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口頭

硬岩を対象としたグラウト注入方法に関する考察; 瑞浪超深地層研究所におけるグラウト研究,1

見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 延藤 遵*; 秋田 哲志*; 西垣 誠*

no journal, , 

本研究においては、硬岩における水平坑道のプレグラウトに焦点を絞り、北欧の環境配慮型トンネルにおけるグラウト施工実績を参考に、高い止水性を達成するための注入方法について検討した。その結果、注入範囲より改良体の透水係数の低減が、止水性に対して有効となることを明確に示すことができた。そのためには短いボーリングを精度よく掘削する必要があるが、我が国の海底トンネルのような長いボーリングを掘削する場合に比べて、経済的にも劣らないことが判明した。

口頭

グラウトの高圧注入試験による目詰まり特性の把握; 瑞浪超深地層研究所におけるグラウト研究,2

見掛 信一郎; 佐藤 稔紀; 延藤 遵*; 秋田 哲志*; 西垣 誠*

no journal, , 

懸濁型グラウト材料は高濃度,高粘性の傾向にあるため、微小亀裂に注入する場合は亀裂入口及び亀裂幅減小部におけるフィルターケーキの生成に起因する目詰まり現象が懸念される。この目詰まり現象は、適切な特性(粒径,粘性,材料分離性)を有する材料選定だけではなく、注入圧力等の注入方法によりある程度抑制できると考えられる。そこで本研究においては、高圧載荷可能な試験装置を用いることにより高圧注入による目詰まり現象への影響を試験により調査した。その結果、亀裂入口における目詰まり現象に対して注入圧力が影響することを明確にすることができた。

口頭

多連設坑道の設計の考え方に関する検討

青柳 茂男; 藤田 朝雄; 新 孝一*; 大久保 誠介*; 西村 和夫*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、地下深部に数十本の坑道を並列に連続して配置することが予想される。このような地下深部の坑道群(多連設坑道)の仕様や離間距離は、「空洞安定性からの制限」,「廃棄体・緩衝材の温度からの制限」の2つの観点から決定される。第2次取りまとめでは、仮想の地質条件を用いた処分施設の概略設計が行われている。第2次取りまとめにおける、連設坑道の空洞安定性に関する設計手法を見ると、従来の双設トンネルなどの設計例にならい、坑道周辺の局所的な破壊現象に着目し、坑道間の相互影響がない離間距離を確保することを基本としている。また、従来の単一・双設のトンネルは、過去の実績や類似事例に基づき設計されている。一方で、多連設坑道は、数十本の坑道を並列に連続して配置するという過去に例の少ない構造上の特殊性を持ち、従来の単一・双設トンネルでは通常、重要でない坑道群全体の構造安定にかかわる破壊モード(空洞群崩壊・地表沈下)が存在する。破壊モードが存在すれば、それに対する安全裕度を適切に設定して設計することが設計の原則である。以上に基づき、処分施設と構造的に類似している鉱山などの設計例を参考に、処分施設の実施設計を念頭においた多連設坑道の設計の考え方について検討する。

口頭

亀裂の接触面積率とJRCが透水特性に与える影響検討

武部 篤治; 坂本 和彦*; 澤田 淳

no journal, , 

亀裂内に不均質に分布する開口幅を表す指標として接触面積率とJRCに着目して亀裂の数値モデルを作成し、ダルシー則に基づく二次元有限要素浸透流解析による検討を行った。その結果、接触面積率が亀裂の平均的な透水特性に大きな影響を与えるとともに、JRCも接触面積率の値によっては亀裂内の透水特性に影響を与える因子であることが確認できた。今後は、亀裂開口幅の平均値を変えたケースなど他のパラメータについても検討するとともに、水理特性だけではなく亀裂中の移流分散やマトリクスへの拡散などの物質移行特性に与える影響についても検討する予定である。

口頭

地層処分システムにおける閉鎖要素の相互影響を考慮した坑道交差部における水理解析

藤田 朝雄; 川上 進*; 杉田 裕*; 高橋 美昭*; 酒井 裕一*

no journal, , 

本検討では、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方の提示に資することを目的に、処分場に存在すると考えられる構成要素を設定し、実際のデータに基づく物性値を考慮した水理解析を実施し、要素間の相互影響や埋め戻し材,粘土プラグ等の止水効果の概略的な把握を試みた。

