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小松 満*; 西垣 誠*; 千々松 正和*; 中間 茂雄
no journal, ,
本研究では、原位置におけるベントナイト内の水分量測定手法の確立を目的に、複素誘電率を測定するFDR-V法の適用性について検討した。具体的には、長期測定を目的とした埋設型センサーを試作するとともに、一次元浸潤実験を行い、その測定精度について解析値と解体時における供試体の含水量測定値をもとに検討した結果、良好な精度が得られた。
北川 義人*; 山崎 雅直; 萩原 健司*; 南出 賢司*; 関谷 美智
no journal, ,
日本原子力研究開発機構が、北海道幌延町において建設を進めている深度500m程度の立坑等からなる深地層の研究施設において、平成21年3月末で換気立坑250m,東立坑140mまでの掘削を完了した。そこで、立坑工事の積算精度向上を目的として、これまで実施した立坑工事の施工実績のうち、サイクルタイムをまとめ、分析した結果について発表するものである。
津坂 仁和
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町で、新第三紀堆積岩を対象に幌延深地層研究所を建設している。これまでに、換気立坑を深度250.5m、1本のアクセス立坑を深度140.5mまで掘削し、深度140mと250mに計画している立坑間を結ぶ水平坑道の一部を掘削した。坑道掘削においては、処分場建設の設計・施工技術の開発に資することを目的として、現場計測結果を逐次分析・評価し、その結果を後続施工区間の支保構造に反映する情報化施工を行っている。本研究では、これまでに施工した深度140mと250mの水平坑道の各1断面で得た内空変位計測結果を既往の施工事例の結果と比較し、構築した支保工規模の評価を試みた。その結果、幌延での内空変位計測結果の管理基準値として、坑道が安定に至るまでに許容できる断面変形率(計測変位量と掘削径の比)を約0.5%(同様に約23mm)とすれば、深度140mの断面では約0.2%(内空変位量で約9mm)、深度250mの断面では約0.35%(内空変位量で約16mm)の余裕があることがわかった。この変位量の分だけ支保構造を軽減できると考えると、既往の事例と比較して、吹付けコンクリート厚さについては、深度140mと250mの両断面にて現行の250mmに対して150
200mmと、鋼製支保工については、深度250mの断面にて現行のH-154に対してH-125又はH-150とすることを検討する余地があることを示した。
木村 誠; 藤田 朝雄; 九石 正美
no journal, ,
塩濃縮・析出現象を表現可能な数値実験システムの構築を目的として、熱-水-応力-化学連成解析において地球化学モデルの改良を行い、不飽和緩衝材中の保水形態や浸潤履歴に基づくイオン交換反応や表面錯体形成といった地球化学反応を考慮した。改良した熱-水-応力-化学連成解析を用いて塩濃縮室内試験結果を対象とした解析を実施したところ、温度勾配の生じた不飽和/飽和領域で溶質移動の適切性を確認した。ただし、高温条件のもとで不飽和緩衝材中で生じる塩の析出量の定量評価には至らず、不飽和状態の地球化学反応モデルに関してさらなる高度化の必要性が示唆された。
平野 享; 松井 裕哉; 木下 晴信
no journal, ,
結晶質岩を対象に、大深度立坑掘削の周辺岩盤の変位・ひずみを計測し、立坑掘削で生じる周辺岩盤の全変形とその変化の挙動を把握することを試みた。具体的には立坑掘削前に計測用の横坑を用意し、そこから立坑の坑軸に沿うボーリング孔を設けて、孔内に埋設型ひずみ計や連続式傾斜計を設置し、切羽通過前後の周辺岩盤の変位・ひずみ変化を連続計測した。その結果、対象とした立坑との水平離隔0.2Dと1.2D(Dは立坑掘削径で5.3m)では、切羽通過での応力解放によるひずみ・変位の変化が明瞭に認められた。また立坑掘削による岩盤の損傷範囲は、立坑壁面から0.2Dには及ばないものと推定された。
野口 聡; 中山 雅; 小林 保之; 三浦 律彦*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*
no journal, ,
