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論文

Study of container using hybrid technique for sulfuric acid decomposition of thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

井岡 郁夫; 岩月 仁; 栗木 良郎*; 川井 大輔*; 横田 博紀*; 久保 真治; 稲垣 嘉之; 坂場 成昭

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00377_1 - 19-00377_11, 2020/06

熱化学水素製造法ISプロセスは、大規模かつ経済性の高い水素製造法の候補の一つとして研究開発が進められている。ISプロセスの硫酸を蒸発・ガス化し、熱分解する工程の腐食環境は過酷であり、その環境に耐える機器材料にはセラミックスが用いられている。本研究は、脆性材料であるセラミックスに代わり、表面改質技術を用いて耐硫酸性と延性を兼ね備えるハイブリッド材料の開発を狙いとしている。プラズマ溶射技術とレーザー溶融処理技術の組み合わせより試作したハイブリッド材料試験片は、95%沸騰硫酸中で腐食速度0.01mm/yと良好な耐食性を示した。これは、表面に形成させた高Si濃度の耐食層が硫酸環境で酸化し、接液面にSiO$$_2$$層が生成したためと考えられる。さらに、本技術による容器の製作性を確認するため、溶接部、面取り部、曲面と容器形状要素を有する容器状構造体を試作したところ、表面に形成させた耐食層に剥離等の欠陥は認められなかった。このことから、硫酸に耐食性を有し、容器形状に施工可能な表面改質手法の基本技術を確証した。

報告書

光ファイバ式ひび割れ検知センサの安全確保技術としての適用性に関する研究(共同研究)

平岩 健一*; 平井 和英*; 佐野 禎*; 大澤 英昭; 佐藤 稔紀; 青柳 芳明; 藤田 朝雄; 青柳 和平; 稲垣 大介*

JAEA-Technology 2015-033, 50 Pages, 2015/11

JAEA-Technology-2015-033.pdf:12.6MB

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構と称す)は、地層処分のための技術基盤の整備を主たる目標として、瑞浪超深地層研究所および幌延深地層研究所において地下施設の建設に伴う研究プロジェクトを進行している。本共同研究では、操業時の空洞安定性等に影響を及ぼす可能性のある支保工のひび割れ発生を迅速に検知する技術として、東京測器研究所(以下、TMLと称す)光ファイバ式ひび割れ検知センサをとりあげた。本センサが数十年間の長期的な安全確保技術として有効に機能しうるかに関する検証を行うことを主目的として、瑞浪超深地層研究所では「光ファイバ式ひび割れ検知センサおよび支保工接着部の長期耐久性確認試験」、幌延深地層研究所では「光ファイバ式ひび割れ検知センサの性能確認試験」を原位置にて実施した。試験の結果、光ファイバ式ひび割れ検知センサは、支保工のひび割れ発生を迅速に検知する計測技術として有効活用することが可能と考えられる。

論文

Washout of clay-rich gouge in a pregrouted fault zone and increase of groundwater inflow during tunnel excavation in Neogene siliceous mudstone (Horonobe, Japan)

石井 英一; 橋本 祐太; 稲垣 大介*

Proceedings of 10th Asian Regional Conference of International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG ARS 2015) (USB Flash Drive), 4 Pages, 2015/09

本報告は粘土優位なガウジを伴うプレグラウト済の断層帯から生じた坑道掘削中の湧水について述べる。幾つかの観察事実に基づくと、ガウジが坑道掘削中にロックボルトや吹付コンクリートとガウジ部の境界部からトンネル内に洗い流されたことが示唆される。その結果、ガウジ内に生じたパイピングもしくは侵食によってプレグラウト範囲外から坑道内への地下水の流れが促進された。ある壁面の一次吹付を行った後、吹付コンクリートを突き破ってガウジ部に新たに形成された水みちから顕著な湧水が発生した。粘土優位なガウジを伴う断層帯をプレグラウトする際は、ガウジ自身はその低空隙率ゆえにセメントされないので、坑道掘削中のガウジの洗い出しに十分注意する必要がある。

