岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,5

真田 昌慶; 岸 裕和*; 杉田 裕; 林 克彦*; 武部 篤治*; 大久保 誠介*

JAEA-Research 2012-025, 130 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-025.pdf:4.12MB

本研究では、「強度回復試験」,「一般化応力緩和試験」,「引張強度試験」を、稚内層珪質泥岩を用いて実施した。その結果、強度回復を表す構成方程式で適切な定数の値を用いることにより、押し込み試験での軸応力の変化を表現できることを示した。一般化応力緩和挙動については気乾状態と湿潤状態で試験を行った。粘弾性的な挙動は、気乾状態よりも湿潤状態の方が、また、一般化応力緩和試験を開始するまでの載荷速度が大きいほど顕著であることがわかった。さらに引張特性については圧裂引張試験と一軸引張試験を実施した。圧裂引張強度については層理面に対する載荷方向の影響が大きいことがわかった。

岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,4

真田 昌慶; 林 克彦*; 岸 裕和; 武部 篤治*; 大久保 誠介*

JAEA-Research 2011-028, 102 Pages, 2011/11

JAEA-Research-2011-028.pdf:3.08MB

本研究では、「強度回復試験」,「一般化応力緩和試験」,「引張強度試験」を、稚内層硬質頁岩を用いて実施した。その結果、いったん破壊した岩石が、条件が整いさえすれば強度,透水係数ともに回復することがわかった。この結果は、長期間に渡る密閉性,隔離性,安定性,信頼性の確保が極めて重要な岩盤内空洞の安定性評価にとって重要といえる。一般化応力緩和挙動については試験片を水没させた状態で試験を行った。水中で試験を行うことにより、試験片ごとのばらつきの少ない試験結果が得られた。また、一般化応力緩和を開始するまでの載荷過程における歪速度によって、一般化応力緩和試験の結果が異なることを確認した。さらに引張特性については圧裂引張試験と一軸引張試験を水中で行ったところ、気乾状態と比較して、強度が低下し試験片ごとのばらつきの少ない試験結果が得られた。これらの結果は、今後の構成方程式や予測モデルの改良に役立つと言える。

岩石の強度回復特性・一般化応力緩和挙動に関する研究,3

林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 大久保 誠介*

JAEA-Research 2009-058, 106 Pages, 2010/02

JAEA-Research-2009-058.pdf:18.82MB

本研究では、昨年に引続き今後の定量化に向け、「強度回復特性」「一般応力緩和挙動」「引張特性」について、稚内層硬質頁岩のコア試料をもとに実験的な検討を行い、データの蓄積と分析を行った。その結果、強度回復特性については時間依存性があることがわかった。一般化応力緩和挙動については排水条件が挙動に影響していることが判明した。さらに引張特性については一軸引張応力下での完全応力-歪曲線の取得に成功し、わずかではあるが、残留強度を示すことを確認した。また、本年度得られた一軸引張強度はこれまでに得られた圧裂引張強度の最小値と同程度であった。

Visualization and quantitative evaluation of aperture distribution, fluid flow and tracer transport in a variable aperture fracture

Xiao, J.; 佐藤 久*; 澤田 淳; 武部 篤治*

Proceedings of 4th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2006/11

高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価においては、地下深部の岩盤における水理及び物質移行特性を把握することが重要である。地下深部の岩盤では、亀裂などの不連続面が支配的な移行経路になる可能性があることから、岩盤内亀裂の幾何学的特性や水理・物質移行特性をより詳細に把握したうえで評価する必要がある。本研究では、単一亀裂モデルの信頼性向上に資するため、LED面光源を用いた画像可視化計測技術を開発し、単一岩体亀裂を模擬した透明試験体を用いた透水・トレーサー試験へ適用した。また、粒子画像流速測定法(Particle Image Velocimetry)を用いて、亀裂内の流速分布の推定を行った。その亀裂内の水理・物質移動の過程を直接観察することにより、亀裂内開口幅分布,亀裂内濃度分布変化や流れ速度ベクトル分布等の情報を収集し、それを画像分析することで、水理・物質移行挙動の詳細な検討を行った。以上のことから、LED面光源を用いた画像可視化計測技術と粒子画像流速測定法を組合せた手法が亀裂内の水理・物質移行の把握において有効であることを確認した。

