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山本 陽一; 前川 恵輔; 横田 秀晴; 向井 和行*; 石井 啓滋*
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.525 - 526, 2010/09
幌延深地層研究計画の一環として北海道幌延町で進めている表層水理調査では気象観測,河川流量調査及び地下水位,土壌水分,水質の観測等を行っており、これらの観測値に基づいて地下水流動解析の境界条件や初期条件の把握を行うこととしている。調査・研究の進展により、例えば地下水涵養量の推定では観測点の空間代表性に関して無視できない問題が顕在化した。そこで、幌延町のような積雪寒冷地に適用可能な気象要素の空間分布推定方法を検討し、推定された気象要素を入力データとした長期流出解析を実施した。気象要素の空間分布推定法を検討した結果、降雨量は流域全体でほぼ一様、降雪量は植生や地形に応じて推定する必要があると判断された。タンクモデルによる流出解析は流出量を良好に再現することができたことから、降雪水量・融雪水量の推定手法は妥当と考えられた。また、再現された水収支から、流域間の地下水流動や貯留量の年変動が示唆された。なお、本件の成果は表層水理調査における領域設定や調査手法の妥当性評価の基礎資料に資する。
浅井 秀明; 久慈 雅栄*; 松井 裕哉
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.137 - 138, 2010/09
日本原子力研究開発機構が進める超深地層研究所計画では、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する技術基盤の整備を行う研究施設の建設工事を進めており、2本の立坑と複数の横坑からなる研究坑道を掘削している。筆者らは、研究坑道掘削時に適用している既存の岩盤分類法(電研式岩盤分類,RMR法,新JH法)のほかに、「岩盤の工学的分類法JGS3811-2004」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)を提案した。本報告では、平成21年度までの報告で提案した新分類法を、複数の横坑掘削に適用するとともに、新分類法に関する適用性の再評価を行った結果を報告する。
久慈 雅栄*; 浅井 秀明; 松井 裕哉
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.139 - 140, 2010/09
瑞浪超深地層研究所は高レベル放射性廃棄物の地層処分の基盤となる深地層の科学的研究を行う施設として、2本の立坑と複数の横坑からなる研究坑道を掘削している。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)の他に、「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を提案した。本報告では、新分類法評価点の一つの評価項目である岩盤強度について、現状の推定手法として適用しているシュミットハンマ測定の妥当性を原位置測定結果と掘削ずりの室内試験結果に基づき検討した。その結果、現在適用している岩盤強度の推定式が過大評価になる可能性があること等の知見が得られた。
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。
杉山 博一*; 延藤 遵*; 福岡 奈緒美; 新貝 文昭; 島田 俊介*; 小山 忠雄*; 木嶋 正*; 寺島 麗*
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.87 - 88, 2010/09
高レベル放射性廃棄物等の地層処分では、処分施設の長期性能に及ぼす影響や許容湧水量の観点を考慮してグラウト材料の適用性の研究を行ってきた。その中でも微小な亀裂を対象として、浸透性や耐久性に優れる溶液型グラウト材料に着目し、これまで基礎的な物性試験を行ってきた。本報では、溶液型グラウト材料の長期耐久性に着目した試験結果を報告した。長期耐久性にかかわるゲルからのシリカ溶脱量は、周囲の地下水との接触条件(地下水流量,地下水のシリカ濃度,亀裂内でのゲルと地下水の接触面積など)が大きく影響することが示した。ただし、長期耐久性を定量的に評価するためには、今後周囲の地下水との接触条件を適切に評価する必要があることが課題としてあげられた。
山田 勉*; 関根 一郎*; 関口 高志*; 石田 秀朗*; 岸 裕和; 福岡 奈緒美
