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報告書

モニタリング装置用配管の設置に関わる概念設計

沖原 光信*; 矢萩 良二*; 岩月 輝希; 竹内 竜史; 村上 裕晃

JAEA-Technology 2019-021, 77 Pages, 2020/03

JAEA-Technology-2019-021.pdf:5.33MB

原子力機構東濃地科学センターでは、深地層の科学的研究の一環として、超深地層研究所計画を進めている。本計画においては、研究開発課題の1つとして地質環境特性の擾乱や回復、定常化プロセスに関するモニタリング技術の構築を挙げている。本報告書では、現在、各深度の研究坑道に設置して使用している地下水の水圧・水質観測装置を活用し、地上において地下水を採水可能とすることを目的として、立坑に設置する採水用配管の概念設計を行うものである。

論文

Study on characterization of colloidal silica grout for rock excavation under saline groundwater

辻 正邦*; 中島 均*; 齋藤 亮*; 沖原 光信*; 佐藤 稔紀

45th Annual Waste Management Conference (WM 2019); Encouraging Young Men & Women to Achieve Their Goals in Radwaste Management, Vol.7, p.4749 - 4763, 2020/01

活性シリカコロイドの溶液型グラウトは浸透性や耐久性に優れており、放射性廃棄物の地層処分における坑道掘削時の湧水抑制対策技術への適用が期待されている。近年日本においては、処分場が沿岸域に計画される可能性も検討されているため、海水条件下での使用を想定した溶液型グラウトの適洋性の確認や特性データの整備を進めている。本報では、海水系地下水へグラウトを注水する場合に適する新たな溶液型グラウトについて、配合調整条件を明らかにするとともに、このような海水対応グラウトの基本配合の試験体を作製し、力学的安定性や浸透注水性などの基本的な特性を取得した結果を報告する。

論文

海水条件下の岩盤亀裂に適した溶液型グラウトの特性取得

辻 正邦*; 沖原 光信*; 中島 均*; 齋藤 亮*; 青柳 和平; 佐藤 稔紀

第47回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(インターネット), p.266 - 271, 2020/01

地層処分のための工学技術として、坑道掘削時のグラウト技術(湧水抑制対策)の高度化開発が多く行われてきた。ただし、海水条件下を想定した物性取得や硬化のメカニズムを考慮した具体的な設計・施工方法は未確立である。このような状況を踏まえて、海水条件下における知見, 基本物性取得, 浸透特性取得, 研究レビューを実施したので、その概要について報告する。

論文

Characterisation of colloidal silica grout under saline groundwater; Overall results for 3-year research project

辻 正邦*; 青柳 和平; 中島 均*; 沖原 光信*; 佐藤 稔紀

Proceedings of the Nordic Grouting Symposium 2019 (Internet), 15 Pages, 2019/09

本論文は、岩盤グラウト技術の高度化を目的とした、塩水条件の地下水中の溶液型グラウトの特性取得に関する3か年の研究成果概要を示すものである。初期段階では、溶液型グラウトの最新技術に関する調査を実施した。その後、実用性のある配合方法を開発し、塩水を練混ぜ水とした場合または、塩水を浸漬水とした場合の溶液型グラウトの各種特性データを取得した。さらに、塩水条件下でのグラウト浸透に関する理論を提案し、注入試験を実施した。最終年度に開催した第2回ワークショップでは、本研究で得られた知見がグラウト技術の発展に一定の寄与するものであると認められた。

論文

Characterisation of colloidal silica grout under saline groundwater; Penetration theory and injection tests in a fracture test system

Martikainen, J.*; 辻 正邦*; Schatz, T.*; 中島 均*; 沖原 光信*; 青柳 和平; 佐藤 稔紀

Proceedings of the Nordic Grouting Symposium 2019 (Internet), 13 Pages, 2019/09

本論文は、塩水条件の地下水中の溶液型グラウトの特性取得に関する研究成果の一部を示すものである。ここでは、グラウト浸透特性に対する塩水による影響把握を目的とし、考案したグラウト浸透理論を室内試験により検証した。本理論は、Funehagの提唱する既存の浸透理論に、塩水地下水条件下を対象に時間係数$$phi$$を追加したものである。本試験では、平行平板試験装置を用いて5種類の異なる環境を模擬した地下水で装置内を満たし、ヨーロッパ製・日本製それぞれの溶液型グラウトに対して注入試験を実施した。静水環境下では、全ケースにおいて比較的均質なゲルによる浸透領域が確認された。得られた$$phi$$の分析結果から、今後の新たなグラウト手法として、$$phi$$の逆数を掛けた長いゲルタイムの配合を設計することで、必要浸透距離を確保することを提案した。本検討では知見が多く得れらたが、浸透理論の発展には更なる研究開発が必要である。

