珪質泥岩(稚内層)を対象とした多孔質弾性パラメータ取得試験

青木 智幸*; 谷 卓也*; 坂井 一雄*; 古賀 快尚*; 青柳 和平; 石井 英一

JAEA-Research 2020-002, 83 Pages, 2020/06

JAEA-Research-2020-002.pdf:8.25MB
JAEA-Research-2020-002-appendix(CD-ROM).zip:6.63MB

日本原子力研究開発機構は、新第三紀堆積軟岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発を目的として、北海道天塩郡幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。幌延深地層研究所周辺の地質は、珪藻質泥岩の声問層や珪質泥岩の稚内層で構成され、どちらも珪藻化石を多量に含んでいる。これらの岩石は高い空隙率と低い透水性を示すことから、多孔質弾性論に基づく岩盤挙動の検討が重要であると考えられる。しかしながら、幌延深地層研究所周辺に特徴的な珪藻質泥岩や硬質頁岩については、低透水性であるという岩石の特徴や試験時の制御が容易ではないこと等を要因に、多孔質弾性パラメータの測定実績は多いと言えない状況である。そこで、珪質泥岩(稚内層)を対象として、多孔質弾性パラメータの測定実績を蓄積し、既往の研究で示唆されている拘束圧に対する依存性を確認することを目的として、多孔質弾性パラメータを取得するための岩石三軸試験を実施した。その結果、多孔質弾性パラメータのうち、排水体積弾性係数は拘束圧の増加に伴い大きくなる関係性が確認された。一方、Biot-Wills係数およびSkemptonの間隙水圧係数は、拘束圧の増加に伴い小さくなる傾向が確認された。また、岩石供試体の葉理方向によって拘束圧依存の程度が若干異なることが示唆された。

Electronic states in EuCu(GeSi) based on the doniach phase diagram

伊覇 航*; 屋良 朝之*; 安次富 洋介*; 垣花 将司*; 竹内 徹也*; 本多 史憲*; 仲村 愛*; 青木 大*; 郷地 順*; 上床 美也*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(6), p.064706_1 - 064706_14, 2018/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.064706

We succeeded in growing single crystals of the series of EuCu(GeSi) compounds.Physical property measurements demonstrate a maximum of the antiferromagnetic transition temperature appears at . Antiferromagnetism then disappears around followed by a heavy-fermion formation at higher concentrations. These observations follow the Doniach phase diagram as a function of .

幌延深地層研究計画におけるひずみ軟化挙動と物性の深度依存性を考慮した三次元立坑逐次掘削解析

真田 祐幸; 松井 裕哉; 小川 豊和*; 木ノ村 幸士*; 青木 智幸*; 山本 卓也*

JAEA-Research 2009-050, 57 Pages, 2010/01

JAEA-Research-2009-050.pdf:8.14MB

坑道を掘削したことにより坑道周辺岩盤に生じる掘削影響を把握することは、地層処分における性能評価並びに処分坑道に設置するプラグの設計をするうえで必要不可欠な情報である。幌延深地層研究計画における地上からの調査において、当該地域の珪質岩は坑道掘削時にひずみの局所化による破壊面の形成が起こりうる可能性が高いことや岩盤物性が深度依存性を有することがわかっている。そのため、地下施設の建設時に想定される掘削影響を把握するために、先に示した物性の深度依存性や実際の施工方法を忠実に再現した三次元でのひずみ軟化立坑逐次掘削解析を行った。その結果、声問層と稚内層の境界領域で、ひずみ軟化による坑道周辺に著しい損傷が生じることが推定された。また、坑道掘削に伴う応力変化から諸物性値の変化を推察したところ、遷移帯を除いた稚内層では掘削影響は発生しないが、その他の領域では60cmから120cm程度の掘削影響領域が発生し、その物性変化の程度は弾性波速度で2割,弾性係数で約3割,透水係数で約1オーダーであることがわかった。

堆積軟岩中の坑道掘削に伴う応力-水連成現象による長期的変形挙動について

青木 智幸*; 真田 祐幸; 城 まゆみ*; 山本 卓也*; 松井 裕哉

第12回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.709 - 716, 2008/09

地下深部の堆積軟岩中の坑道周辺岩盤及び支保の長期挙動について、応力-水連成現象の観点から数値解析的検討を行った。堆積軟岩は、透水係数が小さくかつ空隙率が大きいという特徴を有するものが多く、掘削により周辺岩盤に発生する過剰間隙水圧とその経時的消散による長期的な変形挙動を生じる可能性がある。本研究では、まず幌延深地層研究計画で実施した地表からのボーリング調査で得られたコア(声問層,稚内層)を使用し、三軸試験装置を用いて多孔質弾性パラメータを求めた。次に、これを用いて、円形坑道及び馬蹄形坑道について、堆積軟岩に適応する多孔質弾性論に基づく応力-水連成解析を実施した。その結果、クリープ現象とは異なる、応力-水連成現象に特有の岩盤の変形や支保応力の長期挙動が生じることがわかった。

ひずみの局所化に注目したボーリング孔形状のシミュレーション

小川 豊和*; 木ノ村 幸士*; 青木 智幸*; 山本 卓也*; 松井 裕哉; 真田 祐幸

第37回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.301 - 306, 2008/01

幌延深地層研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分のための地下研究施設の建設に先だちボーリング調査を実施し、地下の地質水理特性や力学特性を把握してきている。このうち、深度1,000mまで掘削されたHDB-11孔を中心に、ボアホールブレークアウトが観察された。これは、等方的ではない応力状態の場にボアホールを掘削することにより応力集中が生じ、応力が岩盤の強度を越えた場所では岩盤が破壊したためであると考えられる。この論文では、ひずみ軟化型弾塑性モデルを用いてこのボアホールブレークアウト現象を数値解析的に再現できるかどうかを検証した結果を報告する。ボアホール内で実施された水圧破砕法による初期地圧測定結果を参考にして初期応力比を設定し、メッシュの粗さやモデル概念が解析結果に与える影響を調べた。その結果、ひずみ軟化型弾塑性モデルによるシミュレーション結果は原位置での観察結果とおおむね整合的であることがわかった。

