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西谷 友幸*; 萩原 健司*; 藤枝 大吾; 青柳 和平
トンネルと地下, 57(2), p.135 - 145, 2026/02
幌延深地層研究センターで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で令和5年度より地下研究施設整備の第III期事業として、深度500mに向けた3本の立坑掘削および深度500mの水平坑道掘削を実施している。本事業のうち、立坑の施工は地下研究施設整備の早期完成に大きく影響し、施工の合理化が重要な課題のひとつであった。これに対し、数値解析による覆工コンクリートの仕様検討や発生応力の予測、覆工応力計測による情報化施工の取り組みなどを実施したので、その内容を報告する。
中山 雅; 石井 英一; 青柳 和平; 早野 明; 村上 裕晃; 大野 宏和; 武田 匡樹; 深津 勇太; 望月 陽人; 尾崎 裕介; et al.
JAEA-Review 2025-042, 136 Pages, 2025/12
JAEA-Review-2025-042.pdf:12.95MB
幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施しているプロジェクトである。令和6年度は、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示した、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」、「処分概念オプションの実証」および「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」の3つの研究課題を対象に調査研究を実施した。具体的には、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」では、人工バリア性能確認試験および物質移行試験を、「処分概念オプションの実証」では、人工バリアの定置・品質確認などの方法論に関する実証試験および高温度等の限界条件下での人工バリア性能確認試験を実施した。また、「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」では、ダクティリティインデックスを用いた透水性評価手法の検証および水圧擾乱試験から原位置の地圧の状態を推定する手法の検討などを実施した。地下施設整備を継続し、東立坑および換気立坑が深度500mまでの掘削を完了するとともに、西立坑および500m調査坑道の掘削を開始した。令和6年度末現在の掘削進捗は、東立坑および換気立坑が深度500m、西立坑が深度472m、500m調査坑道が112.9mである。幌延国際共同プロジェクト(Horonobe International Project: HIP)では、令和6年6月には合同タスク会合を幌延深地層研究センター国際交流施設にて開催し、坑道の整備状況や試験の準備状況について確認した。また、管理委員会やタスク会合を通じて参加機関との議論を行った。HIPは令和4年度後半から令和6年度までをフェーズ1、令和7年度から令和10年度までをフェーズ2に分けて実施することとしており、令和6年度はフェーズ1の研究成果を取りまとめた。
河田 賢斗*; 緒方 奨*; 青柳 和平; 尾崎 裕介; 岩井 裕正*; 安原 英明*
第51回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(インターネット), p.113 - 118, 2025/12
高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全性を評価する上で、処分坑道周辺岩盤内の亀裂の発生挙動を把握することが不可欠である。本研究では、損傷理論を用いた二次元坑道掘削解析モデルを作成し、幌延深地層研究センター内で実施された原位置坑道掘削を対象にモデルを適用し、坑道掘削の再現解析を行った。数値解析では、岩石の破壊モード、坑道周辺部における亀裂の進展範囲、坑道の内空変位を対象に解析結果を出力し、現場の実測データとの整合性を検証した。その結果、破壊モードは実測されたものと整合した一方で、亀裂の進展範囲及び坑道の内空変位に関しては、実測値と比較して過大評価された。このため、岩盤の不均質性や損傷モデルの見直しが、掘削損傷領域の変形を検討する際に重要であることを確認した。
青柳 和平; 田村 友識; 尾崎 裕介; 石井 英一; 本島 貴之*; 菅原 健太郎*
第51回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(インターネット), p.119 - 124, 2025/12
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、処分場設計や施工時の坑道や処分孔の掘削可否の判断根拠として、坑道掘削時に生じる掘削損傷領域(EDZ)の発達状況を把握することが重要である。本研究では、幌延深地層研究センターで現在掘削中の深度500mの双設坑道を対象として、三次元で掘削の進捗を再現した水理・力学連成解析によりEDZの発達と吹付けコンクリートに作用する応力や坑道の変位を予測した。結果として、EDZは坑道側壁面において約1.5
2.0mの範囲で発達すると予測した。また、吹付けコンクリートに作用する応力は、設計規準強度より計算される終局限界よりも小さく、変位も小さいことから、支保の安定性も見込めることを予測した。
尾崎 裕介; 緒方 奨*; 中岡 健一*; 清水 浩之*; 安原 英明*; 赤木 俊文*; 青柳 和平; 福田 大祐*
第51回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(インターネット), p.125 - 130, 2025/12
土木学会岩盤連成現象研究小委員会では、岩盤の連成現象の理解を目的として参加機関が異なるアプローチで連成解析を実施している。解析タスクの一つとして、幌延深地層研究センターにおける坑道掘削時の水理・力学連成解析を取り扱っており、坑道掘削時に発生する掘削損傷領域の評価に取り組んでいる。本発表では、現在取り組んでいる問題や各参加機関の解析手法および結果に関して報告する。
舘 幸男; 青柳 和平; 尾崎 裕介; 早野 明; 大野 宏和; 武田 匡樹; 望月 陽人; 出井 俊太郎; 三中 淳平; 村上 裕晃; et al.
