Effect of fault activation on the hydraulic connectivity of faults in mudstone

大野 宏和; 石井 英一

Geomechanics for Energy and the Environment, 31, p.100317_1 - 100317_9, 2022/09

https://doi.org/10.1016/j.gete.2022.100317

An injection test and repeated packer tests were performed for a fault in siliceous mudstone in order to activate the fault and to investigate the change in hydraulic connectivity of the fault before and after the fault activation. The injection test successfully induced a remarkable dilational-shear failure within the fault. Pressure changes measured by the repeated packer tests were analyzed before and after the failure, where the log-log plots of pressure derivatives changed after the failure from an upward-trend indicating a limited extent of flow-paths to a horizontal trend suggesting well-connected flow-paths. After the borehole had been open for six weeks, the pressure derivatives were restored to an upward trend. This reversible change in pressure derivatives means that the hydraulic connectivity of the fault temporarily increased during and just after the injection but fault activation did not irreversibly affect the initially low hydraulic connectivity of the fault. This transition in the hydraulic connectivity of the fault is also consisted with the variation of fluid pressure monitored at a neighboring observation hole. We propose that analyzing the pressure derivatives obtained by repeated packer tests before and after the injection in a single borehole is effective to assess the sensitivity of hydraulic disconnectivity of faults to fault activation, which is crucial information for safety assessment of radioactive waste disposal.

Does fault activation affect the hydraulic disconnectivity of faults in mudstone?

大野 宏和; 武田 匡樹; 石井 英一

Extended abstract of International Conference on Coupled Processes in Fractured Geological Media; Observation, Modeling, and Application (CouFrac 2020) (Internet), 4 Pages, 2020/11

Low-permeability mudstone is a candidate host rock for radioactive waste disposal, but thermal-hydro-mechanically induced shear stresses and thermal pressurization due to the release of heat from radioactive waste may cause activation of faults in the host rock. Previous studies revealed that hydraulic connectivity of fractures in the deeper part of the Wakkanai Formation (siliceous mudstone) is limited and hence its effective permeability is very low. We performed an injection test on a fault in the deeper part to induce fault activation, and investigated the effect of fault activation on the hydraulic disconnectivity of the fault by analyzing pressure derivatives obtained by repetitive packer tests before and after the injection. The injection test successfully induced a remarkable dilational-shear failure within the fault, and the log-log plots of pressure derivatives changed after the failure from an upward-trend-type indicating a limited extent of flow-paths to a horizontal-trend-type suggesting well-connected flow-paths. The test-section pressure had already recovered when the horizontal-trend-type was observed. After the borehole had been open for 6 weeks, the pressure derivatives were restored to the upward-trend-type. We consider that self-sealing such as fracture closure by creep recovered the hydraulic disconnectivity of the fault after the failure.

海陸境界付近の断層の分布・特徴、及びその調査・評価技術に関する知見の整理

丹羽 正和; 野村 勝弘; 日浦 祐樹

JAEA-Review 2018-010, 40 Pages, 2018/04

JAEA-Review-2018-010.pdf:6.11MB
JAEA-Review-2018-010-appendix(CD-ROM).zip:36.31MB

四方が海で囲まれているわが国では、沿岸部において地層処分のサイト選定に係る調査が必要となる可能性が考えられる。このうち断層運動に関する調査技術については、陸域での調査に加え、音波探査や海上ボーリングなどの海域での調査についてもそれらの適用性を検討することが求められる。また、沿岸部における地層処分の安全評価のためには、海陸境界付近での断層運動に関する調査・評価技術の整備に加え、わが国の沿岸部における断層の分布や特徴についての情報が十分に整理されていることも重要である。そこで本報告書では、海陸境界付近の断層に対する既存の調査技術の適用性評価、及びわが国の沿岸部の断層運動に関わる特徴の整理のための基礎情報とする目的で、海陸境界付近の断層の分布・連続性や活動性・活動時期に関する調査・研究事例と最新技術に関する情報を収集して取りまとめた。

