岩石の透水試験における環境温度の制御の重要性

加藤 昌治*; 奈良 禎太*; 福田 大祐*; 河野 勝宣*; 佐藤 稔紀; 佐藤 努*; 高橋 学*

材料, 65(7), p.489 - 495, 2016/07

https://doi.org/10.2472/jsms.65.489

放射性廃棄物の地層処分において、岩盤の透水性は重要な情報となる。透水試験において温度などの周辺環境の変化が測定結果に及ぼす影響を把握することは重要である。岐阜県産の土岐花崗岩を用いて、温度条件を変化させた透水試験をトランジェントパルス法で実施した。その結果、供試体の上流側と下流側に接続されている貯留槽の圧力差は、配管や継手の容積を含めた貯留槽容積が上流側と下流側で異なることや周囲の温度が変化したときに貯留槽や配管への熱伝達が上流側と下流側で異なることなどに起因して、温度変化が起きたときにそれに敏感に反応して変化していることが観察された。透水試験においては、大きな温度の変動はもちろんのこと、微小な温度変化でさえ、実験データに影響を及ぼすことが確認された。

LABROCK用透水性キャリブレーション岩体の採取

内田 雅大; 吉野 尚人

JNC TN8410 2001-016, 36 Pages, 2001/05

JNC-TN8410-2001-016.pdf:1.53MB

本技術報告は、東海事業所地層処分基盤研究施設に設置してある亀裂状媒体水理試験設備(LABROCK)において、原位置と同じ垂直荷重状態とするために原位置での透水試験を行った天然岩体の採取状態についてまとめたものである。なお、本資料は、平成5年10月に動力炉・核燃料開発事業団によって取りまとめられたものである。

実岩体を用いた透水試験-NETBLOCK試験報告-

山田 直之*; 鎧 桂一*; 澤田 淳

JNC TN8430 2001-003, 64 Pages, 2001/03

JNC-TN8430-2001-003.pdf:10.04MB

NETBLOCK試験装置ではこれまでに、アクリル試験体および模擬岩体を用いた試験を通じて、透水試験を行う上での装置の取扱方法、試験条件等の検討を行ってきた。また、交差亀裂を有する実岩体(花崗岩:釜石鉱山より採取)をNETBLOCKで試験可能なサイズに成型を行ってきた。今回は、亀裂交差部が透水性に与える影響を調べることを目的として、実岩体を用いた透水試験を行った。対象となる亀裂の透水性が高いために、計測システムの改良を行い、数cm程度の水頭差で透水試験を行った。その結果、亀裂の透水量係数が10-410-5(m2/s)のオーダーであることが分かった。また、注水時の亀裂内の水頭分布から、下部亀裂のNW方向に透水性の低い箇所があることが推定できた。亀裂の透水性が高く、試験時の透水量が多くなることから、試験条件が乱流である可能性が考えられる。乱流が生じている場合、透水性を低く評価することになるので、流体の粘性を高くして層流条件で試験を実施し、透水性の正しい評価を行う必要があると考えられる。

低圧ルジオン水理試験による水理学データの取得(TFA-1)

河辺 文雄*

PNC TJ7308 98-004, 53 Pages, 1998/03

PNC-TJ7308-98-004.pdf:3.76MB

本業務は、月吉断層とその周辺の水理学特性を把握するために、東濃鉱山NATM連絡坑道の水平試錐孔(TFA-1号孔)で低圧ルジオン水理試験を行い、月吉断層とその周辺岩盤の透水性の不均質性を定量的に把握することを目的としている。本業務では、低透水域を自然水頭に近い範囲での測定が可能な低圧ルジオン水理試験装置を用い、試錐孔内の5区間で間隙水圧測定、低圧ルジオン水理試験装置による透水試験を実施した。その結果、試験区間内での間隙水圧は0kgf/c㎡で、透水係数は110-5510-7cm/secの結果を得た。断層周辺では、断層破砕により比較的大きい値を示し、その影響範囲から離れるに従い、透水係数は小さくなる傾向を示した。

