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論文

九州北部に分布する結晶質岩内の割れ目の特徴と形成過程について

村上 裕晃; 芦澤 政臣*; 田中 和広*

応用地質, 59(1), p.2 - 12, 2018/04

結晶質岩地域における地下深部の透水性割れ目の特徴および形成と発達を把握することを目的とし、九州北部に分布する花崗閃緑岩からなる岩盤中に建設した地下施設を利用した地質調査を実施した。地下坑道における新鮮な花崗閃緑岩露頭において割れ目を観察し、割れ目の分布間隔、方向、変質、充填鉱物、湧水の有無の調査を行った。割れ目の頻度、方向および充填鉱物の特徴によると、花崗閃緑岩内の割れ目はA-Dおよび低角度(LA)の5つのグループに分類される。全割れ目に高温環境で形成される緑泥石および石英が充填していることから、全ての割れ目は岩体が高温であった冷却初期に形成されたと考えられる。Bグループの割れ目は最も多く湧水が認められ、現在の透水性割れ目として機能している。さらにBグループの割れ目の充填鉱物の組み合わせと産状から考察した結果、Bグループの割れ目は開口と閉塞が交互に生じたと示唆された。また、Bグループの割れ目は熱水の影響を示唆する赤色変質部を多く伴い、トレース長が長く、他のグループの割れ目を切る傾向があることから、割れ目の形成初期から現在までの長期にかけて重要な透水性割れ目として機能していたと考えられる。

論文

断層面の形態観察に基づく断層活動性評価手法の検討

田中 義浩*; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 鈴木 一成*; 瀬下 和芳; 青木 和弘; 島田 耕史; 渡邊 貴央; 中山 一彦

応用地質, 59(1), p.13 - 27, 2018/04

上載地層法が適用できない断層の活動性評価に資するため、活断層と非活断層の断層露頭で断層面の形態観察を実施し、断層活動性評価の指標を検討した。活断層としては五助橋断層の五助ダム上流露頭と六甲断層の船坂西露頭を、非活断層として六甲蓬莱峡のK地点を対象に、断層面の「連続性」,「切断関係」,「平滑性」に着目した。連続性は「断面形状の連続区間率測定」、切断関係は「周辺構造の切断率測定」を行った。平滑性については「断面形状の平面区間率測定」、「粗さ/うねり形状の測定」及び「写真解析による算術平均粗さ測定」という3種類の測定を行い、合計5つの測定手法を検討した。本研究結果から、「断面形状の連続区間率測定」、「周辺構造の切断率測定」、「断面形状の平面区間率測定」について、活断層と非活断層を見分ける識別基準値を有する可能性が示された。なお、引き続き、識別基準値の明確化とその検証のために測定事例の追加・検討、議論が必要である。

論文

ボーリング孔を利用した比抵抗検層結果に基づく地下水水質の推定方法に関する検討

水野 崇; 岩月 輝希; 松崎 達二*

応用地質, 58(3), p.178 - 187, 2017/08

本研究では、北海道幌延地域に分布する新第三系堆積岩を対象に、ボーリング孔において実施される比抵抗検層結果から間隙水の水質を定量的に把握するための手法について検討を行った。比抵抗検層結果からの水質の推定については、Archieの式等を用いて等価NaCl濃度を算出した。この等価NaCl濃度と、ボーリングコアから抽出した間隙水中のNaCl濃度の分析値をt検定により比較した結果、対象としたボーリング孔11孔のうち7孔において有意差(有意水準5%)がないと判断できた。分析値と計算値が一致しなかったボーリング孔については、塩分濃度が低いためにArchieの式が適用できないことや、ボーリング孔掘削時の掘削水が孔壁から混入したことによる水質の変化が原因と考えられた。これらを踏まえ、一定の条件を満たせば比抵抗検層結果から間隙水のNaCl濃度が定量的に推定可能であることを示すとともに、実際の調査現場において必要となる手順を整理した。