論文

Effective 3D data visualization in deep shaft construction

稲垣 大介*; 津坂 仁和*; 青柳 和平; 名合 牧人*; 井尻 裕二*; 重廣 道子*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2015 (WTC 2015)/41st General Assembly, 10 Pages, 2015/05

In the Horonobe Underground Research Laboratory located in Hokkaido, Japan, "3D geological structure/construction data visualization system" has been employed to facilitate observational construction. Using this system, geological data, measurement data, construction data and prediction analysis results are visualized and integrated comprehensively as the construction proceeds. The planned support pattern was, for instance, examined according to the visualized data. Integrating the data of seismic reflection survey and the grouting results into the system, the estimated distribution of faults were revised and the potential area of support instability was determined; this approach has been proven to be effective, completing the shaft construction without any troubles. In addition, the 3D visualization system allows to share clear and common understanding about geological condition and deformation behavior of rock mass among the construction team members. Thus, the system will contribute to more successful implementation of observational construction in understanding rock mass behavior and ensuring optimal structural support and construction safety.

論文

幌延深地層研究所の250m調査坑道における掘削損傷領域の経時変化に関する検討

青柳 和平; 津坂 仁和; 窪田 健二*; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 70(4), p.412 - 423, 2014/12

幌延深地層研究所の250m調査坑道において、弾性波および比抵抗トモグラフィにより、掘削損傷領域の弾性波速度や見掛比抵抗値の経時変化を計測している。弾性波トモグラフィ調査では、坑道掘削に伴い、壁面から約1mの範囲で弾性波速度が低下した。一方、比抵抗トモグラフィ調査では、掘削に伴う顕著な見掛比抵抗値の変化は見られなかった。さらに、坑道壁面の割れ目の観察結果に基づいて、調査領域の三次元割れ目モデルを作成して、坑道掘削後の弾性波トモグラフィ調査で得られる各測線の弾性波速度と割れ目密度の関係を分析したところ、割れ目密度の増大とともに弾性波速度が低下することが明らかとなった。このことから、弾性波トモグラフィ調査と割れ目密度の検討により、掘削損傷領域を適切に評価できることが示された。

論文

Hydrogeomechanical investigation of an excavation damaged zone in the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和*; 野原 慎太郎*; 窪田 健二*; 常盤 哲也*; 近藤 桂二*; 稲垣 大介*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2014/10

In a construction of a deep underground facility such as repository for high-level radioactive waste (HLW) disposal, significant changes in hydrogeomechanical properties around a gallery are expected. This zone is called an Excavation Damaged Zone (EDZ). For the safety of HLW disposal, it is necessary to investigate extent and hydrogeomechanical characteristics of an EDZ. In this research, the authors conducted in situ surveys such as seismic refraction survey, geological observation around a gallery, borehole television survey, and hydraulic tests in the Horonobe Underground Research Laboratory. From the results of those surveys, the authors concluded that the extent of the area with high-density of fractures and high hydraulic conductivity was estimated to be about 0.2 to 1.2 m into the gallery wall. The authors also compiled the information of the extent of an EDZ and hydrogeomechanical properties inside and outside of an EDZ as a conceptual model. Since the conceptual models provide the basic idea for determining flow and solute transport in an EDZ, the result of this research provides a useful data for a safety assessment of the HLW disposal.

論文

A Study of mechanical stability of support elements and surrounding rock mass during shaft sinking through a fault

津坂 仁和*; 稲垣 大介*; 名合 牧人*; 井尻 裕二*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