本報告は、低アルカリ性セメントHFSC424を場所打ちコンクリートとして使用することを想定し、強度,施工性,断熱温度上昇特性、及び寸法安定性について試験を実施し、評価したものである。幌延地下研究施設の建設工事仕様を目標に、強度及び施工性を満足するコンクリートの配合を選定した。断熱温度上昇量は土木学会予測式の低熱ポルトランドセメントの評価結果と、寸法安定性については普通ポルトランドセメントの評価結果と、ほぼ同等であることを確認した。以上より、適切な配合を選定すれば、HFSC424を用いた場所打ちコンクリートは、強度及び施工性を確保し、かつひび割れ等の初期欠陥に対しても大きな問題はなく、実用可能である、という見通しが得られた。今後は原位置での施工試験による確認が必要であると考えられる。
久慈 雅栄*; 浅井 秀明; 松井 裕哉
no journal, ,
日本原子力研究開発機構(JAEA)では高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する深地層の科学的研究の一環として、岐阜県瑞浪市において深度1,000m級の2本の立坑(主立坑,換気立坑)などの研究坑道からなる瑞浪超深地層研究所を建設している。筆者らは、研究坑道の掘削において既存の岩盤分類法(電研式岩盤分類,RMR法,新JH法)を用いて岩盤を評価するとともに、「岩盤の工学的分類法JGS 3811-2004」をベースとした新しい定量的岩盤分類法(以下、新分類法と呼ぶ)を提案し、換気立坑の堆積軟岩でその適用性を評価した。ここでは、新分類法を主立坑の不均質な堆積軟岩に適用した結果を報告する。
山崎 雅直; 福井 勝則*; 南出 賢司*; 羽出山 吉裕*
no journal, ,
原子力機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する技術開発として、地下研究施設の建設を伴う研究プロジェクト(幌延深地層研究計画)を進めている。本研究では、掘削体積比エネルギーによる地山評価手法の確立を目的に、軟岩用自由断面掘削機による立坑掘削時に取得した消費電力量データと地質観察時に得た泥岩中の割れ目頻度の相関、並びに掘削体積比エネルギーと地下施設の岩盤等級区分の相関を考察した。その結果、地下施設で設定している岩盤等級区分と掘削体積比エネルギーには良好な相関関係を見いだすことができた。掘削体積比エネルギーは掘削と同時にデータを取得できることから、これを支保選定にリアルタイムに反映させることが可能となることに加え、壁面観察以前に岩盤等級評価が実施できるため、壁面観察結果と併用して地山を評価することでより適切な支保を設定できる可能性がある。今後の地下研究施設の施工においては、支保選定(岩盤等級区分)手法として期待できる掘削体積比エネルギーに関するデータを蓄積し、精度向上に役立てていく予定である。
棚井 憲治; 菊池 広人*
no journal, ,
緩衝材の基本的な特性の一つである膨潤圧の測定については、大学や研究機関はともに圧密試験方法に準拠した試験装置を用いて行っているが、学会等において標準的な方法が定められている訳ではなく、各々が独自の工夫を加えているのも事実である。したがって、標準的な測定方法を構築し、測定に伴う不確実性を低減することが、緩衝材の設計の信頼性確保の観点からも重要となる。そこで、標準的な測定方法を定めるために必要となる基盤情報の整備を目的として、測定結果のばらつきに影響を及ぼす要因の一つとして、供試体の作製方法による密度勾配に着目し、圧縮成型方法と成型体の密度のばらつきに関するデータの取得を行った。その結果、フィルターを設けることで供試体の不均一性を抑制する効果が大きいことがわかった。
染谷 麻優子*; 脇田 伸吾*; 戸井田 克*; 藤田 朝雄
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために建設した地下構造物を埋め戻し材,プラグ(粘土,コンクリート),グラウトといった要素技術により閉鎖し、廃棄物を人間の生活環境から隔離する必要がある。地下空洞周辺岩盤に存在する掘削影響領域、あるいは周辺岩盤/支保工間などは、将来的に水みちとなる可能性がありえる。これらの水みちになりうる部分に対しては、埋め戻し材やプラグによって対応するとともに、必要に応じてグラウトにより、これら閉鎖要素の機能発揮を支援することも考えられている。本研究では、これまでプラグ周りのグラウト材として、釜石鉱山及びカナダ原子力公社(AECL)の地下研究施設でその適用性を検討してきた粘土系グラウトについて、浸透性の向上を目的とした、(1)材料の微粉砕化、並びに、(2)動的注入工法の適用性に関する基礎的検討を行った。その結果、粘土系グラウト材料の微粉砕化による浸透性の効果は認められたが、動的注入工法による効果は認められなかった。
