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本島 貴之*; 矢吹 義生*; 南出 賢司*; 名合 牧人*; 青柳 和平
トンネル工学報告集(CD-ROM), 24, p.I_10_1 - I_10_5, 2014/12
幌延深地層研究計画の一環として堆積軟岩中に周回状の大深度地下施設を建設するにあたり、事前に初期地圧の調査を行って、掘削方向と主応力の方向の関係に応じて支保パターンを変更する経済設計を試みている。さらに筆者らは、施工時において内空変位の計測を行って掘削方向と内空変位計測結果の関係を整理し、事前に調査を行った初期地圧測定結果が妥当であったかを念頭に、計測結果と予測解析結果との比較をおこなった。その結果、両者の間は正の相関が認められ、値の大小についても変形係数の設定値と実測値との差から想定される範囲に収まっていることが確認された。これらのことから、地上からの調査で実施した初期地圧の測定結果はほぼ妥当であるものと確認された。
杉田 裕; 油井 三和
JNC TN8450 2001-007, 16 Pages, 2002/02
JNC-TN8450-2001-007.pdf:0.78MB
本資料は、地層処分研究開発第2次取りまとめ-分冊2 地層処分の工学技術-の中の設計用岩盤特性値で示されている硬岩系岩盤、軟岩系岩盤の一軸圧縮強度と圧裂引張強度の関係のデータセットである。
棚井 憲治; 岩佐 健吾; 長谷川 宏; 三浦 一彦*; 奥津 一夫*; 小林 正明*
JNC TN8400 99-046, 177 Pages, 1999/11
アクセス坑道、連絡坑道、主要坑道及び処分坑道から構成される地下施設の建設においては、大深度に総延長百km以上にも及ぶ多数の坑道群を施工することになる。したがって、大量のずりの搬出、換気や事故時の避難ルートの確保などに対して通常のトンネル工事以上に留意する必要がある。これに加え、通常のトンネル工事でもしばしば遭遇する弱層部における切羽の崩壊や膨張など切羽の不安定現象、湧水やそれに起因する地山の崩壊、ガスの発生、山はね現象などの事象についてもさらに注意を払う必要がある。本報告書では、上記の事柄を念頭に、既存の建設工法を整理するとともに、現状で施工可能な工法を選択し、その施工手順や必要な設備類について検討を行った。また、地下深部で遭遇する種々の事象に対する対策工法事例調査等をもとに整理し、その適用可能性について検討を行った。処分孔竪置き方式における処分孔の掘削については、現状で考えられる掘削技術の調査、諸外国での事例等をもとに現状で候補としてあげられる掘削技術を抽出し、その施工概要等を示した。さらに、品質管理に対する考え方を整理するとともに、品質管理項目及び品質管理内容の検討を実施した。これらの検討から、大深度地下を対象とした処分場の建設技術としては、基本的に現状のトンネルや地下空洞の掘削技術を適用または準用することが可能である。さらに、地下深部で遭遇する環境下で安全かつ合理的な施工を行うため、適正な対策工法の選択あるいは組み合わせによる対応が必要であるとともに、従来のトンネル工事にも増してより綿密な施工管理や計測結果を適切に判断するためのシステムの構築等が必要となる。
棚井 憲治; 岩佐 健吾; 長谷川 宏; 郷家 光男*; 堀田 政國*; 納多 勝*
JNC TN8400 99-044, 140 Pages, 1999/11
原子力委員会原子力バックエンド対策専門部会報告書「高レベル放射性廃棄物の地層処分研究開発等の今後の進め方について」では、人工バリアと処分施設の設計、製作・施工、建設などに関し、安全性を実現するための信頼性の高い人工バリア並びに処分施設についての設計要件を提示するとともに、これらが現実的な工学技術によって合理的に構築できることを示すこととされている。そのため、本報告書では、これらの目標に対して、地層処分場地下施設のレイアウト設計の考え方や設計要件を整理するとともに、それらに基づいてより現実的な設計を行うために我が国の幅広い地質環境を参考に仮想的な地質モデルを設定した。それに基づいて実際に硬岩系および軟岩岩盤を対象とした地下施設のレイアウト設計を試みた。また、建設、操業、埋め戻しそれぞれに必要となる地上施設および設備について、カナダEISレポートや建設、操業、埋め戻し技術の検討結果から、地上施設のレイアウト例を示した。さらに、国の基本方針等を前提条件とし、建設・操業・埋め戻しの各技術の検討結果に基づいた建設開始から閉鎖終了までの全体スケジュールの検討を行い、概念的なスケジュールの例示を行った。
