Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
真田 祐幸; 丹生屋 純夫*; 松井 裕哉; 藤井 義明*
Journal of MMIJ, 125(10,11), p.521 - 529, 2009/11
我が国には新第三紀や第四紀などの堆積岩が広く分布し各種構造物の基礎となるケースが多い。とりわけ地下深部に重要な構造物を建設するうえで岩石の力学的性質や応力変化に伴う微視的な構造変化の把握は、構造物の合理的な設計や掘削影響を把握するうえで重要である。原子力機構は新第三紀の堆積岩を対象に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する基盤研究を幌延町で進めている。本論文では幌延地域に分布する珪質岩の力学的性質を明らかにすることを目的に実施した各種力学試験結果から幌延珪質岩の力学的性質を述べるとともに、堆積岩の工学的性質を支配する主要因を議論した。その結果、幌延地域に分布する珪質岩は堆積過程によって生じた空隙の緻密化や膠結作用により深度方向に三つのゾーンに区分でき、その力学挙動は顕著な拘束圧依存性を示すことがわかった。浅部の声問層の力学挙動は拘束圧の上昇に伴いひずみ軟化型から延性型に移行し、深部の稚内層は拘束圧の程度によらずひずみ軟化型を示す。そして、浅部の声問層は高拘束圧下で珪藻遺骸の損傷によって降伏し、エンドキャップ型の構成則を適用する必要性があることが示唆された。
真田 祐幸; 丹生屋 純夫*; 松井 裕哉; 藤井 義明*
Journal of MMIJ, 125(10,11), p.530 - 539, 2009/10
初期地圧は、空洞の形状・支保形態を決定する重要な因子となるため、高レベル放射性廃棄物の処分場のような重要な地下構造物を合理的に設計・施工するには、地下深部に作用する初期地圧を適切に評価する必要がある。そこで、筆者らは原子力機構が進めている幌延深地層研究計画で研究対象としている新第三紀堆積岩を対象に、既存の初期地圧計測手法の新第三紀堆積岩に対する適用性・作業性を検討するとともに、初期地圧測定結果と造構作用や孔壁観察結果などの情報から幌延地域に作用している初期応力状態を総合的に議論した。その結果、AE法についてはカイザー効果の時間依存性の影響が大きく原位置の応力状態を過小に評価してしまう可能性があることが示唆された。一方、DSCA法についてはAE法と比較し原位置試験で得られた最大主応力方位とほぼ一致し、新第三紀堆積岩に対する適用性はAE法と比較すると高かった。水圧破砕法については、コンプライアンスの大きいワイヤラインタイプのシステムを採用することで通常使用されるロッドタイプより高い精度でき裂開口圧を求めることができ、応力状態は造構作用などの影響を受け東西圧縮の偏圧下に晒されていることがわかった。
真田 祐幸; 杉田 裕; 藤井 義明*
Proceedings of 3rd International Workshop and Conference on Earth Resources Technology 2009 (CD-ROM), p.149 - 158, 2009/05
坑道周辺に発生する掘削影響領域は、物質の主要な移行経路になる可能性があることから地層処分の性能評価において重要な課題として位置づけられている。そこで、本研究では掘削影響領域の岩盤性状のモデル化に資する情報を取得するために、幌延深地層研究所の立坑壁面の断面形状計測と立坑周辺の岩盤内に埋設された地中変位並びに支保部材の応力測定結果に基づき、立坑の掘削によって岩盤内に発生する損傷の規模と損傷を受けた岩盤の挙動について検討した。その結果、断面形状計測から、立坑の掘削が深部に進むにつれてボアホールブレイクアウトに類する規模の大きなスポーリング破壊が断続的に見られた。地中変位計測や支保部材の応力測定結果から、断面形状計測と同様に立坑の掘削が深部に進むにつれて立坑の壁面から1.5mまでの範囲で顕著な圧縮ひずみや応力が生じていることがわかった。したがって、損傷域の幅を推定するために、壁面観察から設定した立坑の地山区分から許容限界ひずみを算出し、それと地中変位計で得られた圧縮ひずみ量との対応を調べた。その結果、損傷域の幅は立坑の坑壁から1mまでの範囲であることが推定された。
真田 祐幸; 松井 裕哉; 藤井 義明*
Proceedings of International Symposium on Rock Mechanics "Rock Characterization, Modelling and Engineering Design Methods" (SINOROCK 2009) (CD-ROM), 5 Pages, 2009/05
