Distinct element modeling for Class II behavior of rock and hydraulic fracturing

清水 浩之*; 小山 倫史*; 村田 澄彦*; 石田 毅*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄

International Journal of the JCRM (Internet), 7(1), p.33 - 36, 2011/09

https://doi.org/10.11187/ijjcrm.7.33

本研究では、個別要素法(DEM)を用いて新たに構築した数値解析法を示し、岩盤工学における二つの問題についての物理現象及びメカニズムの解明のためのDEM解析を実施した。まず、半径方向のひずみを制御した一軸圧縮試験のDEM解析を行い、岩石のクラスII挙動を解析した。その結果、DEM解析によりクラスII挙動が再現可能であること、岩石の載荷条件がクラスII挙動に重要な役割を果たしていることがわかった。次に流体を連成させたDEM解析により水圧破砕の解析を実施した。その結果、水の浸透挙動は水の粘性に依存することを示した。粘性が低い時は、水は亀裂にすみやかに浸透し、粘性が高い時は、亀裂の発生・伸展の後、亀裂へゆっくり浸透した。さらに従来の理論と同様にDEM解析においても引張亀裂が優先的に発生した。しかし、岩石の引張強度は圧縮強度よりも小さいため、引張亀裂から放出されるエネルギーは小さい。このような小さなAEイベントはノイズと見分けることが困難である。よってAE観察においては、大きなエネルギーのせん断型のAEイベントが優先的に観察された。

緩衝材ブロック継ぎ目部の力学および浸潤特性(II)

千々松 正和*; 杉田 裕; 菊池 広人*; 今村 雅広*; 村田 澄彦*; 斎藤 敏明*

JNC TN8400 99-036, 86 Pages, 1999/09

JNC-TN8400-99-036.pdf:7.47MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリアシステムでは、廃棄体周辺を緩衝材によって覆うことが考えられている。緩衝材の候補材料の一つであるベントナイトには、低透水性、自己シール性、核種吸着性、熱伝導性、化学的緩衝性、オーバーパック支持性、応力緩衝性等が期待されており、これらの機能を評価することを目的として、数々の室内試験が実施されている。また、緩衝材の施工方法としては、現場締固め方式とブロック積み重ね方式が考えられている。ブロック積み重ね方式は、あらかじめ地上施設にて製作したブロックを地下処分場に積み重ねて緩衝材とするため、施工上、現場締固め方式と比べると簡便なものとなる。しかし、この場合、ブロックの継ぎ目部分が弱面となったり、隙間が生じて卓越した水分浸潤の経路となる可能性がある。したがって、ブロック積み重ね方式の場合、緩衝材内の物理的挙動を評価する上で、この継ぎ目部分の力学および浸潤特性を評価することが重要であると考えられる。そこで、ブロックの一体部分および継ぎ目が粘土の膨潤により圧着した部分に関して一面せん断試験を実施した。さらに、緩衝材が飽和している期間に強度特性がどの程度影響を受けるのか検討した。また、現場締固め方式に関しては、緩衝材全体を一度に施工することは不可能であるため、緩衝材内に打ち継ぎ目部分はブロック積み重ね方式における継ぎ目部分に比べると隙間は小さいものの、その影響については把握しておく必要がある。そこで、ここでは、釜石粘土充填・熱負荷試験において施工した粘土を対象に一体部分と打ち継ぎ目部分の強度特性の差について検討した。さらに、緩衝材と岩盤との接触部分のせん断強度特性の取得も行なった。また、浸潤特性に関しては、ブロックの一体部分および継ぎ目部分を対象に透水試験を実施し、排水量の経時変化、取得された透水係数に関して比較検討を行なった。また、現場施工した粘土の一体部分および打ち継ぎ目部分に関しても透水試験を実施し、結果の比較検討を行なった。以上の試験の結果、次のようなことが分かった。・飽和度50%のベントナイト緩衝材の強度は飽和度が100%のベントナイト緩衝材よりも大きい。・飽和度が50%の場合、一体型供試体のせん断強度は分離型供試体に比べて大きく、ベントナイト緩衝材の変形は、ブロックの継ぎ目部分で発生する可能性が大きいと考えられる。・継ぎ目