応力集中による破壊現象のモデル化に関する研究(その2)

鳥井原 誠*; 丸山 誠*; 桑原 徹*; 鈴木 健一郎*

JNC TJ7400 2005-032, 206 Pages, 2003/02

JNC-TJ7400-2005-032.PDF:29.17MB

結晶質岩の脆性破壊現象を解明し、そのメカニズムをモデル化することは掘削損傷領域の物性評価において重要となる。本研究では、花崗岩を対象として、脆性破壊過程における岩石中のクラックの進展を構造解析、一軸および三軸圧縮/伸長試験、弾性波速度、比抵抗値の計測および、空洞模型試験により調べた。その結果、以下の知見を得た。(1)3次元構造解析の結果、脆性破壊の進行に伴い発生・進展するクラックは、破壊応力の90%から100%に達するまでの間、そのクラック直径が増加するにも関わらず、クラック個数密度は変化しない。(2)多方向の弾性波速度計測から決まる2階のテンソルとクラックテンソルは強い相関がある。(3)短期と長期のクラック進展メカニズムを考慮し、クラックの進展条件においてはクラック間の相互干渉効果を考慮したマイクロメカニクスに基づく解析モデルの適用性を示した。(4)複雑な応力履歴を受ける岩盤内空洞への適用を目的に空洞模型試験を実施し、空洞の周辺岩盤の脆性破壊過程をAE監視等により、損傷の進展として捕らえることができた。(5)クラックの進展による透水性の変化を考慮していくため、クラックテンソルによる透水係数の評価式を提案し、その有効性を示した。

高アルカリと硝酸塩の影響を受けたベントナイトの水理特性評価,3; アルカリ変質したベントナイトの圧密試験

高橋 真一*; 田島 孝敏*; 鳥井原 誠*; 三原 守弘

no journal, , 

TRU廃棄物の処分では、セメント系材料とベントナイト系緩衝材で構成される人工バリアの使用が検討されている。処分場閉鎖後、地下水が人工バリアに浸入すると、セメント水和物が地下水に溶出してCaイオン等を含む高アルカリ溶液となり、これによってベントナイトが変質してバリア性能が低下することが懸念される。さらに、TRU廃棄物の一部には硝酸塩が含まれるため、これが溶解して、地下水の塩類濃度が増加することも予想される。その後、ベントナイトの変質が進むと同時に、セメント水和物の溶出が緩慢になり周辺地下水の成分に近い水が変質したベントナイトに浸透することが考えられる。上記の条件でベントナイトの変質が進行した場合に、人工バリア機能として重要な透水性の特性変化を把握するために、ベントナイトの変質の影響が最も顕著に現れると考えられる、「アルカリ溶液に処理したベントナイト」に、「溶液」を間隙水として用いる飽和膨潤試料を作製し、段階載荷圧密試験を行い、透水試験結果と比較検討を行った。アルカリ溶液で処理したベントナイトを用いて、飽和膨潤圧密試験を行い、圧密特性,透水特性を検討した。その結果、飽和膨潤時の平衡膨潤圧,圧密載荷時の圧縮曲線にその影響が大きいことが認められた。さらに、アルカリ溶液で処理したベントナイトの透水係数については、圧密試験と透水試験の透水係数に差が見られた。