Constitutive modeling for compacted bentonite buffer materials as unsaturated and saturated porous media

高山 裕介; 橘 伸也*; 飯塚 敦*; 河井 克之*; 小林 一三*

Soils and Foundations, 57(1), p.80 - 91, 2017/02

https://doi.org/10.1016/j.sandf.2017.01.006

ベントナイトは著しい膨潤特性と難透水性を有する材料であり、放射性廃棄物の処分施設において緩衝材としての利用が想定されている。処分施設の長期にわたる力学挙動を評価するには、ベントナイトの力学挙動を表現できる構成モデルの開発が必要である。本研究では、ベントナイトを、「飽和の程度により力学特性が変化していく材料」と捉え、不飽和ベントナイトの弾塑性構成モデルを提案した。本提案モデルでは、膨潤指数および負のダイレイタンシーの表現式を飽和度の関数として表現し、さまざまなベントナイト材料に適用できるようにモンモリロナイト含有率を入力パラメータとして用いている。さらに、提案モデルにより膨潤圧試験と膨潤量試験のシミュレーションを実施した結果、ベントナイトの力学挙動を再現できることが確認された。

東濃地域における地質環境の不均一性評価 -平成16年度-(委託研究)

戸井田 克*; 須山 泰宏*; 森 孝之*; 稲葉 武史*; 笹倉 剛*; 渥美 博行*; 升元 一彦*; 小林 一三*; 岩野 圭太*; 古市 光昭*; et al.

JAEA-Research 2007-065, 210 Pages, 2007/09

JAEA-Research-2007-065-1.pdf:28.82MB
JAEA-Research-2007-065-2.pdf:42.37MB
JAEA-Research-2007-065-3.pdf:24.46MB
JAEA-Research-2007-065-4.pdf:48.78MB

東濃地科学センターにおける地層科学研究では、地質環境特性を明らかにするために必要な調査・解析技術並びにその妥当性を評価する手法の開発を進めている。この研究では、岩盤の不均一性推定に伴う不確実性を定量的に把握するための手法を明らかにし、その不確実性を低減するための合理的な地質環境調査手法の確立を一つの大きな目標としている。本研究においては、これまでにファジー地球統計を基本とした不確実性解析手法を用い、調査の各段階で想定し得る(あるいは否定できない)モデルやパラメータの全体集合を考えることにより不確実性を定量化でき、調査結果に基づき蓋然性が低いと考えられる選択肢を絞り込むことによってその不確実性を低減できるという新たなアプローチを考案している。平成16年度は、平成17年度に行う研究成果の取りまとめに向け、これまで東濃地域で行われた調査結果に基づき、本手法の実用化に向けた評価・検討を行った。本研究成果を取りまとめると以下のようになる。(1)東濃地域の事例を対象とした統合化データフローを活用し、本手法を適用するための知識・情報を整理した。(2)これまでの課題であったパラメータの設定方法とスクリーニング方法を整備した。(3)適用事例を用いて評価・検討を行い、本手法の実用化の目処を得た。(4)本手法(確率的手法)とこれまでに適用されてきた決定論的手法との統合方法を整備した。

難透水性岩石を対象とした閉鎖型フローポンプ式室内透水試験法の適用性

瀬尾 昭治*; 戸井田 克*; 小林 一三*; 田中 真弓*; 松井 裕哉; 國丸 貴紀; 操上 広志

日本地下水学会2006年秋季講演会講演要旨, p.310 - 315, 2006/10

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町に分布する新第三紀堆積岩を対象として、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術の研究開発を主たる目標としたプロジェクト(幌延深地層研究計画)を実施している。本プロジェクトで対象としている新第三紀珪質岩は、透水性が極めて小さい難透水性岩石であることがわかっており、その透水係数の定量的評価は、信頼性の高い水理地質構造モデル構築のうえで重要な課題の一つである。難透水性岩石を対象とした室内透水試験法としては、トランジェントパルス法,フローポンプ法などが適用されているが、本報では新第三紀珪質岩に対して、従来型のフローポンプ式透水試験装置を改良した閉鎖型フローポンプ式透水試験装置を適用した結果について報告する。なお、透水試験に用いた岩石試料は、幌延深地層研究計画の中で掘削したHDB-10孔(掘削長約550m)のボーリングコアのうち深度約500mから採取した珪質泥岩(稚内層)試料である。

シーリング性能挙動に関する評価研究

戸井田 克*; 笹倉 剛*; 渥美 博行*; 升元 一彦*; 田中 俊行*; 須山 泰宏*; 小林 一三*

JNC TJ8400 2004-023, 146 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2004-023.pdf:11.18MB

