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坂口 忍; 立花 郁也; 越野 克彦; 白水 秀知; 白井 更知; 今本 信雄; 冨田 恒夫; 飛田 祐夫; 山中 淳至; 小林 大輔; et al.
JAEA-Technology 2011-006, 24 Pages, 2011/03
JAEA-Technology-2011-006.pdf:3.07MB
2007年に発生した新潟県中越沖地震において、柏崎刈羽原子力発電所では設計基準を超える地震動が観測されたが、「止める,冷やす,閉じ込める」ための耐震重要度の高い施設,設備については、耐震設計時において発生する荷重や耐震許容に相当な耐震裕度が見込まれていたため、被害はなかった。そこで、耐震裕度とは実際にどの程度あるものなのかがわかれば、施設,設備の安全性が明確になる。このため、定量的な耐震裕度の把握を目的として、東海再処理施設の代表的な機器を一例に、一般的に地震が発生した際に地震荷重が集中しやすい据付ボルトについて、実機を模擬した供試体を用いて耐力試験を実施した。本報告では、耐力試験から得られた耐力値が、耐震許容に対してどの程度裕度があるのかについてまとめたものである。
平野 享; 中間 茂雄; 山田 淳夫*; 瀬野 康弘*; 佐藤 稔紀*
JAEA-Research 2010-002, 48 Pages, 2010/06
JAEA-Research-2010-002.pdf:5.92MB
超深地層研究所計画の第2段階では「研究坑道の掘削を伴う調査・研究による地質環境モデルの構築」が成果目標の一つとして設定されており、そのための調査研究の一環として本調査を実施した。土岐夾炭累層に設けた深度100mの研究坑道からボーリング孔を掘削し、被覆層の力学的な地質環境(岩石の物理・力学的特性,岩盤初期応力)を把握した。その結果、岩石の物理・力学的特性はMIZ-1号孔の調査結果と同程度の値が示され、第1段階の調査で深度100mの物理・力学的特性がおおむね予測されていることを確認した。また、初期応力状態は、最大主応力の方向が、MIZ-1号孔の調査において土岐夾炭累層の下位に位置する土岐花崗岩で認められた方向と類似しており、また、広域ひずみ場とも調和していた。しかし、応力値は土岐花崗岩での値に外挿して得られるものとは異なり、土岐夾炭累層と土岐花崗岩の境界において初期応力が不連続的に変化する(応力のデカップリングが生じている)ものと考えられた。
平野 享; 中間 茂雄; 山田 淳夫*; 瀬野 康弘*; 佐藤 稔紀*
JAEA-Research 2009-031, 58 Pages, 2009/11
JAEA-Research-2009-031.pdf:17.43MB
超深地層研究所計画の地上からの調査予測研究段階では深層ボーリング孔(MIZ-1号孔)による岩盤力学的な深部地質環境の把握とそれに基づく地質環境モデルの構築が課題の一つである。本報告書は2004年度に行ったMIZ-1号孔における岩盤力学調査の結果をとりまとめたものである。ボーリングコアを用いた室内試験では見かけ比重=2.62,一軸圧縮強度=173MPa等を示し、研究所用地の土岐花崗岩が正馬様用地の土岐花崗岩と似ていることを示した。また、ボーリングコアを用いた初期応力測定ではボーリング時の応力解放ひずみが微小のためDSCAを除いて信頼できる結果が得られなかった。DSCAの結果と水圧破砕法による初期応力測定では最大主応力がおおむね水平でNW-SE方向にあると示された。水平面内の主応力と鉛直応力の大小関係を比較すると、おおむね深度400mより浅いところでは逆断層型、深度600mより深いところでは正断層・横ずれ断層型の環境であった。以上を踏まえて、既往の地質構造モデルを基本に本調査の結果を解釈した地質構造モデルを作成した。
西尾 和久; 松岡 稔幸; 見掛 信一郎; 鶴田 忠彦; 天野 健治; 大山 卓也; 竹内 竜史; 三枝 博光; 濱 克宏; 吉田 治生*; et al.
JAEA-Review 2009-001, 110 Pages, 2009/03
JAEA-Review-2009-001.pdf:49.84MB
独立行政法人日本原子力研究開発機構(原子力機構)東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、「第1段階; 地表からの調査予測研究段階」、「第2段階; 研究坑道の掘削を伴う研究段階」、「第3段階; 研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めている。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」における2006年度に実施した(1)調査研究、(2)施設建設、(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。
西尾 和久; 松岡 稔幸; 見掛 信一郎; 鶴田 忠彦; 天野 健治; 大山 卓也; 竹内 竜史; 三枝 博光; 濱 克宏; 吉田 治生*; et al.