This study describes the analysis performed on the West Access Shaft of the Horonobe Underground Research Laboratory, which was expected to intersect a fault at the depth of approximately 320 m. Field observation, and measurement data were used to determine analysis conditions including magnitude and orientation of in-situ stress, boundary conditions, and rock mass properties. The fault was modeled as having a dip angle of 40 degrees and apparent thickness of 5 m (equivalent to the height of the excavated rock wall). The shaft sinking procedure was simulated using three-dimensional excavation analysis. The excavation involved installing concrete lining at every 2 m span. The analysis considered two cases of maximum in situ principal stress orientation: (1) perpendicular to and (2) parallel to the fault plane orientation. The results of the analysis indicate that the maximum excavation-induced stress, developed in a single-span lining concrete, was in the direction perpendicular to the maximum in situ principal stress orientation, unaffected by the fault plane orientation. The influence of the fault plane orientation on the excavation-induced stress state was found to be significant above and below the fault rather than in the fault. Another observation was that the excavation-induced stress magnitude appeared to be greater when the maximum in situ principal stress orientation was parallel to the fault plane orientation.

論文

An Investigation on mechanical properties of in-situ rock mass at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和*; 稲垣 大介*; 丹生屋 純夫*; 城 まゆみ*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been promoting the Horonobe Underground Research Laboratory Project in Hokkaido since 2001 to enhance the reliability of relevant disposal technologies through investigations of the deep geological environment in sedimentary rocks of Japan. In the project, investigations on mechanical property of in-situ rock mass were conducted in order to evaluate the methodology to build a mechanical dataset of the rock mass based on the results of laboratory tests using rock cores and borehole logs. In this paper, the methodology to be applied for the surface-based investigation around the URL was studied based on the results of in-situ investigation in the galleries at 250 m and 350 m depths.

論文

Quantitative assessment of an Excavation Damaged Zone from variations in seismic velocity and fracture distribution around a gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和; 近藤 桂二; 稲垣 大介

Rock Engineering and Rock Mechanics; Structures in and on Rock Masses, p.487 - 492, 2014/05

高レベル放射性廃棄物地層処分において、掘削損傷領域(EDZ)の評価が重要となる。特にEDZ内部では、掘削に伴い新たに割れ目が発生することが予想される。これらの割れ目が、坑道周辺岩盤の透水性の増大に寄与することが考えられる。そこで、EDZ内部の割れ目密度を調べるために、幌延深地層研究所の地下坑道において、弾性波トモグラフィ調査と、坑道掘削断面ごとに地質観察を実施した。両者の結果の比較により、割れ目密度の増大とともに、弾性波速度がほぼ線形に低下する傾向が示された。また、EDZ内部の割れ目の密度は、単純な数値モデルにより推定可能であることも示された。以上から、本研究は、弾性波トモグラフィ調査結果からEDZ内部の割れ目状態を予想できるという点において、地層処分に対して有意義なデータを提供しているといえる。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成24年度地下施設計測データ集

稲垣 大介

JAEA-Data/Code 2013-022, 116 Pages, 2014/03

JAEA-Data-Code-2013-022.pdf:8.83MB
JAEA-Data-Code-2013-022-appendix(DVD-ROM)-1.zip:4112.42MB
JAEA-Data-Code-2013-022-appendix(DVD-ROM)-2.zip:4186.23MB
JAEA-Data-Code-2013-022-appendix(DVD-ROM)-3.zip:3175.59MB
JAEA-Data-Code-2013-022-appendix(DVD-ROM)-4.zip:3945.48MB
JAEA-Data-Code-2013-022-appendix(DVD-ROM)-5.zip:1257.91MB

日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究計画に基づき、地下施設の建設とともに第2段階の調査研究を実施している。本調査研究では、計測データを当該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適用しており、掘削ごとに岩相および割れ目などの壁面観察や、エコーチップ硬さ試験および点載荷試験等の原位置試験を行い、さらに特定断面では覆工コンクリート応力測定および地中変位測定等のデータを取得している。また、これらのデータを用い、第1段階で実施した地下施設の設計の妥当性評価を実施している。本報告書は、2012年度(平成24年度)に施工した東立坑と350m調査坑道で得られた調査・計測データをとりまとめたものである。

論文

A Study of the regional stress and the stress state in the galleries of the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介; 加藤 春實*

Proceedings of 6th International Symposium on In-situ Rock Stress (RS 2013) (CD-ROM), p.331 - 338, 2013/08