口頭

地層処分システムにおける閉鎖要素の相互影響を考慮したパネル規模での水理解析

杉田 裕*; 高橋 美昭*; 藤田 朝雄; 川上 進; 酒井 裕一*

no journal, , 

本検討では、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方の提示に資することを目的に、複数の処分坑道、それを囲む主要坑道で構成される処分パネルを解析対象とした水理解析を実施し、要素間の相互影響や埋め戻し材,粘土プラグ等の止水効果の概略的な把握を試みた。

口頭

超大深度立坑連接部掘削時挙動に関する考察

山田 文孝*; 山地 宏志*; 佐藤 稔紀; 船津 貴弘*; 清水 則一*

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所の主立坑と最深ステージ連接部をモデルとした数値シミュレーションを実施し、その結果と考察を示す。

口頭

ショートステップ工法の地山安定化機構に関する数値解析的考察

山地 宏志*; 山田 文孝*; 佐藤 稔紀; 船津 貴弘*; 清水 則一*

no journal, , 

立坑一般部において合理的設計を実施するためには、立坑構造に内在する崩壊要因を正しく把握する必要がある。このため、極度に軟弱な地山に超大深度立坑を掘削することを想定した数値シミュレーションを実施し、立坑掘削時に発生し得る崩壊形態とショートステップ工法の支保の効果に関する検証を実施した。本報は、その数値シミュレーションより得られた結果と考察を示すものである。

口頭

高レベル放射性廃棄物地層処分におけるニアフィールド熱-水-応力-化学連成解析モデルを用いた連成試験(COUPLE)の解析評価

鈴木 英明*; 藤崎 淳; 藤田 朝雄; 油井 三和

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工バリア長期安定性評価のため、ニアフィールドの熱的,水理学的,応力,化学的プロセスの連成挙動の時間的・空間的変遷のより現実的な理解と予測を目的とする熱-水-応力-化学連成モデル/コードの開発が進められている。これまでに開発された連成モデル/コードを用いて、人工バリアを模擬した連成試験(COUPLE)に関する連成解析を実施した。その結果、緩衝材中での支配的な地球化学反応はcalciteの沈殿反応と考えられ、解析結果は、試験で得られた緩衝材間隙水のpH,温度分布,緩衝材冠水時間を再現しており、本連成モデル/コードによって人工バリアを模擬した連成試験の評価が可能であることを確認した。

口頭

突発湧水に対するリスク評価・管理手法の構築,1; 立坑掘削時における突発湧水リスクに対する断層の水理学的調査について

尾上 博則; 三枝 博光; 渡邊 正; 本島 貴之*; 井尻 裕二*; 大津 宏康*

no journal, , 

深部岩盤中に地下施設を建設するうえでは、事前の調査により岩盤が有する水理学的・岩盤力学的不均質性が地下施設建設に及ぼす影響を評価することが重要である。筆者らは、地下施設建設に影響を及ぼすさまざまな要因の中から結晶質岩地域で最も重要と考えられる突発湧水に着目し、地下施設建設コストに対する突発湧水の影響をリスクとして評価する手法を構築した。さらに構築した評価手法を用いて、岐阜県瑞浪市において日本原子力研究開発機構が進めている超深地層研究所計画での地質環境調査の進展に伴う情報量と立坑掘削時の突発湧水リスクの関係について検討を進めている。本研究では、新たな地質環境調査から得られた情報を加味した突発湧水のリスク評価を行うとともに、地質環境調査によってその構造が推定されている比較的規模の大きな断層(以下、決定論的断層)とそれ以外の割れ目(以下、確率論的割れ目)のそれぞれに起因する突発湧水リスクを分析し、リスク評価の観点から断層の水理学的調査について検討した。