深部地下水調査(DH-5号孔)

山田 毅*; 新宮 和喜*; 高橋 英一郎*; 中嶋 敏秀*; 山下 貢*; 山本 延彦*; 鈴木 高志*

PNC TJ7187 97-002, 586 Pages, 1997/11

PNC-TJ7187-97-002.pdf:47.21MB

岐阜県土岐市の動力炉・各燃料開発事業団東濃地科学センター土岐分室敷地内において、孔長500mのDH-5号孔が深部地下水調査を目的として掘削された。本報告書は、地表から下部深部までの地質構造、地質環境の有する水理学的・地球化学的特性を把握するため、このDH-5号孔の深部地下水調査結果をまとめたものである。主な調査項目は以下の通りである。1)岩芯の採取・記載2)物理検層(一般検層項目、フローメータ検層、レーダー法シングルホール測定)3)ボアホールテレビ観察4)透水試験(透水試験、揚水試験)5)原位置における物理化学パラメータ測定6)地下水の採水7)地下水の化学分析以上の調査を行った結果、以下のことが明らかになった。・調査区間全体の地質は花崗閃緑岩であり、深度約410mに断層がある。深度約310mよりも深い位置では断層に近づくにつれ風化や変質が激しくなっている。・断層よりも上部では、深度約150m付近に破砕部があり、この付近を境に上下の岩盤で岩相が異なる。・深度約150mから断層までの間には、亀裂沿いに酸化した部分がある。これは地下水の流動を示唆するものであり、フローメータ検層、温度検層で水の流入が確認された。また、この酸化帯付近では透水係数が高く、卓越する亀裂の方向性も破砕部の上部と異なる。・深度323.8330.8mの地下水特性は、物理化学パラメータの測定から還元性で弱アルカリ性である。また、地下水の年代は同位体分析による数十年程度と判定され、水質はCa(HCO3)2型を判断された。

北延NATM坑道における緩み領域の透水試験

松岡 永憲*

PNC TJ7439 97-002, 55 Pages, 1997/03

PNC-TJ7439-97-002.pdf:2.08MB

東濃鉱山北延NATM坑道では、機械掘削による坑道掘削影響試験が実施されている。この試験の一環として、坑道掘削により生じる掘削影響領域内の岩盤の水理学的特性の変化を把握するために、動力炉・核燃料開発事業団東濃地科学センターで開発された水理学的緩み領域計測装置を用いて、透水試験を実施した。今回透水試験を行った試錐孔はMH-1、2、3号孔であり、平成5年度に坑道掘削前の調査として同じ試験区間で透水試験が実施されている。試験結果として、間隙水圧は-0.037kgf/cm20.039kgf/cm2であり、坑道掘削後に大きく低下した。透水係数は、泥岩部で2.29.110-11cm/s、礫岩部で2.810-92.410-7cm/sであり、泥岩部の値が計測器の下限値(1.010-9cm/s)を下回っており、礫岩部では大きな変化が認められなかった。礫岩部の透水係数及び泥岩部の参考値の透水係数も併せて評価すると、坑道掘削前後の透水係数に大きな変化はみられなかった。

物理検層手法による花崗岩部の透水係数の推定に関する作業

橋本 憲和*; 鈴木 正芳*; 松岡 清幸*

PNC TJ7586 96-003, 240 Pages, 1997/02

PNC-TJ7586-96-003.pdf:12.14MB

本報告書は、岩盤の透水係数分布を推定する手法の開発の一環として、岐阜県土岐市泉町河合地内のDH-4号孔及び瑞浪市明世町月吉地内のAN-1号孔で実施した孔内物理検層のデータと原位置透水試験結果との相関性について取りまとめたものである。物理検層は、ガンマ線検層、密度検層、中性子検層、音波検層、電気検層、マイクロ検層、温度検層、フローメータ検層を実施した。花崗岩岩体の中の変質・フラクチャーの検出を目的として、上記検層データの内、5種目を用い4岩相モデルで複合岩相解析を試みた。ボアホールレーダーとボアホールテレビを比較し、亀裂についての解析を行った。JFT試験による透水係数と物理検層より算出した浸透率の相関(相関式LOG(K)=0.98LOG(1.010-6.0(Fc/Fd)+1.5)-1.34)とフローメーター検層から算出した浸透率の相関(相関式LOG(K)=1.28孔内流速変化+8.4)は、良い対応を示した。