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、地圧は支保設計や処分場レイアウトを決定するための重要な情報となる。そのため、本研究では、幌延深地層研究所周辺の広域地圧場を把握し、さらに研究所の坑道で地圧を測定し、掘削による地圧状態の変化を把握することを目的とした。研究所周辺のボーリング孔及び坑道内にて水圧破砕試験及びボアホールテレビューアー検層によるボアホールブレイクアウトの形状の観察が行われた。それらの結果を用いて、幌延深地層研究所周辺の地圧状態を検討した。結果として、ボーリング孔で計測された地圧値は、深度とともに増加する傾向が見られ、最大水平応力の方向は、研究所周辺に存在する断層を境に異なることがわかった。さらに、坑道で計測された地圧値は、ボーリング孔で計測された値よりも小さく、最大水平応力の方向は測定深度により異なる結果となった。このことから、坑道での地圧の測定は、地層処分分野において、掘削前に決定した処分場レイアウトを再検討するために重要であることが示唆された。

論文

Rock spalling and countermeasures in shaft sinking at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 青木 智幸*; 重廣 道子*

Proceedings of 6th International Symposium on In-situ Rock Stress (RS 2013) (CD-ROM), p.339 - 346, 2013/08

原子力機構は、幌延深地層研究計画において3本の立坑を建設している。深度250m以深の立坑掘削においては、立坑の掘削径以上の幅を有する断層が複数出現したため、立坑壁面岩盤の崩落が頻繁に生じるとともに、覆工コンクリートにクラックが顕著に生じた。本紙面では、3本の立坑のうち、換気立坑(仕上がり内径4.5m)の深度250mから350mまでの施工について報告する。同施工では、詳細な岩盤壁面の観察とともに、3次元レーザースキャナを用いた岩盤壁面の3次元形状の計測を実施した。これにより、立坑掘削に伴う岩盤壁面の崩落位置やその規模を定量的に分析することができた。さらに、同計測結果に基づいて、岩盤崩落を適切に抑制しつつ、経済的な施工を実施するために、事前に設計した4つの支保構造から最適なものを選定し、立坑の施工を実施し、その手順を崩落量に着目した支保構造選定フローとして整理した。ここで適用した手法は、後続する西立坑(仕上がり内径6.5m)の施工における支保構造の選定に使用されている。

論文

Relationship between rock mass properties and damage of a concrete lining during shaft sinking in the Horonobe Underground Research Laboratory Project

津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 亀村 勝美*; 松原 誠*; 重廣 道子*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2013 (WTC 2013)/39th General Assembly, p.2014 - 2021, 2013/05

原子力機構は、幌延深地層研究計画において3本の立坑を深度500mまで建設する予定である。深度250m以深の立坑掘削においては、立坑の掘削径以上の断層が複数出現したため、立坑壁面岩盤の崩落が頻繁に生じるとともに、覆工コンクリートにクラックが顕著に発生した。本研究では、3本の立坑のうち、東立坑(内径6.5m)の施工を対象として、岩盤特性と立坑掘削に伴う支保部材の力学挙動の関係を詳細に調査した。掘削対象となった岩盤特性を調査するために、立坑掘削前に実施した湧水対策工のために掘削したボーリングコアの観察と立坑掘削時の壁面観察を実施した。また、実際の施工においては、岩盤崩落を抑制するために、複数の異なった支保構造を構築し、三次元レーザースキャナとコンバージェンス計測を実施して、立坑掘削に伴う崩落量や変形量・変形モードを比較した。これらの結果として、岩盤特性,支保構造,壁面崩落量及び覆工コンクリートの損傷の程度の関係に基づいて、覆工コンクリートの損傷を抑えることを目的とした支保構造の選定ための手順を提案した。本手順は、後続する西立坑(内径6.5m)の深度250m以深の施工における支保構造の選定に使用される予定である。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度地下施設計測データ集