A Study of mechanical stability of support elements and surrounding rock mass during shaft sinking through a fault

津坂 仁和*; 稲垣 大介*; 名合 牧人*; 井尻 裕二*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/10

This study describes the analysis performed on the West Access Shaft of the Horonobe Underground Research Laboratory, which was expected to intersect a fault at the depth of approximately 320 m. Field observation, and measurement data were used to determine analysis conditions including magnitude and orientation of in-situ stress, boundary conditions, and rock mass properties. The fault was modeled as having a dip angle of 40 degrees and apparent thickness of 5 m (equivalent to the height of the excavated rock wall). The shaft sinking procedure was simulated using three-dimensional excavation analysis. The excavation involved installing concrete lining at every 2 m span. The analysis considered two cases of maximum in situ principal stress orientation: (1) perpendicular to and (2) parallel to the fault plane orientation. The results of the analysis indicate that the maximum excavation-induced stress, developed in a single-span lining concrete, was in the direction perpendicular to the maximum in situ principal stress orientation, unaffected by the fault plane orientation. The influence of the fault plane orientation on the excavation-induced stress state was found to be significant above and below the fault rather than in the fault. Another observation was that the excavation-induced stress magnitude appeared to be greater when the maximum in situ principal stress orientation was parallel to the fault plane orientation.

地震時システム信頼性解析コードSECOM2の使用手引

内山 智曜; 及川 哲邦; 近藤 雅明; 渡辺 裕一*; 田村 一雄*

JAERI-Data/Code 2002-011, 205 Pages, 2002/03

JAERI-Data-Code-2002-011.pdf:8.52MB

本報告書は、地震に対する原子力発電所の確率論的安全評価(PSA)におけるタスクの1つであるシステム信頼性解析を目的として原研で開発してきた地震時システム信頼性解析コードSECOM2の使用手引としてまとめたものである。SECOM2コードには、炉心損傷または任意の頂上事象の発生条件を表すフォールトツリーとそれを構成する機器等の耐力や応答に関する情報、地震危険度曲線等を入力として、応答係数法に基づいた地震動レベルごとの機器損傷確率やシステム機能喪失確率の計算,当該サイトでの地震危険度曲線を組み合わせた事故シーケンスの発生頻度や炉心損傷頻度の計算,さまざまな指標を用いた重要度評価,不確実さ解析,応答及び耐力の相関性を考慮した炉心損傷頻度の評価等を行う機能がある。本報告書では、これらSECOM2の機能について計算方法を示し、各機能を用いる際の具体的な使用方法について説明する。

Real-time nuclear power plant monitoring with neural network

鍋島 邦彦; 鈴土 知明; 鈴木 勝男; Tuerkcan, E.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 35(2), p.93 - 100, 1998/02

https://doi.org/10.3327/jnst.35.93

本論文では、ニューラルネットワークを利用した原子炉運転中の異常検知について述べる。この手法の基本原理は、実際のブラントから測定されたプロセス信号とプラントモデルから得られる出力信号の誤差が大きくなる場合に異常を検知するものであり、プラントは3層のオートアソシアティブ型ニューラルネットワークでモデル化されている。オートアソシアティブ型ネットワークを用いると、未知のプラント状態を検知できるという利点がある。ここで用いる新しい学習方法は、一般的な誤差逆伝播アルゴリズムを改良したもので、ニューラルネットワークによるプラントの動的モデルが得られる。実炉による試験の結果、このプラント監視システムが、原子炉の起動、停止、定常運転を含めた広い出力範囲にわたって、実時間で微小な異常兆候を的確に検知できることが明らかになった。

Qualitative fault diagnosis in systems with nonintermittent concurrent faults; A Subjective approach