NEA/NE(2025)20 (Internet), 118 Pages, 2025/11
This interim report summarises the research activity which was carried out in the Phase 1 (February 2023 to March 2025) of the Horonobe International Project (HIP), which utilises an underground facility for the research and development of geological disposal at the town of Horonobe in Hokkaido. The aims of this project are to develop and demonstrate advanced technologies to be used in repository design, operation, closure, and a realistic safety assessment in deep geological disposal. In Task A (Solute transport experiment with model testing), the fracture distribution, transmissivity, and connectivity were evaluated prior to the in situ tracer test at a depth of 250 m. Then, two types of in situ tracer tests were successfully carried out and breakthrough curves using sorbing and non-sorbing tracers were successfully obtained. In Task B (Systematic integration of repository technology options), the distribution of fractures or faults, development of the excavation damaged zone, and water inflow from fracture during excavation were predicted prior to the excavation of the gallery at 500 m depth. In Task C (Full-scale engineered barrier system dismantling experiment), data acquisition of the full-scale engineered barrier system experiment performed at 350 m depth was continued. The research results in this interim report will contribute to the further development of preliminary safety assessments of the geological disposal project.
中山 雅; 石井 英一; 早野 明; 青柳 和平; 村上 裕晃; 大野 宏和; 武田 匡樹; 望月 陽人; 尾崎 裕介; 木村 駿; et al.
JAEA-Review 2025-027, 80 Pages, 2025/09
JAEA-Review-2025-027.pdf:6.22MB
幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施しているプロジェクトである。令和7年度は、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示した、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」および「処分概念オプションの実証」について、引き続き調査研究を行う。令和7年度に実施する主な調査研究は以下のとおりである。「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」では、人工バリア性能確認試験のデータ取得を継続するとともに、解体試験計画の具体化や原位置試験を対象とした解析検討の準備を行う。「処分概念オプションの実証」では、坑道スケールピットスケールでの調査・設計・評価技術の体系化について、坑道スケールピットスケールにおける閉じ込め性能の評価手法の整理を行う。500m調査坑道において先行ボーリング調査を行い、岩石の強度や岩盤の透水性などのデータを取得するとともに、トモグラフィ調査による試験坑道周辺の掘削損傷領域の広がりに関するデータを取得する。埋め戻し材や止水プラグの施工については、原位置施工試験に向けた計画検討を進める。深度500mの坑道掘削に伴う湧水量を観測するとともに、解析において予測された湧水量の範囲に収まるかどうかを確認する。500m調査坑道で施工予定のピット周辺の掘削損傷領域の広がりについて原位置における掘削損傷領域の把握のための試験計画を検討する。また、割れ目からの湧水量やピット周辺の掘削損傷領域の広がりについて調査・評価手法の整理を進める。地下施設の建設・維持管理では、令和6年度に引き続き西立坑と500m調査坑道の掘削を行い、令和7年度末に施設整備を完了する予定である。国内外の資金や人材の活用に関する取り組みとして、幌延国際共同プロジェクトにて「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」および「処分概念オプションの実証」に関わる3つのタスク(タスクA:物質移行試験、タスクB:処分技術の実証と体系化、タスクC:実規模の人工バリアシステム解体試験)について調査研究を継続する。
