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近藤 桂二; 津坂 仁和; 稲垣 大介; 杉田 裕; 加藤 春實*; 丹生屋 純夫*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.583 - 588, 2013/01
日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において新第三紀堆積軟岩を対象に地下研究施設を建設中である。本研究地域には上位から声問層(珪藻質泥岩),稚内層(珪質泥岩)が堆積し、南北走向の背斜軸に近い翼部に位置する。初期地圧の測定は、地下施設建設前に地上からの調査として鉛直深層ボーリング孔を利用した水圧破砕法により行い、その後、地下施設建設時に地上調査結果の妥当性の確認を目的として、これまでに声問層の深度140mで2地点、深度250mで3地点の計5地点にて、水圧破砕法により初期地圧を測定した。その結果、地層境界付近では、鉛直下向きを主応力の一つとし、鉛直応力を土被り圧と仮定した地上調査結果とは整合せず、初期地圧測定の際には地質境界に留意する必要があることが示唆された。
佐藤 久; 澤田 淳
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.501 - 506, 2013/01
筆者らは、透水試験と同じ条件で空間的に高解像度で亀裂開口幅を測定可能な光学的測定手法を応用して、亀裂表面形状を同時に測定する手法を開発した。本手法を花崗岩亀裂試料から作製した透明レプリカ試験体に適用して、レーザー変位計を用いた計測と比較した。両者の結果はほぼ同様の値を示したが、本手法では局所的なバラツキや、試料の縁部に沿って帯状にバラツキが大きい傾向があり、今後手法の改良を進める。亀裂表面形状データは、局所的に三乗則が成り立つこと(LCL)を仮定した開口幅からの透水量係数の推定誤差の補正に用いることができる。亀裂表面の傾きが開口幅や移行距離に与える影響を考慮した補正の結果、LCLに基づく透水量係数が透水試験から求められる透水量係数に近づく結果が得られた。
松井 裕哉; 水野 崇; 笹本 広; 佐藤 稔紀
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.365 - 370, 2013/01
日本原子力研究開発機構は、経済産業省資源エネルギー庁からの受託研究「地下坑道施工技術高度化開発」の中で、既存のグラウチング技術の有効性や、その化学的影響に関する調査研究を、平成19年度から実施してきた。本調査研究では、グラウト材が浸透・固化した領域に、水圧・水質連続モニタリングシステムを設置して、物理化学パラメータの連続観測と採水・分析を行い、モニタリング期間中に生じた地震前後のデータの比較から、地震に伴う水圧・水質変化の有無を検討した。その結果、震度3以上の地震では岩盤中の水圧変動は観測されるものの、同一領域内での地下水水質の変化は生じないことが確認された。
橋詰 茂; 松井 裕哉; 堀内 泰治; 畑 浩二*; 秋好 賢治*; 佐藤 伸*; 柴田 千穂子*; 丹生屋 純夫*; 納多 勝*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.121 - 126, 2013/01
瑞浪超深地層研究所は、結晶質岩(土岐花崗岩)を研究対象とした深地層の研究施設であり、地層処分研究開発の基盤である深地層の科学的研究の一環として、深地層における工学技術に関する研究開発を目的のひとつとして実施している。現在は、研究坑道掘削と並行し、結晶質岩を対象とした設計・施工計画技術,建設技術,施工対策技術及び安全を確保する技術の有効性を確認するための調査研究を進めている。本報告では、同研究所の立坑掘削により、地表から深度500m地点まで掘削断面を縦断するようなほぼ垂直傾斜の断層が分布する地質条件下で生じた立坑覆工の応力変化や岩盤内変位を分析し得られた、大深度の脆弱な岩盤中の空洞及び周辺岩盤の力学的安定性に関する知見を述べる。
sp
地下研究施設において実施されたPillar Stability Testの解析評価,1; 連続体解析手法を用いた解析と各機関の解析結果の比較千々松 正和*; 小山 倫史*; 清水 浩之*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.437 - 442, 2013/01
