る検討,2; 瑞浪超深地層研究所で取得された調査データを用いた検討事例

羽根 幸司*; 尾上 博則*; 石橋 正祐紀*; 田部井 和人*; 並川 正*; 田川 陽一*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*; 澤田 淳

no journal, , 

割れ目ネットワークモデルの水理学的パラメータを推定する際の低透水性割れ目のモデル化の有無が、モデル化対象割れ目の平均的な透水性の設定値に数桁の違いを及ぼす不確実性因子であることを、瑞浪超深地層研究所で取得されたデータを用いたモデル化・解析を通じて確認した。

口頭

原位置調査データを用いたDFNモデルのコンディショニングに関する検討,1

江崎 太一*; 石橋 正祐紀*; 田川 陽一*; 並川 正*; 羽根 幸司*; 升元 一彦*; 尾上 博則*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*; et al.

no journal, , 

割れ目分布の不均質性を統計的に表現可能な割れ目ネットワーク(DFN)モデルは、割れ目が主な地下水移行経路となる岩盤の地下水流動特性の評価に適用される。本報では、瑞浪超深地層研究所で取得された割れ目の観測情報に基づいて、DFNモデルのコンディショニングを実施した結果を報告する。

口頭

原位置調査データを用いたDFNモデルのコンディショニングに関する検討,2

並川 正*; 石橋 正祐紀*; 江崎 太一*; 田川 陽一*; 羽根 幸司*; 升元 一彦*; 尾上 博則*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*; et al.

no journal, , 

割れ目分布の不均質性を統計的に表現可能な割れ目ネットワーク(DFN)モデルは、割れ目が主な地下水移行経路となる岩盤の地下水流動特性の評価に適用される。前報(その1)では、瑞浪超深地層研究所で取得されたデータを用いてDFNモデルを構築するとともに、坑道及びボーリング孔の割れ目の実測情報に基づいてこれをコンディショニングすることにより、割れ目の幾何学的な分布が実測データに整合的となることを確認した。本報では、前報で構築したDFNモデルのコンディショニング前後のモデルを用いた地下水流動解析を実施し、これらの解析結果と観測値を比較することで、コンディショニングが地下水流動解析結果に及ぼす効果について考察した。

口頭

地下水流動・物質移行モデルの妥当性確認手法の整備に係る検討事例,1; 全体概要

尾上 博則*; 石橋 正祐紀*; 江崎 太一*; 田川 陽一*; 田部井 和人*; 並川 正*; 羽根 幸司*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 澤田 淳

no journal, , 

地下水の主要な水みちとなり得る割れ目の位置や透水性、その連続性が、亀裂性岩盤を対象とした水理地質構造モデルの妥当性を確認する上での重要な不確実性因子であることを、瑞浪超深地層研究所で取得されたデータを用いたモデル化・解析を通じて確認した。

口頭

地下水流動・物質移行モデルの妥当性確認手法の整備に係る検討事例,2; 低透水性割れ目のモデル化方法の違いが地下水流動評価に与える影響

石橋 正祐紀*; 尾上 博則*; 江崎 太一*; 田川 陽一*; 田部井 和人*; 並川 正*; 羽根 幸司*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 澤田 淳

no journal, , 

地下500mの坑道で取得された原位置データを用い、モデル化における不確実性として低透水性割れ目の取り扱い方法が異なる2種類の割れ目ネットワーク(DFN)モデルを構築し、その違いがモデル解析の評価指標として設定した坑道湧水量や坑道周辺の水頭分布の解析結果に与える影響について検討した。その結果、本事例では評価指標によって影響に違いがあることが確認された。

口頭

地下水流動・物質移行モデルの妥当性確認手法の整備に係る検討事例,3; 割れ目のコンディショニング方法の違いが地下水流動評価に与える影響

並川 正*; 尾上 博則*; 江崎 太一*; 羽根 幸司*; 田川 陽一*; 石橋 正祐紀*; 田部井 和人*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 澤田 淳

no journal, , 

割れ目ネットワーク(DFN)モデルを構築する際に、原位置調査結果に基づくモデルの調整(コンディショニング)を行うことは、より確からしいモデルの構築に有効な手法である。本検討では、コンディショニングの対象割れ目やそれらの連結性の解釈の違い が、地下水流動解析結果に与える影響について考察した。

口頭

地下水流動・物質移行モデルの妥当性確認手法の整備に係る検討事例,4; 割れ目ネットワークモデルに基づく等価不均質連続体モデルの構築

田川 陽一*; 尾上 博則*; 江崎 太一*; 羽根 幸司*; 石橋 正祐紀*; 並川 正*; 田部井 和人*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 澤田 淳

no journal, , 

亀裂性岩盤の地下水流動・物質移行モデルに関して、割れ目ネットワーク(DFN)モデルを基にした等価不均質連続体(ECPM)モデルへの変換方法の違いが、DFNモデルの再現性に与える影響を確認した。

口頭

地下水流動・物質移行モデルの妥当性確認手法の整備に係る検討事例,5; 割れ目のモデル化概念の違いが地下水流動・物質移行特性評価に与える影響

羽根 幸司*; 尾上 博則*; 石橋 正祐紀*; 江崎 太一*; 田川 陽一*; 田部井 和人*; 並川 正*; 三枝 博光*; 石田 圭輔*; 澤田 淳

no journal, , 

地下水流動・物質移行解析の結果に基づき、割れ目ネットワーク(DFN)モデルから等価不均質連続体(ECPM)モデルへの変換方法の違いや、DFNモデルとECPMモデルといった割れ目のモデル化概念の違いが、坑道湧水量や塩化物イオン濃度など の評価指標に与える影響について考察した。

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