論文

花崗岩類中の鉱物分布および鉱物組合せとその量比(モード組成)の新たな評価手法の構築; 走査型X線分析顕微鏡で取得した元素分布図を用いた画像解析

石橋 正祐紀; 湯口 貴史*

応用地質, 58(2), p.80 - 93, 2017/06

花崗岩類中の鉱物分布やモード組成は、その形成過程の検討、花崗岩類中の割れ目の分布特性や基質中の物質移動を理解する上で有用な情報である。モード解析手法としては、ポイントカウンティング法、電子顕微鏡など用いた画像解析手法などが提案される。しかし、既存手法では観測者の技量や解析可能な領域が狭いなどの課題がある。そこで、本研究は、測定領域が広い走査型X線分析顕微鏡(SXAM)で取得した元素分布図を用いて、鉱物個々の化学組成の不均質性を考慮し、花崗岩類中の二次鉱物も含めた鉱物分布とモード組成を簡易かつ客観的に評価できる新たな手法(MJPD法)を提示する。MJPD法は、各鉱物から出力される元素のX線強度分布を正規分布と仮定し、X線強度のバラつきを考慮して各画素の鉱物種を同定可能とした。土岐花崗岩の肉眼観察で顕著に変質を被る試料と被らない試料を対象としてMJPD法の妥当性を検証した結果、岩石薄片程度であれば、SXAMで約10,000秒測定することで簡易にモード組成が把握でき、かつ鉱物分布図の構築が可能であることを確認した。また、MJPD法は、他の機器で取得した元素分布図にも適用可能であり、今後の適用の拡大が期待できる。

論文

地中レーダを用いた坑道近傍の岩盤内の水みちとしての割れ目の評価

升元 一彦*; 竹内 竜史

応用地質, 57(4), p.154 - 161, 2016/10

岩盤内に掘削した坑道周辺の割れ目群は地下水の透水経路としての問題を生じさせることから、坑道周辺に分布する水みちとなる割れ目を把握することが重要となる。われわれは、坑道周辺に分布する割れ目の地下水状況の面的な評価を非破壊的に行う方法として地中レーダに着目し、地中レーダによる割れ目の幾何学的な分布情報および割れ目内の地下水の状態の評価を進めている。本研究では、地中レーダによる割れ目中の地下水浸透状況の評価方法の検証を目的として瑞浪超深地層研究所の深度500m研究アクセス南坑道での原位置試験を実施した。その結果、本評価手法により坑道周辺の水みちとなる割れ目の評価が可能であることを確認するとともに、水みちとなる割れ目での塩水の浸透過程を地中レーダの反射波形や卓越波数の変化で評価できることを示した。

論文

瑞浪超深地層研究所における研究坑道掘削に伴って実施した壁面地質調査

鶴田 忠彦; 笹尾 英嗣

応用地質, 56(6), p.298 - 307, 2016/02

日本原子力研究開発機構は、地層処分技術に関する研究開発のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、岐阜県瑞浪市において瑞浪超深地層研究所の建設を進めてきた。同研究所における調査研究の一環として、岩盤の地質学的不均質性や、物質の移行経路として重要な地質構造などを把握することを目的として、物理探査、ボーリング調査などからなる地質学的調査を実施している。本報では、特に地下の研究坑道において実施している壁面地質調査の手法の設定の背景と実施内容、並びに取得情報を活用した地質構造のモデル化などに関する研究事例を報告する。

論文

岩石の強度・応力状態に基づく断層帯の透水性予測

石井 英一; 松岡 稔幸; 三枝 博光; 竹内 竜史

日本応用地質学会平成27年度研究発表会講演論文集, p.135 - 136, 2015/09

断層帯内に存在する亀裂(断層帯亀裂)のうち、最も透水性の高い亀裂の透水量係数(最大透水量係数)とダクティリティインデックス(DI)の関係について、北海道幌延地域の新第三紀珪質泥岩および岐阜県東濃地域の花崗岩で得られたコア観察データおよびパッカー試験データを用いた検討を行った。その結果、既往研究により示されていた断層帯亀裂の最大透水量係数とDIの関係性を支持する結果が得られた。