原子力機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発において地下研究施設の建設を伴う研究プロジェクトとして幌延深地層研究計画を進めている。本報告では、地下研究施設の設計データの取得並びに坑道掘削に伴う掘削影響の予測のため実施された三軸圧縮試験と等方圧密試験結果,岩盤の力学モデルについて議論する。三軸圧縮試験では、地下施設の浅部に分布する珪藻質泥岩は、封圧の増加に伴い応力-ひずみの曲線形状がひずみ軟化挙動から弾完全塑性型に移行し、深部に分布する珪質泥岩は拘束圧の程度によらずひずみ軟化挙動を示した。等方圧密試験では、珪藻質泥岩では、珪藻遺骸の損傷によって有効封圧10MPaで降伏した。したがって、坑道周辺岩盤の力学挙動のモデル化にあたっては、珪質泥岩はひずみ軟化型の構成則、珪藻質泥岩は等方圧下での降伏を表現できるエンドキャップ型の構成則を適用する必要性があることが示唆された。
真田 祐幸; 松井 裕哉; 藤井 義明*
第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.703 - 708, 2008/09
原子力機構が実施した複数の調査ボーリングで得られたコアを用いて各種室内試験を実施し、研究所設置地区に分布する珪質岩の力学特性を検討した。研究所設置地区の珪質岩は、稚内層の上部で急激に物理特性,強度特性が変化する。三軸圧縮特性は、声問層では有効封圧の増大に伴い、応力-ひずみの曲線形状がひずみ軟化型から弾完全塑性型に移行する。一方、稚内層では、本試験で設定した有効封圧の範囲では、いずれもひずみ軟化型の曲線形状を示す。非排水試験における間隙水圧の発生挙動並びに排水試験におけるダイレタンシー挙動は声問層と稚内層とで傾向が異なることがわかった。
真田 祐幸; 松井 裕哉; 山本 卓也*; 青木 智幸*; 小川 豊和*; 城 まゆみ*; 藤井 義明*
平成19年度資源・素材学会北海道支部総会及び春季講演会講演要旨集, p.9 - 10, 2007/06
現在、日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発の一環として、北海道幌延町で幌延深地層研究計画と称する地下研究施設(掘削深度500m)の建設を伴う研究プロジェクトを進めている。この地下研究施設周辺に分布する岩石は、多孔質でかつ低透水性であるという特徴を有する。このため、岩盤中に坑道を掘削すると、坑道周辺岩盤中に大きな過剰間隙水圧が生じ、坑道周辺の岩盤が不安定になる可能性がある。本研究では、このような水-応力の連成挙動が周辺岩盤及び支保に与える影響を数値解析により検討した。その結果、等方圧でない場合は、坑道奥部に過剰間隙水圧が発生し、かつその消散がゆっくり進むことにより長期に渡る特徴的な坑道の変形が生じる可能性が示唆された。一方、支保工の耐力は発生支保応力に対し、十分な裕度があることがわかった。
石島 洋二*; 藤井 義明*; 川北 稔*; 中間 茂雄; 松井 裕哉
JNC TY7400 2004-002, 91 Pages, 2003/03
JNC-TY7400-2004-002.pdf:3.33MB
強度と剛性が小さい軟岩は、わが国にはかなり広く分布している。軟岩を対象としたトンネルなどの岩盤構造物の建設は、岩盤の破壊と著しい変形を伴うので、一般に、作業が困難で維持も容易でない。この問題を克服する合理的な方法は、軟岩の強度・剛性などの力学的特性と軟岩が地山で置かれている初期地圧などの力学的な初期状態を明らかにし、岩盤構造物の建設に伴う力学的な擾乱を正確に予測する手法を確立し、それに基づいて設計・施工をすることである。しかしながら、軟岩の初期地圧や地山強度に関する情報は、測定が困難であるために、従来ほとんど得られていない。 本研究は、このような状況に鑑み、軟岩を対象として1本のボーリングによって地圧と岩石の強度変形特性、ならびに孔周辺の緩み範囲と孔の時間依存性の変形を計測するシステムを開発した。幌延の珪藻質泥岩を対象に計測システムの有効性を確認するための原位置計測を行った。本報告は研究で得られた多くの知見を報告するものである。
入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 久保 博*; 上垣 義明*
JNC TJ8400 2002-039, 38 Pages, 2002/02
JNC-TJ8400-2002-039.pdf:4.01MB