高治 一彦; 杉野 弘幸
JNC TN8400 99-043, 52 Pages, 1999/11
処分場地下施設の建設時には、坑道の掘削にともなって岩盤に応力再分配が起こる。また、オーバーパックおよび緩衝材の定置後から、緩衝材の膨潤、オーバーパックの自重沈下、腐食膨張変形、岩盤のクリープ変形等が発生し、それらの現象が相互に作用することにより、緩衝材や坑道周辺岩盤の応力状態が経時的に変化することが考えられる。これらの応力状態の変化が緩衝材、岩盤に与える影響を確認することが安全評価上、また人工バリアの仕様設定上重要であることから、緩衝材、岩盤の安定性に影響を与える可能性のある種々の現象に対して、経時変化や相互作用の程度を把握するために、岩盤クリープ挙動、オーバーパックの腐食膨張による緩衝材におよぼす力学的な影響、オーバーパックの自重による沈下挙動について、各現象の相互作用を考慮しながら個別に解析を実施し、長期構造力学安定性を検討、評価した。その結果、基本ケースとした硬岩系岩盤、軟岩系岩盤については、岩の強度、坑道内部の充填物(ベントナイト)の強度、側圧係数等によって、クリープ変形挙動や応力状態の経時変化、ゆるみ領域の拡大する範囲等が異なることが分かった。また、緩衝材の力学的挙動にはオーバーパックの腐食膨張が支配的であり、オーバーパックの自重沈下や基本ケースとした硬岩系岩盤や軟岩系岩盤のクリープ変形はほとんど影響しなかった。また、オーバーパックの腐食膨張によって、緩衝材はオーバーパック周辺のごく限られた部分が限界状態に近い値を示したが、全体的には安定した状態であることが分かった。
三浦 均也*; 西村 右敏*
JNC TJ1400 99-027, 32 Pages, 1999/03
近年の構造物の長大化・重量化,および丘陵・山岳地帯への構造物の建設に伴って,十分な支持力を得るために,軟岩地盤を基盤として選定することが多くなってきており,これに伴い軟岩の力学的性質の研究は,十分ではないにしてもかなり蓄積されてきている。しかし,軟岩地盤の支持力を扱った研究は少なく,3次元的な地盤変形や破壊機構については未だ不明な点が多いのが現状である。また,軟岩地盤の工学的挙動はその生成過程や構成物質によって多種多様で,実際の地盤は,多層であったり層が傾斜している場合が多く,支持力の評価は更に複雑で困難である。前年度は,模型地盤を作製し載荷実験を行うことにより,地質不連続面を有する二層軟岩盤の支持機構を明らかにし,基礎データを収集した。本報告はこれらを踏まえて,軟岩地盤の三次元的破壊現象をとりまとめ,現行の支持力算定法の軟岩地盤への適用性を検討する。また,傾斜軟岩地盤に対してBishopの分割法を修正した3次元支持力算定法を提案する。
not registered
JNC TJ1400 99-038, 83 Pages, 1999/02
本報告書は、核燃料サイクル開発機構の委託研究による「再冠水に関する原位置試験研究」をまとめたものである。ミニドーム(実験サイトのGL一50m
GL82.5m間に構築した地下構造物の名称)埋戻し後に実施した再冠水から11カ月までの調査データをとりまとめている。神奈川県相模原市郊外に位置する相模川河川沿いの洪積台地上においてGL-82.5m間に構築した地下空間実験場周辺の地下水調査を行った。当該地盤は、GL-7mまではローム層により、またその下層厚14mまでは砂礫層が存在している。それ以深(GL一21m)の地盤はところどころに挟み層を含んだ泥岩層で構成されている。本調査は、1)ミニドーム埋戻し後に実施する再冠水過程における周辺岩盤の地下水環境変化の把握と2)地下水環境に対するモニタリングシステムの検証を行うため、泥岩層内に帯水する地下水の水圧、水温、pH、電気伝導率、および埋戻し工事で使用した埋戻し材(流動化改良土)から発生する固化熱によるミニドーム壁面の温度変化を計測した。さらに、浅層地下水と深層地下水の関連を調査するためコアおよび試錐孔内の地下水に対して安定同位体分析、また現地の浅層地下水で検出されている有機塩素化合物の有無を深層地下水に対して調べた。ここで、実施した再冠水過程は2回である。一つは、埋戻しlケ月後(Hl0.3.19)に計画通りに実施したもの(以下、第1回目再冠水と呼ぶ)と、もう一つは、埋戻し8ケ月後(Hl0.l0.6〉に水中ポンブの誤動作によって発生したもの(以下、第2回目再冠水と呼ぶ)である.その結果、地下50m以深の堆積軟岩中に構築した地下空洞を埋戻した後、再冠水を実施したことによる地下水環境変化の貴重な資料が得られた。そこで、これまで得られた知見をまとめると以下のようである。
