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深谷 正明*; 納多 勝*; 畑 浩二*; 竹田 宣典*; 秋好 賢治*; 石関 嘉一*; 金田 勉*; 佐藤 伸*; 柴田 千穂子*; 上田 正*; et al.
JAEA-Technology 2014-019, 495 Pages, 2014/08
JAEA-Technology-2014-019.pdf:82.23MB
超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度500mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、パイロットボーリングから得られた情報の有効性に関する評価を行うとともに、研究坑道掘削工事で適用される技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。
佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 納多 勝*; 小林 伸司*
トンネルと地下, 45(7), p.501 - 510, 2014/07
日本原子力研究開発機構では、岐阜県瑞浪市の瑞浪超深地層研究所において研究坑道の掘削を伴う調査研究を実施している。研究所は2本の立坑と複数の水平坑道群からなる地下施設で、現在、深度500mまで掘削が進んでいる。本報告では、これまでの施工実績に基づいて、湧水抑制対策と地山崩落対策について評価した結果を示す。湧水抑制対策では、立坑坑底からアンブレラ型の注入孔を配置してプレグラウトを実施し、所定の透水係数の改善が見られた。地山崩落対策では、ロックボルトによる補強工とシリカレジン注入による先受け工を組み合わせて、断層に沿った立坑掘削を安全に行った。いずれの対策工も、立坑掘削機械であるシャフトジャンボを用いて実施することにより、立坑掘削のショートステップ工法の掘削サイクルに効率よく取り入れることが可能である。
井尻 裕二*; 納多 勝*; 延藤 遵*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 橋詰 茂
JAEA-Technology 2013-047, 819 Pages, 2014/03
JAEA-Technology-2013-047-01.pdf:41.49MBJAEA-Technology-2013-047-02.pdf:25.26MB
超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度460mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、パイロットボーリングから得られた情報の有効性に関する評価を行うとともに、研究坑道掘削工事で適用される技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。
橋詰 茂; 松井 裕哉; 堀内 泰治; 畑 浩二*; 秋好 賢治*; 佐藤 伸*; 柴田 千穂子*; 丹生屋 純夫*; 納多 勝*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.121 - 126, 2013/01
瑞浪超深地層研究所は、結晶質岩(土岐花崗岩)を研究対象とした深地層の研究施設であり、地層処分研究開発の基盤である深地層の科学的研究の一環として、深地層における工学技術に関する研究開発を目的のひとつとして実施している。現在は、研究坑道掘削と並行し、結晶質岩を対象とした設計・施工計画技術,建設技術,施工対策技術及び安全を確保する技術の有効性を確認するための調査研究を進めている。本報告では、同研究所の立坑掘削により、地表から深度500m地点まで掘削断面を縦断するようなほぼ垂直傾斜の断層が分布する地質条件下で生じた立坑覆工の応力変化や岩盤内変位を分析し得られた、大深度の脆弱な岩盤中の空洞及び周辺岩盤の力学的安定性に関する知見を述べる。
棚井 憲治; 藤田 朝雄; 納多 勝*; 山本 修一*; 志村 友行*; 佐藤 伸*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.167 - 172, 2013/01
幌延深地層研究計画では、深度GL-350m調査坑道で原位置ガス移行挙動試験を計画している。本試験は、緩衝材を対象とした試験や岩盤に着目した試験を計画中であり、これらの原位置試験の計画は、幌延の地質環境条件を考慮するため地下水中の溶存メタンを考慮する必要がある。このうち岩盤中のガス移行挙動試験計画立案の一環として、諸外国における岩盤中のガス移行挙動試験の事例調査をもとに試験に用いる載荷ガス圧に関する検討を行い、設定したガス圧の妥当性について力学連成二相流解析を行った。検討の結果、諸外国の事例調査に基づき設定した最大ガス圧で岩盤の最大有効主応力が岩盤の引張強度を若干上回る程度となり、ボーリング孔周辺を極端に乱すことがないことを確認した。
