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報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成6年度)概要

横井 浩一*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC TJ1380 95-004, 235 Pages, 1995/03

PNC-TJ1380-95-004.pdf:8.44MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5$$sim$$H9年度)では、次の5つの領域が研究対象とされている。すなわち、1)深部地質環境特性の把握(TASK-1)、2)深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASK-2)、3)結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASK-3)、4)人工バリアに関する研究(TASK-4)、5)地震に関する研究(TASK-5)である。本報告書は、主に1)の深部地質環境特性の把握を目的として実施された調査・試験結果をまとめたものであり、同時にこれは他の研究のための基礎的な資料を提供するものである。本年度は大別して7つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。(1).割れ目特性調査:250mL坑道において、割れ目の切った切られたの関係や割れ目充填物の組織から、原位置試験場の割れ目の形成順序を推定した。(2).孔内載荷試験:深度、載荷方向の違いは認められず、変形係数と弾性係数の比で判定される岩盤分類では「締まっている」状態に該当した。(3).初期応力測定;550mL坑道において実施された水圧破砕法、円錐孔底ひずみ法、AE法、DRA法より算出された最大主応力の方向はNS$$sim$$N30°W、5$$sim$$20°Nと概ね一致し、水圧破砕法、AE法およびDRA法で推定された鉛直応力は付近の推定被り圧7.0MPaに一致した。(4).MOSAX地下水サンプラーを用いた採水:KG-1孔において予定した5つの区間の内、3つの区間で本採水を実施した。(5).間隙水圧測定:KG-1孔における水圧分布は、全体的な傾向として、大きく分けて4つの帯水層と3つの難透水層に分けられ、間隙水圧の経時変化は原位置試験場周辺の降雨量と調和的な推移を示した。(6).地下水の地球化学特性調査:人工バリア坑道およびアクセス坑道の掘削等のイベントが湧水の物理化学パラメータおよび化学成分に変動を与えることが明らかとなった。(7).既存坑道周辺の応力測定:岩芯鑑定、水平面内および鉛直断面内の応力分布から、水平孔で壁面から0.5$$sim$$1.0m、45$$^{circ}$$上向きで2.0m程度まで坑道の影響が顕著であった。

報告書

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成5年度)

長 久*; 横井 浩一*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 高原 弘幸*; 守屋 俊文*

PNC TJ1380 94-001, 1308 Pages, 1994/03

PNC-TJ1380-94-001.pdf:41.64MB

釜石原位置試験第1フェーズでは、地層科学研究の一環として割れ目系岩盤である花崗岩を対象に、地質、水理環境特性の把握と現象の理解と現有調査技術の適用性の確認を目的とした試験研究が実施された。動燃事業団は、第2フェーズの目的を岩体の地質、水理、力学特性の深度依存性や不均質性を把握するために研究範囲を拡大し、地下深部の詳細な地質環境特性の把握と現象の理解および調査試験技術の高度化と確立と設定し、以下の5項目を研究領域として取り組む事としている。1)深部地質環境特性の把握2)深部岩盤における掘削影響領域の評価3)結晶質岩中の水理・物質移行に関する研究4)人工バリア試験5)地震に関する試験研究本報告書では、1)$$sim$$5)の研究の基礎資料を提供するとともに、原位置試験場を含むその周辺の地質構造や水理特性、力学特性、地球化学特性、岩盤内充填粘土挙動の把握を行い、同時に調査を通じて調査試験手法の評価を行い問題点と課題を把握した。

報告書

花崗岩における原位置試験(平成2年度)