論文

ボーリング割れ目柱状図と割れ目系孔間断面図; グリムゼル岩盤試験場での事例

津田 秀典

応用地質, 55(5), p.216 - 228, 2014/12

地層処分のグラウト注入工では、高レベル放射性廃棄物の埋立てを想定した地下1000m程度までの岩盤割れ目の具体的な存在状態や集合形態を、地質調査の初期段階で限られた岩盤ボーリング調査から明らかにする必要があり、このことは基礎的な課題としてグラウト注入のモデリングや設計施工の成否にかかっている。そこで本論では実物のボーリングコアを模擬した割れ目柱状図を導入し、割れ目の断面記載から孔間・孔外にわたる割れ目の全体像を概観することを試みた。割れ目柱状図により、体系的にどこにどのような割れ目があり、それらがどのように組合さり割れ目集合帯をなしているかを示すとともに、地質・岩級との対応関係を明らかにした。調査の初期段階において、このようにしてみえてくる割れ目の全体像の提示は、後続の詳細調査解析や原位置試験に役立つと考えられる。

論文

深部結晶質岩における割れ目の形成・充填過程と透水性割れ目の地質学的特徴;土岐花崗岩を例として

石橋 正祐紀; 安藤 友美*; 笹尾 英嗣; 湯口 貴史; 西本 昌司*; 吉田 英一*

応用地質, 55(4), p.156 - 165, 2014/10

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、長期的な透水性構造の変遷を考慮する必要がある。そのため、本研究では透水性割れ目の特徴に着目し、地下約300mの水平坑道から取得したデータに基づいて、透水性割れ目の変遷について検討を行った。その結果、深度300mの坑道では1670本の割れ目が認められ、そのうち約11%の割れ目が透水性割れ目であった。透水性割れ目のうち、グラウト材で充填されるような割れ目は、割れ目周辺母岩の変質が顕著ではなく、方解石で充填される。一方で、グラウト材で充填されていないが、少量の湧水を伴う割れ目は、水みちとして機能していないと考えられるシーリング割れ目と類似した特徴を示す。割れ目充填鉱物と割れ目周辺母岩の変質に基づくと、これらの割れ目は、花崗岩の貫入・定置(ステージI)後の冷却過程における形成及び熱水活動時期における充填(ステージII)、その後の隆起・侵食に伴う開口・伸長(ステージIII)といった履歴が考えられた。また、現在の透水性割れ目は、ステージIIにおいて割れ目の充填による透水性の低下を被るが、その後の隆起・侵食に伴う開口又は伸長による透水性の増大によって形成されたと考える。

論文

堆積岩地域における深部地下坑道周辺の割れ目の特徴

野原 慎太郎*; 中田 英二*; 末永 弘*; 田中 姿郎*; 窪田 健二*; 大山 隆弘*; 近藤 桂二

日本応用地質学会平成25年度研究発表会講演論文集, p.129 - 130, 2013/10

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究センターにおける250m調査坑道内の西側調査坑道内において、坑道掘削から約1年11か月経過後に、水平方向のボーリングを6本(孔径66, 86mm、掘削長5.45$$sim$$7.83m)掘削した。掘削によって得られたコアには、浅部に複数のかみ合わせが良い割れ目が存在し、その深度は0.5m程度であった。また、一部粘土化した軟質部を含む破砕帯が確認され、その区間長は0.6から1.3m程度であった。ボアホールテレビカメラを用いて、ボーリング孔の孔壁観察を行って割れ目を同定した結果、最も多く割れ目が確認されたのは、破砕帯に位置する割れ目であり、全体の57%(N=97)を占める。また、深度0.5m以内に位置する割れ目は全体の18%(N=31)を占める。破砕帯に位置する割れ目は、走向がほぼEWで傾斜が70$$^{circ}$$Nの割れ目が卓越するのに対し、深度0.5m以内に位置する割れ目は、走向がN40E$$sim$$N62Eで傾斜が45$$^{circ}$$N, 80$$^{circ}$$N, 85$$^{circ}$$Sであり、坑壁に対して概ね平行な方向であった。この区間の割れ目はかみ合わせが概ね良好であることから、坑道掘削による割れ目開口の可能性が示唆される。