棚井 憲治; 藤田 朝雄; 佐藤 伸*; 納多 勝*; 山本 修一*; 志村 友行*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.173 - 178, 2013/01
幌延深地層研究計画では、深度GL-350m調査坑道で原位置ガス移行挙動試験を計画している。本試験は、緩衝材のみならず岩盤にも着目した試験を計画中であり、これらの原位置試験計画の検討は、幌延の地質環境条件を考慮するため地下水中の溶存メタンを考慮する必要がある。このうち岩盤中のガス移行挙動試験計画立案の一環として、幌延の地下水中の溶存メタンが本試験に及ぼす影響を把握するため二相多成分解析を実施した。検討は、はじめに溶存メタンの基本的な挙動の把握を行い、次に調査坑道からの原位置試験を模擬する検討を実施した。検討の結果、地下水中に溶存メタンが存在すると気相全体のガス圧は上昇するが、注入した窒素は分圧分しか岩盤へ移行しないため、ガス注入量に影響を及ぼすことがわかった。
井尻 裕二*; 納多 勝*; 笹倉 剛*; 延藤 遵*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 橋詰 茂
JAEA-Technology 2012-018, 288 Pages, 2012/07
JAEA-Technology-2012-018.pdf:19.13MB
超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度300mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、地山安定化対策の有効性に関する評価などを行うとともに、研究坑道掘削工事で適用されている技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。
納多 勝*; 佐藤 伸*; 丹生屋 純夫*; 畑 浩二*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎
第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.202 - 207, 2012/01
瑞浪超深地層研究所における主立坑は断層部に位置しており、その影響によって異方性の地下水流動場が確認されている。今後、裏面排水材の劣化や地下水場の変化によっては水圧による覆工応力が増加し覆工に変状が生じる可能性もある。そのため、水圧変化による影響を予測する手法について検討する必要がある。そこで、本検討では水-応力連成解析を実施し、透水性の異方性の影響について主立坑で計測されているB計測との比較を行い解析方法の妥当性の検討を行った。検討の結果、顕著な水圧依存の傾向は見られなかったものの、透水性の異方性を考慮することによって本立坑の挙動を模擬することができ、劣化手法の予測としての水-応力連成解析の適応性を確認した。
佐藤 伸*; 納多 勝*; 丹生屋 純夫*; 畑 浩二*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎
第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.208 - 213, 2012/01
岩盤の長期挙動の一つとしてクリープ現象があり、それを表現するモデルの一つとしてコンプライアンス可変型モデルがある。これまでの多くの岩盤クリープに関する検討は、対象とする岩質に対して一軸圧縮試験等からモデルパラメータを取得し、それを用いた2次元の解析を実施してモデルとパラメータ値の検証がなされているものが多い。そこで、本検討では主立坑建設時に実施されたパイロットボーリングの岩石コアを用いて各地質区分における一軸圧縮試験からモデルパラメータの設定を行った。さらに、同定されたパラメータを用いて3次元の掘削解析を実施して、実測値との比較を行った。検討の結果、おおむね実測値を再現できパラメータの同定方法並びに解析手法の妥当性を確認した。
丹生屋 純夫*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 佐藤 伸*; 納多 勝*; 畑 浩二*
第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.214 - 219, 2012/01
日本原子力研究開発機構は、岐阜県瑞浪市の超深地層研究所主立坑において工学技術に関する研究開発を進めている。平成22年度の研究において、パイロットボーリング調査の有効性を確認したが、その際力学物性値の設定では、立坑深度500m施工前に実施されたパイロットボーリング(深度180m