珪質岩盤中の坑道掘削に伴う水-応力連成挙動に関する数値解析的検討

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。

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究(その3)

山本 卓也*; 青木 智幸*; 城 まゆみ*

JNC TJ5400 2005-002, 200 Pages, 2005/03

JNC-TJ5400-2005-002.pdf:42.65MB

地下深部の堆積軟岩中に建設される地下施設の合理的な設計や施工・操業時の安全確保の観点から、空洞周辺岩盤の長期的な安定性を検討する必要がある。特に、堆積軟岩の時間依存性は未だそのメカニズムに不明な点が多く、重要な検討項目の一つであると考えられる。今年度は、これまでの研究で得られた知見の妥当性を確認しするとともに、平成17年度の地下施設建設に伴う地質環境変化予測の一環として、特に「ひずみの局所化」が生じた場合の空洞周辺岩盤中の掘削影響評価の考え方および支保等に与える影響を検討するための室内試験および解析評価を実施した

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究

山本 卓也*; 青木 智幸*; 瀧 治雄*; 城 まゆみ*

JNC TJ5400 2003-001, 120 Pages, 2003/06

JNC-TJ5400-2003-001.pdf:14.04MB

地下深部の堆積軟岩中に建設される地下施設の合理的な設計や施工・操業時の安全確保の観点から空洞周辺岩盤の長期的な安定性を検討する必要がある。特に、堆積軟岩の時間依存挙動は未だそのメカニズムに不明な点が多く、重要な検討項目の1つであると考えられる。今年度は、時間依存挙動(ここでは、掘削直後から生じる短期変形とその後の長期変形を指す)が支保や坑道周辺岩盤の安定性に及ぼす影響を検討するための予備解析および室内クリープ試験を実施するとともに、今後の調査試験計画の策定を行なった。「予備解析」では、昨年度のHDB-2孔の泥岩コアを用いた室内試験結果から物性値を決定し、坑道掘削時の時間依存挙動の解析的検討を行なった。また、時間依存挙動を表す指標(クリープ変形指標・時間指標)を提案し、それらの指標で坑道掘削時の時間依存挙動が顕著な条件での感度解析を行い、支保の安定性とそれらの指標との関係を示した。さらに、昨年度の研究結果に基づき、超長期後の坑道周辺岩盤物性を想定したモデル(残留状態の強度特性を持つ弾塑性体)を提案し、その状態で岩盤・埋め戻し材の挙動を解析的に検討した。昨年度の超低速での三軸圧縮試験で見られた過剰間隙水圧の発生・消散について、応力-浸透連成解析を実施し、クリープ現象との違いについて考察した。「室内クリープ試験」では、昨年度HDB-2孔の岩石コアの三軸クリープ試験を実施したが、今年度はHDB-1孔の岩石コアについて1ヶ月程度の一軸長期クリープ試験を実施し、この試験結果より、昨年度と同様に数種のレオロジーモデルのパラメータを決定した。また、一軸クリープ試験結果から求めたパラメータを、三軸試験から求めたパラメータと比較し、昨年度用いたモデルの適用性等に関する知見を得た。「調査・研究計画の策定」では、昨年度提案した計画に、本年度の予備解析で得られた知見を加味し、原位置試験を含むより具体的な調査・試験計画案を策定した。

堆積軟岩の長期挙動に関する調査試験研究(その2)概要版報告書

山本 卓也*; 青木 智幸*; 瀧 治雄*; 城 まゆみ*

JNC TJ5400 2003-004, 73 Pages, 2000/02

JNC-TJ5400-2003-004.pdf:8.3MB

無し

試錐孔間水理試験装置の製作(計測装置と流量計測装置の製作)

下茂 道人*; 井尻 裕二*; 青木 智幸*; 杉原 豊*

PNC TJ7205 95-001, 189 Pages, 1995/03

PNC-TJ7205-95-001.pdf:9.78MB

試錐孔間水理試験装置は、坑道周辺の岩盤内に存在する単一割れ目の透水係数、比貯留係数、水理学的な連続性、異方性等や間隙水圧を、複数のボーリング孔を利用して測定するための透水試験装置であり、坑道周辺に分布する岩盤の水理特性を明かにするための調査技術および機器開発の一環として現在開発を進めている。注水方法としては、バックグラウンドの地下水圧のノイズに大きく影響を受けずに試験が行えるシヌソイダル法を採用している。本業務では、昨年度、注水制御装置および孔内装置の注水区間を製作したが、本年度はこれに引続き、計測装置と流量計測装置の製作を行った。計測装置は、圧力センサーや流量測定装置からのデータを取得するためのアンプおよびA/D変換器、そしてデータの表示、保存および出力を行うためのパソコンユニットからなる。コンピュータには、過酷な環境下での使用を想定して、FA仕様のタッチパネルコンピュータを採用するとともに、オブジェクト志向言語を用いた計測プログラム"HYDROMONITOR"を新たに製作した。流量測定装置には、0.02200/hrの広範囲な流量測定を行うために、5台の流量計を製作し必要な改良を行った。完成した装置を用いて室内性能試験を行い、所定の性能を有することを確認した。