国際共同研究「DECOVALEX-2011」は、熱-水-応力-化学連成モデルの開発・確証を目的とした国際共同研究であり、設定された同一の連成問題に対して、各国が開発した評価モデル/コードを用いて解析・評価を行っている。その中の課題の一つとして、スウェーデンのsp地下研究施設における実際の高レベル放射性廃棄物の処分環境を模擬したPillar Stability Testを対象とし、原位置試験場における花崗岩の坑道の掘削及び加熱による亀裂進展挙動の評価を連続体解析手法で行った。その結果、パラメータのキャリブレーションを行うことにより、現地で観察された現象を連続体解析手法でも、ある程度は再現することができた。また、各国の研究機関においてさまざまな手法に関しての適用性の検討が行われたので、併せて報告する。
sp地下研究施設において実施されたPillar Stability Testの解析評価,2; 不連続体解析手法である粒状体個別要素法を用いた解析清水 浩之*; 小山 倫史*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.443 - 448, 2013/01
国際共同研究「DECOVALEX-2011」は、熱-水-応力-化学連成モデルの開発・確証を目的とした国際共同研究であり、Task Bとして結晶質岩における連成モデルの開発・確証を行っており、スウェーデンのsp地下研究施設における実際の高レベル放射性廃棄物の処分環境を模擬したPillar Stability Testを対象とした連成解析を実施している。その中で、原位置試験場における花崗岩の坑道の掘削,加熱及び応力解放による亀裂進展挙動に対して不連続体解析手法である粒状体個別要素法を適用した一連の数値解析を行った。解析の結果、得られた亀裂の発生及び進展挙動は、原位置試験結果と定性的に一致しており、特に、拘束圧除荷及び応力解放に伴う力学的挙動について詳細な検討を行うことができた。
杉田 裕; 真田 昌慶; 藤田 朝雄; 羽柴 公博*; 福井 勝則*; 大久保 誠介*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.207 - 212, 2013/01
高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体を埋設した坑道の周囲に発生する掘削影響領域の特性が放射性核種の移行挙動評価のうえで重要となる。強度が小さい岩盤の場合、坑道を掘削することにより発生する掘削影響領域では岩盤の破壊も生じると考えられる。しかしながら、坑道閉鎖後の長期においては、破壊した岩盤に支保内圧と地圧の双方が作用することにより、破壊により低下した岩盤の物性が回復することが考えられる。本報告は、破壊により低下した岩盤の物性の回復を把握するために実施した室内試験の結果を示すものである。試験の結果、載荷した荷重の大きさ・時間に応じて、強度及び遮水性が回復することが明らかとなった。
多田 浩幸*; 熊坂 博夫*; 齋藤 亮*; 中谷 篤史*; 石井 卓*; 真田 昌慶; 野口 聡*; 岸 裕和*; 中間 茂雄; 藤田 朝雄
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.133 - 138, 2013/01
高レベル放射性廃棄物の地層処分施設に関し、セメント系材料の使用を極力抑えた坑道の新しい構築方法の開発に取り組み、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工の成立性や有効性を示すための研究開発を進めている。本研究では、低アルカリ性モルタルを用いた岩石利用セグメント支保工と裏込め材の力学特性値を室内試験により取得し、得られた物性値を用いて坑道の安定性に関する検討を実施した。検討結果より、従来の吹付けコンクリートを主体とした支保工に対して、セメント使用量を大幅に低減し、かつ低アルカリ性モルタル利用することにより、セメント影響のさらなる低減化を図った支保工の力学的な成立性,有効性を確認した。
川口 昌尚; 岸 裕和*; 藤田 朝雄; 岸田 潔*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.337 - 342, 2013/01