論文

空から見た放射線分布と今後の展望

眞田 幸尚; 鳥居 建男

「東日本大震災後の応用地質学; 新たな課題としての廃棄物処理と放射能汚染」予稿集, p.28 - 36, 2013/06

航空機等を用いて空から放射線を測定する技術は、近年では、計測システムの性能向上、GPS等の測位技術の向上及びGIS技術の普及伴い急速に発展しつつある。また、事故以来、放射線測定に対するニーズは"点"での測定から、広域分布を測定する"面"の測定にシフトしており。短時間に放射線を遠隔で測定する技術に対するニーズが高まっている。ここでは、原子力機構が東京電力福島第一原子力発電所事故以来行っている遠隔放射線測定技術を中心とした放射線測定技術の開発と現場への適用について述べる。

論文

根ノ上高原に分布する土岐砂礫層のテフラ層序; 石英中のガラス包有物の主成分化学組成を用いた広域テフラの対比

古澤 明*; 安江 健一; 中村 千怜*; 梅田 浩司

応用地質, 54(1), p.25 - 38, 2013/04

火山灰を年代指標とした編年は、放射年代測定のように誤差を伴わないため、地層処分の観点から重要となる新第三紀と第四紀の年代区分を一義的に行える利点を有しているが、これらの時代の火山灰は、著しい風化のために火山灰対比に一般的に用いられる屈折率測定などが適用できないことが多い。そこで、本研究では、風化に強い石英などの鉱物中に含まれるガラス包有物の主成分化学組成を用いて、火山灰対比の事例研究を屏風山断層周辺の土岐砂礫層において行った。その結果、土岐砂礫層の中部の細粒土層にはガラス包有物を含む火山灰起源の石英が含まれ、そのガラス包有物の主成分化学組成から南谷I火山灰であることが判明したとともに、本手法の有効性が明らかになった。

論文

高レベル放射性廃棄物地層処分における性能評価のための隆起・浸食に起因する地質環境条件変化の評価方法の検討

川村 淳; 江橋 健; 牧野 仁史; 新里 忠史; 安江 健一; 稲垣 学; 大井 貴夫

応用地質, 51(5), p.229 - 240, 2010/12

隆起・浸食/沈降・堆積は広域的に生ずる現象であり、長期的には高レベル放射性廃棄物地層処分への影響の不確実性を考慮する必要がある。著者らは、そのために隆起・浸食/沈降・堆積の可能性のある変遷のパターンとそれらに対する地質環境条件の変化を合理的に抽出し変動シナリオを構築する方法論として、隆起・浸食を取り扱うための「概念モデル」を検討した。概念モデルは、検討対象とする領域の地質環境条件をモダンアナログ的な観点から温度(T),水理(H),力学(M),化学(C)及び幾何形状(G)(THMCG)の分布状況で整理し、隆起・浸食/沈降・堆積の可能性のある変遷のパターンについては地史の情報を用いて整理するものである。この方法論に基づきその地域の地史とその周辺地域を含む現在の地質環境条件をモダンアナログ的な観点から情報整理することにより、構築される変動シナリオの科学的合理性の保持と、それを理解したうえでの簡略化が可能となった。また、具体的な地域が与えられた場合においても、本手法を適用することにより評価すべき現象と地質環境条件の変化を抽出でき見通しを得た。