森田 真名*; 木山 保*; 福田 大祐*; 青柳 和平; 田村 友識; 八木 啓介*; 児玉 淳一*
資源・素材講演集(インターネット), 12(2), 5 Pages, 2025/09
北海道天塩郡幌延町の幌延URLでは高レベル放射性廃棄物の地層処分の研究が進められている。幌延町周辺の地質は珪藻質泥岩の声問層と珪質泥岩の稚内層で構成されており、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挙動の検討が重要であると考えられる。多孔質弾性パラメータを取得するには封圧や間隙圧、流体量、体積ひずみのいずれかを一定に保った状態で、他のパラメータを計測する必要がある。例えば、Skepton定数Bは流体量を一定にした時の封圧と間隙圧の関係である。しかし、試験の制御が容易ではなく先行研究も少ないため、新たな制御システムの構築が課題となっている。本研究では、供試体は等方性と仮定すること、供試体を被覆するジャケットの影響を考慮したことなどから、軸ひずみによる制御ではなく周ひずみによる制御に着目した。そして、周ひずみによる体積ひずみや封圧の制御を行うことで多孔質弾性パラメータを評価するための試験システムを構築した。
桑原 和道*; 板本 昌治*; 大山 勝悦*; 本島 貴之*; 西谷 友幸*; 藤枝 大吾; 戸賀瀬 和輝; 青柳 和平
資源・素材講演集(インターネット), 12(2), 7 Pages, 2025/09
日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究所においては、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術の研究開発を目的とした地下研究施設として東立坑、西立坑、換気立坑の3本の立坑と深度140m、250m、350mに水平坑道が建設されている。筆者らは、日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究所の東立坑(内径6.5m)深度約320m地点の覆工コンクリート壁面3か所で応力測定を行った。測定手法は直径40mmのモールドに設置した4枚のひずみゲージを壁面に瞬間接着剤で貼り付けてオーバーコアリングする壁面ひずみ法で実施し、各測点のコンクリート壁面の応力状態を評価した。次にこれらの3測点の応力測定結果を用いて弾性厳密解による逆解析から立坑周辺の水平面内地山応力状態を推定した。その結果、最大主応力の方位はほぼ東西方向で既報の測定結果と調和的であった。また、最大、最小主応力の大きさは既報の250m調査坑道の値の1/2程度の値と推定された。立坑周りは掘削の影響により初期地圧状態ではないことや解析の前提条件と実際の環境が一致していないことが主な原因と考えている。
青柳 和平; 田村 友識; 村上 裕晃; 早野 明; 尾崎 裕介; 大野 宏和; 石井 英一
資源・素材講演集(インターネット), 12(2), 7 Pages, 2025/09
国立研究開発法人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技術開発を行う幌延深地層研究計画を進めている。その一環で、現在、処分場の設計、建設、操業に資する技術開発として、これまでに構築した調査・評価技術や工学技術の体系的統合を図り、処分技術として実証するために、処分坑道や処分孔の配置や廃棄体設置に関連する研究課題に取り組んでいる。この取り組みは、現在進めている7か国10機関が参加する幌延国際共同プロジェクトを活用し、参加機関が有する知見を含めて幌延で得られた技術を統合することで、研究成果の最大化を目指している。本発表では、幌延国際共同プロジェクトの概要を述べるとともに、岩盤力学研究の最新の事例として、廃棄体設置や坑道や処分孔の配置の設定に必要となる情報として重要となる掘削損傷領域(EDZ)の発達に焦点を当て、深度500mの調査坑道を掘削するにあたってEDZの発達とその透水性を坑道掘削前に予測するとともに、予測結果を検証するために実施する地質観察や透水試験等の原位置試験の現状と速報を紹介するとともに、EDZの水理力学特性の検証に向けた課題について述べる。
前田 将秀*; 名合 牧人*; 青柳 和平; 菅原 健太郎*; 児玉 淳一*
資源・素材講演集(インターネット), 12(2), 5 Pages, 2025/09
立坑は地下空間へのアクセス手法として広く普及しているが、地下利用の深部化に伴い、施工時における坑壁崩落の危険性や施工後の長期安定性の評価が課題となっている。近年、幌延深地層研究センター(幌延URL)を対象としたフィールド計測や数値解析等により、掘削に伴う大深度立坑の挙動が解明されつつある。初期応力の異方性が坑壁周辺の応力集中を誘発し、立坑壁面での崩落に影響を及ぼすことや、支保工のパターンにより覆工コンクリートの損傷状況が異なることなどが明らかになっている。しかし、これらの知見は幌延URLの換気立坑という特定の地質・応力条件下で得られたものであり、一般的な立坑への拡張性については議論が十分ではない。本研究では、大深度立坑における坑壁崩落や覆工コンクリートのクラック発生の条件等を解明すべく、3次元数値シミュレーションを実施した。そして、初期応力の異方性の程度や支保パターンの違いが坑壁崩落や覆工クラック発生に与える影響を定量的に評価した。
青柳 和平; 村上 裕晃; 田村 友識; 藤枝 大吾; 戸賀瀬 和輝; 櫻井 彰孝
JAEA-Data/Code 2025-007, 62 Pages, 2025/08
JAEA-Data-Code-2025-007.pdf:5.64MB
JAEA-Data-Code-2025-007-appendix(DVD-ROM).zip:2959.56MB