納多 勝*
JNC TJ1400 99-035, 256 Pages, 1999/02
本研究は、核燃料サイクル開発機構が平成10年9月に公表した「第2次取りまとめ第l次ドラフト」における「処分技術開発」の内容を対象に、別途構築される評価検討手法の高度化に資することを目的として、国内の大学、民間企業の専門家の意見等をとりまとめたものである。地層処分システムの設計・建設技術に関する検討では、処分空洞建設時に発生が予想されるゆるみ領域の評価手法、空洞安定性解析手法と支保工の設計手法、緩衝材の仕様決定手法等、「処分技術開発」の評価について、主として現状技術を基本とした工学的な観点から各専門家の意見をとりまとめた。人工バリアシステムの長期力学安定性評価については、ベントナイト緩衝材を対象に、周辺の岩盤、オーバーパックの腐食膨張等時系列に発生する事象を解析する手法の現状について、専門家の意見を反映し今後の研究の方向を示唆する事項としてとりまとめた。処分場の管理に関する検討では、閉鎖前後の管理の考え方を中心に、世界各国での議論を調査し、専門家の意見を反映して管理の考え方を助言としてとりまとめた。オーバーパックの腐食に関する検討としては、ベントナイト共存下における腐食試験を実施し、腐食生成物が腐食プロセスに与える影響の評価に資する知見をとりまとめた。
板本 昌治*; 田仲 正弘*; 丹野 剛男*
PNC TJ7592 98-001, 166 Pages, 1998/03
地下に空洞を施工した場合、空洞周辺の岩盤に種々の影響が生じることは良く知られており、中でも岩盤のひずみや応力場に与える影響は、空洞の設計・施工を行う上で重要かつ不可欠な問題である。動力炉・核燃料開発事業団では東濃鉱山北延NATM坑道において、坑道の機械掘削による影響評価試験の事前・事後調査の一環として、1994年に初期応力状態を、翌1995年1996年に掘削前・中・後の連続したひずみ挙動や応力変化および二次応力の測定・解析を応力解放法(電中研式8成分ひずみ計埋設法)により実施した。しかしながら、1996年の掘削直後のオーバーコアリング供試体において実施したひずみ感度試験で特異なひずみ挙動が確認され、その原因として掘削の衝撃によるマイクロクラックの発生等が考えられた。そこで今年度は掘削衝撃のない状態で坑道近傍における二次応力状態を応力解放法により測定・解析を行った。この報告書はその測定結果をまとめると共に、既往結果との比較により二次応力の値、解析方法の妥当性を検証し、軟岩地山における応力解析法の測定手法の適用性について評価したものである。測定の結果、二次応力は掘削坑道壁からの距離ごとに示すと、0.5m地点: 
X=-2.47, Y=-2.33, Z=-3.70, 
YZ=-0.18, ZX=0.26。1.0m地点: X=-2.32, Y=-2.15, Z=-3.28, YZ=-0.12, ZX=0.14。1.5m地点: X=-2.95, Y=-2.58, Z=-3.37, YZ=-0.06, ZX=0.33となった。また、測定条件により精度に差が生じるものの、軟岩地山における応力解放法による計測手法は充分適用できるものと判断された。
土岐 祥介*; 三浦 均也*; 西村 右敏*
PNC TJ1600 98-006, 33 Pages, 1998/02
近年の構造物の長大化・重量化、および丘陵・山岳地帯への構造物の建設に伴って、十分な支持力を得るために、軟岩地盤を基盤として選定することが多くなってきており、これに伴い軟岩の力学的性質の研究は、十分ではないにしてもかなり蓄積されてきている。しかし、軟岩地盤の支持力を扱った研究は少なく、3次元的な地盤変形や破壊機構については未だ不明な点が多いのが現状である。また、軟岩地盤の工学的挙動はその生成過程や構成物質によって多種多様で、実際の地盤は、多層であったり層が傾斜している場合が多く、支持力の評価は更に複雑で困難である。そこで本論文は基礎研究として、「地質不連続面を有する二層軟岩地盤」の支持機構を調べることを目的とし、模型地盤を作製し、載荷実験を行っている。その内容は次の二通りの載荷シリーズからなる。・二層水平地盤 二層の物性が異なる水平地盤・二層傾斜地盤 二層の物性が異なる傾斜地盤人工軟岩は、固結材として焼石膏を用い、砂と水を混合して作製した。本研究では配合および作製法の異なる2種類の地盤の組み合わせで、成層地盤を作製し、その力学的特性、変形特性を明らかにするとともに、力学試験と支持力実験との関連性を調べ、また試験終了後の地盤断面を観察することにより内部破壊メカニズムについての検討を行っている。