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.89 - 90, 2010/09
高レベル放射性廃棄物の地層処分における地下坑道への湧水抑制対策として、岩盤亀裂を対象にグラウト注入が検討されている。そのグラウト材料として、低アルカリ性セメント系グラウト材料の開発、溶液型グラウト材料の適用性検討が進められている。しかしながら、地下深部の高水圧環境において許容湧水量が厳しく制限されることなどを考慮すると、期待する止水効果が得られない可能性がある。そのため、セメント系と溶液型双方の弱点を補う性能が期待される代替材料として、超微粒子球状シリカグラウトを開発した。本稿では各種試験及び推奨配合の選定を行い、推奨配合として、SFCa/B=40.9%, W/B=201%, SP/B=5.5%を選定した。この配合は浸透性に優れるばかりでなく、分散性のよいスラリーで供給されるため、超微粒子粉体を取り扱ううえでのさまざまな課題についても改善されている。
中西 達郎; 鵜山 雅夫*; 田中 達也*
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.95 - 96, 2010/09
地層処分施設におけるグラウト技術の高度化開発では、天然バリアの変質を軽減する低アルカリ性の注入材料の開発、深度1,000m程度までを想定した注入技術の開発、及びグラウト材料が地質環境へ与える影響評価技術の開発を実施している。この中で原位置適用性試験は、開発した材料の施工性及び湧水抑制効果(改良効果)の確認に加え、グラウト影響評価において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。上記の観点からスイス・グリムゼル岩盤試験場にて原位置適用性試験に先立ち実施した予備調査結果を報告するものである。
岸 裕和; 泉 敦; 戸井田 克*
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.91 - 92, 2010/09
地層処分施設建設におけるグラウト技術の高度化研究において原位置適用性試験を実施し、開発したグラウト材料及び高圧対応機器の施工性及び適用性の確認、グラウト注入範囲の推定に用いるグラウト浸透モデルの適用性の評価を行った。本稿では、原位置適用性試験における低アルカリ性セメントによるグラウト材料のグラウト注入試験結果について報告する。原位置試験では、適用ステージの数ルジオン程度・以下の透水性の地質に対して、岩盤への有効な注入量を得るために、限界圧力程度による割裂注入が必要となった。割裂注入は選択的な割れ目への注入を促すため、均質なグラウト改良が得られにくいが、グラウトを注入したステージ割れ目の水理的開口幅が50
m程度もしくはそれ以下であるため、当グラウトの粒径から必要な方法であったと考えた。
鈴木 健一郎*; 三浦 律彦*; 入矢 桂史郎*; 納多 勝*; 岸 裕和
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.85 - 86, 2010/09
高レベル放射性廃棄物地層処分における湧水対策としてグラウチングの検討を進めている。しかし、一般に用いられているセメント系のグラウト材はアルカリ性が高く、長期にわたりセメントから溶出する高アルカリ成分がバリア材である岩盤やベントナイトなどの鉱物に化学的な影響を与え、結果としてバリアシステムの長期性能に大きな不確実性をもたらすことが懸念されている。そこで、ポゾラン材などを高含有することによる低アルカリ性セメント系グラウト材料の開発,改良を進め最適配合を得た。今後は、低アルカリ性セメント系グラウト材の基礎物性及び亀裂への浸透特性に関する室内試験データの拡充を行う。
中村 隆浩; 真田 祐幸; 杉田 裕; 加藤 春實*
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.129 - 130, 2010/09
原子力機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発として地下研究施設の建設を伴う幌延深地層研究計画を進めている。本報告は地下研究施設周辺の初期地圧の把握とこれまで地上からの調査によって得られている初期地圧結果の妥当性の確認を目的とし、深度140m換気側・東側第1ボーリング横坑において水圧破砕法・ブレイクアウト法を利用した初期地圧測定を実施し、その結果について示したものである。2か所で実施した初期地圧の主応力方向の分布・大きさとも、比較的良い一致が認められた。水平面内の最大主応力の値は、その深度の土被り圧にほぼ一致しているものの、既往の結果と比較するとわずかに小さな値であった。また、水平面内の最大主応力の方向については、既往の調査でほぼ東西方向であったが、今回の結果では、東西方向から反時計回りに26, 46の方向にある結果が得られた。