浅井 秀明; 久慈 雅栄*; 松井 裕哉
no journal, ,
日本原子力研究開発機構(JAEA)では高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する深地層の科学的研究の一環として、深度1,000m級の2本の立坑(主立坑,換気立坑)などの研究坑道からなる瑞浪超深地層研究所を建設している。筆者らは、研究坑道の掘削において既存の岩盤分類法のほかに、「岩盤の工学的分類法JGS 3811-2004」をベースとした新しい定量的岩盤分類法(以下、新分類法と呼ぶ)を提案し、換気立坑の堆積軟岩でその適用性を評価している。本報告では、新分類法を結晶質岩に適用した結果を報告する。
澤田 淳; 鐵 桂一*; 坂本 和彦*
no journal, ,
50cmスケールの亀裂形状を1mm間隔で計測した亀裂の上下面からなる亀裂幅データを用いて、亀裂幅から局所的に三乗則が成り立つと仮定して透水量係数を推定し、定常浸透流解析を実施した。解析による亀裂全体の透水量は実測値に比べて一桁以上多く、その理由としてガウジなどの介在物を含んだ値を用いて透水量係数を設定したためと推察した。亀裂のさまざまな測定方法のうち、亀裂の上下面形状をプロファイロメーターにより計測する手法は、ガウジなどの亀裂内の介在物の計測が困難であり、亀裂の透水特性の評価には留意が必要である。本研究で用いた岩石試料は亀裂に直交する方向に1mm間隔で平面研削し、研削断面ごとに亀裂断面の詳細な画像データを取得し、この画像データからガウジなどの亀裂内の介在物を除いた亀裂開口部の評価も可能である。今後は、その亀裂開口部のデータ取得を進め、亀裂全体の透水特性評価と亀裂の幾何学的な特徴との関係について検討する予定である。
藤田 朝雄; 内藤 守正; 油井 三和
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物などの地層処分のための地下坑道の掘削・施工時における湧水抑制対策技術(グラウト技術)は、我が国のように岩盤の割れ目や地下水が多い地質環境や、環境基準への対応を考慮すると必要不可欠な技術であり、地層処分で想定されるような地下深部の高水圧下の環境で適用できることが要求される。一方、既存の止水技術としてはセメント系材料が多用されており、この場合、セメントからの高アルカリの化学的な反応によって岩盤の変質に伴う水みち形成や地下水の組成変化など長期的な天然バリア性能に影響を及ぼす可能性が指摘されていることから、そのような影響を低減する新たなグラウト材料の開発が必要であるとともに、既存のグラウト材料も含め、グラウトによる長期的な影響を考慮できる評価技術の開発も重要となっている。このため、求められる性能を満足するグラウト技術の開発と、開発したグラウト材料の長期的な影響を評価できる技術の確立が必要であり、日本原子力研究開発機構では平成19年度より開発に取り組んでいるところである。本稿は、平成20年度の本プロジェクトの成果をシリーズ化して報告する際の全体の紹介として、実施概要について報告するものである。
坂井 一雄*; 小池 真史*; 青木 智幸*; 山本 卓也*; 羽出山 吉裕*; 山崎 雅直
no journal, ,
原子力機構では、高レベル放射性廃棄物の地層処分における技術開発として、地下研究施設の建設を伴う研究プロジェクト(幌延深地層研究計画)を進めている。地下研究施設の構造部材である覆工コンクリートの挙動を理解し、その長期的な健全性を確保する設計手法を確立することは、重要な課題の一つである。本研究では、立坑にて計測されたショートステップ工法に特徴的な立坑周辺岩盤と覆工応力の挙動を理解し、将来の合理的な設計に資することを目的として、切羽・覆工形状や施工過程をできるだけ忠実に再現した三次元逐次掘削解析を実施した。その結果、地中変位や覆工コンクリート応力の計測結果に見られるショートステップ工法に特有の壁面近傍で顕著に圧縮する挙動を表現することができた。今後は、実際の覆工コンクリートの巻厚内における応力分布やひずみ分布を明らかにする計測を実施し、覆工コンクリートの複雑な応力変化等を解明することで、合理的な設計手法を確立する予定である。