論文

瑞浪超深地層研究所の花崗岩中に分布する高角度割れ目の特性

田上 雅彦; 石田 英明; 鶴田 忠彦

日本応用地質学会平成21年度研究発表会講演論文集, p.175 - 176, 2009/10

結晶質岩中の割れ目は、地下水流動特性に大きな影響を及ぼしている。高レベル放射性廃棄物の地層処分施設などの地下構造物を設計するうえで、物質移動や安全施工の観点からこれら割れ目の構造や分布・透水性を理解することは必要不可欠である。本稿は平成20年度に瑞浪超深地層研究所の立坑深度300mにおいて掘削した、水平延長約100mの研究アクセス坑道沿いの割れ目特性について報告する。坑道の先行水平ボーリングでは、毎分1000リットルを超える湧水割れ目の存在が確認されており、それらの割れ目に対して断続的なグラウト工を施して坑道を掘削した。切羽の壁面観察において、割れ目の方位測定・挟在鉱物やグラウト充填の有無・湧水状況などを観察した結果、北東系及び北西系の高角度割れ目が湧水割れ目として働いていることがわかった。既に確認された低角度割れ目集中帯との特徴の違いもふまえ、形成過程と水みちとしての機能について考察する。

論文

新第三紀堆積岩中の割れ目は主要な水みちとなり得るか?

舟木 泰智; 石井 英一; 常盤 哲也

応用地質, 50(4), p.238 - 247, 2009/10

堆積岩において、割れ目がどの程度地層中の主要な水みちとして機能しているかを把握することは、地下水の流れに関するモデル化及び数値解析を行ううえで重要な基盤情報となる。本報告では、北海道北部の幌延地域に分布する新第三紀の堆積岩(声問層と稚内層)中の割れ目がどの程度主要な水みちとして機能しているかを、ボーリング孔における割れ目と地下水の流出入箇所との対応関係から把握するために、コア観察,超音波型孔壁画像検層及び流体電気伝導度検層を実施した。その結果、声問層の割れ目はほとんど主要な水みちとして機能せず、稚内層の割れ目はある程度主要な水みちとして機能していることが定量的に示された。その原因を検討するためにさらなる統計処理を行った結果、声問層の割れ目は連続性・連結性に乏しく、稚内層の割れ目はある程度の連続性・連結性を有す(少なくとも声問層のそれより連続性・連結性に富むこと)が示唆された。加えて、稚内層の割れ目は声問層のそれより全体的に開口性に富むことが示唆された。このことから、声問層は多孔質媒体として、稚内層は声問層と比べ亀裂性媒体としての性質が強いと考えられる。

論文

領家帯に代表される弱磁気異常地域における空中磁気調査とその解釈

長谷川 健; 松岡 稔幸

応用地質, 50(1), p.2 - 15, 2009/04

日本原子力研究開発機構は、平成4年度から実施している「広域地下水流動研究」の一環として、領家帯に代表される磁気異常の「静穏域」における空中磁気調査の適用性評価を目的として、空中磁気調査を実施した。本論文では、その適用性について検討を行った。その結果、土岐花崗岩の磁化率が空間的に不均一であることが推定され、このことは土岐花崗岩のボーリングコアの磁化率を測定することにより裏付けられた。また、ボーリングコアの測定で得られた磁化率と空中磁気調査で得られたデータを用いてモデル解析を実施することにより、土岐花崗岩中の高磁化率を持つ部分の3次元的分布を明らかにすることができた。さらに、可児盆地においては蜂屋累層・中村累層の自然残留磁化によると考えられる磁気異常を検出できたほか、美濃帯の堆積岩の分布域の中に比較的規模の大きい花崗岩が地表付近に貫入している可能性を示すデータが取得できた。以上の結果より、磁気センサー高度をできるだけ低く、かつ測線間隔をできるだけ短くしてデータを取得すれば、領家帯に代表されるような「磁気の静穏帯」においても、地質構造調査手法の一つとして空中磁気調査が有効な手段であることが確認できた。