口頭

突発湧水に対するリスク評価・管理手法の構築,2; 観測水位を指標とした立坑掘削時における突発湧水リスクの管理手法について

本島 貴之*; 井尻 裕二*; 尾上 博則; 三枝 博光; 渡邊 正; 大津 宏康*

no journal, , 

これまでに、土被りの大きい山岳トンネルにおいては、地下水圧が非常に高いために突発湧水による被害が数多く報告されている。特に、高レベル放射性廃棄物地層処分においては、処分場の深度が300m以深の大深度を対象としているため、建設時の湧水に対するリスク管理は非常に重要な課題の1つである。そこで、筆者らは、亀裂性岩盤中の大深度立坑における湧水のリスク管理手法を構築することを目的として、日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市において建設を進めている瑞浪超深地層研究所の深度1,000mの立坑周辺で得られる情報を利用して、情報量の増加に伴うリスクの低減効果について検討を行い、岩盤中の割れ目に関する情報がリスク低減に有効であることを示すとともに、調査の費用対リスク低減効果を考慮したリスク管理手法を提案した。本研究では、立坑内への湧水量は、立坑周辺の地下水位の影響を大きく受けると考えられることから、地下水位が立坑内への湧水に及ぼす影響を確率論的に評価し、地下水位データをリスク管理に用いる手法について提案する。

口頭

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,1; セメント浸出液がベントナイトの透水特性に及ぼす影響

田島 孝敏*; 緒方 浩基*; 久保 博*; 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、地下水がセメント系材料に浸透すると、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に変化する。これがベントナイトに浸透すると、ベントナイトが物理化学的に変化してそのバリア性能が低下することが懸念される。まず、高アルカリ溶液によって、スメクタイトの交換性陽イオンの変化や構成鉱物の溶解等の変質が生じる。さらに、TRU廃棄物の一部に含まれる硝酸塩が地下水に溶解して、塩類濃度が高くなることも考えられる。その後、セメント水和物の溶出が緩慢になって地下水の成分に近い水が、変質ベントナイトに浸透する。これらの事象を再現するため、Naベントナイトに高アルカリ溶液及び高濃度塩類溶液を通水する試験と、高アルカリ溶液に浸漬して変質を促進したベントナイトについて、イオン交換水を通水する試験を実施した。本研究により、スメクタイトの交換性陽イオンの支配型と通液の塩類濃度が、ベントナイトの透水特性に大きく影響することが示された。

口頭

硬岩地山における高抜け発生に関する数値解析による検討

船津 貴弘*; 足立 光*; 清水 則一*; 佐藤 稔紀; 山地 宏志*

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の処分場など大深度の岩盤構造物の建設において検討すべき項目の一つに、地下深部の高応力下における「高抜け現象」がある。そこで硬岩地山を対象とし、立坑掘削による周辺地山の影響を検討するために、亀裂の進展など不連続体的な挙動を再現できる個別要素法に基づく粒状体解析を行った。本報はその数値シミュレーションより得られた結果と考察を示すものである。

口頭

仮想現実システムを利用した地下構造物設計・施工支援システムの開発

板倉 賢一*; Xu, Z.*; 佐藤 稔紀; 山地 宏志*

no journal, , 

地下実験施設などの大規模地下構造物の設計・施工においては、各作業工程で収集された情報を活用,フィードバックし、設計・施工の合理化・高度化を図ることが求められるが、データ量の膨大さ,性質の異なる情報の混在などにより、情報の活用が困難な状態である。本報はこのような現状を踏まえ、施工過程で時々刻々得られる情報を統括的に管理,共用するための仮想現実技術とデータベース機能を援用したシステムの概要を示すものである。

口頭

ニューラルネットワークを用いた間隙水圧観測データ解析の試み

渡辺 邦夫*; 森田 豊*; 竹内 真司; 三枝 博光

no journal, , 

地下水の間隙水圧観測は、地下水流動状況を把握,評価するための情報の一つであると同時に、地下水環境の変化をモニターする直接的な手段である。しかし、観測されたデータは非定常的な変動を示し、その変動に影響している因子は多岐にわたるため、その中から突発的な事象による変動や揚水などの人為的因子を適切に抽出、さらにその事象が人為的因子か自然のものであるかを判断することは困難であり、地下水環境の変化をモニタリングするうえでの問題点と考える。本報では、上記の問題に対する評価方法に関する研究の一環として、自然状態における間隙水圧変動を再現するようなニューラルネットワークを構築し、人為的因子の評価を試みた結果を報告する。研究に使用した間隙水圧をはじめとする各種の観測データは、岐阜県東濃地域で取得されたデータを使用した。

