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Bruines, P.*; 田中 達也*; 橋本 秀爾*; 葛葉 有史; 大西 有三*
Proceedings of 7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-7) (USB Flash Drive), p.692 - 701, 2012/10
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事業で適用するグラウト施工方法を検討するために、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、平成21年度から平成23年度にかけてグラウト施工実証試験を実施した。本実証試験では、グラウト注入試験の計画立案からグラウト浸透領域やグラウト効果を評価するために、原位置調査データを活用して割れ目ネットワークモデルを構築し、数値シミュレーションを行った。割れ目ネットワークモデルの構築には、主に試験領域で掘削したボーリング孔と交差する割れ目の位置や方位のデータと46区間の単孔式透水試験で得られた透水性のデータを活用した。また、構築した割れ目ネットワークモデルにより、孔間トレーサー試験やグラウト注入試験を模擬した数値シミュレーションを行い、最終的にグラウト浸透範囲や効果を評価するための等価不均質連続体モデルを生成した。
小山 倫史*; 片山 辰雄*; 田中 達也*; 葛葉 有史; 大西 有三*
Proceedings of 7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-7) (USB Flash Drive), p.712 - 720, 2012/10
本研究では、スイス・グリムゼル岩盤試験場で実施した原位置注入試験のフィードバック解析を実施し、グラウト浸透メカニズムの解明及びグラウト注入効果の検証を実施した。なお、本解析では等価多孔質媒体モデルは、原位置におけるボーリング調査より得られた不連続面幾何学情報をもとに作成した亀裂ネットワークモデルをもとに作成した。また、溶液型グラウトをニュートン流体と仮定し、浸透流解析と移流・分散解析を組合せることでグラウト注入過程の3次元シミュレーションを実施した。グラウト注入過程は、現地で計測した粘性試験の結果より、粘性の経時変化を時間及び濃度の関数として表現することで、透水係数低減関数を算出し、透水場を逐次更新することで表現する。注入圧は原位置注入試験で測定されたものを境界条件として用い、グラウト注入範囲の推定を行うとともに観測孔で観察されたブレークスルーカーブと比較した。解析結果は定性的によい一致が見られ、多孔質媒体モデルによるグラウト注入解析の妥当性が示された。
小山 倫史*; 大西 有三*; Bruines, P.*; 田中 達也*; 蓮井 昭則*; 片山 辰雄*; 岸 裕和; 葛葉 有史
Proceedings of 2012 ISRM International Symposium; Rock Engineering and Technology for Sustainable Underground Construction (EUROCK 2012) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2012/05
亀裂性岩盤における溶液型グラウトの注入・浸透過程のメカニズム解明及びグラウト注入効果の検証を目的として、スイス・グリムゼル岩盤試験場における溶液型グラウト注入試験の事前解析を実施した。本解析では、原位置より得られた不連続面幾何学情報をもとに作成した亀裂ネットワークモデルを等価多孔質媒体に置き換える。また、溶液型グラウトはニュートン流体であると仮定し、粘性試験の結果より算出した粘性の経時変化を時間と濃度の関数で表し、透水係数低減関数を算出する。この透水係数低減関数を用い、浸透流解析と移流・分散解析を組合せることでグラウト注入過程の3次元シミュレーションを実施した。
岸田 潔*; 小林 賢一郎*; 細田 尚*; 藤田 朝雄; 岸 裕和; 葛葉 有史; 延藤 遵*
材料, 61(3), p.245 - 252, 2012/03
本研究では、慣性項を考慮した非ニュートン流体としてのグラウト注入のモデルの構築を行い、単一亀裂平行平板モデルという簡略化した岩盤亀裂モデルに対し行われた模型実験に対する数値シミュレーションを行った。その結果、従来モデルと本研究で提案するモデルでは、平行平板での亀裂内のグラウト浸透距離における明瞭な差異は確認できなかったが、圧力の変動や浸透速度に差異が生じることを確認した。また、いずれのモデルにおいてもグラウト材料の要素試験で決定した降伏値や塑性粘度と平行平板実験から推定される塑性粘度に差異があることが確認された。
田中 達也*; Bruines, P.*; 鐙 顕正*; 橋本 秀爾*; 葛葉 有史; 大西 有三*
第41回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(CD-ROM), p.77 - 82, 2012/01