500m)によって得られた岩石コアの一軸圧縮強さより電研式の岩盤分類を用いて物性値を定めており、地山のき裂や風化等の影響が十分考慮されていない可能性があった。本研究では、パイロットボーリング調査によって取得したコアを用いた室内試験,コア観察データ及び主立坑壁面観察データを用いRMRを算定し、算定したRMRより静弾性係数等の力学物性値を評価するとともに、孔内PS検層結果から評価した力学物性値と比較した。その結果、主立坑に出現している脆弱な岩盤においてもRMRのような岩盤分類手法に基づく物性値評価が可能であることが示唆された。
2008年3月)齋 正貴; 萩原 大樹; 松島 博之*; 野田 正利*; 納多 勝*; 安藤 賢一*; 田中 達也*; 上田 正*; 本田 ゆう子*; 水野 崇
JAEA-Data/Code 2010-010, 75 Pages, 2010/09
JAEA-Data-Code-2010-010.pdf:2.5MB
このデータ集は、2004年4月から2008年3月までに瑞浪超深地層研究所における研究坑道内、地上から掘削したボーリング孔(MSB-2号孔,MSB-4号孔及びMIZ-1号孔)から採取した地下水の地球化学特性データをとりまとめたものである。また、本データ集では、データを用いたさまざまな目的の解析を行う過程でデータの確認ができるように、試料採取地点,試料採取時間,採取方法及び分析方法などを示した。
鈴木 健一郎*; 三浦 律彦*; 入矢 桂史郎*; 納多 勝*; 岸 裕和
土木学会平成22年度全国大会第65回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.85 - 86, 2010/09
高レベル放射性廃棄物地層処分における湧水対策としてグラウチングの検討を進めている。しかし、一般に用いられているセメント系のグラウト材はアルカリ性が高く、長期にわたりセメントから溶出する高アルカリ成分がバリア材である岩盤やベントナイトなどの鉱物に化学的な影響を与え、結果としてバリアシステムの長期性能に大きな不確実性をもたらすことが懸念されている。そこで、ポゾラン材などを高含有することによる低アルカリ性セメント系グラウト材料の開発,改良を進め最適配合を得た。今後は、低アルカリ性セメント系グラウト材の基礎物性及び亀裂への浸透特性に関する室内試験データの拡充を行う。
松井 裕哉; 納多 勝*; 延藤 遵*
Proceedings of ITA-AITES 2011 World Tunnel Congress/37th General Assembly (USB Flash Drive), 8 Pages, 2010/05
原子力機構は岐阜県瑞浪市及び北海道幌延町の結晶質岩,堆積岩を対象とした2つの深地層の研究施設で地質環境調査や深地層の工学技術の研究開発を行っている。このうち、瑞浪にて実施しているプロジェクト(超深地層研究所計画)では、おもに結晶質岩を対象とした研究開発を進めている。瑞浪超深地層研究所は2つの立坑,水平坑道及びボーリング横坑から構成され、掘削深度は、2010年11月時点で460mに達している。工学技術の開発は、設計施工技術,掘削技術,施工対策技術及び安全を確保する技術の有効性確認という4つの課題を設定して進めている。設計施工技術については、掘削中の岩盤分類及び掘削ずりを用いた一軸圧縮試験結果と設計時の岩盤モデルとの比較を通じ、予測の妥当性が確認しかつ、断層に遭遇した主立坑ではパイロットボーリング調査の有効性を示した。掘削技術では、ショートステップ工法の有効性やスムースブラスティング工法の適用性を示すとともに、施工対策技術ではグラウチングにより数十Luから1Lu程度までの岩盤の透水性の改良が可能であることを示した。
河村 秀紀*; 安藤 賢一*; 納多 勝*; 田中 達也*; 松田 武*; 藤井 治彦*; 橋本 秀爾*; 上田 正*; 松井 裕哉; 竹内 真司; et al.
JAEA-Technology 2009-081, 182 Pages, 2010/03
JAEA-Technology-2009-081.pdf:28.89MB
グラウチングは、地下構造物の施工において湧水を抑制するうえで重要な技術である。一方、地層処分の観点からは、グラウチングに使用されるセメント材料が人工バリアの性能に影響を及ぼす可能性を避けるために、グラウチングの効果やその浸透範囲を定量的に把握する必要がある。このような観点から、経済産業省資源エネルギー庁からの研究受託の一環として、瑞浪超深地層研究所の深度200mレベルに掘削した避難所周辺を対象とし、グラウチングの効果に関する研究を実施した。本研究では、プレグラウチング後に掘削した避難所から計10本のボーリング孔を掘削し各種調査を行うとともに、その結果を総合的に評価し水理地質構造モデルの構築及び地下水流動解析を実施し、グラウト材の浸透範囲やその効果を定量的に検討した。その結果、既存のグラウチング手法は結晶質岩の大量湧水抑制対策として十分な効果を発揮していることを確認するとともに、グラウチングにより1オーダー以上の透水性の低減があったと推定された。
