瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成21年度、平成22年度)(委託研究)

井尻 裕二*; 納多 勝*; 延藤 遵*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 橋詰 茂

JAEA-Technology 2013-047, 819 Pages, 2014/03

JAEA-Technology-2013-047-01.pdf:41.49MB
JAEA-Technology-2013-047-02.pdf:25.26MB

超深地層研究所計画では、「研究坑道の設計・施工計画技術の開発」、「研究坑道の建設技術の開発」、「研究坑道の施工対策技術の開発」、「安全性を確保する技術の開発」を目的として、工学技術に関する研究を進めている。本研究では、これら4項目の工学技術研究として、深度460mまでの研究坑道の施工によって取得された計測データを用いて、設計の妥当性の検討や施工管理のための計測結果の分析と課題の抽出、パイロットボーリングから得られた情報の有効性に関する評価を行うとともに、研究坑道掘削工事で適用される技術の抽出と有効性評価を実施し、今後の技術開発の方向性について検討を加えた。

Fundamental study on a grout penetration model for a HLW repository

藤田 朝雄; 新貝 文昭*; 延藤 遵*

Journal of Energy and Power Engineering, 6(8), p.1191 - 1203, 2012/08

http://www.davidpublishing.com/show.html?7526

高レベル放射性廃棄物地層処分場で仕様可能なグラウト浸透モデルとして、室内試験結果にGustafson and Stillモデルを適用し、その有効性を確認した。

Characteristic evaluation of colloidal silica grout material developed for a high level radioactive waste geological repository

岸 裕和; 川口 昌尚; 内藤 守正; 畑中 耕一郎; 延藤 遵*; 杉山 博一*

原子力バックエンド研究(CD-ROM), 19(1), p.3 - 8, 2012/06

https://doi.org/10.3327/jnuce.19.3

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設の湧水抑制対策は、我が国のような地下水が豊富で割れ目が多い岩盤について特に重要であり、日本原子力研究開発機構では、低pHで岩盤への影響が少なく、高い湧水抑制効果を有するグラウト材料の開発を実施している。グラウト材料の低pH性は、長期間に渡る岩盤の変質を抑制し、長期安全性評価における不確実性を低減するうえで重要である。現在検討を進めているグラウト材料には低アルカリ性のセメント系、超微粒で球状のシリカ系の他、コロイダルシリカ系のものがある。ここでは、コロイダルシリカ系のグラウトについて、各種の室内試験により特性を評価した結果について述べる。使用したグラウトは、SiOの濃度,粒子径,表面改質に関して比較ケースを設定した。また、基本的特性の把握のため、pH測定,粘性測定,寸法安定性試験,圧縮強度試験,抵抗性試験を実施した。さらに、長期耐久性の評価のため、主成分であるシリカの溶出試験を実施した。その結果、このグラウトは、pHは要求値11未満で粘性も低く、グラウト材料としての適性が高いと評価された。また、溶出が比較的少ない配合について確認し、原位置での使用に適当な配合を選出することができた。

Analysis and numerical simulation of seismic events recorded in the ventilation shaft at the Mizunami URL

新美 勝之*; 小林 伸司*; 延藤 遵*; 松井 裕哉; 山本 勝

Proceedings of European Rock Mechanics Symposium (EUROCK 2012) (CD-ROM), 13 Pages, 2012/05

原子力機構は日本において地下の研究施設の建設を伴う研究プロジェクトを進めている。本研究では、地下の研究施設内に設置した加速度計による地震動のモニタリングにより観測された6つの地震時の加速度波形の記録を分析し、地震動は地表に近くなるにつれ増幅すること、地震波の伝搬特性は南北と東西方向で異なる可能性があることが明らかになるとともに、地表構造物が地上の地震動観測に影響を及ぼしている可能性があることがわかった。さらに、SHAKEと呼ばれる数値解析法を用いた地震動解析と実測結果と比較した結果、解析結果と実測結果はよく一致し、解析手法の妥当性がおおむね確認できた。

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,2; グラウト材料の浸透特性に関する室内試験

川口 昌尚; 岸 裕和; 延藤 遵*; 杉山 博一*

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.67 - 68, 2011/09

高レベル放射性廃棄物地層処分施設の建設には、微細な亀裂に対しても注入可能で高い改良目標値に対応でき、かつ長期的な岩盤変質への影響を最小限に抑える低アルカリ性(pH11)のグラウト材料が必要であり、原子力機構では低アルカリ性セメント系グラウト材料,溶液型グラウト材料,超微粒子球状シリカ系グラウト材料の3種類の材料を開発してきた。平行平板を用いた室内浸透試験により、これらの各材料の浸透可能な開口幅の概要の把握を行った。また、浸透特性に影響を与える要因について検討を行った結果、低アルカリ性セメント及び超微粒子球状シリカに関しては、材料の最大粒径が大きく影響しており浸透特性のさらなる向上のためには材料の団粒化を解消することが必要である。溶液型に関しては、設計ゲルタイムと関係なく狭隘部で発生するゲル化が閉塞を起こす原因であり、これを防止するための工夫が必要である。

瑞浪超深地層研究所深度300mにおける耐久性に優れた溶液型グラウトの試験施工

延藤 遵*; 辻 正邦*; 草野 隆司*; 見掛 信一郎; 神谷 晃; 石井 洋司

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.179 - 184, 2011/01

瑞浪超深地層研究所掘削工事では、排水処理費等を考慮すると極力湧水を抑制することが望ましい。換気立坑の立坑深度460mまでは、セメント材料を用いたプレグラウチングにより湧水を抑制してきたが、今後の掘削の進展に伴う湧水圧の増大により、セメント材料が浸透しない微小亀裂からもある程度の湧水が発生することが懸念される。そこで、浸透性と耐久性に優れた特殊な溶液型グラウトを用いて、深度300mの水平坑道で試験施工を実施した。その結果、1Luを下回る透水場においても十分な湧水抑制効果を有することが確認された。さらに、グラウト注入区間に9MPa強の水圧を作用させても、水圧作用前後において顕著な透水性の変化は見られず、グラウトによる湧水抑制効果が保たれていることを確認した。