稲垣 大介; 常盤 哲也; 村上 裕晃

JAEA-Data/Code 2012-029, 132 Pages, 2013/02

JAEA-Data-Code-2012-029.pdf:8.0MB
JAEA-Data-Code-2012-029-appendix(DVD-ROM)-1.zip:5339.82MB
JAEA-Data-Code-2012-029-appendix(DVD-ROM)-2.zip:4415.05MB
JAEA-Data-Code-2012-029-appendix(DVD-ROM)-3.zip:127.72MB

日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究計画に基づき、地下施設の建設とともに第2段階の調査研究を実施している。本調査研究では、計測データを当該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適用しており、掘削ごとに岩相及び割れ目などの壁面観察や、簡易弾性波探査・シュミットハンマー反発度試験・エコーチップ硬さ試験及び点載荷試験等の原位置試験を行い、特定断面では地中変位測定・ロックボルト軸力測定・吹付コンクリート応力測定及び覆工コンクリート応力測定等のデータを取得している。また、第1段階で実施した地下施設の坑道掘削に伴う湧水量の予測解析結果の妥当性を確認することを目的として、掘削工事の進行に伴う湧水量や水質の変化に関するデータを取得した。本報告書は、2011年度(平成23年度)に実施した換気立坑,東立坑,250m水平坑道で得られた調査・計測データをとりまとめたものである。

論文

幌延深地層研究所における珪藻質泥岩を対象とした水圧破砕法による初期地圧の測定

近藤 桂二; 津坂 仁和; 稲垣 大介; 杉田 裕; 加藤 春實*; 丹生屋 純夫*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.583 - 588, 2013/01

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において新第三紀堆積軟岩を対象に地下研究施設を建設中である。本研究地域には上位から声問層(珪藻質泥岩),稚内層(珪質泥岩)が堆積し、南北走向の背斜軸に近い翼部に位置する。初期地圧の測定は、地下施設建設前に地上からの調査として鉛直深層ボーリング孔を利用した水圧破砕法により行い、その後、地下施設建設時に地上調査結果の妥当性の確認を目的として、これまでに声問層の深度140mで2地点、深度250mで3地点の計5地点にて、水圧破砕法により初期地圧を測定した。その結果、地層境界付近では、鉛直下向きを主応力の一つとし、鉛直応力を土被り圧と仮定した地上調査結果とは整合せず、初期地圧測定の際には地質境界に留意する必要があることが示唆された。

論文

Influence of rock spalling on concrete lining in shaft sinking at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 小池 真史*; 松原 誠*; 菅原 健太郎*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.911 - 916, 2013/01

原子力機構は、幌延深地層研究計画において、深度500mまでの3本の立坑(換気立坑1本とアクセス立坑2本)を建設する予定である。これまでに換気立坑の深度250m以深の施工にて、幾つかの深度にて岩盤壁面の崩落が生じ、その崩落個所の直上に構築した覆工コンクリートに開口き裂が生じた。筆者らは、この開口き裂の原因を調査するために、三次元レーザースキャナにより、岩盤壁面の崩落形状を計測するとともに、岩盤崩落を模擬した数値解析により、崩落個所周辺の覆工コンクリートと岩盤内の応力分布の変化を分析した。その結果、立坑壁面の岩盤崩落によって、その近傍に構築した覆工コンクリート内に引張応力が発達することが明らかとなった。また、崩落の奥行深さが100cm以上となると、覆工コンクリートの引張強度を上回る引張応力が生じる結果となった。これらの結果は、後続する2本のアクセス立坑の施工時の施工管理指標として活用している。

論文

Geomechanical assessment of excavation damaged zone in the Horonobe Underground Research Laboratory, Japan

青柳 和平; 津坂 仁和; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.905 - 910, 2013/01