地層処分システムにおける閉鎖技術の開発(概要)

日比谷 啓介*; 稲葉 武史*; 塩釜 幸弘*; 升元 一彦*; 深沢 栄造*; 平 和男*; 田中 俊行*; 近藤 嘉広*; 山本 正明*; 奥津 一夫*; et al.

PNC TJ1100 97-004, 69 Pages, 1997/02

PNC-TJ1100-97-004.pdf:2.52MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、廃棄体の定置後、処分のために建設した地下構造物を人工バリア材の一つである埋戻し材、プラグ材、グラウト材により閉鎖し、廃棄体の隔離性能を長期にわたり確保する必要がある。そこで、わが国の地質環境条件に適応し得るこれら閉鎖システムの確立に資するため、室内試験および原位置試験を通じてこれらの性能を定量的に評価していくことが必要である。本年度は、粘土プラグの性能を評価するため、室内透水試験を実施するとともに、原位置試験の設計検討を実施した。(1)圧縮珪砂ベントナイトによるプラグを模擬した高水圧透水試験を行い、プラグの透水特性を検討した。(2)カナダのURLサイトにおける横坑シーリング試験の事前検討を行い、具体的な施工方法や試験方法を選定した。

動燃式低水圧制御水理試験装置の改良(揚水試験機能の付加)

後藤 和幸*; 井原 哲夫*; 小川 賢*

PNC TJ7439 96-005, 83 Pages, 1996/12

PNC-TJ7439-96-005.pdf:1.52MB

本業務は、既存の動燃式低水圧制御水理試験装置(以下JFT500とする)に単孔式の揚水試験機能を付加するための改良と揚水試験装置部を新たに製作した。本試験装置の改良の主点は、メインバルブとパッカーバルブの強度の増加および揚水試験用のケーシング・エアーリフト・揚水ポンプ・揚水量自動計測装置等の付加である。以上の改良および装置を付加することにより、従来の非定常透水試験に加え定常法の透水試験である定圧揚水試験・定流量揚水試験ができる試験装置となった。

釜石鉱山における非収着性トレーサー試験のための水理地質構造の調査研究(2)

下茂 道人*; 山本 肇*; 高原 弘幸*; 根木 健之*; Doe, T.*

PNC TJ1205 96-003, 340 Pages, 1996/03

PNC-TJ1205-96-003.pdf:8.4MB

本研究の目的は、結晶質岩中における水理地質構造モデルを構築することであり、このための物質移行経路となる透水性割れ目の分布および連結性を試錘孔掘削時の水理応答観測、ボアホールテレビ検層、コア観察等の調査により把握するとともに、水理試験、非収着性トレーサー試験を行い、水理・物質移行パラメータを取得することである。平成6年度は、試験の準備段階として、100mのボーリング孔(KH-20孔)の掘削とこれに伴う既存のKH-19孔での圧力応答観測、およびBTV観察、コア観察、流量検層等を実施し、KH-19孔とKH-20孔間の水理地質構造を推定した。平成7年度は、調査対象領域を広げると共に、試験の中心となる領域の水理地質構造をより詳細に把握するために、平成6年度に引き続き3本のボーリング孔(KH-21、KH-23、KH-25孔)を掘削し、既存ボーリング孔での圧力応答観測およびボーリング孔の水理地質調査を行なった。これらのボーリング孔では、BTV観察および岩芯観察による割れ目特性の把握を行なった。また、最後に削孔したKH-25孔においてビルドアップ透水試験を行った。これらの調査試験により得られた、亀裂分布、水圧分布、水圧応答経路から、平成6年度の結果を見直し、試験エリアの岩盤内の詳細な水理地質構造モデルを構築した。