論文

線形回帰モデルと遺伝的アルゴリズムを用いた観測井戸の地下水位変動データ分類

若松 尚則*; 渡辺 邦夫*; 竹内 真司; 三枝 博光

応用地質, 49(3), p.126 - 138, 2008/08

先行降雨や気圧などの気象変動や、他の井戸の水位変動を説明変数とした線形回帰モデルを作り、その中のパラメータを遺伝的アルゴリズムを使って求めて井戸間の類似度を評価する方法を提案した。この方法によれば、各説明変数の寄与度とモデル全体の適合度を指標に各井戸地点の地下水流れの類似性を評価できる。今回この方法を岐阜県東濃地区内の12本の浅井戸の地下水位変動に適用した。これらの井戸の水位変動は基本的に降雨と揚水要因により影響されているが、地質条件が異なるため、それらの要因に対して異なった応答を示す。本研究では、先行降雨と気圧を説明変数に用いた線形回帰モデルと他井戸の水位を説明変数としたモデルについて検討した結果、当地区の井戸の地下水変動は、おもに、地質条件の違いによる降雨浸透に伴う水圧伝播の速さの違いによってグループ化しうることがわかった。また、他井戸の水位を説明変数とした場合の適合度と先行降雨等の想定される要因を説明変数としたときの適合度を比較することにより、それらの要因の影響度をある程度評価しうることがわかった。

論文

3Dレーザースキャナーを用いた坑壁地質観察の効率化; 瑞浪超深地層研究所における適用事例

早野 明; 鶴田 忠彦; 天野 健治

日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集, p.211 - 212, 2007/10

日本原子力研究開発機構が岐阜県瑞浪市で実施している瑞浪超深地層研究所(以下、「研究所」という)研究坑道掘削工事においては、坑壁地質観察を効率的かつ高品質で実施するため、3Dレーザースキャナー(以下、「3D-LS」という)による計測を導入している。これまでに研究所の立坑の深度170m以浅に分布する堆積岩を対象とした計測を実施し、3D-LSにより取得した受光強度画像の画像処理を行った結果、砂岩系と泥岩系の岩相区分を客観的かつ定量的に行えることを確認している。本研究では堆積岩と並んで代表的な岩種の一つである花崗岩を対象として、3D-LSの受光強度特性に着目した坑壁岩盤の区分を試みた。また、3D-LSにより取得したデータのもう一つの活用事例として、3次元座標を利用した割れ目の走向・傾斜の算出を試みた。その結果、これらの手法の適用可能性を確認することができた。今後はこれらの手法を坑壁地質観察作業に取り入れ、作業のさらなる効率化を目指していきたい。

論文

立坑掘削工事に伴う振動を利用した地質構造探査

程塚 保行; 松岡 稔幸; 石垣 孝一*

日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集, p.213 - 214, 2007/10

建設中の立坑の掘削に伴い発生するさまざまな工事振動を地表に展開した受振器で測定し、立坑の切羽前方を含む花崗岩中の割れ目帯や断層などの地質構造の可視化を試みた。その結果、抽出精度に違いが見られるものの、適用したそれぞれのデータ処理法の結果において、ボーリング孔データで確認される地質構造と対応付けられる反射イベントが抽出できることを確認した。

論文

岩盤物性評価における多変量データ解析の導入

菊地 輝行*; 天野 健治; 鶴田 忠彦; Cheikhna, D.*

日本応用地質学会平成19年度研究発表会講演論文集, p.223 - 224, 2007/10

岩盤強度などの推定を行う岩盤分類は、建設工事の安全かつ迅速な設計・施工を行ううえで、必要不可欠な調査項目である。しかし、国内外で多数提案されている分類手法の中から、最適な手法を選択する基準が存在しないほか、定性的な目視観察のみに依存した分類を行った場合、地質条件の複雑さや観察者の熟練度などにより、実際の物性値との乖離や分類結果にバラツキが生じる可能性がある。そこで本研究では、日本原子力研究開発機構が深地層の科学的研究の一環として岐阜県瑞浪市で建設工事を進めている瑞浪超深地層研究所において、岩盤強度に関連する各種物性に着目した多変量解析を試み、岩盤分類の客観的尺度としてより効果的と考えられる評価手法の導入と評価を行ったので、その概要について報告する。

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