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報告書

土中水分観測手法としての光ファイバー計測技術の開発(共同研究)

小松 満*; 西垣 誠*; 瀬尾 昭治*; 平田 洋一*; 竹延 千良*; 田岸 宏孝*; 國丸 貴紀; 前川 恵輔; 山本 陽一; 戸井田 克*; et al.

JAEA-Research 2012-001, 77 Pages, 2012/09

JAEA-Research-2012-001.pdf:4.85MB

本研究は、地下水流動解析の上部境界条件として必要となる地下水涵養量を土壌に浸透した水分量から求める手法に着目し、その算定手法の体系化と現場で安定して長期間計測可能なシステムの構築を目的として実施した。計測システムの開発においては、多点かつ長距離に渡る計測が可能な光ファイバーの歪計測原理を、サクションによる圧力計測,土中湿度計測,吸水膨張材を適用した体積含水率計測の3方式に適用する場合についてそれぞれ検討した。さらに、浅層における降水の土中への浸透量を直接的に計測する手法として、現地水分量の計測結果から直接浸透量を算定する手法と、不飽和透水係数の値から浸透量を推定する手法について現地に計測機器を設置してその有効性を確認した。

論文

原位置土中水分計測による浅地層における降雨浸透量の評価方法

小松 満*; 西垣 誠*; 瀬尾 昭治*; 戸井田 克*; 田岸 宏孝*; 竹延 千良*; 山本 陽一

地下水地盤環境に関するシンポジウム2011発表論文集(CD-ROM), p.17 - 26, 2011/11

放射性廃棄物地層処分等の大深度地下空間開発において、大局的な地下水流動挙動を定量的に評価することが重要であるが、飽和・不飽和浸透解析においては、水理地質構造モデルの構築とともに境界条件の設定が重要である。具体的には、上部境界条件として必要となる地下水涵養量であり、タンクモデル等を用いた予測手法は幾つか提案されているが、実際にこれらを利用する際には不確実性を多く含むことから、対象領域において土壌に浸透した水分量から定量化する手法が有効であると考えられる。そこで、浅層における土中への浸透量を直接的に計測する手法として、現地水分量の計測結果から直接浸透量を算定する手法と、さらに不飽和透水係数の値から浸透量を推定する両手法について検討した。これらの手法により降雨浸透量を試算したところ、従来の水収支法による算定結果と比較的近い結果が得られた。さらに、今後の現地水分量計測の課題についてまとめた。

報告書

光ファイバーセンサー式岩盤内変位計の開発

柏井 善夫*

JNC-TJ5410 2004-012, 28 Pages, 2005/02

JNC-TJ5410-2004-012.pdf:11.16MB

本報告書は、幌延深地層研究計画の第2段階以降における調査・研究計画(地下施設関連)に伴い、立坑部と水平坑道部の周辺岩盤の変形挙動計測を有効に行うための多段式の光ファイバーセンサー式岩盤内変位計を開発することを目的とした研究成果に関するものである。この業務では、従来型の電気式岩盤変位計では困難であった$$phi$$66mmボーリング孔における10段あるいはそれを上回る連装が可能な岩盤内変位計の開発の第1段階として、光ファイバーセンサー技術を応用した多段式岩盤内変位計に関する基本的な検討と、実現可能性を検証するための部分的試作と作動試験を実施した。基本検討の結果、FBG(Fiber Bragg Grating)方式を採用し、浅部用と深部用の2種類の基本構造と2種類のセンサー固定方法について基本設計を行い、3組を部分試作して検証実験を行い、実現可能性があることを確認した。

報告書

多区間水質連続モニタリング装置の設計

平田 洋一*; 小川 賢*

JNC-TJ7440 2005-076, 28 Pages, 2004/03

JNC-TJ7440-2005-076.PDF:0.57MB

地下水の地球化学特性の変化を観察するために各深度の予備坑道から掘削された水平ボーリング孔に設置可能な地下水採水装置および物理化学パラメータ連続測定装置の設計を行なった。