報告書

瑞浪超深地層研究所における坑道一部埋め戻し試験の計画策定

戸栗 智仁*; 矢萩 良二*; 沖原 光信*; 竹内 伸光*; 黒崎 ひろみ*; 松井 裕哉

JAEA-Technology 2018-017, 161 Pages, 2019/03

JAEA-Technology-2018-017.pdf:28.26MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、「国立研究開発法人日本原子力研究開発機構の中長期目標を達成するための計画」(平成27年4月1日$$sim$$平成34年3月31日)に基づき、三つの必須の課題(地下坑道における工学的対策技術の開発、物質移動モデル化技術の開発、坑道埋め戻し技術の開発)についての調査研究を進めている。本報告書は、これらの必須の課題のうち、坑道埋め戻し技術の開発として計画していた瑞浪超深地層研究所研究坑道を利用した坑道一部埋め戻し試験の全体計画等を策定した結果を述べたものである。

報告書

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得

戸栗 智仁*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 中島 均*; 杉山 博一*; 齋藤 亮*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平; 桝永 幸介

JAEA-Research 2017-013, 131 Pages, 2018/02

JAEA-Research-2017-013.pdf:8.49MB

北欧では、湧水量を大幅に少なくするために、浸透性が高くて耐久性の高い活性シリカコロイドを用いた溶液型のグラウト(以下、溶液型グラウトと呼ぶ)の研究が行われ、沿岸域の地下研において実証試験および実適用が開始されている。溶液型グラウトは海水条件下で適用され始めているが、固化のメカニズムは不明であり、施工方法も未確立である。国内外のいずれの事例において具体的な施工方法は未確立である。溶液型グラウトの周辺岩盤への影響については未知の部分が多い。このような背景を踏まえて、本業務は、資源エネルギー庁の公募事業である、「地層処分技術調査等事業(沿岸部処分システム高度化開発)」の一環として、3年程度をかけてグラウトに関する研究を行う計画であり、本報告書はその初年度の成果をまとめたものである。

論文

Latest rock grouting technologies under sea water in Nordic countries and Japan

辻 正邦*; 沖原 光信*; 中島 均*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平

Proceedings of 6th East Asia Forum on Radwaste Management Conference (EAFORM 2017) (Internet), 6 Pages, 2017/12

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、文献調査や海外の現地視察およびワークショップを実施し、最新の知見を整備した。その結果、日本,スウェーデン,フィンランドとそれぞれ対策から課題となるポイントが配合選定、設計手法、施工手法と大きく区分されると考えられた。最終的には各国の対策を把握して、適切な設計施工を実施するのが望ましいといえる。我が国においては、注入する岩盤の地下水環境や練混ぜ水が淡水から海水条件となる可能性を想定し、ジェネリックな海水条件に対する配合対策を開発する必要があることが明らかになった。

論文

Excavation cycle times recorded during sinking of a deep shaft in crystalline rock; A Case example at ventilation shaft of Mizunami URL, Japan

真田 祐幸; 佐藤 稔紀; 堀内 泰治*; 見掛 信一郎; 沖原 光信*; 矢萩 良二*; 小林 伸司*

Tunnelling and Underground Space Technology, 50, p.68 - 78, 2015/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.28(Construction & Building Technology)

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物地層処分技術に関する研究開発を実施しており、その一環として超深地層研究所計画を実施している。本計画において、換気立坑掘削の際にサイクルタイムのデータを取得して設計段階で設定したデータと比較した。その結果、実際のサイクルタイムは設計時の2から3倍長くかかっていることが明らかになり、工種毎に詳細に分析した。

報告書

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25年度); 設計・施工計画および施工対策技術の開発(委託研究)

小林 伸司*; 新美 勝之*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 山田 俊子*; 佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 堀内 泰治*; 青柳 芳明

JAEA-Technology 2014-035, 172 Pages, 2015/01

JAEA-Technology-2014-035.pdf:91.27MB

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」、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」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、研究坑道の設計・施工計画技術の開発および施工対策技術の開発を目的として、地震動特性と湧水抑制対策技術に関する検討を実施した。地震動特性に関する検討については、瑞浪超深地層研究所に設置した地震計等の計測結果を分析し、大深度における地震特性に関する知見を得た。湧水抑制対策技術に関する検討としては、ポストグラウチング手法について既往の情報を収集・整理するとともに、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。

論文

Analysis of excavation cycle time during sinking of the ventilation shaft at the Mizunami Underground Research Laboratory

真田 祐幸; 佐藤 稔紀; 堀内 泰治*; 見掛 信一郎; 沖原 光信*; 矢萩 良二*; 小林 伸司*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2014/10

日本原子力研究開発機構では、高レベル放射性廃棄物地層処分技術に関する研究開発を実施しており、その一環として超深地層研究所計画を実施している。本計画において、換気立坑掘削の際にサイクルタイムのデータを取得して設計段階で設定したデータと比較した。その結果、実際のサイクルタイムは設計時の2から3倍長くかかっていることが明らかになった。

報告書

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24年度(委託研究)

深谷 正明*; 納多 勝*; 畑 浩二*; 竹田 宣典*; 秋好 賢治*; 石関 嘉一*; 金田 勉*; 佐藤 伸*; 柴田 千穂子*; 上田 正*; et al.