地層処分事業において用いられるグラウト材料が満足すべき材料特性については、これまでの検討においてはフィンランドのPOSIVAが実施したR20プログラムのうちグラウト材料にかかわるプロジェクトであるIMA-projectの例を参考にして設定された選定基準を用いてきた。しかし、この要求基準は本来低アルカリ性セメントを対象として配合の絞り込みを行うための目安として設けられたものであり、施工性に関する要求基準をすべて満足しても実際の現地の亀裂に対する浸透性は保証されない一方で、室内平行平板浸透試験の結果から強度特性やブリーディング特性を満足するためには浸透性を犠牲にしなければならないなどの問題点が明らかとなった。このため本検討においては圧縮特性やブリーディング特性を必須要件から外す一方、原位置の亀裂特性を反映した浸透特性についての選定基準を設けることにより、より現地の地質水理特性に合わせて最適な材料選定を行える選定基準を提案した。同時に、室内試験により得られたグラウト材料の浸透特性をもとに原位置における浸透特性を推定するために必要となる水理学的亀裂開口幅の評価方法について検討を行い、水理学的亀裂開口幅の補正方法について新たな提案を行う。
竹内 真司*; 澤田 淳; 竹内 竜史; 大丸 修二*; 戸谷 成寿*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.143 - 148, 2013/01
ボーリング孔を利用する水理試験から得られる圧力データを透水量係数相当値に変換し、その時間変化から異なる複数の水みちの連結性や連続性を推定する方法を、岐阜県東濃地域やフィンランドのオンカロサイトなどの亀裂性岩盤に適用しその有効性を検討した。その結果、当該手法により数十メートルの幅を持つ割れ目帯内部の水みちの連結性や主要な水みちの連続性が推定可能であることを示した。本手法により対象領域の地下水流動や物質移行のモデル解析に有用な情報が提供できることが期待される。
棚井 憲治; 藤田 朝雄; 納多 勝*; 山本 修一*; 志村 友行*; 佐藤 伸*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.167 - 172, 2013/01
幌延深地層研究計画では、深度GL-350m調査坑道で原位置ガス移行挙動試験を計画している。本試験は、緩衝材を対象とした試験や岩盤に着目した試験を計画中であり、これらの原位置試験の計画は、幌延の地質環境条件を考慮するため地下水中の溶存メタンを考慮する必要がある。このうち岩盤中のガス移行挙動試験計画立案の一環として、諸外国における岩盤中のガス移行挙動試験の事例調査をもとに試験に用いる載荷ガス圧に関する検討を行い、設定したガス圧の妥当性について力学連成二相流解析を行った。検討の結果、諸外国の事例調査に基づき設定した最大ガス圧で岩盤の最大有効主応力が岩盤の引張強度を若干上回る程度となり、ボーリング孔周辺を極端に乱すことがないことを確認した。
棚井 憲治; 藤田 朝雄; 佐藤 伸*; 納多 勝*; 山本 修一*; 志村 友行*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.173 - 178, 2013/01
幌延深地層研究計画では、深度GL-350m調査坑道で原位置ガス移行挙動試験を計画している。本試験は、緩衝材のみならず岩盤にも着目した試験を計画中であり、これらの原位置試験計画の検討は、幌延の地質環境条件を考慮するため地下水中の溶存メタンを考慮する必要がある。このうち岩盤中のガス移行挙動試験計画立案の一環として、幌延の地下水中の溶存メタンが本試験に及ぼす影響を把握するため二相多成分解析を実施した。検討は、はじめに溶存メタンの基本的な挙動の把握を行い、次に調査坑道からの原位置試験を模擬する検討を実施した。検討の結果、地下水中に溶存メタンが存在すると気相全体のガス圧は上昇するが、注入した窒素は分圧分しか岩盤へ移行しないため、ガス注入量に影響を及ぼすことがわかった。
津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 小池 真史*; 松原 誠*; 菅原 健太郎*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.911 - 916, 2013/01
原子力機構は、幌延深地層研究計画において、深度500mまでの3本の立坑(換気立坑1本とアクセス立坑2本)を建設する予定である。これまでに換気立坑の深度250m以深の施工にて、幾つかの深度にて岩盤壁面の崩落が生じ、その崩落個所の直上に構築した覆工コンクリートに開口き裂が生じた。筆者らは、この開口き裂の原因を調査するために、三次元レーザースキャナにより、岩盤壁面の崩落形状を計測するとともに、岩盤崩落を模擬した数値解析により、崩落個所周辺の覆工コンクリートと岩盤内の応力分布の変化を分析した。その結果、立坑壁面の岩盤崩落によって、その近傍に構築した覆工コンクリート内に引張応力が発達することが明らかとなった。また、崩落の奥行深さが100cm以上となると、覆工コンクリートの引張強度を上回る引張応力が生じる結果となった。これらの結果は、後続する2本のアクセス立坑の施工時の施工管理指標として活用している。