放射性廃棄物の処分において、地下深部の岩盤内にベントナイトとセメント系材料を人工バリアとして共存するコンセプトが考えられている。セメント系材料は硬化後の間隙水のpHが12
13程度を示し、長期にわたり高アルカリ性環境を維持するといわれており、高アルカリ性環境下でのベントナイトや周辺岩盤の変質の可能性が懸念されている。高アルカリ溶液によるベントナイトおよび岩石の変質については、平成7年度よりTRUの研究の一部として、セメント間隙水を模擬した溶液を用いた浸出試験を実施してきた。また、セメントを改良してアルカリ性を下げる研究を実施してきた。その成果として、フライアッシュを高含有したHFSCを開発し、その間隙水のpHが10.5から11.0程度であることを確認した。セメント系材料は引張強度が低いために、一般には鋼材と(鉄筋)と組み合わせて使用される。セメントのアルカリ性を下げた場合、鋼材の腐食が促進することが問題となる。低アルカリ性セメントは特殊なセメントであるので、鋼材の腐食に関する試験結果はほとんどない。ここでは、低アルカリ性コンクリート中の鉄筋腐食のデータを得るために促進試験を実施した。また、模擬セメント水中でのベントナイトの変質については実験により確認したが、実際の低アルカリ性セメント間隙水中を用いての長期変質確認は、まだ実施していなかったのでここでは、360日の変質試験を実施した。本研究を通じて得られた結論は次のとおりである。鉄筋腐食に関して1.HFSCの水セメント比60%以上では、これまでの使用してきたJIS規格セメントで施工した構造物で経験した以上に鉄筋が腐食する。2.HFSCの遮塩性は、フライアッシュを含めた水結合材一定の条件で比較して、OPCとHFSCは同等である。3.HFSC30%とOPC60%は28日強度は同等であり、促進試験結果である腐食面積率はあまり差がなかった。しかし、腐食のメカニズムから見るとHFSCは低アルカリ性の影響で塩分浸透しなくても腐食するのに対して、OPCは塩分がある程度浸透しないと腐食しない。
入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 久保 博*; 上垣 義明*
JNC TJ8400 2002-038, 83 Pages, 2002/02
JNC-TJ8400-2002-038.pdf:24.9MB
放射性廃棄物の処分において、地下深部の岩盤内にベントナイトとセメント系材料を人工バリアとして共存するコンセプトが考えられている。セメント系材料は硬化後の間隙水のpHが1213程度を示し、長期にわたり高アルカリ性環境を維持するといわれており、高アルカリ性環境下でのベントナイトや周辺岩盤の変質の可能性が懸念されている。高アルカリ溶液によるベントナイトおよび岩石の変質については、平成7年度よりTRUの研究の一部として、セメント間隙水を模擬した溶液を用いた浸出試験を実施してきた。また、セメントを改良してアルカリ性を下げる研究を実施してきた。その成果として、フライアッシュを高含有したHFSCを開発し、その間隙水のpHが10.5から11.0程度であることを確認した。セメント系材料は引張強度が低いために、一般には鋼材と(鉄筋)と組み合わせて使用される。セメントのアルカリ性を下げた場合、鋼材の腐食が促進することが問題となる。低アルカリ性セメントは特殊なセメントであるので、鋼材の腐食に関する試験結果はほとんどない。ここでは、低アルカリ性コンクリート中の鉄筋腐食のデータを得るために促進試験を実施した。また、模擬セメント水中でのベントナイトの変質については実験により確認したが、実際の低アルカリ性セメント間隙水中を用いての長期変質確認は、まだ実施していなかったのでここでは、360日の変質試験を実施した。本研究を通じて得られた結論は次のとおりである。鉄筋腐食に関して1.HFSCの水セメント比60%以上では、これまでの使用してきたJIS規格セメントで施工した構造物で経験した以上に鉄筋が腐食する。2.HFSCの遮塩性は、フライアッシュを含めた水結合材一定の条件で比較して、OPCとHFSCは同等である。3.HFSC30%とOPC60%は28日強度は同等であり、促進試験結果である腐食面積率はあまり差がなかった。しかし、腐食のメカニズムから見るとHFSCは低アルカリ性の影響で塩分浸透しなくても腐食するのに対して、OPCは塩分がある程度浸透しないと腐食しない。
谷村 嘉彦; 志風 義明; 藤井 克年; 三枝 純; 堤 正博; 原野 英樹*; 松本 哲郎*; 下山 哲矢*
no journal, ,
加速器を用いた14.8MeV単色中性子校正場を、飛行時間法によるエネルギーの測定,ボナー球による中性子フルエンスの評価を行うことにより構築した。
山口 真基*; 藤井 義明*; 福田 和寛*; 松井 裕哉