松井 裕哉; 高橋 一晴*; 油井 三和
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、深部地質環境における地下構造物の施工に不可欠である湧水抑制対策技術などの研究開発を実施している。本調査では、グラウト充填部を含むコアをサンプリングした後、スライス片を作成してスライス片を用いたXRF分析、EPMA分析などを実施し割れ目周辺部のグラウト材の分布状況を詳細に調べるとともに、画像解析を行い3次元的なグラウト材の形状の復元を試みた。その結果、グラウチングに使用した普通ポルトランドセメントの浸透する割れ目は数10mと推定されること、対象とした割れ目の平均開口幅は4.5mm程度であること等の知見が得られるとともに、結晶質岩中の割れ目のグラウト浸透状況を把握する技術を提示した。なお、本研究は経済産業省資源エネルギー庁からの受託研究の一部である。
木村 誠; 藤田 朝雄; 九石 正美; 鈴木 英明
no journal, ,
温度勾配の存在する緩衝材中の塩濃縮・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-化学連成解析モデルの高度化を行っている。不飽和緩衝材中の保水形態に基づく地球化学反応モデルとして、層間と粒子間隙を分離し、層間の優先的な保水力や低飽和度状態におけるバルク水との不連続性を想定した反応を仮定した。一次元塩濃縮試験結果に対する検証解析では、温度分布や浸潤状況、間隙水中の移行元素濃度や沈殿鉱物等の傾向やオーダーがおおむね一致したことから、塩濃縮・析出現象に着目した化学プロセスはおおむね表現可能であることを確認した。ただし、今回仮定した不飽和保水形態モデルは多くの仮定に基づく高い不確実性を内包しており、仮定の科学的検証を通じてモデルの信頼性を向上していくことが望まれる。
亀村 勝美*; 松井 裕哉; 見掛 信一郎; 井尻 裕二*
no journal, ,
地下空間の開発においてはさまざまなリスクがあり、特に地質に関するものはジオリスクとして近年さまざまな分野で議論されている。大規模な地下空間開発に対する社会的な合意形成を得るためには科学的な情報の提供にとどまらず、ステークホルダーである住民に対する積極的なコミュニケーションが重要である。ここに工学的なリスクだけでなく、社会的リスクを考慮した対応の重要性がある。本研究では、瑞浪超深地層研究所の立坑掘削に伴う湧水処理に関連し発生した工事中断を事例とし、新たな地下施設開発の推進において避けることのできない社会的リスク(社会的批判)への対応について検討した。なお、本検討は、すべて対象とした事例に関する公開情報(HP,新聞,パンフレットなど)に基づいて実施した。
吉村 彩*; 市村 隆人; 北見 俊幸; 堀口 隆; 川満 逸雄*; 大内 一*; 角掛 久雄*
no journal, ,
J-PARCのリニアックトンネル(以下、トンネル)は、継目のない直線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、トンネル躯体や周辺地盤内に地震観測装置を設置し観測を行うとともに、3次元有限要素モデルを用いた変動予測解析を実施し、トンネルにもたらす影響の検討を行ってきた。その結果、遠距離地震にて発生する表面波によるトンネルの軸ひずみが卓越していることが明らかとなった。
熊本 創*; 下茂 道人*; 三枝 博光; 大山 卓也
no journal, ,
日本原子力研究開発機構では、地層処分技術に関する研究開発の一部である深地層の科学的研究の一環として、深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤を整備することなどを研究目標とした超深地層研究所計画を岐阜県瑞浪市で進めている。著者等は、研究坑道建設(深度1000mの立坑2本・水平坑道)に伴う地下水流動影響評価のための水理地質構造モデルの構築を進めてきており、これまでおもに研究坑道建設前の調査結果に基づいたモデル構築と、研究坑道建設時の湧水量や水圧応答データを用いたモデルキャリブレーションを実施してきた。本報では、立坑掘削が深度300mを超え、基盤花崗岩が主な調査・研究の対象となることから、深度約300mまでの湧水量データに基づき、花崗岩を対象としたキャリブレーション手法について、立坑近傍の割れ目分布や止水グラウトの影響を考慮した検討結果を述べる。