熊本 創*; 下茂 道人*; 山本 肇*; 澤田 淳
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分サイトの性能評価では、岩盤中の物質移行特性を適切に評価することが重要である。一般に、亀裂の発達した岩盤中の物質移行現象は、亀裂内の移流・分散が支配的となるが、堆積岩のような空隙率の大きい岩盤では、亀裂から岩石マトリクスへの拡散が生じる。そのため、トレーサー試験等を行う際には、移行時間における見掛けの遅延を生じる可能性がある。筆者等は、亀裂内の移流・分散とマトリクス拡散を考慮した数値解析を行い、亀裂内の流速条件がマトリクス拡散による見掛けの遅延に与える影響について整理した。また、その結果から、流速条件の異なるトレーサー試験を行うことで、亀裂内の移流・分散とマトリクス拡散を別々に評価できる可能性があることを示した。
新貝 文昭; 杉山 博一*; 延藤 遵*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物地層処分施設の湧水抑制対策において、超微粒子でも充填できない微細な岩盤の亀裂に対して、コロイダルシリカなどの溶液型グラウト材料の適用性を検討した。寸法安定性試験,耐久性試験,抵抗性試験等により溶液型グラウト材料は、セメント系の材料に比べ強度や寸法安定性に劣るものの、適切な配合を選定することにより、これらの特性やシリカの耐久性についても改善することが可能であることが把握できた。しかし、大きな亀裂開口幅に対しては、水圧に対する抵抗性が低いと考えられるため、セメント系材料との併用や、処分坑道掘削後において許容湧水量が達成できない場合のポストグラウトとしての利用などが考えられることを示した。
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。
笹本 広; 油井 三和; 内藤 守正; Walker, C.; 藤崎 淳*; 高瀬 博康*
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地下坑道の掘削,施工段階での湧水対策として、セメント系グラウト材料の利用を想定し、岩盤の長期的な影響評価に基づくセメント材料の適用性評価にかかわる手法検討を行っている。本件では、影響評価のためのアプローチ及び評価に必要となるモデルやデータベースの開発・整備状況、それらを用いた検討例について報告する。
市村 隆人; 北見 俊幸; 堀口 隆; 川満 逸雄*
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J-PARCのリニアックトンネル(以下、トンネル)は、長さ約330mの継ぎ目のない開削トンネルである。地震等によりトンネルが挙動すると加速器運転への影響が懸念されたため、トンネル躯体内,周辺地盤及びトンネル内に地震観測装置を設置して2003年より観測を行っている。観測記録の中からトンネルに対して、(1)茨城沖地震:直角方向約100km,(2)岩手・宮城地震:軸方向約300km,(3)茨城県北部地震:トンネル直下にあたる3つの地震を選定し、トンネル躯体への影響の視点で整理した。観測結果から、(1),(2)地震(2から5秒の卓越周期)では、トンネルよりも長い波長(600から1500m)であることから、軸力と曲げが同じ周期で振動しており、トンネルが岩盤上の堆積層と一体的に挙動している。一方、(3)地震(0.2秒の卓越周期)は、トンネルよりも短い波長(60m)であることから、短周期成分によって軸力と曲げがややランダムに発生している。
小林 保之; 杉田 裕; 泉 敦; 戸井田 克*; 笹倉 剛*
no journal, ,
地層処分におけるグラウト技術の高度化開発では、天然バリアとなる岩盤の変質を最小限とする低アルカリ性グラウト材料,深度1000m程度までの地下水圧環境を想定した注入技術,グラウト材料が地質環境に与える長期的な影響評価手法など一連の技術開発を体系的に実施している。これらの技術の原位置における適用性を確認する本試験は、開発した新材料の施工性や湧水抑制効果(改良効果)の確認と、グラウト影響評価で初期条件となる注入範囲を予測するグラウト浸透モデルの適用性を検証することを目的としている。計画立案に際しては、従来の土木分野において培われた知見や地層処分を対象とした海外の検討事例などを参考に、注入前の事前調査,注入試験,注入後の事後調査に分けた計画とした。