Non-sorbing tracer migration experiments in fractured rock at the Kamaishi Mine, Northeast

澤田 淳; 内田 雅大; 下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; Doe, T. W.*

Engineering Geology, 56(1-2), p.75 - 96, 2002/00

https://doi.org/10.1016/S0013-7952(99)00135-0

花崗岩に代表される亀裂性岩盤における物質移行は、岩盤中に存在する割れ目(亀裂)に支配される。そのため、釜石原位置試験場において、透水に寄与する亀裂の水理学的・地質学的な調査により、数10mスケールを対象とした試験エリアの水理地質構造を明らかにした。また、抽出された透水性割れ目を対象に非吸着性トレーサー試験を繰り返し行い、その結果を解析することで、物質移行に寄与する開口幅=110√T(T:透水量係数)に分布すること、ならびに分散長=1/101(1:移行距離)にほぼそうことが示された。

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成9年度)

米田 吉宏*; 高原 弘幸*; 中村 直昭*; 秋山 眞介*; 守屋 俊文*; 根木 健之*

PNC TJ1380 98-001, 624 Pages, 1998/03

PNC-TJ1380-98-001.pdf:31.63MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5H9年度)では、次の5と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)深部岩盤における堀削影響領域の評価(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5つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。(1)年代測定の調査:栗橋花崗閃緑岩中に発生する割れ目や割れ目帯の形成史を把握することを目的とし、放射年代測定を実施した。その結果、250mL原位置試験場の11m地点に分布する単一割れ目に関しては、母岩である栗橋花崗閃緑岩が約100以下まで冷え固まった約85Ma頃に形成されたものと推定された。一方、550mL原位置試験場の625m地点に分布する割れ目帯に関しては、約95Maと約7085Ma頃の2度の割れ目形成ステージにより形成されたものと推定された。また、ESR年代測定の結果、同割れ目帯は最近100万年以内に再活動していないことが明らかとなった。流体包有物の調査:ブドウ石ー濁沸石に代表される割れ目形成ステージ(Stage2)の地質環境条件の相違を明らかにすることを目的とし、流体包有物の調査を実施した。Stage2に関しては地表水により希釈された約200の栗橋花崗閃緑岩の根源流体が岩盤中の破砕帯を循環する地質環境下で形成されたものと推定された。(2)KF-3孔周辺における地球学的調査:KF-3孔の削孔期間中に周辺坑道壁面においてSP観測を行った。KF-3孔が湧水の急激に増加する深度に達したところで、坑道壁面の一部の領域においてSPの変化が検出された。このことにより、坑道壁面と孔井間の水理構造をおおよそ推定できた。また、任意深度においてもパッカーシステムを用いることにより、坑道壁面でのSP変化が検出できた。流電電位法においてもパッカーシステムを用いることにより、坑道壁面でのSP変化が検出できた。流電流電位法においては、孔口開放時に見掛比抵抗の低下が観測された。

