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林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 藤山 哲雄*; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2010-059, 92 Pages, 2011/03
JAEA-Research-2010-059.pdf:3.71MB
本検討では、坑道の掘削順序の影響に関する解析的検討、及び昨年度の追加として幌延の岩石試験で得られたひずみ軟化データを反映した解析検討を実施した。掘削順序の影響に関する解析的検討では、2次元モデルによる検討の範囲であるが、ある程度離隔を持った坑道掘削を先行して行い、後ほど坑道間の坑道掘削を行う方法が望ましいこと、ただし使用する掘削機械や実施工レイアウトなどを参考に、より現実的かつ詳細な検討が必要であることを示した。またひずみ軟化データを反映した解析検討では、幌延の岩石試験で得られた実測データを参考にしたモデルを適用することで、より信頼性の高いEDZを示すことができた。さらに、既往の多連設坑道の設計手法に関する検討から、設計実務への適用を指向した設計手法の体系化(案)を作成した。
林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 藤山 哲雄*; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2009-056, 86 Pages, 2010/02
JAEA-Research-2009-056.pdf:9.96MB
地層処分施設における多連設坑道設計の詳細化・実用化を図ることを目的として、数値解析に用いる構成則の影響に関する解析的検討、及び3次元モデルによる応力解放率に関する解析的検討を実施した。これらの解析的検討を通じて、多連設坑道の詳細設計時には、対象岩盤がひずみ軟化挙動を示すかどうかを確認し、解析に用いる構成則を適切に選定することが重要であること、及び2次元解析時において、坑道ごとに異なる応力解放率を設定する必要はなく、すべての坑道に対して同値の応力解放率を設定してよいことの2点を結論付けた。
林 克彦; 小林 保之; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2009-016, 127 Pages, 2009/08
JAEA-Research-2009-016.pdf:5.23MB
本検討では「FEM弾塑性解析手法の信頼性向上に関する検討」として、平成19年度に課題として挙げた「多連設坑道モデルでの適切な解析領域の設定」と「簡略化モデルにおけるピラー全幅が塑性化した場合のFEM弾塑性解析の留意点」について検討した。また、「坑道の安定性向上に関する検討」として「支保工及び補助工法による塑性領域抑制効果」についても検討した。その結果、FEM弾塑性解析における多連設坑道モデルの解析領域は、側方領域3W
5W(Wは坑道群幅)、底面領域は3W4W程度が適切であることが判明した。ピラーで塑性領域が干渉し合うような場合には、ピラーに作用する荷重を適切に評価できないことが判明した。このため、ピラー全域が塑性化するようなことがないように坑道間隔を十分に取る必要があると考えられた。また、支保工効果については、支保工の設置時期,剛性により塑性領域抑制効果が異なることを確認した。ピラーの力学特性改良を目的とした補助工法は、塑性領域の抑制効果が大きいことを確認した。
大久保 誠介*; 林 克彦; 小林 保之; 平本 正行*
JAEA-Research 2008-106, 91 Pages, 2009/02
JAEA-Research-2008-106.pdf:6.08MB
支保工が設置される堆積岩系の地下坑道岩盤は支保内圧と地圧の双方が作用し、一般に時間の経過に伴い強度が回復するという特性を有していることが知られている。この強度回復特性は空洞の安定性や処分場閉鎖後の長期力学挙動の評価において配慮すべきものであり、本研究は、幌延深地層研究計画のコア試料をもとに実験的な検討を通じて、強度回復特性,一般応力緩和挙動や引張特性について今後の定量化に向けたデータの蓄積と分析を実施したものである。
平本 正行; 小林 保之; 青柳 茂男*; 宮野前 俊一*
JAEA-Research 2008-013, 62 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-013.pdf:9.17MB
本研究では、ニアフィールド岩盤の長期力学挙動予測評価手法の信頼性向上に関する検討として、緩衝材の膨潤圧とオーバーパックの腐食膨張圧がニアフィールド岩盤の長期安定性に与える影響について検討した。緩衝材の膨潤挙動を温度荷重で、オーバーパックの腐食膨張挙動を強制変位でモデル化し、ニアフィールド岩盤の長期力学挙動の予測解析を行った。その結果、緩衝材の膨潤圧やオーバーパックの腐食膨張圧が内圧としてニアフィールド岩盤に作用することで、ニアフィールド岩盤の長期安定性が向上し、緩衝材の膨潤圧やオーバーパックの腐食膨張圧を考慮していない従来の評価手法が保守側の結果を与えることを示した。ただし、例外として、緩衝材の剛性が高く、岩盤の初期応力が小さな場合においては、処分孔壁面近傍に引張破壊による緩み領域が発生する可能性が示された。そのような場合、緩衝材が岩盤中に発生した亀裂に流出することで、人工バリアの機能低下が起こる可能性が懸念される。
平本 正行; 小林 保之; 大久保 誠介*
JAEA-Research 2008-002, 60 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-002.pdf:2.52MB