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、坑道掘削により坑道周辺岩盤に力学的,水理学的,地球化学的特性に影響を与えると予想される掘削影響領域(EDZ)の定量的な評価が重要である。幌延深地層研究所の地下250m坑道において、EDZを評価するために、弾性波トモグラフィ調査と、トモグラフィ領域内における岩石コア観察を行った。これらの原位置測定や観察に加えて数値解析も行い、坑道周辺の損傷領域を求めた。弾性波トモグラフィ調査の結果、壁面から約0.6m奥の地点まで顕著な速度低下領域が認められた。また、その領域における岩石コア観察の結果から、壁面から約0.3m奥までの岩石コア中に掘削に伴う割れ目(EDZ割れ目)が多く認められた。さらに、数値解析により、微小き裂が発生している領域は、壁面から0.2mの範囲であることが示された。これらの結果から、速度低下領域とEDZ割れ目の集中する部分はおおむね整合することが示された。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)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)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

報告書

幌延深地層研究計画平成22年度地下施設計測データ集

稲垣 大介; 澤田 純之; 常盤 哲也; 津坂 仁和; 天野 由記; 新沼 寛明*

JAEA-Data/Code 2012-019, 137 Pages, 2012/09

JAEA-Data-Code-2012-019.pdf:8.25MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-1.zip:1396.83MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-2.zip:876.34MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-3.zip:1053.87MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-4.zip:853.24MB
JAEA-Data-Code-2012-019-appendix(DVD-ROM)-5.zip:657.5MB

幌延深地層研究計画では、換気立坑,東立坑及び140m, 250m水平坑道の掘削とともに、第2段階の調査研究を実施している。本調査研究では、計測データを当該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おり、毎掘削断面において、岩相及び割れ目などの壁面観察や、簡易弾性波探査・シュミットハンマー反発度試験・エコーチップ硬さ試験及び点載荷試験等の原位置試験を行い、特定断面では地中変位測定・ロックボルト軸力測定・吹付けコンクリート応力測定及び覆工コンクリート応力測定等のデータを取得している。また、第1段階で実施した地下施設の坑道掘削に伴う湧水量の予測解析結果の妥当性を確認することを目的とし、掘削工事の進行に伴う湧水量や水質の変化に関するデータを取得した。本報告書は、2010年度(平成22年度)に実施した東立坑(GL-210mから-250mまで)、並びに250m水平坑道で得られた調査・計測データをとりまとめたものである。

論文

幌延深地層研究所におけるショートステップ工法による立坑掘削に伴う岩盤の力学挙動に関する研究

津坂 仁和; 常盤 哲也; 稲垣 大介; 羽出山 吉裕*; 小池 真史*; 井尻 裕二*

土木学会論文集,F1(トンネル工学)(インターネット), 68(2), p.40 - 54, 2012/09

原子力機構は、北海道幌延町にて、新第三紀の堆積岩を対象に3本の立坑と深度300m以深の試験坑道からなる地下研究施設を建設している。立坑の施工は、標準工法のショートステップ工法である。現在、堆積岩系を対象とする地層処分場では、地下深部への主要な資機材の搬出入経路として、複数の立坑を建設することが想定されている。立坑を掘削することにより、天然バリアとして期待する岩盤の物質の封じ込め性能を低下させることが考えられ、掘削に伴う岩盤の状態の評価や適切な工学的対策の計画のために、その掘削に伴う岩盤挙動を評価することが重要となる。これまでに、大深度の立坑の掘削に伴う岩盤挙動の調査事例にて、施工手順に着目して、立坑周辺の岩盤挙動を分析した例はほとんどない。筆者らは、アクセス立坑の深度約160mと220mを対象に、立坑底盤の岩盤観察,内空変位と地中変位の現場計測,立坑の施工手順を詳細に再現した三次元逐次掘削解析を実施し、ショートステップ工法における立坑周辺岩盤の力学挙動を分析した。同工法では、無普請で3m掘削した後に、剛性の大きい覆工コンクリートを構築する施工手順を繰り返すため、掘削に伴う岩盤の内空側への変形は顕著に抑制され、立坑壁面からおおむね1mの岩盤に圧縮ひずみが生じること、また、その挙動は覆工コンクリートを構築までの掘削にて一度開口・伸展した割れ目が再び閉口することにより生じるため、その発生方向は割れ目の方向性に依存することを明らかにした。

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