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論文

Development of modeling methodology for hydrogeological heterogeneity of the deep fractured granite in Japan

尾上 博則; 石橋 正祐紀*; 尾崎 裕介; 岩月 輝希

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 144, p.104737_1 - 104737_14, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Engineering, Geological)

本研究ではMIUの深度500mの坑道を事例として亀裂性岩盤のモデリングの方法論について検討した。その結果、割れ目のトレース長分布の再現性に基づいて、割れ目の地質学的パラメータだけでなく水理学的パラメータも推定することができる割れ目のモデル化手法を開発した。本モデル化手法を適用することで、岩盤が有する割れ目の統計的な特性を精度よく再現できるDiscrete Fracture Network (DFN)モデルを構築することが可能となった。また、割れ目の分布位置や透水性を調査データに基づき修正するコンディショニング手法を適用することで、特定の場所のローカルな割れ目特性の評価が可能であることを実証した。さらに、亀裂性岩盤の水理学的な不均質性をモデル化するために必要な原位置調査と調査データとの関係を明らかにするとともに、日本の地層処分事業に資する有益な知見として、DFNモデルを用いた地下施設建設段階の現場調査とモデリング,処分パネル設計の考え方を提案した。

論文

HM and THM interactions in bentonite engineered barriers for nuclear waste disposal

Gens, A.*; Alcoverro, J.*; Blaheta, R.*; Hasal, M.*; Michalec, Z.*; 高山 裕介; Lee, C.*; Lee, J.*; Kim, G. Y.*; Kuo, C.-W.*; et al.

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 137, p.104572_1 - 104572_19, 2021/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:96.18(Engineering, Geological)

放射性廃棄物を地層処分した際に、廃棄体やその周囲で起こる熱-水理-力学-化学が連成する現象を表現する連成モデルの開発と確証を目的に、国際共同研究「DECOVALEX 2019 (DEvelopment of COupled models and their VALidation against EXperiments 2019)」が実施された。DECOVALEX-2019の一つのタスクでは、スイスのモン・テリ岩盤研究所およびグリムゼル試験サイトで実施されている原位置試験(それぞれ、EB試験およびFEBEX試験)を対象とした解析課題であり、廃棄体定置後のベントナイト材料からなる緩衝材等の人工バリア及び岩盤を対象に緩衝材が不飽和から飽和に至る状態までの熱-水理-力学連成現象のモデル化に関する検討が行われた。このタスクでは4つのチームが様々なコンピューターコード、構成則を使用して水理-力学および熱-水理-力学の連成解析を実行し、計測データと解析結果の比較が行われた。本論文は、DECOVALEX-2019プロジェクトのこのタスクで得られた成果や課題等について取りまとめた論文である。

論文

Impact of non-linear elastic behavior on bentonite density evolution at the FEBEX

高山 裕介

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 136, p.104538_1 - 104538_8, 2020/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.39(Engineering, Geological)

地層処分施設の力学挙動を評価するためには、信頼性の高い数値解析技術が必要となる。このような解析技術においては、ベントナイトの力学挙動を評価できる構成モデルが必要となる。本研究では、既存の熱/水/力学連成モデルに適用されている膨潤項が付加された線形弾性構成モデルをFEBEX原位置試験に適用し、特に密度の不均一性に着目した構成モデルの適用性を検討した。その結果、この構成モデルは密度変化を過少評価することが明らかとなった。そのため、不飽和弾塑性構成モデルを用いた力学挙動の再解析を実施した。この力学解析では、力学から水理や熱に与える影響を考慮していないが、二次元的な応力変化や密度分布を再現することができた。

論文

Estimation of the highest potential transmissivity of discrete shear fractures using the ductility index

石井 英一

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 100, p.10 - 22, 2017/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:30.55(Engineering, Geological)

地層・岩盤中の亀裂の最大透水量係数は地層処分におけるサイトの保守的な評価を行う上で重要なパラメーターである。しかし、サイト周辺に存在し得る全ての亀裂の透水量係数を把握するのは非現実的で、何らかの空間分布の推定が可能なパラメーターと関連付けて推定することが重要となる。先行研究により断層帯中の亀裂の潜在的な最大透水量係数はダクティリティインデックス(DI)を用いて予測可能であることが指摘されている。本研究は、断層帯中の亀裂内の空隙構造の形成・保持のメカニズムが個別せん断亀裂系における亀裂内の空隙構造のそれと同じであることに着目し、DIモデルが個別せん断割れ目の潜在的最大透水量係数の予測にも適用可能かどうかを北海道幌延地域の新第三紀珪藻質泥岩(声問層)中に発達するせん断亀裂系の地質・水理データを用いて検証した。その結果、得られたデータセットは既存のDIモデルのデータセットとよく整合し、DIモデルは断層帯のみならず、より小規模な個別せん断亀裂にも適用可能であることが示唆された。