岩石の強度回復特性及び一般化応力緩和挙動に関する研究を行った。使用した供試体は、幌延深地層研究計画におけるボーリング調査(HDB-10, HDB-11)で採取した稚内層硬質頁岩である。強度回復特性に関する試験では、荷重の保持時間が長いほど強度回復が大きく、一軸圧縮強度が小さいHDB-10孔の方が強度回復が大きい結果となった。ただし、試料としてまだ2地点のみの結果であるため、試料の採取場所による影響を定量的に評価することは現段階では困難であり、今後さらなるデータの蓄積が必要であると考える。この強度回復特性は、長期に渡る地下構造物の安定性にとって極めて重要であり、原位置試験を含む本格的な検討を早期に実施する必要があると考える。一般化応力緩和挙動に関する試験では、稚内層硬質頁岩は、三城目安山岩及び河津凝灰岩の示す挙動と定性的には同じであったが、試験結果のばらつきが大きく定量的に評価することは現段階では困難であり、今後さらなるデータの蓄積が必要であると考える。この一般化応力緩和挙動は、従来のクリープ試験や応力緩和試験では得られない情報を追加し、コンプライアンス可変型構成方程式の検証及び高度化に役立つと考える。
平本 正行; 小林 保之; 中間 茂雄; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2008-001, 84 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-001.pdf:13.19MB
本検討では、地層処分施設における多連設坑道の設計手法について、第2次取りまとめの考え方に基づき、さらに詳細化・実用化を図ることを目的とし、EDZの発生挙動に関する検討(2章),ピラーの安定性評価に関する検討(3章)を行った。2章では、一処分パネル規模の坑道群をモデル化した「多連設坑道モデル」を対象に解析的検討を実施し、EDZの発生挙動について検討した。解析モデルの違いによる影響を把握するため、第2次取りまとめの解析モデルを地表面まで考慮した「簡略化モデル」についても検討した。その結果、両モデルはEDZの発生挙動が大きく異なることから、EDZの発生挙動を正確に予測評価するには、多連設坑道モデルを用いて解析領域を十分に確保することが重要であると考える。3章では、「ピラー強度」と「ピラーに作用する荷重」の2つの観点から、類似構造物におけるピラーの安定性評価に関する考え方をもとに、地層処分施設におけるピラーの安定性評価方法について検討した。その結果、多連設坑道モデルによる数値解析を実施すれば、ピラー強度及びピラーに作用する荷重をともに適切に評価できることから、地層処分施設におけるピラーの安定性評価方法を提案した。
山田 勉; 平本 正行; 小林 保之; 油井 三和; 佐藤 治夫; 松井 裕哉
JAEA-Review 2007-008, 44 Pages, 2007/03
JAEA-Review-2007-008.pdf:4.76MB
フィンランドのPOSIVAでは、地下研究施設ONKALOの建設及び操業によって誘発される擾乱の評価を行っている。本報告書は、POSIVAが示した評価と幌延における深地層の研究施設の建設時に持ち込まれる工学材料を参考に、実際の地層処分場施設の建設や操業に必要な技術を選定するうえで考慮すべき閉鎖後のシステムの長期性能に影響すると考えられる工学材料を抽出するとともに、使用した場合の影響の低減方法や今後の課題を取りまとめたものである。
藤田 朝雄; 谷口 直樹; 松井 裕哉; 棚井 憲治; 西村 繭果; 小林 保之; 平本 正行; 前川 恵輔; 澤田 淳; 牧野 仁史; et al.
JAEA-Research 2007-045, 140 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-045-1.pdf:38.33MBJAEA-Research-2007-045-2.pdf:44.62MB
本報告書では、堆積岩で塩水系地下水を対象とした幌延深地層研究計画において段階的に得られる地質環境条件を一つの適用例として、第1段階である地上からの調査で得られた情報をもとに処分場の設計技術や性能評価技術それぞれの適用性について論じるとともに、必要に応じて実施した技術の改良や代替技術の開発状況を取りまとめた。処分技術の信頼性向上では、最新の知見を踏まえ第2次取りまとめにおいて示された処分場全体設計フローの更新や人工バリアなどの設計手法の詳細化、並びに設計における地質環境条件の一般的な留意点や設計入力データ項目について整理を行った。また、これらを踏まえ、幌延の地質環境条件を一例とした場合の施設設計,人工バリア設計及び閉鎖設計を通じて第2次取りまとめで採用された設計手法が適用可能であることがわかった。安全評価手法の高度化については、第2次取りまとめにおいて示された安全評価手法を実際の地質環境に適用するために必要な具体的な作業をフローとして構築した。これに基づき、幌延の地質環境条件を一例として物質移行解析を行い、これらの検討を通じて第2次取りまとめの手法を堆積岩地域に適用した場合の調査から解析・評価に至る一連の方法論及び、その過程で得られるノウハウや知見,調査や解析上の留意点を整理した。
平本 正行; 小林 保之; 青柳 茂男*; 宮野前 俊一*; 森田 篤*
JAEA-Research 2007-003, 54 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-003.pdf:3.67MB
ニアフィールド岩盤の長期力学挙動予測評価手法の信頼性向上に関する検討として、おもに以下の2つの内容について検討を行った。(1)では、既存の山岳トンネルの計測データをもとに、ニアフィールド岩盤の長期健全性評価を行う際の初期期間を対象としたコンプライアンス可変型構成方程式の適用性を検証した。その結果、岩盤や支保工の物性の一部について仮定した部分があるものの、内空変位や支保工軸力に関する計算値は、計測値とおおむね一致し、コンプライアンス可変型構成方程式を用いた解析手法は、ニアフィールド岩盤の長期安定性評価のみならず、トンネル掘削時の挙動を表現することにも適用可能であることがわかった。(2)では、地山の時間依存性挙動に配慮して最適な支保パターンや変形余裕量を定量的に評価した修正設計手法が現状では見あたらない中、コンプライアンス可変型構成方程式を用いた情報化施工方法を提案した。この方法は、実際の処分場建設の際にも利用することができ、初期の段階で地山の挙動に応じた支保工に修正することで、閉鎖以降の千年,万年といった長期評価の信頼性を向上させることに大きく繋がると考える。