JAEA-Technology 2014-019, 495 Pages, 2014/08

JAEA-Technology-2014-019.pdf:82.23MB

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500m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。

論文

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。

口頭

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,9; グラウト浸透モデルの適用性に関する検討

延藤 遵*; 沖原 光信*; 小林 伸司*; 新貝 文昭

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物処分施設の湧水対策におけるグラウトでは、注入時にグラウト浸透範囲を予測し、本来必要とされる範囲にのみグラウト注入を実施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しい。グラウト浸透範囲を推定するための理論的,解析的研究が実施されているが、本報告では、特にGustafsonとStilleによる理論的研究を取り上げて、理論式による予測結果をFEM解析と比較することでその適用性を考察した。GustafsonとStilleの理論式とFEM粘性流体コードを用いて1次元のグラウトの浸透挙動を予測した結果、両者は整合的であったため、ビンガム流体の浸透挙動の予測に対するGustafsonとStilleの理論式の適用可能性が確認されたと評価した。

口頭

試錐調査における地下水水質の時間的推移

穂刈 利之*; 沖原 光信*; 岸 敦康; 水野 崇; 宮川 和也

no journal, , 

放射性廃棄物の地層処分に係わる安全評価には原位置の地下水水質が必要であり、その調査には試錐孔が利用される。対象が地下深部となるため、試錐孔には鋼製ケーシングの立て込みやセメンチング等の孔井仕上げが行われるが、それが地下水水質に影響を与えることが知られている。そこで本研究では、原子力機構幌延深地層研究センターにおいて新たに採水調査を行い、既存データとともに試錐調査における孔井仕上げ等による水質の時間的推移を把握するべく検討を行った。その結果、今回調査を行った区間では、削孔後に見られたセメンチングなどの影響が見られなくなり、元の環境に戻りつつあることが確認された。

口頭

試錐調査における地下水水質の時間的推移,2

穂刈 利之*; 沖原 光信*; 岸 敦康*; 水野 崇; 宮川 和也

no journal, , 

放射性廃棄物の地層処分に係わる安全評価には、岩盤中の核種移行評価のため、原位置の地下水水質が必要であり、その調査には試錐孔が利用される。対象が地下深部となるため、試錐孔には鋼製ケーシングの建込みやセメンチング等の孔井仕上げが行われるが、それらのうち主にセメンチングが地下水水質に影響を与えることが知られている。そこで本研究では、幌延深地層研究センターにおいて採水調査を行い、既存データとともに試錐調査における孔井仕上げ等による水質への影響の時間的推移を把握するべく検討を行った。平成25年度に引き続く平成26年度の調査では、水の酸素・水素安定同位体組成の推移から、HDB6孔の区間6の地下水には変化が見られない一方で、区間4ではここ数年でより淡水系の地下水の流入の可能性が考えられることが分かった。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,1; 研究の概要

桝永 幸介; 佐藤 稔紀; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 中島 均*; 齋藤 亮*

no journal, , 

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、データの取得や施工方法の確立を目的とした室内試験や知見の整備を行うこととした。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,2; 海外の地層処分のためのグラウト技術に関する最新動向

辻 正邦*; 沖原 光信*; 中島 均*; 齋藤 亮*; 佐藤 稔紀; 青柳 和平

no journal, , 

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、文献調査や海外の現地視察を実施し、最新の知見を整備した。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,3; 基本物性試験結果

中島 均*; 沖原 光信*; 辻 正邦*; 齋藤 亮*; 佐藤 稔紀; 桝永 幸介

no journal, , 

地層処分場建設のための工学技術として、坑道掘削時における湧水抑制対策でグラウト技術が用いられる。沿岸部においては地下水が海水条件下にあり、セメント系のグラウト材料については大きな問題になることは指摘されていない。一方、北欧などで検討されている許容湧水量を満足するためには浸透性が高い溶液型のグラウトの適用が必須であるが、海水条件での特性データが十分ではなく、施工方法も未確立である。このため、海水条件下で各種の室内試験を実施し溶液型グラウトの特性を把握した。

口頭

海水条件下での溶液型グラウト特性データの取得,5; 海水条件下でのモデル化・数値解析への適用性検討

辻 正邦*; 沖原 光信*; 中島 均*; 佐藤 稔紀; 桝永 幸介*

no journal, , 

活性シリカコロイドの溶液型グラウトは浸透性や耐久性に優れており、放射性廃棄物の地層処分における坑道掘削時の湧水抑制対策技術への適用が期待されている。近年は、処分場が沿岸域に計画される可能性も検討されているため、海水条件下での使用を想定した溶液型グラウトの適用性の確認や特性データの整備を進めている。溶液型グラウトを海水条件下でのモデル化や数値解析への適用するにあたり、北欧で適用されている溶液型グラウトの浸透モデルをもとに、海水条件下へ適用時の浸透理論を検討した。

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