JAEA-Review 2008-073, 99 Pages, 2009/03
JAEA-Review-2008-073-1.pdf:37.33MBJAEA-Review-2008-073-2.pdf:37.16MB
独立行政法人日本原子力研究開発機構(原子力機構)東濃地科学センターでは、「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を進めている。本計画は、第1段階「地表からの調査予測研究段階」,第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」,第3段階「研究坑道を利用した研究段階」の3段階からなる約20年の計画であり、現在は、第2段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めている。本報告書は、2002年2月に改訂した「超深地層研究所基本計画」に基づき、超深地層研究所計画の第2段階「研究坑道の掘削を伴う研究段階」における2005年度に実施した(1)調査研究,(2)施設建設,(3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。
市川 康明*; 瀬野 康弘*; 平野 享; 中間 茂雄; 松井 裕哉
JAEA-Research 2008-090, 52 Pages, 2008/11
JAEA-Research-2008-090.pdf:13.05MB
本報告書は、2007年度に実施した研究をまとめたものである。第1章では、研究内容とその背景を概括した。続いて、第2章では、長期挙動予測評価手法の開発において解明が必要と考えられる石英の圧力溶解反応現象について、現象の理論的取り扱いと均質化法をベースにした数値解析手法を考案し、その適用例としてベントナイトに含まれる石英粒子の溶解を解析している。次の、第3章と第4章は、第3段階の研究で評価手法の検証が行えるよう、主要な研究対象とする土岐花崗岩をモデルとする基礎的な検討を行ったものである。このうち、第3章では、応力緩和状態下の土岐花崗岩に認められる微視的変形状況を約1か月まで顕微鏡で観察し、鉱物表面の変形から内部のひずみを計算している。また、第4章では、微視・巨視問題を同時に扱うことのできる均質化解析を用いて土岐花崗岩の巨視的な力学的挙動を再現するとともに、微視問題には強不連続解析を導入して土岐花崗岩内のマイクロクラック進展を再現している。
瀬野 康弘*; 中間 茂雄; 山田 淳夫*; 平野 享; 佐藤 稔紀*
JAEA-Research 2008-084, 35 Pages, 2008/11
JAEA-Research-2008-084.pdf:7.58MBJAEA-Research-2008-084(errata).pdf:0.04MB
岐阜県瑞浪市において日本原子力研究開発機構が実施している超深地層研究所計画では、平成17年3月に第1段階(地上からの調査研究)が終了し、現在、第2段階(地下施設建設時の調査研究)を進めている。第2段階においては、第1段階の成果との比較から、調査量と個別目標や課題に対する理解度や不確実性との関連性を評価する。そのうち、岩盤力学に関する分野では、深度100mごとの連絡坑道から岩盤力学調査ボーリングを行って、第1段階で構築したサイトスケールにおける岩盤力学モデルを評価し、地表からの調査手法を評価するとともに、そのモデルを新しい情報に基づいて更新したブロックスケールの岩盤力学モデルを構築することを目標としている。またそのほかに、重要な課題とされる力学的な掘削影響や長期挙動の評価に関する研究を実施する計画である。本報告書は、第2段階の調査研究のうち、2006年度に実施した岩盤力学に関する以下の成果を取りまとめたものである。(1)-100m連絡坑道における岩盤力学に関する調査研究,(2)三次元応力場同定手法の高度化に関する研究,(3)ボーリングコアを用いた岩盤応力評価手法の高度化に関する研究,(4)長期岩盤挙動評価に関する研究。
大久保 誠介*; 瀬野 康弘*; 平野 享; 中間 茂雄; 松井 裕哉
JAEA-Research 2008-065, 51 Pages, 2008/08
JAEA-Research-2008-065.pdf:2.9MB