釜石鉱山における深部地質環境特性調査(平成8年度)報告書概要版

米田 吉宏*; 高原 弘幸*; 中村 直昭*; 秋山 眞介*; 守屋 俊文*; 根木 健之*

PNC TJ1380 97-002, 157 Pages, 1997/03

PNC-TJ1380-97-002.pdf:7.9MB

釜石鉱山における原位置試験の第2フェーズ(H5H9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(TASX-1)、2.深部岩盤における掘削影響領域の評価(TASX-2)、3.結晶質岩中の水理・物質移行特性の把握(TASX-3)、4.人工バリアに関する研究(TASX-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3つの調査項目からなり、以下のような成果を得た。1.割れ目充填物の年代測定:割れ目充填物中の変質鉱物であるセリサイトのK-Ar年代測定を実施した。その結果、同試料のフィッション・トラック年代よりも15Ma以上古い年代値が得られた。同試料では他の割れ目の影響や、再動・再変質等の影響を被っていないことから、割れ目充墳物は栗橋花崗閃緑岩体の冷却過程において形成され、岩体同様に徐々に冷却したものと推定された。地質構造および割れ目形成史のまとめ:現在迄に取得されている地質データを見直し、原位置試験場周辺の地質構造や割れ目特性、充填物・変質部の鉱物・地化学特性、形成史についての取りまとめを実施した。弾性波トモグラフィー:KF-1,2孔周辺における割れ目帯およびみずみちの検出を目的として弾性波トモグラフィーを適用し、解析には2種類の手法を用いた。その結果を比較検討したところ、地質観察(NW坑道周辺及びKF-1、2孔)で推定される割れ目帯、流体流動電位法(KF-1孔)においてSPのアノーマリーが検出された領域、流量検層(KF-1、2孔)で多くの湧水が確認された区間において両解析手法ともに低速度帯の存在が認められ、弾性波トモグラフィーが割れ目帯及びみずみちの検出技術として有効な手法であることが明らかとなった。2.降水量・気温・坑道湧水量・間隙水圧の経時変化の把握:KG-1孔の間隙水圧の経時変化と降水量に関連性があることが認められた。また、KD-90坑道とNW坑道周辺における間隙水圧の観測から550mL坑道内に存在する高水圧帯の連続性が推測された。KF-1、2孔、KCH-1、2孔における水理試験:これらの試錐孔において流量検層、PNC式JFT法および低圧ル

釜石鉱山における非吸着性トレーサー試験のための水理地質構造の調査研究(III)

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; 根木 健介*; Doe, T.*

PNC TJ1205 97-001, 297 Pages, 1997/03

PNC-TJ1205-97-001.pdf:10.02MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削等の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、この非収着性トレーサー試験を実施するための準備の初年度の作業として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削とこれに伴う既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびボーリング孔の水理地質調査を行うことによりKH-19孔とKH-20孔間の水理地質構造を推定した。平成7年度は、平成6年度に引き続き3本のボーリング孔(各80m)を掘削し、ボーリング孔掘削時の既存孔における圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査、簡易的な水理試験を実施し、平成6年度に取得されたデータとともに総合的に解析して試験対象領域の水理地質構造モデルを検討した。平成8年度は、新たに2本のボーリング孔、KH-24孔およびKH-22孔(各80m)を掘削しトレーサー試験に必要なボーリング孔配置を完成させるとともに、トレーサー試験用にマルチパッカーシステムのパッカー配置と配管を更新した。また、トレーサー試験対象割れ目の水理物質移行特性を概略的に把握するために孔間透水試験ならびに予備的トレーサー試験を組み合わせて実施し、平成9年度に実施する非収着性トレーサー試験に用いる透水性割れ目を抽出した。

釜石鉱山における非収着性トレーサー試験のための水理地質構造の調査研究(2)

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; 根木 健之*; Doe, T.*

PNC TJ1205 96-003, 340 Pages, 1996/03

PNC-TJ1205-96-003.pdf:8.4MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水性割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削時の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、試験の準備段階として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削とこれに伴う既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびBTV観察、コア観察、流量検層等を実施し、KH-19孔とKH-20孔間の水理地質構造を推定した。平成7年度は、調査対象領域を広げると共に、試験の中心となる領域の水理地質構造をより詳細に把握するために、平成6年度に引き続き3本のボーリング孔(KH-21、KH-23、KH-25孔)を掘削し、既存ボーリング孔での圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査を行なった。これらのボーリング孔では、BTV観察および岩芯観察による割れ目特性の把握を行なった。また、最後に削孔したKH-25孔においてビルドアップ透水試験を行った。これらの調査試験により得られた、亀裂分布、水圧分布、水圧応答経路から、平成6年度の結果を見直し、試験エリアの岩盤内の詳細な水理地質構造モデルを構築した。

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(H5H9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NSN30°W、520°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0.51.0m、45上向きで2.0m程度まで坑道の影響が顕著であった。