幌延深地層研究センターでは、「令和2年度以降の幌延深地層研究計画」で示された研究課題である、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認」、「処分概念オプションの実証」、「地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証」に取り組んでいる。さらに、深度500mまで坑道を展開してこれらの研究課題に取り組むこととしている。2023年度以降は掘削工事を再開し、350m調査坑道の拡張工事として、3本の試験坑道(試験坑道6、7、東立坑側第1ボーリング横坑)を掘削するとともに、深度500mに向けた東立坑、西立坑、換気立坑および500m調査坑道の掘削が実施される。本データ集は、現在掘削している切羽や後続施工箇所の設計・施工にフィードバックする情報化施工プログラムを実施していくための基礎データとすること、地下施設建設時に取得した調査・計測データの共有化ならびに散逸防止を図ることを目的として、換気立坑および東立坑掘削時の調査・計測結果を取りまとめたものである。
青柳 和平; 尾崎 裕介; 早野 明; 大野 宏和; 舘 幸男
日本原子力学会誌ATOMO
, 67(6), p.354 - 358, 2025/06
日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究センターの地下施設を活用した"幌延国際共同プロジェクト(Horonobe International Project: HIP)"を開始した。本プロジェクトの主要な目的は、地層処分のための先進的な安全評価技術や工学技術に関わる研究開発の成果の最大化や、次世代の研究者や技術者の育成と知識の継承である。本解説では、日本原子力学会2024年秋の大会におけるバックエンド部会の企画セッション"幌延国際共同プロジェクトの現状と今後の展開"の流れに沿って、本プロジェクトの概要を紹介する。
長田 翔平*; 市田 雄行*; 藤枝 大吾; 青柳 和平
Tunnelling into a Sustainable Future; Methods and Technologies; Proceedings of the ITA-AITES World Tunnel Congress 2025 (WTC 2025), p.3517 - 3524, 2025/05
幌延深地層研究センターの深度500mまでの立坑掘削に先立ち、支保パターン選定のために、覆工コンクリートの強度や厚さ、打設長をさまざまに設定した三次元逐次掘削解析を行い、コンクリートに作用する応力状態を評価した。この結果に基づき、支保パターンを選定し、立坑の掘削を開始した。掘削中のコンクリートに作用する応力の実際の計測結果も参照しながら、東立坑の深度500mまでの掘削を完了させることができた。また、事前の解析や実際のコンクリートに作用する応力の計測結果を踏まえて、適切な支保パターンを選定できることを実証できた。この成果は、立坑掘削を対象とした情報化施工手法の信頼性向上に資するものとなる。
石井 英一; 尾崎 裕介; 青柳 和平; 菅原 健太郎*
Hydrogeology Journal, 33(1), p.63 - 85, 2025/02
被引用回数：1 パーセンタイル：57.14(Geosciences, Multidisciplinary)本研究はコンピューター上で仮想の亀裂の透水試験を行い、亀裂内の流れの次元とDIの関係を調べた。DIは岩石の平均応力、地下水圧、および引張強度により定義される力学的指標である。DIが大きいほど、亀裂の閉塞により亀裂目内の流路面積は小さくなる。仮想の透水試験により得られた亀裂内の流れの次元とDIの関係を天然の断層や亀裂における原位置透水試験の結果と比較した。その結果、DIが2未満だと断層内の水みちの連結性が高い(流れの次元が1.5以上)一方で、DIが2以上だと水みちの連結性が低い(流れの次元が1.5以下)ことが分かった。この関係は断層の注水試験においてDIが変化する場合や断層のせん断変位が発生する場合においても有効で、亀裂の鉱物充填が発達する岩盤においても有効であった。しかし、断層から離れた小規模な亀裂は、断層のネットワークとの連結性の低さや鉱物充填の影響によりDIが2未満であっても水みちの連結性が低い場合があった。健岩部の透水性が高い場合は、DIが2未満でも水みちの連結性が高かった。これらの知見は限られたボーリング孔データから断層や亀裂内の水みちの連結性の分布を推定する際に役立つ。
長期透水試験に対する再現シミュレーション末武 航弥*; 緒方 奨*; 安原 英明*; 青柳 和平; 乾 徹*; 岸田 潔*
第16回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), p.304 - 309, 2025/01
地層処分の安全性評価において、廃棄体処分坑道の掘削に伴うEDZ(掘削損傷領域)の進展範囲や、掘削後の岩盤の透水性変化挙動を予測することは非常に重要である。本研究では、三次元坑道掘削シミュレーターを用いて、幌延深地層研究センターで実施されている原位置坑道掘削とその後の透水試験を対象とした再現解析を試みた。その結果、掘削によるEDZの進展範囲と透水試験の結果について、原位置試験と類似する結果が得られた。このことから、本シミュレーターがわが国の大深度泥岩帯においての掘削に伴う力学的影響や、掘削後の岩盤変形-浸透といった連成現象とそれによる透水性変化などの予測評価に関して、有効であることが確認された。
青柳 和平; 尾崎 裕介; 大野 宏和; 石井 英一
第16回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(インターネット), p.269 - 274, 2025/01
幌延深地層研究センターでは、実際の処分事業を想定し、実規模大の緩衝材や炭素鋼製の模擬オーバーパックで構成される人工バリアを底盤に掘削した模擬処分孔に定置したうえで坑道の一部を埋め戻し、人工バリア及び周辺岩盤の長期的な挙動をモニタリングしている。本研究では、模擬処分孔を掘削した際の掘削損傷領域の発達を、ボアホールテレビ観察、弾性波・比抵抗トモグラフィ調査により検討するとともに、三次元逐次掘削解析により評価した。結果として、模擬処分孔の浅い深度では、坑道底盤部の掘削の影響を受けて壁面から0.8mから1.6m程度の範囲で割れ目が発達し、深度が深くなるにつれて、割れ目の発達領域が徐々に小さくなり、最深部では最大でも0.3m程度の発達であることを示した。