わが国の地質環境条件に適応し得るこれら閉鎖システムの確立に資するため,室内試験及び原位置試験を通じてこれらの性能に関連するデータの取得,および,これらのデータを活用し評価手法を確立することが必要である。サイクル機構とカナダAECLとの共同研究としてこれまで実施してきた,カナダAECLにおけるトンネルシーリング性能試験が最終段階に至り,シーリング性能に関する基礎データが取得された。本年度は,これまでに実施した試験の総合的なデータ整理・解釈,トレーサー試験結果に対する数値解析的検討・評価を実施した。また,堆積岩を対象としたトンネルシーリング性能の確認を行うための試験計画の概念設計を行った。

東濃地域における地質環境の不均一性評価

戸井田 克*; 須山 泰宏*; 稲葉 武史*; 笹倉 剛*; 渥美 博行*; 田中 俊行*; 小林 一三*; 岩野 圭太*; 古市 光昭*

JNC TJ7400 2004-017, 521 Pages, 2004/02

JNC-TJ7400-2004-017.pdf:96.64MB

東濃地科学センター殿における地層科学研究では、地質環境特性を明らかにするために必要な調査・解析技術並びにその妥当性を評価する手法の開発を進めている。この研究では、岩盤の不均一性推定に伴う不確実性を定量的に把握するための手法を明らかにし、その不確実性を低減するための合理的な地質環境調査手法の確立を一つの大きな目標としている。本研究においては、これまでにファジー地球統計を基本とした不確実性解析手法を用い、調査の各段階で想定し得る(あるいは否定できない)モデルやパラメータの全体集合を考えることにより不確実性を定量化でき、調査結果に基づき蓋然性が低いと考えられる選択肢を絞り込むことによってその不確実性を低減できるという新たなアプローチを考案している。平成15年度は、これまで東濃地域で行われた調査結果に基づき、本手法を適用した地質構造モデルの構築と地下水流動解析を通して、不確実性解析手法としての適用性確認を行った。本研究成果を取りまとめると、以下のようになる。1.東濃地域の事例を用い、地質環境の不均一性推定に伴う不確実性を定量化することができた。2.感度解析を行うことにより、不確実性低減を目的とした調査計画への情報提供を行うことができた。3.適用事例を用いて不確実性解析手法としての方法論を構築できた。4.上記の結果により、本手法の適用性を確認すると共に、本手法の体系化としての課題を整理できた。

Modelling for the long-term mechanical and hydraulic behavior of bentonite-based materials considering chemical transitions

佐原 史浩*; 村上 武志*; 小林 一三*; 三原 守弘; 大井 貴夫

no journal, , 

TRU廃棄物処分における人工バリアの長期的な力学及び水理学的な挙動を評価するための評価システムを開発した。評価システムには、セメント系材料の影響により、緩衝材(ベントナイト)の特性が変化することを考慮したモデルを組み込んだ。緩衝材の変形モデルとして、粘弾塑性モデルが組み込まれており、その変質に伴う膨潤挙動の変化も考慮した人工バリアの長期評価を実施した。緩衝材の変質を考慮しても透水係数が緩衝材の性能目標値10m/sとなることが示された。

Countermeasures against piping and erosion of bentonite buffer; Piping inhibition due to pre-hydration

白瀬 光泰*; 石井 智子*; 小林 一三*; 城 まゆみ*; 小野 誠*; 中山 雅

no journal, , 

日本における有望な地層処分概念のひとつに、竪置き方式があり、竪置き方式では、処分孔壁と緩衝材の外側との間に一定の隙間(ギャップ)が存在する。緩衝材の処分孔への定置後、緩衝材が地下水と接触して膨潤することによって期待する機能(自己シール等)が発揮されて、この機能によって緩衝材外側と岩盤とのギャップが埋められることとなる。しかしながら、緩衝材が膨潤して機能を発揮する前に、岩盤と緩衝材の外側のギャップを流れる処分孔内湧水の状況によっては、孔内湧水と接触する緩衝材表面からベントナイトが孔外へ流出する可能性があり、人工バリアの機能低下につながる可能性が危惧される。上記の課題に対し、RWMCでは、竪置き・ブロック方式を対象とし、緩衝材の流出が期待する機能に与える影響の程度を把握するとともに、緩衝材の流出抑制に資する工学的対策の研究を進めている。工学的対策の研究の一つとして、RWMCは、緩衝材の定置直後に人工的な給水を行って膨潤させるプレハイドレーションに関する試験を実施した。