本報告書は、平成19年度に実施した研究をまとめたものである。第1章では、研究内容とその背景を概括した。続いて第2章では、平成9年度から継続している田下凝灰岩のクリープ試験結果について報告した。試験を開始して10年が経過し、測定結果に年変動が見られるなどの問題点も見られるが貴重なデータが得られている。さらに第3章では、一般化応力緩和試験をサーボ制御試験機で行うための制御プログラムを開発し、実際にそれを使って土岐花崗岩の一般化応力緩和試験を実施し、基礎的なデータを取得した。最後に第4章では拡張コンプライアンス可変型構成方程式を解析的に検討した。そこでは、第3章で得たデータをもとにして、構成方程式の土岐花崗岩を対象としたパラメータを求めるとともに、数値実験を実施している。
市川 康明*; 瀬野 康弘; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀
JAEA-Research 2008-005, 60 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-005.pdf:28.54MB
本報告書は、平成18年度に実施した成果をまとめたものであり、長期挙動予測評価手法の開発として行った「石英の溶解に関する試験的研究」及び「石英の溶解拡散に関する均質化解析」と、第3段階の調査研究計画の基礎情報としての「土岐花崗岩の一軸圧縮試験と応力緩和試験」の3点について報告するものである。本報告書の構成は、以下の通りである。第2章では、土岐花崗岩の微視的変形状況を一軸圧縮試験及び応力緩和試験条件下でレーザー共焦点顕微鏡によって観察している。すなわち、時間依存の巨視的な変形・応力挙動を測ると同時に、顕微鏡画像で結晶及びその境界面の特徴的なポイントを探して四角形メッシュを組み、そのメッシュ群の時間的なひずみ変化を算定した。第3章では、多結晶質岩石の微視レベルの破壊機構に深くかかわっている各鉱物の圧縮応力下の化学反応による溶解現象を確認するために、石英単結晶供試体及びガラスビーズを用いた圧縮試験を試み、溶解及び再沈殿した石英表面の形状をレーザー共焦点顕微鏡で観察している。第4章では、石英の圧力溶解反応現象についての理論的な取り扱い法、並びに均質化法をベースにした数値解析法を開発している。
大久保 誠介*; 瀬野 康弘; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀*; 平野 享
JAEA-Research 2007-088, 118 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2007-088.pdf:27.7MB
本報告書は、平成17年度と18年度に実施した研究をまとめたものである。第2章では、長期挙動予測評価手法の開発として行った研究として、(1)平成9年度から継続している田下凝灰岩の長期クリープ試験の結果、(2)稲田花崗岩の中間温度領域におけるマルチステージクリープ試験結果、(3)一般化応力緩和試験に関する検討、(4)大久保が提案した構成方程式中のパラメータを求めるための新しい試験方法に関する考察、について報告した。とりわけ田下凝灰岩の長期クリープ試験は、試験を開始して9.5年が経過し、試測定結果に年変動が見られるなどの問題点も見られるが貴重なデータが得られている。第3章では、第3段階における上記研究の検証の基礎となる土岐花崗岩を対象とした力学試験を行い、その結果から時間依存性を考慮した構成方程式のパラメータを取得した結果について報告した。土岐花崗岩は花崗岩として標準的な力学物性値を持っていることが判明し、また、構成方程式の三次クリープ(破壊現象)を表現するパラメータが取得された。最後に付録として「岩盤の不均一性評価技術に関する研究」、「岩石の時間依存性を考慮した新岩盤分類法の検討」を示した。
瀬野 康弘; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀*; 郷家 光男*; 多田 浩幸*; 櫻井 英行*
JAEA-Research 2007-081, 120 Pages, 2008/01
JAEA-Research-2007-081.pdf:13.48MB
本報告書は、第2段階以降の調査・研究計画策定のための基礎情報を得ることを目的とし、研究坑道の深度500m付近の立坑と水平坑道の連接部を対象に、クラックテンソルモデルにより掘削損傷を考慮した3次元応力解析を行い、その応力状態を用いて仮想割れ目モデルによる透水性変化解析を行った結果について報告するものである。解析検討により得られた知見は以下のとおりである。(1)岩盤等級が下がると、立坑及び水平坑道の内空変位,支保工部材の応力は増加した。ただし、最大せん断応力,安全率,平均透水係数の増加領域の分布には変化がほとんど見られなかった。(2)連接部における立坑の内空変位は一般部の1.1倍に増加した。連接部の影響範囲は、水平坑道の代表径の2倍程度であった。また、連接部における水平坑道の内空変位は一般部の1.9
