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福井 勝則*; 大久保 誠介*; 稲垣 大介; 羽出山 吉裕*; 山本 卓也*
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日本原子力研究開発機構が北海道幌延町において建設中の地下研究施設のうち、換気立坑については、軟岩用自由断面掘削機による掘削を実施している。過去の研究事例では、掘削により消費したエネルギーを掘削体積で除した掘削体積比エネルギーについては、岩盤が堅硬になれば大きくなることが知られていることから、両者の相関関係を明らかにすることにより、掘削体積比エネルギーから岩盤物性を把握できる可能性がある。本文では、立坑掘削時に得られる計測データを用いた合理的な地山評価手法の確立を目的として、既往事例の少ない軟岩用自由断面掘削機のブームヘッダによる掘削体積比エネルギーと、坑壁地質観察時に実施した各種岩盤試験結果の相関について分析した。その結果、硬質な岩盤が存在する掘削深度では、掘削体積比エネルギーの増大が見られ、大局的には相関があることを確認できた。今回の掘削範囲では、岩盤強度が低いことからブームヘッダは立坑外周のみに使用したが、今後は全断面掘削の機会にデータを取得し、より精度の高い相関関係を求め、合理的な地山評価手法の確立に反映していく。
杉田 裕; 真田 祐幸; 國丸 貴紀
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原子力機構は、幌延深地層研究所の140m東側調査坑道において、水平坑道の施工と原位置試験を通じ、掘削影響領域の幅・物性変化の程度の把握,掘削影響領域のモデル化,掘削影響評価手法の確立を目的に掘削影響試験を実施している。これは、掘削する調査坑道(水平坑道)の周囲にボーリング孔を配置し、坑道の掘削前中後に弾性波トモグラフィー調査,孔内載荷試験,透水試験,間隙水圧計測,水分計測を行うものである。間隙水圧計測,水分計測は自動計測である。これまでに調査坑道掘削前の初期値を取得した。ボーリング孔を掘削するために既に掘削されている坑道の周囲は掘削影響により岩盤が損傷していると考えられるが、これを反映するように、坑道近傍は弾性波の速度が遅く、掘削されている坑道からの距離が遠い地点では速い速度であった。間隙水圧は孔口近傍では圧力が低下しているが、岩盤内部に行くにしたがい増加し、定常に達する傾向であった。今後、調査坑道の掘削中に調査を実施し、坑道掘削に伴う掘削影響領域の発現の状況を把握するとともに、坑道掘削後も定期的に調査を実施することでその経時変化に関するデータを取得していく予定である。
真田 祐幸; 杉田 裕; 國丸 貴紀; 岩野 圭太*; 森川 誠司*; 瀬尾 昭治*; 並川 正*
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原子力機構では、幌延深地層研究所の140m東側調査坑道において、水平坑道の施工と原位置試験を通じ、掘削影響領域の幅・物性変化の程度の把握,掘削影響領域のモデル化,掘削影響評価手法の確立を目的に掘削影響試験を実施している。本報告では、掘削影響領域の幅・物性変化の予測を主な目的として、等価連続体モデルに基づいた岩盤力学-浸透流連成解析プログラムの一種であるMBCモデルを採用し、坑道掘削解析を実施した。弾性解析とMBC解析との比較から、マトリクス部の変位と比べ不連続面の開口量は小さかったが、今回の設定条件では、解析上予想される透水係数の変動は大きく最大で5オーダー程度であった。また、不連続面が開口する領域は水平坑道壁面から奥行き1.5m程度以内であると推定された。今後、実測データと解析結果との対応関係を整理する作業やパラメータを含めた解析モデルの適用性の検討を行う予定である。
早野 明; 鶴田 忠彦; 板倉 賢一*
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瑞浪超深地層研究所の立坑の掘削に伴う壁面地質観察では、施設設計・施工の仕様の決定に必要な岩盤の工学的性質を把握するため、岩盤の工学的分類法(JGS3811-2004)の基準に示されている「岩石の強さ区分」と「不連続面の間隔区分」の組合せと電力中央研究所式岩盤分類の関係表に基づき岩盤等級区分を行っている。掘削サイクルの中で行われる壁面地質観察は観察時間に制約があり、また、地質技術者の知識や経験等の差から異なる岩盤等級の判定を行う可能性がある。このことから、岩盤等級の判定の効率化及び標準化が課題になっている。そのため、簡易的に岩石の強さを推定できる簡易試験機(シュミットロックハンマーと針貫入試験機)を利用した調査手法の整備を行っている。本報告では、主立坑の深度230
300mと換気立坑の深度200300mの範囲を対象にして、簡易試験機の測定値から得られた一軸圧縮強度の推定値及び壁面地質観察における岩盤等級区分の効率化及び標準化に関するこれまでの成果について述べる。
平野 享; 石井 洋司; 松井 裕哉
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瑞浪超深地層研究所では結晶質岩盤において高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発の基盤となる深地層の科学的研究を行っている。本報告は深度100mの堆積岩部に続き、深度200mの土岐花崗岩を対象に、研究坑道から測定した初期応力を報告するものである。測定の結果は、深度200mの土岐花崗岩の物性はMIZ-1号孔の土岐花崗岩の物性とおおむね一致し、また、本地点の初期応力は最大主応力
がほぼ水平でNW-SE方向にあり本地域の測地結果で得た方向と調和していた。また水平面内の主応力値(S
とS
)はMIZ-1号孔の同一深度に予想される値に近いものであった。その他、DSCAが示す主応力方向(クラック分布の主値方向)は、坑壁より坑道径Dの2倍以上離れたところで初期応力の主応力方向とよく似ていた。