田村 友識; 石井 英一; 青柳 和平; 八木 啓介*
Rock Mechanics and Rock Engineering, 9 Pages, 2025/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Geological)When high level radioactive waste is emplaced in a rock mass with minor faults, it is necessary to consider the risk of shear displacement along them as this might damage engineered barriers surrounding the waste materials. When the shear compliance of the faults is high, large elastic shear displacement might occur along them due to hydromechanical changes after the emplacement. However, their shear compliance is usually assumed to be low (
10
mm/MPa). To verify such assumption, we investigated a minor fault at a depth of 480 m in soft siliceous mudstone. We grouted it and investigated drillcores and borehole wall images, which revealed that the borehole axis in the footwall was displaced by 26 mm relative to the hanging wall as a result of 44 mm of reverse motion on the 57
-dipping fault. We interpret this displacement as backward elastic shear displacement because (1) the water pressure in the borehole was 0.83.1 MPa lower than the formation pressure; (2) a reduction in water pressure can reduce the shear compliance of a fault, decreasing previously generated elastic shear displacement; and (3) this interpretation is consistent with the normal faulting stress state around the fault. The induced shear displacement and calculated shear stress on the fault yield a high shear compliance (
10
mm/MPa). This study demonstrates that the shear compliance of minor faults is not always low; therefore, it is necessary to evaluate it using in situ investigations so that elastic shear displacement after the emplacement does not severely damage the engineered barriers.
青柳 和平; 舘 幸男
原子力バックエンド研究(CD-ROM), 31(2), p.124 - 127, 2024/12
日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究センターの地下施設を活用した「幌延国際プロジェクト(Horonobe International Project: HIP)」を、8つの国・地域から11の機関の参加を得て開始した。本プロジェクトの主要な目的は、地層処分のための先進的な安全評価技術や工学技術に関わる研究開発の成果の最大化や、次世代の研究者/技術者の育成による知識の継承である。本プロジェクトでは、1)物質移行試験、2)処分技術の実証と体系化、3)実規模の人工バリアシステムの解体試験の3つの研究タスクに取り組んでいる。これらのタスクでは、実際に坑道を掘削して原位置試験を実施しながら、解析手法や調査手法の妥当性を検証していく。この点は、HIPの特徴的で独創的な側面であり、上記の3つの研究課題は国際的にみても難易度の高いチャレンジングなものである。以上の点から、HIPは地下研究施設を活用した国際協力の良好事例となり得る。
丹生屋 純夫*; 畑 浩二*; 青柳 和平; 松井 裕哉
トンネル工学報告集(CD-ROM), 34, p.IV-1_1 - IV-1_6, 2024/12
幌延深地層研究センターの350m東連絡坑道において、底盤から3本の鉛直ボーリング孔を掘削し、深度350370m間に光ファイバ式AEセンサ、間隙水圧計および温度計で構成されたマルチ光計測プローブを設置し、東立坑の周辺において生じる掘削影響領域の把握や間隙水圧の変化を継続的に確認している。本報告では、東立坑深度380m掘削完了後の維持管理期間における計測データの推移を整理し、掘削損傷領域(EDZ)の進展状況を確認するとともに、地震が発生した時点の波形データを分析し、地震動が立坑周辺のEDZに及ぼす影響を調べた。その結果、地震の影響によりAEや間隙水圧が僅かながら変動することを確認したが、センター周辺で観測した震度14程度の地震による立坑周辺のEDZの拡大の可能性はほとんど無いと推察された。