口頭

長期的な地形変化が深部地下水流動特性に与える影響評価の試み

三枝 博光; 尾上 博則; 木下 博久*; 笹尾 英嗣; 小坂 寛*; 徳楠 充宏*; 與田 敏昭*

no journal, , 

地質環境のうち地形については地下水流動の駆動力であることから、地下水流動の観点では、地形変化を推定するとともに、それが深部地下水流動に及ぼす影響を評価する必要がある。深部地下水流動に影響を及ぼす可能性のある地形の空間的な広がりは広範囲になることが想定され、その範囲が広くなるに従い推定精度が低下する可能性がある。そこで本研究では、岐阜県東濃地域を事例に、研究対象とする深部地下水流動に影響を及ぼしている地形変化の範囲を抽出することを目的として、広範囲における古地形分布を概括的に推定し、それを考慮した地下水流動解析を実施した。本報では、おもに古地形分布の推定結果に基づく地下水流動解析結果について報告する。

口頭

水理試験データの時間微分を用いた水理地質構造の推定

竹内 真司

no journal, , 

亀裂性岩盤においては割れ目(帯)が主要な水みちとなることから、その連続性を把握することは地下水流動の特性評価において重要である。土木分野などにおけるボーリング孔を利用した水理試験は従来、おもに割れ目(帯)の透水性や貯留性などを把握するために実施されてきた。一方、石油工学や地熱開発などの分野における貯留層評価においては、揚水試験等で得られる圧力変化の時間微分プロットの形状から貯留層の水理的な場の推定が行われる。本報告では、同様の考え方を亀裂性岩盤を対象とした水理試験に適用し、水みちの連続性を推定する試みを行い、本手法の水理地質構造推定における適用性に関して検討した結果を紹介する。

口頭

溶存メタンセンサーによる地層内メタン濃度測定,1; 測定値へのガス種,水流の影響

兵動 正幸*; 大賀 光太郎*; 國丸 貴紀; 山本 陽一*; 佐々木 勝司*; Masson, M.*

no journal, , 

地下深部における地層内でガスは地下水に溶解した状態で存在している。このような状態で存在するメタンガスのモニタリングに関するセンサー開発は十分に進んでおらず、高濃度のメタンガスが溶解する地下水を対象とした場合には、観測可能なセンサーが存在しないのが実情である。そこで、著者らは地下水中に溶解している高濃度のメタンガス測定が可能なセンサーの開発とその適用性について検討を進めている。本報告では、溶存メタンセンサーの室内実験結果を示し、測定値に及ぼす水流及びメタンガス以外のガスが混入した際の影響について明らかにする。

口頭

溶存メタンセンサーによる地層内メタン濃度測定,2; 幌延における孔内測定試験

兵動 正幸*; 大賀 光太郎*; 國丸 貴紀; 山本 陽一*; 佐々木 勝司*; Masson, M.*

no journal, , 

本研究を実施する北海道幌延町では、日本原子力研究開発機構により深地層の科学的研究に関する各種の調査・研究のほか、地下研究施設の建設が予定されている。また、これまでに実施された試錐調査ではメタンを主成分とするガスを包蔵する堆積岩の存在が明らかとなっている。このため、地下施設の建設や調査研究においてメタンガスの影響が懸念されており、地下水中の溶存メタンガス濃度を計測する必要性がある。著者らは高濃度に溶存する地層内のメタンガス濃度の測定が可能なセンサーを開発中である。ここでは、試錐孔を用いて溶存メタンガス濃度の測定手法及びモニタリング機器としての溶存メタンセンサーの適用性確認と課題の抽出,試錐孔内のメタンガスの濃度プロファイルの作成を目的として実施した試験結果について報告する。

口頭

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,2; 硝酸塩溶液を用いたベントナイトの通水試験

新村 亮*; 田島 孝敏*; 久保 博*; 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に変化し、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。そこで、硝酸塩を含む溶液の濃度がベントナイトの透水特性に及ぼす影響を把握するため、濃度を変えた硝酸ナトリウム溶液をNaベントナイトに通水する試験を行った。さらに、ベントナイトの膨潤による自己修復性を確認するため、透水試験後の試験体に人為的に水みちを作り、その透水特性について調べた。Naベントナイトに濃度の異なる硝酸ナトリウム水溶液を通水した結果、濃度が高いほど透水係数が大きくなる傾向が見られた。ここで、通液の陽イオンの電荷量と透水係数の関係を調べたところ、通液の種類に関係なく、両者に高い相関性が認められた。さらに、硝酸ナトリウム溶液の濃度が0.6mol/L以下のケースではベントナイトの自己修復性が認められたが、2mol/L以上では自己修復性が乏しかった。

口頭

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。

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