no journal, ,
北海道幌延町北進地区に分布する新第三紀の珪質岩盤では、鉛直方向の岩盤物性に関して深度方向に急激な物性変化が見られる領域(以下、遷移帯と称す)が存在することがわかっている。このような物性変化は、初期応力状態にも何らかの影響を及ぼしていると思われるが、既往の水圧破砕法による応力測定では水平面内の最大・最小主応力の大きさと方向のみが特定されており、三次元的な応力状態に関するデータがない。そこで、岩石コアを用いた応力測定手法の一つであるDSCA法を適用し3次元応力状態を把握することを試みた。その結果、平均的な水平面内主応力方向は、水圧破砕の結果と、遷移帯では若干異なっており、硬質頁岩層では類似した。大きさは、最大主応力はDSCAの方がやや大きいものの最小主応力は類似していた。一方、三次元応力状態については、遷移帯の2つの供試体で最大主応力の大きさ・方向ともに互いにほぼ一致したが、硬質頁岩層では異なっていた。
Sc(p,n)Ti反応を利用した8keV単色中性子校正場の開発谷村 嘉彦; 三枝 純; 藤井 克年; 志風 義明; 堤 正博
no journal, ,
日本原子力研究開発機構放射線標準施設棟(FRS)では、4MVシングルエンド型ペレトロン加速器を利用した8keV19MeVの単色中性子校正場を開発・整備している。今年度、新たにSc(p,n)Ti反応で発生する8keV単色中性子を利用した校正場を開発した。本核反応の断面積は複雑な共鳴構造をしている。この共鳴ピークを利用して8keV中性子を発生するが、ピークの幅は非常に狭く、1keV以下の精度でビームエネルギーを決定する必要がある。ところが、ビーム輸送条件を変えることなく、要求される精度でのエネルギー調整を加速器側で行うのは非常に難しい。そこで、ターゲットに最大50kVまでの電圧を印加することにより、微調整を可能とした。これにより、再現性よく8keV中性子を発生する手法を確立した。校正点の中性子フルエンスは、
Liガラスシンチレーション検出器(直径5.08cm,厚さ2cm)及びボナー球(中心検出器:5.08cm
球形BF
比例計数管)で評価した。
真田 祐幸; 山口 真基*; 藤井 義明*; 福田 和寛*; 松井 裕哉
no journal, ,
現在、日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発の一環として、北海道幌延町で幌延深地層研究計画と呼ぶ地下研究施設(掘削深度500m)の建設を伴う研究プロジェクトを進めている。研究所設置地区及びその周辺の岩盤は地表から約500mまでの範囲で珪藻を起源とした新第三紀の堆積軟岩であり、上位層は珪藻質泥岩の声問層、下位層は珪質泥岩の稚内層で構成されていることがわかっている。堆積軟岩は等方圧縮により降伏する可能性があるため、本プロジェクトで対象とする幌延珪質岩が、等方圧の応力環境下で降伏しえるかを確認するため等方圧縮試験を実施したところ、珪藻質泥岩は等方圧で降伏し、この降伏の原因を、透水係数,有効空隙率,電子顕微鏡写真における降伏前後の変化から、空隙破壊によるものと判断した。
真田 祐幸; 加藤 春實*; 中村 隆浩; 杉田 裕; 藤井 義明*
no journal, ,
現在、日本原子力研究開発機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発の一環として、地下研究施設(掘削予定深度約500m)の建設を伴う研究プロジェクト(幌延深地層研究計画)を進めている。本計画は、地上からの調査研究段階(第1段階),坑道掘削時の調査研究段階(第2段階),地下施設での調査研究段階(第3段階)という3つの段階に分けて進められており、現在は坑道掘削時の調査研究段階を進めている。本報告では、坑道掘削時の調査研究段階において実施した初期地圧測定結果について述べたものである。
熊倉 聡*; 杉田 裕; 真田 祐幸; 中村 隆浩; 小原 勇一*; 菅原 隆之*; 藤井 義明*
no journal, ,
孔壁変形法は初期地圧測定手法の一つであり、1本のボーリング孔で3次元の初期地圧を決定することができるものである。この測定手法は、湧水やガス湧出を伴う幌延地域の岩盤に対して有効性が期待されるものであり、幌延深地層研究センターの250m換気側調査坑道においてその適用性を確認した。測定された初期地圧は、既往の測定結果と調和的なものであり、本測定手法が、幌延地域の地質環境条件でも適用できる可能性が明らかになった。また、同時に、測定時のひずみ挙動が安定しないなどの問題点も明らかとなった。今後は測定事例を増やし、本手法のこれらの岩盤への適用性について検討していく予定である。