日本原子力研究開発機構は、スイスのグリムゼル岩盤研究所において、グラウトの浸透範囲を管理しつつ、グラウト施工を行う実証試験を予定している。本報告では、グラウト注入の対象範囲及び注入仕様の設定を目的とした、水理地質構造の調査と評価の結果をとりまとめる。同試験場は花崗岩体中に位置し、グラウトは割れ目を主な経路として移動することから、調査・評価結果を3次元的な割れ目ネットワークモデルを用いて統合・記述した。また、着目する岩体の割れ目帯の方位や深度及び水理特性を可能な限り決定論的にモデル内に記載する方針を採用したことで、同モデルを施工計画の基盤情報として活用することが可能となった。さらに、同モデルにアップスケーリング手法を適用することで、試験エリアの透水テンソル場を構築し、グラウトの浸透範囲を予測するグラウト浸透モデルへの提供情報とした。
大橋 英紀*; 小山 倫史*; 蓮井 昭則*; 片山 辰雄*; 葛葉 有史
土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.77 - 78, 2011/09
亀裂性岩盤へのグラウチングにおいて、浸透・充填・閉塞の過程は十分に解明されておらず、また、使用されるグラウト材は、その利用対象や目的,対象地盤の透水係数,亀裂の大きさなどにより異なる。本研究では、溶液型グラウト及び超微粒子球状シリカグラウトを対象として、グラウト注入解析モデル(等価多孔質媒体モデル)作成に必要なグラウトの流動・目詰まり特性の評価のため、溶液型グラウトと超微粒子球状シリカの異なる2種類の材料を用いて、粘性試験及びサンドカラム注入試験を実施した。サンドカラム注入試験の結果からグラウト浸透のメカニズムの相違が見られ、溶液型グラウトでは透水媒体の目詰まりは発生せず、供試体に均等に浸透し、ゲルタイム付近の急激な粘性の増大により透水係数が低減するのに対し、超微粒子球状シリカの場合、溶液型グラウトと比べて粘性が高いことに加えて透水係数の目詰まりの発生による透水係数の低減が大きく影響していることがわかった。この試験結果から、グラウト浸透特性の把握は、数値解析によるグラウト注入モデル作成において重要であることが判明した。
岸田 潔*; 小林 賢一郎*; 細田 尚*; 葛葉 有史; 岸 裕和; 延藤 遵*
土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.81 - 82, 2011/09
グラウトの設計・施工は実績や経験に基づいて行われてきたことから、そのメカニズムや理論は十分に確立されておらず、注入仕様や改良効果の定量的評価が曖昧となっている。この課題を検討するのに、原位置での評価は難しく、モデル実験を行うのが適切であるが、ラフネスを有するフラクチャーに対してさまざまな実験を行うことは、多大な時間と費用を要することになる。そこで本研究では、フラクチャーの壁面凹凸がグラウト流動にどのような影響を及ぼすかについて理論的考察を行った。壁面振幅の影響として逆位相で壁面振幅が変化する場合の最大浸透距離と、波長の影響として最大浸透距離の波長による変化率を求めた結果、壁面振幅の存在によりグラウト最大浸透距離は88%に減少し、さらに、波長により最大65%程度最大浸透距離が平行平板状態より減少することを確認した。これは、壁面からの反力によって生じるもので、流下方向と反対に作用する壁面反力が、グラウト流体の浸透挙動に影響することが確認できた。
葛葉 有史; 岸 裕和; 蓮井 昭則*; 片山 辰雄*; 小山 倫史*
土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.79 - 80, 2011/09
地層処分施設におけるグラウト技術の高度化研究では、グラウト浸透モデルを用いた注入管理方法についての技術開発を行っている。この技術開発では、ネットワーク構造や破砕帯構造で適用可能な、等価多孔質媒体モデルによる注入管理の具体化に向けた検討を行ってきた。本研究では等価多孔質媒体モデルに対して解析理論や解析コードの改良を行い、スイス・Nagraの地下研究施設グリムゼル岩盤研究所(以下、GTS)での地質調査に基づき作成した割れ目モデルに対して、室内試験で得られたグラウト材料の特性を使用して、GTSで予定するグラウト注入試験の事前解析を実施した。事前解析結果では、グラウト注入孔の2m範囲で透水係数が改良されていることが判明した。したがって、今後実施予定のGTSでのグラウト注入現位置試験では、注入孔に対し2m離れた場所に観測孔を削孔したうえで、グラウト注入を行い事前解析結果と実測データを比較検討することで等価多孔質媒体モデルの適用性を評価する予定である。
田中 達也*; 鐙 顕正*; Bruines, P.*; 岸 裕和; 葛葉 有史
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、スイスのグリムゼル岩盤試験場において、グラウト浸透モデル(等価多孔質媒体モデル)を用いた事前解析に基づくグラウト注入試験(以下、原位置試験)を予定している(シリーズその4参照)。結晶質岩等の硬岩を対象としたグラウチングでは、グラウトは水みちとなる割れ目を浸透経路とすることから、グラウトの注入、浸透範囲を確認するための原位置試験計画の立案や、グラウト浸透モデルの構築には、割れ目の地質学的特性や透水性に起因する水理学的な不均質性を理解し、それらの情報を適切な形で反映させる必要がある。本報告では、おもにボーリング調査により得られたデータを用いて、原位置試験計画の立案支援や別途構築するグラウト浸透モデルに反映するパラメータの導出を目的として、試験エリアの割れ目モデルを構築した現状の結果について報告する。