2.2倍に増加した。(3)掘削損傷領域の存在を考慮すると、立坑及び水平坑道とも、内空変位や支保工部材の応力は増加し、平均透水係数の最大増加率は大幅に増加した。(4)3次元的な亀裂分布に基づく岩盤挙動をより適切に表現するには2次元モデルより3次元モデルが有効である。
瀬野 康弘; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀*; 森 孝之*; 森川 誠司*; 田部井 和人*; 須山 泰宏*; 村上 浩次*
JAEA-Research 2007-080, 112 Pages, 2008/01
JAEA-Research-2007-080.pdf:8.37MB
本報告書は、第2段階以降の調査・研究計画策定のための基礎情報を得ることを目的とし、研究坑道の深度500m付近の立坑と水平坑道の連接部を対象に、MBCモデルによる掘削損傷を考慮した3次元予測解析結果について報告するものである。解析検討により得られた知見は以下のとおりである。(1)岩盤挙動は初期応力の作用方向,亀裂の幾何学的方向の影響を受ける。また、B級やCH級に比べ強度が劣るCL級では、変位や支保にかかる応力は大きくなる。(2)解析ステップの細分化が解析結果に与える影響は少ない。(3)掘削損傷域の有無による岩盤挙動に対する影響は比較的小さい。(4)立坑連接部では一般部に比べ支保の応力が1.31.6倍になる。(5)3次元的な亀裂分布に基づく岩盤挙動をより適切に表現するには2次元モデルより3次元モデルが有効である。
平野 享; 瀬野 康弘; 中間 茂雄; 大久保 誠介*
第37回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.397 - 402, 2008/01
本研究は、長期間の安定性が要求される高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる処分坑道の設計手法の確立に資するため、時間依存性を考慮した岩石の応力-ひずみ関係の構成式を得ることを目的としている。構成式は既往の研究で提案された岩石の一次クリープと三次クリープを表現できるものであり、室内試験により求まるパラメータを含んでいる。本研究では、土岐花崗岩を対象とし、現地計測に比べて制約の少ない小型サンプルでの室内試験方法として、2種類のひずみ速度を載荷中に交互に切換える一軸圧縮試験により、三次クリープを表現するパラメータを得る方法を試行した。その結果、強度破壊点以降と三次クリープを記述する項に含まれるパラメータが得られることを確かめた。
三枝 博光; 瀬野 康弘; 中間 茂雄; 鶴田 忠彦; 岩月 輝希; 天野 健治; 竹内 竜史; 松岡 稔幸; 尾上 博則; 水野 崇; et al.
JAEA-Research 2007-043, 337 Pages, 2007/03
JAEA-Research-2007-043.pdf:28.14MB
本報告書は、結晶質岩を対象として、日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市で進めている深地層の研究施設計画である超深地層研究所計画における第1段階(地表からの調査予測研究段階)の調査研究成果をまとめたものである。この報告書では、第1段階の目標に対して調査研究の成果を適切に取りまとめるとともに、課題を抽出・整理し、第2段階(研究坑道の掘削を伴う研究段階)以降の調査研究の必要性について言及した。具体的には、結晶質岩(硬岩)を対象とした調査・評価のための方法論を示すとともに、重要な調査技術や解析技術を整備した。また、処分事業の基盤技術となる技術的知見やノウハウなどを整理した。さらに、第1段階において残された課題を整理し、第2段階以降の調査研究の必要性を明確化した。ここで取りまとめる成果は、地層処分技術の知識基盤として整備されるばかりでなく、処分事業並びに安全規制の両面を支える技術基盤の強化を図っていくうえで、有効に活用されるものである。
郷家 光男*; 多田 浩幸*; 瀬野 康弘; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀
トンネル工学論文集, 16, p.35 - 45, 2006/11