長 久*; 野口 義文*; 森田 誠也*; 中村 直昭*; 岩崎 浩*; 堀田 政國*; 穂刈 利之*

PNC TJ1380 91-001, 470 Pages, 1991/05

PNC-TJ1380-91-001.pdf:26.46MB

釜石原位置試験場では、地層科学研究の一環として、当面割れ目系岩盤中の地下水流動現象と物質移動に関する試験、研究およびその技術開発を中心に実施している。1991年度は、岩盤透水性試験と単一割れ目における地下水流下試験の実施を主たる内容とした。このため、新たにKD-90坑道を掘削して排水坑道とし、その周辺に間隙水圧モニター用の試錐孔を配置した。また、既存のKH-1孔における区間水開放後の深度別の水質分析、原位置試験場付近のサンプルを用いた岩石溶出試験を実施した。各試験、研究の成果は次のように要約される。(1)1990年度から実施している試錐孔およびKD-90坑道における地質学的, 岩石鉱物額的調査結果によれば、岩盤透水性試験エリアは亀裂周辺の変質の程度、充填鉱物の種類によって特徴付けられるN70$$^{circ}$$E80$$^{circ}$$NWW系, N40$$^{circ}$$E60$$^{circ}$$NW系, N20$$^{circ}$$E90$$^{circ}$$系, 傾斜20$$^{circ}$$C以下の割れ目系の4つの割れ目群からなっている。(2)KD-90坑道における岩盤透水性試験から坑道規模の透水係数として2.07$$times$$10$$^{-6}$$cm/secが得られた。この値は、同位置で行った低圧透水性試験結果の対数平均値1.14$$times$$10$$^{-6}$$6cm/secと概ね一致し、周辺岩盤の平均的な透水性を表していると考えられる。また、試験区間によるバラつきは10$$^{-6}$$$$sim$$10$$^{-7}$$cm/secの範囲であって、割れ目情報から算出した透水テンソルも併せて検討した結果、この試験エリアでのREV(最小構造単位)は20数m程度と推定された。(3)単一割れ目における地下水流下試験によって、割れ目面におけるチャンネリング現象を実験的に明らかにし、飽和・不飽和浸透流解析から割れ目面は10$$^{-2}$$$$sim$$10$$^{-6}$$cm/secの透水係数を有するいくつかのゾーンに分けられると推定された。しかし、割れ目面内での流量を説明するにはここで用いた解析法は不十分であった。また、坑道壁面における割れ目情報から割れ目面上の流れを推定することは非常に困難である。(4)岩石溶出試験から、岩石成分の溶出が地下水の水質決定に大きく関与すると推定された。特に花崗閃緑岩や閃緑岩がNa$$^{+}$$, K$$^{+}$$を、鉱石がCa$$^{2+}$$, Mg$$^{2+}$$, SO$$_{4}$$$$^{2-}$$, Cl$$^{-}$$を相当量供給することが明らかになった。KH-I孔開放後の水質は古い地下水への変化が認められたが、坑道湧水は残層タイプに変化した。この違いには流出量の多寡

報告書

花崗岩における原位置試験(平成元年度)

浜辺 修二*; 長 久*; 横井 浩一*; 野口 義文*; 飯島 章夫*; 森田 誠也*; 中村 直昭*

PNC TJ4380 90-002, 463 Pages, 1990/05

PNC-TJ4380-90-002.pdf:29.89MB

釜石原位置試験場では、地層科学研究の一環として、当面割れ目系岩盤中の地下水流動現象と物質移動現象に関する試験、研究およびその技術開発を中心に実施している。本年度は、岩盤透水性試験エリアを設定し、そこの水理地質学的な環境を調査、研究することと岩盤透水性試験の実施設計を行うことを主たる目的とした。このため、新規にKD-89坑道、KR-89切上およびKB-89A、B試錐座を掘削した後に試錐孔を配置して、試錐孔および坑道の地質調査、ジオトモグラフィー、低圧透水性試験および孔間透水性試験などを実施した。なお、予備的なベンチレーション試験と坑道壁面での蒸発量測定も行った。各試験、研究の結果を要約すると以下のとおりである。(1)岩盤透水性試験エリアは、充填鉱物の種類で特徴づけられるN70$$^{circ}$$ $$sim$$80$$^{circ}$$ E、N80$$^{circ}$$ $$sim$$90$$^{circ}$$ Wと、N30$$^{circ}$$ $$sim$$40$$^{circ}$$ Wという走向を有する3つの割れ目群からなっていると推定され、その内N70$$^{circ}$$ $$sim$$80$$^{circ}$$ Eの割れ目群が卓越している。(2)坑道掘削時に周辺岩盤は、坑道の形状、割れ目の方向に起因して複雑な挙動をしたが、全体としては弾性的な挙動といえた。そこでのヤング率は2区間で10$$^{5}$$kg/cm$$^{2}$$から10$$^{4}$$kg/cm$$^{2}$$のオーダーに変化したが、全体として顕著な変化は認められなかった。一方、透水係数は掘削前後で、10$$^{-9}$$cm/secから10$$^{-8}$$cm/secのオーダーに大きくなった区間と、逆に10$$^{-5}$$cm/secから10$$^{-6}$$m/secのオーダーに小さくなった区間が認められた。(3)ベンチレーション試験による坑道規模の透水係数として10$$^{-7}$$cm/secのオーダーが得られた。また、蒸発量測定では壁面の不飽和帯を検出できる可能性を認めた。比抵抗探査の結果もこれを支持した。(4)比抵抗、レーダートモグラフィーの結果は、N70$$^{circ}$$ $$sim$$80$$^{circ}$$ Eの割れ目群を探知した。それは開口割れ目と相関があり、含水した間隙が比較的多いと予想された。(5)低圧透水性試験、孔間透水性試験で、岩盤透水性試験エリアの透水性に異方性があることを明らかにした。これは、割れ目の方向に起因すると考えられた。得られた透水係数は、1.5$$times$$10$$^{-5}$$$$sim$$1.1$$times$$10-8cm/secである。(6)坑道規模3.5$$times$$3.0$$times$$50.0mの岩盤透水性試験を設計し、観測区間を5区間設

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