相馬 宣和*; 及川 寧己*; 當舎 利行*; 松井 裕哉; 平野 享
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地下空洞を長期間利用する場合、空洞安定性評価の観点から、空洞掘削時に生じる掘削影響領域を含む詳細な地質構造の把握が求められる。しかし詳細な調査はコストの制約や空洞が深部に及んだ場合の高差圧などの技術的課題があるためその実施は容易ではない。そこで狭所でも簡便かつ低コストに地質構造を評価する技術の検討を行ってきた。本報告は、深度200mの水平坑道において、岩芯採取のためのボーリング孔掘削で生じる振動を利用した簡便・低コストの弾性波測定を実施し、空洞周辺の地質構造の把握を試みた結果を述べるものである。測定の結果は、空洞周辺岩盤の弾性波速度がおおむね2.293km/sであると評価できたが、値のばらつきが大きく速度構造の把握は課題として残った。また、岩盤内における弾性波の反射イメージを得ることができ、それには本地点で観察されている亀裂分布と調和する反射面が認められた。
澤田 淳; 佐藤 久
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単一亀裂内の不均質性が亀裂の透水・物質移行特性に与える影響検討として、(1)50cmスケールの亀裂の形状計測,(2)亀裂の透明なレプリカ試料の光学的計測、といった室内実験による研究を進めてきた。(1)は実際の亀裂の特徴に基づいたモデルやパラメータ値を提示できる貴重なデータであるが、調査可能なスケールや数量が限定される。また、亀裂内の流れや物質移行を直接的に観察や計測することはできない。(2)は不均質に分布する亀裂開口幅とそこでのトレーサーの移行を定量的に計測することができ、亀裂内の水理物質移行を理解するうえで重要なデータである。しかし、実験可能な試料は樹脂製のレプリカに限定される。したがって、実験の成果に基づいたより包括的な検討が必要となる。今後は、亀裂内の複雑なさまざまな特徴を有する亀裂を数値実験的に作成して数値解析を行うことで、亀裂形状を表す指標が亀裂の水理学的特性や物質移行特性に与える影響について検討を進める予定である。
及川 寧己*; 相馬 宣和*; 當舎 利行*; 平野 享; 松井 裕哉
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Acoustic Emission/Deformation Rate Analysis法(以下AE/DRA法)は、ボーリングによって採取した岩芯から切り出した試験片に対し実験室で繰返し載荷試験を行い、そこで認められるカイザー効果から、載荷軸方向で受けていた元の岩盤内の応力を評価する計測法である。原位置応力測定に比べて簡便・低コストである利点を有する。筆者らは、掘削影響領域を局所的応力分布の把握により検討するとの観点から、その前提となる本手法の精度向上を目的として、日本原子力研究開発機構の瑞浪超深地層研究所、深度200mボーリング横坑(換気立坑側)周辺岩盤の応力状態の把握を試みている。本論は、結果の速報としてAE/DRA法のうちDRAによる応力計測結果について報告する。今回のDRA応力計測では測定結果のばらつきが大きく、評価された応力状態の信頼性が高いとは言えない。今後はAE法の評価結果と合わせた検討、また他の測定地点の検討をふまえて精度の向上を目指したい。
宮澤 大輔*; 木山 保*; 石島 洋二*; 杉田 裕; 真田 祐幸
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日本原子力研究開発機構は、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調査研究(幌延深地層研究計画)を進めている。地下研究施設周辺に分布する珪質岩は高い間隙率と低い透水性を示すことから、坑道周辺岩盤の水理・力学挙動を検討するうえで、空洞周辺の応力再配分による水-応力連成挙動を表現できる間隙弾性論に基づく検討が有効であると考えられる。そこで、本研究では間隙弾性パラメータを精度よく把握するための室内試験法の確立とパラメータの同定を目的に、幌延地域に分布する珪質岩(声問層・稚内層・稚内層浅部の遷移帯)を用い間隙弾性論に基づいた室内試験を実施した。周変位を拘束させるK
圧密試験と段階昇圧を併用させる室内試験により、間隙弾性パラメータを算出する方法を例示した。そして、その室内試験手法を用い、声問層・稚内層・稚内層浅部の遷移帯の特性の異なる3種の岩石の間隙弾性パラメータを同定した。今後、同岩種を用いた室内試験を継続し、データの蓄積を進めていく。
高崎 康志*; 天本 一平; 明珍 宗孝; 柴山 敦*
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乾式再処理工程から発生する使用済み電解質(廃塩)に含有されているFPの分離法の一方策として、リン酸塩転換法を用いた廃塩リサイクルプロセスが提案されている。リン酸塩転換法では、廃塩中のFP塩化物をリン酸リチウム(Li
PO
)と接触させることにより、リン酸塩沈殿物を生じさせ、これをろ過フィルタで分離することにしている。本研究では、FP塩化物をリン酸塩転換法で沈殿分離するための基礎的なデータを取得すること、すなわち、各FP塩化物とLiPOとの転換反応に着目した実験を行っている。なお、単体のFP塩化物に対するリン酸塩転換挙動の研究は既に行われていることから、ここでは塩化物を2種類混合した転換試験を行った。実験で取得するデータはリン酸塩への転換の有無,複数の塩化物に対するリン酸塩への転換挙動,リン酸塩複塩が生成する場合はその挙動,リン酸塩粒子の成長条件の4項目とし、リン酸塩転換により廃塩中の各種ランタノイド元素が沈殿し、適切な条件を設定することにより、沈殿物(結晶)粒径を成長させることができることが判明した。