中山 雅; 小林 保之; 野口 聡; 三浦 律彦*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*; 人見 尚*
JAEA-Research 2009-036, 49 Pages, 2009/11
JAEA-Research-2009-036.pdf:20.34MB
幌延深地層研究計画では、坑道の一部において低アルカリ性セメント(HFSC)を用いたコンクリートの施工性確認試験(原位置試験)の実施を計画しており、それまでにHFSCが実工事での施工に耐えうる性能を持つことを確認しておく必要がある。平成20年度は、HFSCを立坑の支保工に適用するための覆工コンクリートとしての配合選定,pH低下挙動の把握及び幌延の地下水を模擬した溶液との相互作用についての検討を実施した。HFSCを用いた覆工コンクリートの配合選定においては、補強繊維であるポリプロピレン短繊維を使用した場合と使用しない場合について、高強度配合と一般強度配合の合計4種類の配合を検討し、推奨配合を選定した。幌延の地下施設建設においては、型枠の脱型などで36時間での極初期強度が要求されるが、HFSC424と高性能AE減水剤の組合せで、要求性能を満足できることを確認した。pH低下挙動については、HFSC226, 325, 424, 523及び吹付け配合のHFSC424に対して、材齢3年または6年における浸漬水のpHの測定及び固相,液相の組成について分析評価した。その結果、pHは11.3程度であり、緩やかに低下する傾向を示した。幌延の地下水を模擬した溶液との相互作用については、HFSC424に対して、溶脱試験を実施した。3日ごとの溶液交換を30回繰り返し、固相及び液相の分析を行った。その結果、HFSC424は、OPCに比べ溶脱量が小さく、溶脱範囲は1/4程度に留まる結果を得た。
中山 雅; 小林 保之; 松田 武*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*; 竹田 宣典*
JAEA-Research 2009-035, 70 Pages, 2009/11
JAEA-Research-2009-035.pdf:11.27MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設では、坑道の空洞安定性などの観点から、支保工,覆工などにセメント系材料の使用が想定されている。セメント系材料が、地下水と接触することで地下水のpHが1213程度に上昇することが考えられ、人工バリア材料や天然バリアを変質させ、処分システムの長期性能に影響を及ぼす可能性がある。このような影響を低減することを目的として、原子力機構ではポゾラン反応を利用した低アルカリ性セメント(HFSC)の開発を進めており、幌延深地層研究計画において、HFSCを地下施設建設工事に実際に使用する原位置施工試験を計画している。平成19年度は、HFSC中の鉄筋腐食挙動の評価,HFSCを用いたコンクリート材料のpH低下挙動の把握及びこれまでの知見の整理を実施した。6年間の海洋暴露試験結果からHFSCを用いた鉄筋コンクリートの腐食ひび割れの発生時期を評価した結果、HFSCを用いた鉄筋コンクリートでは鉄筋径を適切に選定することで最大150年程度はひび割れが発生しないことが示唆された。pH低下挙動については、蒸留水への長期浸漬供試体の分析を実施し、pHが緩やかに低下する傾向であることを確認した。また、これまでに得られた知見を整理し、実施工における品質管理手法を取りまとめた。
納多 勝*; 須山 泰宏*; 延藤 遵*; 井尻 裕二*; 見掛 信一郎; 松井 裕哉
JAEA-Technology 2009-009, 194 Pages, 2009/07
JAEA-Technology-2009-009.pdf:44.14MB
超深地層研究所計画における工学技術に関する研究のうち、大深度地質環境下における工学技術に関する研究は、研究坑道の設計・施工計画技術の開発,研究坑道の建設技術の開発,研究坑道の施工対策技術の開発,安全性を確保する技術の開発の4項目に分類して進めている。平成19年度の工学技術に関する研究では、「第2段階」で実施してきた工学技術の成果と課題の整理,花崗岩部において掘削時に得られた計測データを用いた現段階(200mレベルまで掘削済み)までにおける設計の妥当性の確認,地山補強対策工の注入効果の検討,施工実態の把握と当初設計との差異の評価に資する情報の整理,高差圧の影響評価に関する検討,坑道の長期維持・補修に関する調査計画方針の立案などを実施した。さらに、プロジェクト全体を対象としたリスク事象を抽出し、既往の検討事例を参考に各リスク事象に対するリスク評価方法について概略的な検討を行った。