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,6; グラウト浸透モデルによる原位置注入試験結果の事後分析

辻 正邦*; 延藤 遵*; 沖原 光信*; 杉田 裕; 藤田 朝雄; 新貝 文昭

土木学会平成22年度全国大会第65回年次学術講演会講演概要集(DVD-ROM), p.93 - 94, 2010/09

湧水抑制のために必要となるグラウトの代表的材料であるセメント材料は、高アルカリ影響などにより他のバリアへ悪影響を与えることが懸念される。このため、グラウト注入時には湧水抑制対策の観点から要求される範囲に限定してグラウトを注入することが、経済性だけではなく長期安全性の観点からも望まれる。これまでに、グラウト浸透距離を推定するためのGustafsonとStilleの理論(GSモデル)の適用性を室内実験により検討してきた。本報告では、幌延深地層研究所の換気立坑大型試錐座(GL-250m)で実施された原位置適用性試験の結果をGSモデルを用いて分析することにより、同モデルの適用性を考察した。その結果、原位置注入試験の結果は、GSモデルを用いた事後分析により説明可能であり適用性が示された。しかし、亀裂特性に関するデータが不足している場合は浸透経路のモデル化が恣意的となるため、限定的な調査結果から浸透モデルを推定する手法については、今後さらなる研究が必要である。

地層処分を対象としたグラウト材料の開発

福岡 奈緒美; 新貝 文昭; 三浦 律彦*; 延藤 遵*; 山田 勉*; 内藤 守正

JAEA-Data/Code 2010-005, 353 Pages, 2010/07

JAEA-Data-Code-2010-005-01.pdf:8.91MB
JAEA-Data-Code-2010-005-02.pdf:46.47MB

高レベル放射性廃棄物を対象とした地層処分施設では、天然の岩盤(天然バリア)と工学的なバリア(人工バリア)によって構築される多重バリアシステムにより長期的な安全の確保がなされる。しかし、支保工やグラウトに用いられている普通ポルトランドセメントなどのセメント系材料は高アルカリ性であり、長期的には岩盤の変質を引き起こし、処分システムの長期性能に影響を及ぼす可能性が指摘されている。さらに、地層処分施設の操業にあたっては、地下深部の高水圧環境や緩衝材の定置作業性などを確保するために、湧水量が厳しく制限されることが想定されることから、従来のグラウトよりも改良目標値が高く設定され、微細な亀裂に対しても注入可能なグラウト材料が必要と考えられる。このため、平成19年度より、既存のグラウト材料と同等以上の施工性・止水性を有し、岩盤への影響を最小限に抑える低アルカリ性(pH11)のグラウト材料の開発に取り組んでいる。ここでは、グラウト材料の開発状況について室内試験結果及び検討内容を整理し、原位置への適用において最適と考えられる配合を提示する。

大深度岩盤掘削工事を対象とした効率的なプレグラウチング概念に関する提案

延藤 遵*; 見掛 信一郎; 西垣 誠*

土木学会論文集,C, 65(4), p.806 - 821, 2009/10

https://doi.org/10.2208/jscejc.65.806

本研究は、大深度下の硬質な結晶質岩において掘削工事を行う際の湧水抑制を目的としたセメントグラウトによる効率的なプレグラウチング方法について検討したものである。プレグラウチングの効率化のためには、グラウト配合の高濃度化が望ましいが、超微粒子セメントの高濃度な配合を用いる場合、グラウト注入孔内の岩盤亀裂入口においてセメント粒子の堆積に起因した目詰まりが発生する。このセメント粒子の堆積のメカニズムと目詰まりの発生確率の関係は明らかにされていないのが現状である。そこで、目詰まり現象を解明するための研究課題としてグラウトの配合に着目し、配合における水セメント比を0.510の範囲で変化させて、水セメント比がグラウト物性や目詰まり現象に与える影響について室内試験により確認した。最後に、上記の試験結果に基づいて大深度岩盤掘削工事を対象とした効率的なプレグラウチング概念について提案している。

注入圧力によるグラウトの目詰まり現象抑制効果

延藤 遵*; 西垣 誠*; 見掛 信一郎; 小林 伸司*; 佐藤 稔紀*

土木学会論文集(DVD-ROM), 64(4), p.813 - 832, 2008/12

https://doi.org/10.2208/jscejc.64.813

本研究は、硬質な亀裂性岩盤を対象とした止水グラウト方法について検討したものである。まず、硬質な岩盤におけるグラウト注入実績として北欧のトンネルグラウト技術を取り上げ、その特徴を整理した。その結果、(1)高濃度のセメントグラウト配合,(2)高密度の注入孔配置,(3)複数孔の同時注入、を主な特徴とするプレグラウト工法により高い止水性と施工の合理化を同時に達成していることが判明した。しかし、高濃度配合は注入孔内の岩盤亀裂入り口においてグラウト材料が目詰まりし、不十分な注入となることが懸念される。そこで、高濃度配合の妥当性を検証するために、目詰まり試験を実施した。その結果、注入圧力を段階的に上昇させることである程度目詰まりを抑制し、水粉体比1.6という高濃度な配合のグラウト材料を十分に注入できることが判明した。