丹野 剛男; 佐藤 稔紀; 真田 祐幸; 引間 亮一; 熊坂 博夫*; 多田 浩幸*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.109 - 113, 2013/01
割れ目を多く含む岩盤の場合、変形特性は、岩盤中に内在する割れ目の幾何学的な分布特性に大きく影響を受ける。岩盤中の割れ目の幾何学的な分布特性を把握する場合、それが調査位置や調査領域のスケールで変化するため、これに基づいて設定される岩盤の物性も調査位置や領域のスケールにより変動する。そこで、本研究では、岩盤中の割れ目の幾何学的な分布を定量的に表現できるクラックテンソルに着目し、研究坑道において基準区間と観測区間長を変化させ、基準区間に対する観測区間長ごとのクラックテンソルの相対誤差(RE)の変動の様子を調べた。さらに、REの変動の様子からREV(Representative Elementary Volume: 代表要素体積,不連続性岩盤を等価な連続体に置換して、変形解析・評価することが可能な体積の意味)の基礎的検討を試みた。その結果REの収束は換気立坑よりも深度300m研究アクセス坑道のほうが速いことがわかった。
宮川 和也; 野原 壯; 常盤 哲也; 山崎 雅則*
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.1027 - 1032, 2013/01
本研究では、幌延深地層研究計画に基づき、地下施設近傍のボーリング孔において実施している長期水圧モニタリングのデータ解析により、地下施設の建設が周囲の帯水層へ影響を与え、鉛直方向の透水性を低下させることを明らかにした。地下施設から約130mの距離では立坑の掘削から約5年間で、鉛直方向の水頭拡散率が地下施設の建設前段階と比較して、約70%低下していたことがわかった。立坑の掘削に伴って大量の地下水が排水されるが、この透水性の変化は、地下水の排水に伴う間隙水圧の低下に因る岩盤中の間隙率の低下が要因と考えられる。本研究で提示した、透水性の時間変化の調査解析手法は、地下施設の建設が周囲の帯水層に与える水理的影響の定量的な評価に貢献できると考えられる。
常盤 哲也; 澤田 純之; 落合 彰二; 宮川 和也
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.1021 - 1025, 2013/01
高透水性の割れ目の産状を把握するため、グラウト材の注入状況に着目した地質観察を換気立坑の深度250
350mで行った。換気立坑の本深度に認められる割れ目はおもに剪断割れ目であり、断層岩類を伴う連続性の良い割れ目(断層)や引張割れ目を伴う。また、掘削に伴う割れ目も多数観察された。注入されたグラウト材は断層から派生した割れ目に多く認められ、断層自体に多くのグラウト材が入っているのではないことがわかった。この結果は、高透水性の割れ目は断層から派生した割れ目であることを示唆する。
青柳 和平; 津坂 仁和; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介
第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.905 - 910, 2013/01
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、坑道掘削により坑道周辺岩盤に力学的,水理学的,地球化学的特性に影響を与えると予想される掘削影響領域(EDZ)の定量的な評価が重要である。幌延深地層研究所の地下250m坑道において、EDZを評価するために、弾性波トモグラフィ調査と、トモグラフィ領域内における岩石コア観察を行った。これらの原位置測定や観察に加えて数値解析も行い、坑道周辺の損傷領域を求めた。弾性波トモグラフィ調査の結果、壁面から約0.6m奥の地点まで顕著な速度低下領域が認められた。また、その領域における岩石コア観察の結果から、壁面から約0.3m奥までの岩石コア中に掘削に伴う割れ目(EDZ割れ目)が多く認められた。さらに、数値解析により、微小き裂が発生している領域は、壁面から0.2mの範囲であることが示された。これらの結果から、速度低下領域とEDZ割れ目の集中する部分はおおむね整合することが示された。