論文

Seven-year history of vertical hydraulic diffusivity related to excavation around an underground facility

宮川 和也; 野原 壯; 常盤 哲也; 山崎 雅則*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 70, p.332 - 342, 2014/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:35.88(Engineering, Geological)

地下施設の掘削により比較的大量の地下水が排水されることによって、岩盤中の透水性などの水理パラメーターが影響を受ける可能性が考えられる。本研究では、幌延深地層研究所において観測された大気圧と間隙水圧の長期間の観測記録を用いて透水性の経時変化を得るために、スペクトル解析を行った。本研究により、地下施設の掘削が周囲の帯水層へ影響を与え、鉛直方向の水頭拡散率を低下させていることが明らかになった。地下施設から約130m離れた距離では、地下施設の掘削開始から5年間で約70%の水頭拡散率の低下が観測された。また、地下施設から約860mの距離では、間隙水圧の記録には大きな変化が見られていないものの、約26%の水頭拡散率の低下が観測された。これらの結果は、地下水が移動しにくくなる傾向を示しており、地層処分の長期安定性に関して、安全側の評価が示された。

論文

Application of differential strain curve analysis to the Toki Granite for ${it in situ}$ stress determination at the Mizunami Underground Research Laboratory, Japan

真田 祐幸; 引間 亮一; 丹野 剛男; 松井 裕哉; 佐藤 稔紀

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 59, p.50 - 56, 2013/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:41.12(Engineering, Geological)

DSCA法は、微小亀裂分布と初期応力を幾つかの仮定のもと関連付けて、評価する応力評価法の一種である。この手法は大規模な原位置試験を必要とせず、試験・解析方法ともに簡便であるが、実際の地質環境への適用事例は少なく、その有効性や適用可能性についての議論は十分ではない。本論文では、結晶質岩に対するDSCA法の適用性の検討と超深地層研究所周辺の応力状態の把握のために、地上及び坑道内部から採取した岩石を用い、DSCA試験を行った。試験結果の検証のために、水圧破砕試験結果や地殻歪などで示唆される広域応力と比較した。DSCA試験で得られた最大主応力は北から西の範囲に分布し、水圧破砕試験結果や広域応力と調和的だった。主応力比については、断層部を除いて、深度の増加とともに低下し、初期応力の一般的な傾向及び水圧破砕試験結果に近かった。この結果から、結晶質岩に対するDSCA法の適用は初期応力測定結果の補完として有効であると考えられた。

論文

Mine-by experiment in a deep shaft in Neogene sedimentary rocks at Horonobe, Japan

真田 祐幸; 中村 隆浩*; 杉田 裕

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 56, p.127 - 135, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:39.25(Engineering, Geological)

坑道周辺に発生する掘削影響は、性能評価及びプラグやグラウト等の閉鎖技術の仕様に関連する重要な検討事項である。本論文では、堆積岩に設けられた坑道周辺岩盤の水理学的な変化及び力学的な変化を把握するために実施された幌延深地層研究所での立坑掘削影響試験の結果について記した。BTV観察結果によると、坑道掘削に伴う側方応力解放による損傷(ブレイクアウト)が掘削後に生じた。孔内載荷試験結果によると、ボーリング孔自体の損傷に伴い全体的に弾性・変形係数が低下し、立坑壁面の1m以内で大きな低下を示した。地中変位計測では、最小主応力方向並びに既存亀裂と平行な領域が大きく変形した。透水試験では、掘削後に立坑壁面1m以内で1オーダー増加し、力学試験から推定された掘削影響範囲とおおむね一致した。

論文

Development of a multi-interval displacement sensor using Fiber Bragg Grating technology

真田 祐幸; 杉田 裕; 柏井 善夫*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 54, p.27 - 36, 2012/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:45.43(Engineering, Geological)

坑道周辺の長期挙動の把握は、地層処分場の性能評価や設計・施工を行ううえで重要である。坑道近傍の変位計測には通常電気式の地中変位計が埋設される。従来型の電気式地中変位計は数年に渡る使用では絶縁不良を生じるなど長期計測が困難であった。また岩盤へのインパクトが小さい小口径のボーリング孔では多段化できないという問題があった。本研究では小口径で長期耐久性を有し、多段かつ高い精度での計測を可能にするために、光ファイバーを使用した地中変位計の開発を実施した。さらに開発した変位計の原位置への適用性を確認するために、幌延深地層研究所の立坑に開発した変位計を設置し、併設された電気式変位計と結果を対比した。室内検定試験によると、測定精度は測定範囲の0.5%と今回設定した測定精度をおおむね満たしていた。また、原位置での性能確認試験から、ブラッグ波長の変化量から算出した変位は、坑道の掘削イベントや併設した変位計の計測結果と良好な一致を示した。また、光ファイバーを用いることで電気式変位計と比較して電気ノイズが見られず安定した結果が得られた。作業性や作業時間については、通常用いられる電気式の地中変位計と同程度であった。