安全評価モデルの体系化・高度化に関する研究

前川 恵輔; 澤田 淳; 原 彰男; 武部 篤治; 牧野 仁史; 若杉 圭一郎; 加藤 智子; 江橋 健; 柴田 勝志*

放射性廃棄物安全研究年次計画(平成13年度平成17年度)研究成果報告集, p.117 - 129, 2006/03

サイトが特定された場合に得られると考えられる個々の地質環境の特性やそれに基づく設計情報及び地表環境条件を的確に安全評価に反映することにより、より現実的で詳細な評価ができる安全評価モデルを構築し、安全裕度の把握や安全評価手法の信頼性向上に資することを目的に研究を実施した。人工バリア中核種移行解析モデルにおいてより詳細にモデル化するべきプロセスを整理し、複数の廃棄体を考慮することにより生ずる廃棄体間の濃度干渉効果、及び掘削影響領域での核種移行プロセスを詳細にモデル化するべき対象として抽出した。これらのプロセスに対して、モデル化検討を行った結果、「人工バリア周辺母岩中の地下水流動や核種移行特性の不均質性を考慮可能な廃棄体間濃度干渉モデル化手法の開発」や「人工バリアとその周辺の掘削影響領域における核種移行の二次元的な解析における計算精度の向上の見通しの取得」等の見通しを得た。「生物圏評価モデルの高度化」については、海域及び土壌をGBIとした生物圏評価のコンパートメントモデルの検討、及び実際の地表環境条件に対する既存のモデル化手法の適用性の検討により、生物圏評価の手法の高度化に向けての課題・問題点を明らかにすることができた。また、今後のデータ取得・整備の優先度などを考えるうえでの基盤的な情報を得ることができた。また、安全評価手法体系化については、重要となる方法論や必要となる技術を明らかにするとともに、技術情報やその流れを管理・運用するための技術情報管理システムの操作性の向上を図ることができた。

10cmスケールの単一亀裂を対象としたトレーサー試験方法の改良

佐藤 久*; 武部 篤治

JNC TN8410 2005-003, 32 Pages, 2005/04

JNC-TN8410-2005-003.pdf:23.63MB

電気伝導度計を使用してトレーサー濃度を測定する場合,電気伝導度計から亀裂までの容量(デッドボリューム)が亀裂内の容量に対して大きいとトレーサー移行時間が過大評価される。小型の試験体を対象にトレーサー試験を行う場合,亀裂内の容量が小さいことからデッドボリュームの影響が大きくなり,精度良く試験を行うことは難しい。そこで,筆者らはデッドボリュームの影響を受けないトレーサー注入方法を考案した。トレーサー注入方法の性能を確認するために,亀裂幅10cm,亀裂長さ10cmのアクリル製平行平板を用いて,透水試験,トレーサー試験,幾何学的開口幅の計測を行った。その結果,本試験方法により精度良くトレーサー試験を行えることを確認した。

X線CTによる亀裂性岩盤内の移流・分散現象の分析(先行基礎工学研究に関する平成16年度共同研究報告書)

佐藤 晃*; 内田 雅大; 澤田 淳; 武部 篤治; 佐藤 久*

JNC TY8400 2005-001, 47 Pages, 2005/03

JNC-TY8400-2005-001.pdf:9.3MB

サイクル機構において、10cm規模の花崗岩岩体を用いた亀裂表面の三次元測定から、亀裂の開口幅を評価した。また熊本大学においては、X線CT装置を用いて、スタッキング法・移動平均法などを基礎としたノイズ処理技術手法と、密度分布に不均質性を持つ材料に対しても有効であると考えられる画像間差分法を適用し、高精度の亀裂開口幅評価を目的とした手法技術を確立した。そしてサイクル機構で実施した10cm岩体の亀裂開口幅評価結果を用いて、X線CT計測結果の精度確認を行った。

亀裂の接触面積率とJRCが透水特性に与える影響検討

武部 篤治; 坂本 和彦*; 澤田 淳

no journal, , 

亀裂内に不均質に分布する開口幅を表す指標として接触面積率とJRCに着目して亀裂の数値モデルを作成し、ダルシー則に基づく二次元有限要素浸透流解析による検討を行った。その結果、接触面積率が亀裂の平均的な透水特性に大きな影響を与えるとともに、JRCも接触面積率の値によっては亀裂内の透水特性に影響を与える因子であることが確認できた。今後は、亀裂開口幅の平均値を変えたケースなど他のパラメータについても検討するとともに、水理特性だけではなく亀裂中の移流分散やマトリクスへの拡散などの物質移行特性に与える影響についても検討する予定である。

地層処分における多連設坑道の設計手法について

林 克彦; 岸 裕和; 武部 篤治*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設は、地下300m以深に多数の坑道を並列に配置(以下、多連設坑道)する従来あまり例のない構造物である。当機構においては、当初は従来の単一トンネルモデルによる設計が行われてきた。しかし、この方法では掘削に伴う坑道群特有の緩み領域を把握できないため、新たに坑道群を考慮できる多連設坑道モデルによる設計方法を検討している。