土岐 祥介*; 三浦 均也*; 西村 右敏*
PNC TJ1600 97-005, 37 Pages, 1997/03
近年の構造物の長大化・重量化、および丘陵・山岳地帯への構造物の建設に伴って、十分な支持力を得るために、軟岩地盤を基盤として選定することが多くなってきている。特に山岳部等で橋脚などの基礎を斜面上もしくは斜面肩近傍に設置する場合、軟岩地盤は良質な支持層として期待される。しかし、軟岩地盤の斜面上基礎の支持力に関する研究事例は少なく、3次元的な地盤内変形や破壊機構についてはまだまだ不明な点が多いのが現状である。また、軟岩といってもその成因、岩を構成する鉱物によって力学的性質および変形挙動は様々である。本研究は、室内で作成した人工軟岩地盤において、模型基礎の載荷実験を行ない、軟岩斜面地盤の支持力機構およびその破壊メカニズムを実験的に明らかにすることを目的としている。人工軟岩は、固結材として焼石膏を用い、砂と水を混合して作製した。また、混和材としてカオリンを加えて、材料の分離を防いでいる。本研究では配合の異なる4ケースの地盤において天端余裕幅をパラメータとし、その力学的特性、変形特性を明らかにするとともに、力学試験と支持力実験との関連性を調べ、また模型地盤内断面を観察することにより内部破壊メカニズムについての検討も行い、現行軟岩斜面地盤上の支持力評価法への適用性および問題点を明らかにしようとするものである。
早野 明; 齊藤 陵子*; 松川 瞬*; 板倉 賢一*; 鈴木 幸司*; 松岡 稔幸; 佐藤 稔紀
no journal, ,
立坑や水平坑道の周辺には、掘削直後から力学的・水理的な物性変化が生じる掘削影響領域(EDZ)が形成されることが知られている。その具体的な現象の一つとして、坑道周辺の岩盤では応力の再配分により新たな割れ目(EDZ割れ目)が形成される。EDZ割れ目のモデル化だけでなく、EDZ割れ目形成時の応力状態や岩盤物性の異方性を理解するためには、坑道掘削直後の壁面観察によりEDZ割れ目の分布位置や方位に関するデータを取得する必要がある。幌延深地層研究センターの新第三紀堆積軟岩に掘削された立坑壁面には、数多くのEDZ割れ目が発達する箇所があり、壁面観察では、クリノメーターを使用した割れ目方位の計測が行われているが、この方法では、すべての割れ目方位を厳密に計測することは困難である。本研究では、三次元レーザスキャナを用いた計測によって取得される坑道壁面表面の三次元形状を表す点群に基づき、坑道壁面に分布するEDZ割れ目の方位を分析する手法を検討した。今後、これらの手法によって取得したEDZ割れ目の方位データを掘削影響領域に関する力学解析に用いて、EDZ割れ目形成時の応力状態や岩盤物性の異方性を理解していく方法を示すことが課題である。
窪田 健二*; 森藤 遥平*; 青柳 和平; 杉田 裕
no journal, ,
堆積軟岩が分布する地層の坑道掘削に伴う岩盤の変化を捉えることを目的として、幌延深地層研究センターの深度140m及び250mの調査坑道において、弾性波トモグラフィ調査, 抵抗トモグラフィ調査、及び坑壁からの地質観察を実施した。調査の結果、坑道掘削に伴い、坑壁周辺における割れ目や不飽和領域の形成が捉えられた。また、掘削影響の深度による違いも見られた。掘削損傷領域の範囲(坑壁からの距離)は、GL-140mで最大約0.45m、GL-250mで最大約1mと推察され、後者がより割れ目が進展していると推察された。一方、不飽和領域の範囲は、140m坑道では坑壁から1m以内、250m坑道では不飽和領域はほとんど形成されていないと推察された。また、坑道掘削に伴い生じたこれらの変化は、掘削から約1年後までに生じており、掘削から約11年経過した現在まで、その進展はほとんど見られない傾向となっている。