林 克彦; 岸 裕和; 武部 篤治*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設は、地下300m以深に多数の坑道を並列に配置(以下、多連設坑道)する従来あまり例のない構造物である。当機構においては、当初は従来の単一トンネルモデルによる設計が行われてきた。しかし、この方法では掘削に伴う坑道群特有の緩み領域を把握できないため、新たに坑道群を考慮できる多連設坑道モデルによる設計方法を検討している。
野口 聡; 中山 雅; 岸 裕和; 北川 義人*; 南出 賢司*
no journal, ,
低アルカリ性が要求される地下坑道の吹付けコンクリートへの適用を目的に開発中の、普通ポルトランド,シリカフューム及びフライアッシュの混合比を4:2:4とする低アルカリ性コンクリートを用いた吹付けコンクリートの配合選定と地上での吹付け施工試験を2009年3月に実施した。W/B=30%とし、高性能減水剤を用いた配合を選定したところ、スランプが23cmとなり基準値である21cm
2cmを、型枠から採取したコアの材齢28日の圧縮強度が38.3MPaとなり、幌延深地層研究センターの設計基準強度である36MPaを満足した。本配合はHLW処分場の地下坑道の支保工に適した、吹付け施工用のコンクリートに適している。また、地上吹付け試験でのリバウンド率が約13%と小さく、坑道内での施工環境の向上が期待される。この配合を用いて2009年6月より幌延深地層研究センターの140m調査坑道において原位置施工試験を行うことにした。
櫻井 英行*; 本多 眞*; 山本 真哉*; 鈴木 誠*; 真田 祐幸; 杉田 裕; 松井 裕哉
no journal, ,
地下水水質や透水性などの地下深部の地質環境は一般に空間的に不均質であり、限られた調査から合理的かつ信頼性の高いモデルを構築する技術は、高レベル放射性廃棄物処分場のような大規模な地下構造物の設計において非常に重要となる。またモデルの信頼性を担保するためには、モデルに含まれる不確実性を定量的に評価できることが求められる。本研究では、特に地下水の水質分布に着目し、広範囲かつ網羅的に調査が可能な電磁探査から得られる比抵抗値との相関関係を利用した地球統計学的な三次元分布のモデル化手法を提案した。具体的には幌延深地層研究計画で取得された広域の電磁探査から試錐孔における電気検層までさまざまなスケールの比抵抗値データをその精度に応じて段階的に統合した比抵抗値モデルと離散的にしか得られない限られた地下水水質データから三次元分布モデルを構築した。その結果、本研究で提案した手法は、一般的に使用される地球統計手法と比べ、推定残差とのばらつきが小さく、本手法の有効性を示すことができた。
本多 眞*; 櫻井 英行*; 山本 真哉*; 鈴木 誠*; 真田 祐幸; 杉田 裕; 松井 裕哉
no journal, ,
地下水水質や透水性などの地下深部の地質環境は一般に空間的に不均質であり、限られた調査から合理的かつ信頼性の高いモデルを構築する技術は、高レベル放射性廃棄物処分場のような大規模な地下構造物の設計において非常に重要となる。またモデルの信頼性を担保するためには、モデルに含まれる不確実性を定量的に評価できることが求められる。本研究では、比抵抗値を利用して構築した地下水水質モデルが含む不確実性の要因を偶然的不確実性・認識論的不確実性の2つの観点から整理した。また、本研究で提案したモデルを構築するうえで含まれる不確実性の定量化を試みた。
人見 尚*; 入矢 桂史郎*; 中山 雅
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設を建設・操業するにあたり、堆積岩を対象とした場合には、坑道の空洞安定性を確保するために、支保部材としてコンクリート材料の使用が考えられる。一方で、コンクリート材料は周辺の地下水を高アルカリ化し、周辺岩盤や緩衝材を変質させ、天然バリア及び人工バリアとして要求される性能に影響を及ぼす可能性が考えられる。このような影響を低減するため、JAEAでは、ポゾラン反応を利用した低アルカリ性セメントの開発を行っている。本報告においては、幌延の地下水環境を模擬した溶液に対する低アルカリ性セメント(HFSC)の溶脱挙動について検討した結果を報告する。普通ポルトランドセメント(OPC)との比較を行った結果、HFSCはOPCに比べ、溶脱抵抗性が優れているとの結果を得た。