B.H.Far*; 中道 松郎*

IEEE Trans. Syst. Man Cybern., 23(1), p.14 - 30, 1993/01

プラントの故障診断システムには、主観的な故障診断システムと客観的な故障診断システムがある。主観的な故障診断システムは、専門家の診断方法を見習うことができる。客観的な故障診断システムは、人間が処理するには面倒な診断作業を自動化することができる。従来、主観的な故障診断システムを作成する場合、モデルや推論方法を診断に要求される詳細レベルのものにすることが難しい、センサー情報や経験的データを効率的に扱うことができない等の問題点があった。本論文では、階層的な定性推論方法を付加した主観的故障診断システムを提案する。専門家の認知モデルを定性的に記述したこと、定性推論によりシステムの状態を予測したこと、計算負荷を避けるために抽象的な情報を取り扱ったことが主な特徴である。

A Subjective approach to qualitative fault diagnosis in systems with nonintermittent multiple faults

B.H.Far*; 中道 松郎*

1991年度人工知能学会全国大会 (第5回)論文集, p.685 - 688, 1991/00

本論文では階層的な定性推論手法を大規模システムの多重故障診断に応用した例を紹介する。定性推論の階層構造はSkill-Rule-Knowledge(S-R-K)構造と対応する。本研究の特徴を以下に示す。1.知識レベルのモデル(Qualitative Deep Model)を用いてルールレベルのモデルまたは浅いレベルの診断ルールを作る。このようなモデルベースのルールはheuristicルールに比べてより信頼性がある。2.故障の集合と定性的な振舞いの集合との関係を表わす手段としてBehavioral Fragment(BF)を定義し、システムの振舞いからBFを使用して多重故障仮定のうちからその一部を原因として同定する。3.更にQualitative Data Base Generation(QDBG)方法を紹介して、同定した多重故障仮定に関連する知識ベースを更新する。

フォールト・ツリー図化コード:FTDRAW使用手引

及川 哲邦; 樋川 道弘*; 田部 秀一*; 中村 典裕*

JAERI-M 85-010, 61 Pages, 1985/02

JAERI-M-85-010.pdf:1.38MB

フォールト・ツリー図化コードFTDRAW(Fault Tree Draw)は、フォールト・ツリー(FT)を効率的に、より見易く図化出力させるために開発したコードである。FTDRAWコードの主な機能は、FTのページ替え機能の拡充、FTの概要を示すオーバービュー出力、ミニマル・カット・セットの次数別による頂上事象への寄与を示すサマリー・ツリー出力、日本語記述によるFT出力が行なえるなどである。FTDRAWコードは、初め、原研リスク評価解析室で整備・改良したフォールド・ツリー解析を一貫して行なえるようにしたFTA-Jコードシステムに統合する予定で開発した。しかし、機能の拡充によりインターフェイスが現状のFTA-Jコードシステムでは自動的に行なえないものもあり、統合しないこととした。本報告書は、FTDRAWコード単体の使用手引としてまとめたものである。

フォールト・ツリー解析コードシステム:FTA-J使用手引

石神 努; 渡邉 憲夫; 樋川 道弘*; 金木 弘*; 堀井 英雄*; 佐々木 忍

JAERI-M 83-169, 160 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-169.pdf:4.36MB

本報告書は、首尾一貫してフォールト・ツリー解析を実行できる計算コードシステム FTA-J(Fault Tree Analysys-JAERI)に関する使用手引である。原研リスク評価解析室では、公開された計算コード数種を導入し、その整備・改良を行なうと共に、それら計算コードの統合化を進めてきた。統合化に際し、コンポーネントの故障率データ等に関する情報のデータベースと、関連する計算コード間のインターフェイス・ファイルを作成した。本コードシステムでは、一連のフォールト・ツリー解析、即ちミニマル・カット・セットを求める定性的評価、及び頂上事象発生確率に関する点推定計算や不確実さ解析等の定量的評価を連続的にかつ効率よく行なうことができる。