本研究では、不連続性岩盤を対象とした掘削損傷領域のモデル化について検討し、掘削損傷領域を考慮した掘削影響解析を行い、発破掘削時に形成される掘削損傷領域の影響について検討した。掘削損傷領域のモデル化に際しては、坑道周辺岩盤の変形挙動に対してはクラックテンソルモデルを、透水性変化に対しては仮想割れ目モデルを拡張し、これらのモデルを超深地層研究所計画の研究対象となっている土岐花崗岩に適用して、研究坑道の掘削影響解析を行った。研究の結果、不連続性岩盤の掘削損傷領域での剛性低下は、新規の割れ目が発生することにより生じるとの解釈のもと定式化が可能なこと,掘削損傷領域を考慮した解析の結果、坑道周辺岩盤の変位は増加するものの、局所安全率にはほとんど影響しないこと,水理学的影響は非常に大きく、坑道周辺岩盤の透水係数が著しく増加することがわかった。
佐藤 稔紀; 見掛 信一郎; 中間 茂雄; 瀬野 康弘; 森 孝之*; 岩野 圭太*; 郷家 光男*; 多田 浩幸*
Proceedings of 7th International Conference on Analysis of Discontinuous Deformations (ICADD-7) (CD-ROM), p.245 - 256, 2005/12
日本の二つの深地層の研究施設のうち,瑞浪超深地層研究所の建設や研究の現状を紹介するとともに、MBCモデルやクラックテンソルモデルなどの連続体モデルと、クラックプロパゲーションコードを用いた不連続体モデルによる坑道掘削解析の結果を紹介する。
中間 茂雄; 瀬野 康弘; 山田 淳夫; 佐藤 稔紀
no journal, ,
超深地層研究所計画における地表からの調査予測研究段階(第1段階)での岩盤力学に関する調査研究として、地表からのボーリング調査により、瑞浪超深地層研究所における岩盤の力学特性及び初期応力状態を把握するとともに、研究坑道掘削に伴う坑道周辺岩盤の影響について予測解析を行った。
中間 茂雄; 瀬野 康弘; 佐藤 稔紀
no journal, ,
瑞浪超深地層研究所は、地質環境評価のための体系的な調査・解析・評価技術基盤の整備並びに深地層における工学技術基盤の整備を目的とした研究施設である。将来的には、深度1,000m程度まで2本の立坑を掘削し、水平坑道を展開する計画である。2007年6月末現在2本の立坑のうち、主立坑(直径6.5m)は深度200.2m,換気立坑(直径4.5m)は深度196.2mまで到達している。本報では、深度100mにおいて2本の立坑間に掘削した水平坑道(以下、100m予備ステージ)にて行った初期応力測定について報告する。
瀬野 康弘; 平野 享; 中間 茂雄
no journal, ,
本ポスターは、超深地層研究所計画における地表からの調査予測研究段階(第1段階)研究成果報告書に記述された内容のうち、岩盤力学に関する調査研究成果を報告するものである。第1段階の岩盤力学に関する調査研究においては、(1)研究所用地に分布する土岐花崗岩を対象に、物理・力学特性と初期応力状態の把握による岩盤力学モデルの構築、及び地下温度環境の把握,(2)研究坑道掘削による掘削影響領域の分布と物理・力学特性の変化の予測、を対象とした調査研究を実施した。本報告では、主な調査研究結果や得られた主な技術的知見,処分事業のための主な技術的基盤についてまとめる。
瀬野 康弘; 森 孝之*; 郷家 光男*; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀*
no journal, ,
3次元的な配置となる研究坑道のうち、特に坑道連接部(分岐部)の力学的安定性を事前評価し、「超深地層研究所計画」における第2段階以降の調査研究計画の基礎資料を得ることを目的として、不連続性岩盤を対象として発破掘削時に形成される掘削損傷領域を考慮した3次元解析により、掘削損傷領域の影響などについて検討した。解析手法は、有限要素法による解析を基本とし、結晶質岩などのき裂性岩盤の挙動を考慮可能な等価連続体解析手法であるMBC (Micro-mechanics Based Continuum model)解析、及びCTM(Crack Tensor Model)と仮想割れ目モデルを組合せた解析(クラックテンソルモデルを用いて坑道掘削時の周辺岩盤の応力を求め、その応力と仮想割れ目モデルを用いて透水性変化を解析的に求める手法:CTM+仮想割れ目モデル)を用いた。本検討で得られた知見は以下の通りである。(1)岩盤変位や坑道内空変位は、損傷領域考慮の有無にかかわらず、MBC解析よりCTM+仮想割れ目モデル解析が大きく予測された。(2)損傷領域を考慮した場合の岩盤変位や透水係数の変化は、MBC解析よりCTM+仮想割れ目モデル解析の感度が大きい。(3)損傷領域を考慮することによる安全率への影響は、両手法ともほとんどない。(4)き裂のモデル化の違いが解析結果に現れる。(5)水平坑道においては立坑壁面より立坑掘削径の2倍以上、立坑においては水平坑道スプリングラインより水平坑道代表径の1.5倍以上離れていれば、解析的には連接部の影響はない。