松田 武*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*; 小西 一寛*; 中山 雅; 小林 保之
JAEA-Research 2007-089, 139 Pages, 2008/05
JAEA-Research-2007-089.pdf:13.57MB
幌延深地層研究センターでは、地下施設の一部において低アルカリ性セメント(HFSC)を用いたコンクリートの施工性確認試験(原位置試験)の実施を計画している。それまでにHFSCが実工事で施工可能な性能を持つことを確認しておく必要がある。本年度は、幌延地下施設内での原位置試験計画を検討するとともにHFSCコンクリート材料のpH低下挙動の把握を実施した。また、HFSCを用いた原位置試験計画では、HFSC424N(普通ポルトランドセメント:シリカフューム:フライアッシュ=4:2:4)を吹付けコンクリートとして使用することを前提とした原位置試験計画を検討した。実施場所は地下施設の140m坑道、試験期間は10年程度を目安とし、普通コンクリート支保工との比較が可能な計画とした。また、現地で調達する材料を使用した場合もその強度を満足できることを確認するため、平成17年度に選定した配合に基づき、現地調達の細骨材・粗骨材を使用して強度試験などを実施した。HFSCコンクリート材料のpH低下挙動の把握に関しては、長期間の密封浸漬試験の供試体について、浸漬液のpH測定及び成分分析並びに固相の成分分析を行った。
小林 保之; 山田 勉; 中山 雅; 松井 裕哉; 松田 武*; 小西 一寛*; 入矢 桂史郎*; 納多 勝*
JAEA-Review 2007-007, 42 Pages, 2007/03
JAEA-Review-2007-007.pdf:3.12MB
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設では、建設・操業中の安全性を確保するため、吹付けや覆工コンクリート等、さまざまなコンクリート材料が使用される。コンクリートは、骨材,セメント,混和材等から構成される複合材料であり、これに含まれるセメントの高アルカリ成分がバリアシステムの長期安定性へ影響を及ぼすことが懸念され、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)では、HFSCと呼ばれる低アルカリ性セメントの研究開発を進めてきている。また、原子力機構では、北海道幌延町にて地下研究施設(Underground Research Laboratory、以下URL)を建設中である。本書は、地層処分施設の建設に用いられるセメント系材料の要求性能について整理するとともに既往の低アルカリ性セメントの研究開発についてのレビューを行いHFSCを用いた吹付けコンクリートのURLにおける原位置試験計画を示したものである。計画の立案に際しては、これまでHFSCを使用したコンクリートの施工実績がないことから、施工性能,力学的性能を十分確認したうえで実施工に適用する計画とした。また、実環境でのポゾラン反応の進行度,劣化外力への抵抗性等、耐久性能についても調査する計画とした。
小西 一寛; 中山 雅; 三原 守弘; 吉田 泰*; 入矢 桂史郎*; 秋好 賢治*; 納多 勝*
JAEA-Research 2006-040, 53 Pages, 2006/06
JAEA-Research-2006-040.pdf:12.6MB
本研究では、支保工の施工方法として吹付コンクリートを対象にHFSCを用いたコンクリートの配合を検討するとともにその施工性について評価を行った。幌延深地層研究施設における支保工の設計基準強度は28日材齢で36N/mm
が求められており、この強度を満足するコンクリートの配合を検討した。急結剤添加前のベースコンクリートとして、普通セメントを用いる場合には水セメント比を0.4、早強セメントを用いる場合には水セメント比を0.45とすることにより、設計基準強度を満足する可能性のある2配合を選定し、模擬トンネルにおいて急結剤を用いた吹付施工試験を行った。従来、水セメント比は吹付コンクリートの施工性の観点から0.5程度が限界であったが、HFSCにおいては0.45及び0.4でも良好であった。吹付けコンクリートの表層部では空隙が多く認められたが、内部ではほぼ一定の単位体積質量であった。吹付けコンクリートのコアの28日材齢の平均強度は48N/mm程度あり、支保工の設計基準強度を上回る高強度となった。したがって、28日材齢のセメントペースト硬化体の浸漬液のpHは12.4程度であり、シリカフュームやフライアッシュのポゾラン反応はまだ十分ではないと考えられるものの、施工性は良好なことが明らかとなった。今後は、幌延で調達できる材料を用いて吹付けコンクリートの配合を確認するとともに、浸漬液のpHの長期的な低下挙動について評価を行っていく必要がある。