論文

Influence of a fault system on rock mass response to shaft excavation in soft sedimentary rock, Horonobe area, northern Japan

常盤 哲也; 津坂 仁和; 石井 英一; 真田 祐幸; 冨永 英治*; 羽出山 吉裕*; 舟木 泰智

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 48(5), p.773 - 781, 2011/07

 被引用回数:12 パーセンタイル:72.29(Engineering, Geological)

原子力機構は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に関する研究開発として、幌延地域において地下施設を用いた幌延深地層研究計画を進めており、現在換気立坑と東立坑の坑道掘削を行っている。プレート運動と初期地圧から推定される本地域の現在の応力場はEW方向であるのに対して、立坑の収縮はNNE-SSW方向であり両者は異なる。一方、断層系を形成させた水平面での応力場は、最大圧縮がNNE-SSW方向、最小圧縮がWNW-ESE方向であり、それぞれ立坑の最大収縮方向と最小収縮方向と一致する。通常、断層系などの不連続面は、堆積軟岩の岩盤挙動を把握するうえで重要とされていない。しかし、本研究の結果は、立坑掘削に伴う堆積軟岩の岩盤挙動は、断層系が大きく影響を与えており、現在の応力場が異なっていても、断層系を使って岩盤挙動が生じていることを示唆する。

論文

Distinct element analysis for Class II behavior of rocks under uniaxial compression

清水 浩之*; 小山 倫史*; 石田 毅*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; 中間 茂雄

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47(2), p.323 - 333, 2010/02

In this study, the radial strain control method for uniaxial compression tests was introduced in the Distinct Element Method (DEM) codes and the Class II behavior of rocks was simulated. The microscopic parameters used in the DEM models were determined based on laboratory uniaxial compression tests and Brazilian tests carried at $"A$sp$"o$ Hard Rock Laboratory, Sweden. The numerical simulation results show good agreement with the complete stress-strain curves for Class II obtained from the laboratory experiments. These results suggest that the DEM can reproduce the Class II behavior of the rock successfully. The mechanism of the Class II behavior was also discussed in detail from the microscopic point of view. The loading condition and microscopic structure of rocks will play an important role for the Class II behavior.

論文

Estimation of regional stress by FEM for a heterogeneous rock mass with a large fault

松木 浩二*; 中間 茂雄; 佐藤 稔紀

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46(1), p.31 - 50, 2009/01

大規模断層を含む不均一岩体の広域応力場の評価法について、三次元有限要素法を用い、二つの研究を実施した。一つ目の研究として、小規模モデルを対象とした基礎的研究として、断層が部分的に滑る場合の広域応力場評価とともに、断層が滑っていない場合について、評価精度に及ぼす断層剛性の設定値,地圧データの与え方,断層滑りの影響等、評価手法について検討した結果を述べる。二つ目の研究として、広領域の東濃地区に月吉断層が存在する場合を対象として、断層が滑らないと仮定した場合の広域応力場評価に関する研究を行い、現在までに測定された地区データを用いて広域応力場を評価し、小規模モデルに関する研究で得られた知見を基礎としてその妥当性について検討し、東濃地区の応力分布の傾向を論じた。

論文

Coupled thermo-hydro-mechanical analysis of a heater test in fractured rock and bentonite at Kamaishi mine-comparison of field results to predictions of four finite element codes

杉田 裕; Rutqvist, J.*; B$"o$rgesson, L.*; 千々松 正和*; Nguyen, T. S.*; Jing, L.*; Noorisha, J.*; Tsang, C.-F.*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38(1), p.129 - 142, 2001/00

本論文は、International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciencesに投稿する予定の論文である。内容は、国際共同研究DECOVALEX IIにおいてTask2Cとして実施した検討結果である。ここでは、JNC,AECB,LBNL(SKI),Clay Tech(SKB)の4機関による釜石原位置試験場における粘土充填・熱負荷試験の解析結果および実験値との比較が行われている。解析にはJNCはTHAMESを、AECBはFRACONを、LBNLはROCMASを、ClayはABAQUSを用いている。解析の結果、温度、水理においてはどの機関とも実測値と良い一致を示している。一方、力学に関しては、各機関において結果が異なっており、実測値とも差が大きい。

論文

Hydro-mechanical response of a fractured granitic rock mass to excavation of a test pit-the Kamaishi mine experiment in Japan

杉田 裕; Nguyen, T. S.*; B$"o$rgesson, L.*; 千々松 正和*; Rutqvist, J.*; 藤田 朝雄; Hernelind, J.*; 小林 晃*; 大西 有三*; 田中 誠*; et al.