報告書

光ファイバーを用いた地下水圧観測システムの適用性確認試験

平田 洋一*; 大丸 修二*

JNC-TJ7410 2005-008, 28 Pages, 2004/03

JNC-TJ7410-2005-008.PDF:0.91MB

本件では光ファイバーを用いた水圧計の,現状とは異なる環境下での適用性を確認するとともに,設置環境の整備ならびにデータ回収作業の効率化のための作業を実施した。

報告書

光ファイバーを用いた地下水圧観測装置の製作

平田 洋一*; 吉田 幸美*

JNC-TJ7440 2005-085, 25 Pages, 2003/03

JNC-TJ7440-2005-085.PDF:2.49MB

地表から地下深部までの地質特性を把握する方法の一つとして,地下水の長期モニタリング装置の必要性が検討されている。長期にわたる間隙水圧観測を実施するため,安定性・耐久性に優れた光信号を用いる地下水圧観測システムの開発を行った。本業務では,上記観測システムの試作として,試錘孔内の2区間で地下水の水圧と温度を測定可能な観測装置を製作した。光ファイバーを利用した水圧測定技術としては,世界でも初の試みとなった。本装置の孔内設置部は,パッカーユニット,水圧・温度測定ユニット,光ファイバー接続ユニットで構成される。地上設置部は,データ観測・収録装置である。本装置の概要を以下に示す。・測定方式:FBG(Fiber Bragg Grating)・測定項目:間隙水圧,温度・測定範囲:水圧0$$sim$$10kgf/cm2 (0-1MPa)・測定精度:$$pm$$0.5%FS・適用孔径:$$phi$$86$$sim$$100mm本業務の最後に,本装置を試錘孔へ設置した。本業務終了後も,本装置による水圧観測を続行して長期安定性を確認しつつ,適宜改良を実施していく予定である。

報告書

MP観測データにおける間隙水圧応答の分離解析作業

後藤 和幸*

JNC-TJ7430 2005-007, 517 Pages, 2003/03

JNC-TJ7430-2005-007.pdf:47.07MB

超深地層研究所計画の一環として、正馬様用地内に位置する既存ボーリング孔(MIU-1$$sim$$4、AN-1,3)の間隙水圧モニタリング装置(MPシステム)から取得された2000年6日から2002年11月30日までの間隙水圧データについて、地球潮汐、気圧、ノイズ等のバックグランドを除去し、応答反応のみを分離抽出した。

報告書

1,000m対応水理試験機の改良

平田 洋一*; 小川 賢*

JNC-TJ7400 2005-041, 115 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2005-041.PDF:4.84MB

本業務は、サイクル機構が所有する1,000m対応水理試験装置(高温環境型)を適応深度1,500mまで拡大するとともにデータの品質確保や試験の効率性向上等を目的とし改良を実施したものである。主な改良点は次のとおり。(1)適応深度を1,000mから1,500mまで拡大、(2)測定範囲を考透水性側とするために主配管系の内径を拡大、(3)試験区間の前後区間における圧力、温度の連続測定機能の付加、(4)遮水性・耐久性・耐圧性に優れたスライド式パッカーの採用、(5)パッカーの個別拡張・収縮が可能な構造の採用、(6)安定流量制御および高揚程揚水が可能なポンプの採用、(7)試験と並行して試験結果を解析できる機能の付加

報告書

高差圧対応パッカーシステムの概念設計

平田 洋一*; 藤田 有二

JNC-TJ7400 2005-031, 146 Pages, 2003/02

超深地層研究計画第3段階における水理調査、地下水の地球科学調査における原位置試験は最大9.8MPaにおよび交差圧環境下で使用可能なパッカーシステムが必要となる。本件は、既存のパッカー単体および、パッカーシステムに関する情報収集と既存のパッカーシステムを高差圧環境に適用する場合の課題を抽出し、高差圧対応パッカーシステムの概念設計を実施するものである。