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38(1), p.79 - 94, 2001/00

本論文は、International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciencesに投稿する予定の論文である。内容は、国際共同研究DECOVALEX IIにおいてTask2Aとして実施した釜石原位置試験場における粘土充填・熱負荷試験の内の試験ピットの掘削解析の結果である。解析は、JNC, AECB, LBNL(SKI), Clay Tech(SKB)の4機関が実施し、試験結果と解析結果との比較を行っている。

論文

Field experiment, results and THM behavior in the Kamaishi mine experiment

千々松 正和*; 藤田 朝雄; 杉田 裕; 雨宮 清*; 小林 晃*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38(1), p.67 - 78, 2001/00

本論文は、国際共同研究DECOVALEX IIにおいてTask2として問題定義された、釜石原位置試験場における粘土充填・熱負荷試験の試験結果である。本試験は、原位置において実規模サイズで実施した熱-水-応力連成試験であり、廃棄体を模擬したヒーターによる加熱、周辺岩盤からの地下水の緩衝材への浸入、それに伴い発生する緩衝材の膨潤応力等の連成現象に関する計測を行ない、実際に人工バリア周辺に生じると予想される連成現象の整理を行なった。

論文

Continuous approach for coupled mechanical and hydraulic behavior of a fractured rock mass during hypothetial shaft sinking at Sellafield, UK

小林 晃*; 藤田 朝雄; 千々松 正和*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38(1), p.45 - 57, 2001/00

本論文は、International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciencesに投稿する予定の論文である。内容は、国際共同研究DECOVALEX IIにおいてTask1においてJNCチームが実施した解析結果である。解析は、イギリス・SellafieldにおけるShaft Sinkingを対象として実施しており、JNCチームは力学と水理を連成させ等価連続体モデルを用い掘削解析を実施した。ここで、岩盤の異方不均質モデルの作成にはBarton-Bandisモデルとクラックテンソル理論を用いている。そして、実測値との比較を行なった。

論文

Thermohydromechanics of partially saturated geological media; Governing equations and formulation of four finite element codes

杉田 裕; Rutqvist, J.*; Noorisha, J.*; Tsang, C.-F.*; B$"o$rgesson, L.*; Nguyen, T. S.*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38(1), p.105 - 127, 2001/00

本論文は、International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciencesに投稿する予定の論文である。内容は、国際共同研究DECOVALEX IIにおいてTask2Cとして実施した検討結果である。ここでは、釜石原位置試験場における粘土充填・熱負荷試験の解析に参加したJNC,AECB,LBNL(SKI),Clay Tech(SKB)の4機関の解析コードの概要説明および比較が行われている。解析にはJNCはTHAMESを、AECBはFRACONを、LBNLはROCMASを、ClayはABAQUSを用いている。

論文

Thermo-hydro-mechanical characterization of a bentonite-based buffer material by laboratory tests and numerical back analyses

B$"o$rgesson, L.*; 千々松 正和*; 藤田 朝雄; Nguyen, T. S.*; Rutqvist, J.*; Jing, L.*

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38(1), p.95 - 104, 2001/00

 被引用回数:55 パーセンタイル:90.81(Engineering, Geological)

本論文は、International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciencesに投稿する予定の論文である。内容は、国際共同研究DECOVALEX IIにおいてTask2Cとして実施した検討結果である。ここでは、熱-水-応力連成解析を実施するために必要な緩衝材物性値の取得に関する室内試験の結果および逆解析を用いての物性値の同定結果を示している。室内試験はJNCで実施した結果である。また、解析には、JNC,AECB,LBNL(SKI),Clay Tech(SKB)の4機関が参加し、それぞれの解析モデルにおける必要な物性値の設定を行なっている。

論文

Correlation between Microcrack Distribution Patterns and Granitic Rock Splitting Planes

Chen, C.*; 西山 孝*; 楠田 啓*; 喜多 治之*; 佐藤 稔紀

International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 36(4), p.535 - 541, 1999/06

 被引用回数:32 パーセンタイル:88.43(Engineering, Geological)

稲田花崗岩および栗橋花崗閃緑岩の微小クラックを粒内クラック、粒界クラック、粒子間クラックの3種類に分類し、方向性や長さを解析した。 稲田花崗岩では、粒間クラックの方向がrift plane(一番割れやすい面)に、粒内クラックの方向がgrain plane(二番目に割れやすい面)の方向と一致することが明らかになった。 栗橋花崗閃緑岩では、粒間クラックに顕著な卓越方向が存在せず、割れやすい面が形成されていない原因と考えられる。しかしながら、粒界クラック、粒内クラックには、顕著な卓越方向が認められるので、弱いながら力学的弱面が存在するものと推察される。

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