報告書

DH-13号孔における水理試験

平田 洋一*; 鈴木 克昌*; 小川 賢*; 藤井 真*

JNC-TJ7440 2005-082, 459 Pages, 2001/12

JNC-TJ7440-2005-082.PDF:19.3MB

本調査は,広域地下水流動研究の一環都として,DH-13号孔において,地下深部における岩盤,および断層・破砕帯などの地下水流動を規制すると考えられる地質構造を対象に水理試験および腑存地下水の採取・分析を実施した。これらの調査は,地下水涵養域での深部地質の水理特性,および地下水の地球科学特性を把握することを目的としたものである。水理試験は,複数の非定常試験および定常試験を同一試験区間で連続的に行う方法を採用した。この試験方法により,岩盤の性状変化または母岩の透水性および間隙水圧を把握した。試験区間の透水性の代表値は,定常試験の揚水過程が,ポンプの性能および流量制御バルブの精度が試験区間の圧力に影響を及ぼすため,人為的または機械的要因が影響しないと考えられる,定常試験の回復過程で得られた値を採用した。地下水の採取・分析は,定常試験過程の汲み上げられた地下水を使用した。これらの分析結果は,各試験区間で比較しても大きな変化は,確認されなかった。

報告書

北延NATM坑道における間隙水圧計測システムの設置

松岡 永憲*

JNC-TJ7440 2001-002, 39 Pages, 2001/03

JNC-TJ7440-2001-002.pdf:2.32MB

核燃料サイクル開発機構が実施している東濃鉱山の堆積岩に掘削された坑道周辺の地質環境特性に関する研究の一環として、平成5年、6年に開発された間隙水圧計測システムの補修・整備及び部品の一部について追加製作を実施し、東濃鉱山北延NATM坑道(西側)から鉛直上向きに掘削された00SI-01孔に設置した。このシステムは、任意の角度に掘削された孔径76mmの試錐孔に設置可能であり、最大設置長さは50mである。また、本装置は同一試錐孔内で最大5個のパッカーによって区切られた6区間の間隙水圧を同時に測定可能である。コア観察の結果、00SI-01孔に見られた岩質は、軟質な細粒砂岩及び粗粒砂岩が主体であり、一部試錐孔径が拡がっている可能性も懸念された。測定区間を区分するパッカーは、孔壁状態を考慮してその設置深度を決定し、孔口から9.45$$sim$$11.45m、18.45$$sim$$20.45m、28.45$$sim$$30.45m、34.45$$sim$$36.45m、42.45$$sim$$44.41mの深度に設置した。孔口から9.45$$sim$$11.45mに設置したパッカーは損傷したと考えられ、遮水性能を確保できなかった。このシステム設置直後の間隙水圧値は、試錐孔口から孔底に向かって増加する傾向を示した。

報告書

ポンプ用パッカーを用いた適用揚水試験

平田 洋一*; 田永 友則*

JNC-TJ7440 2005-072, 38 Pages, 2000/09

JNC-TJ7440-2005-072.PDF:4.45MB

本業務の目的はポンプ用パッカーを使用した揚水試験の有効性の確認である。目的を達成するために以下の作業を行った。・ポンプ用パッカーの設計と政策 ・ポンプ用パッカーの性能試験 ・ポンプ用パッカーを使用しない揚水試験 ・ポンプ用パッカーを使用した揚水試験 以上の試験より、ポンプ用パッカーを用いた揚水試験の有効性が確認された。

報告書

北延NATM坑道における間隙水圧計測システムの設置

松岡 永憲*; 田上 博彰*; 藤井 真*; 山本 泰司*

JNC-TJ7440 2000-002, 74 Pages, 2000/02

JNC-TJ7440-2000-002.pdf:4.7MB

核燃料サイクル開発機構が実施している東濃鉱山の堆積岩に掘削された坑道周辺の水理地質環境研究の一環として、平成5年、6年に開発された間隙水圧計測システムを補修・整備及び部品の一部追加製作を実施し、東濃鉱山北延NATM坑道(西側)から掘削された99SI-06孔及び99SI-07孔に設置した。このシステムは、任意の角度に掘削された孔径76mmの試錐孔を対象とし、最大設置深度は50mである。また、本装置は同一試錐孔内で最大5個のパッカーによって区切られた6区間の間隙水圧を同時に測定可能である。99SI-06孔及び99SI-07孔に見られた岩質は、軟質な細粒砂岩及び粗粒砂岩が主体であり、一部試錐孔内径が拡がっていたり、削孔により孔壁付近が軟弱化している可能性も懸念された。測定区間を区分するパッカーは、孔壁状態を考慮してその設置深度を決定し、所定の深度に設置した。このシステム設置直後及び約2ヶ月後の間隙水圧値は、99SI-06孔と99SI-07孔共に試錐孔口から孔底に向かって増加する傾向を示した。

報告書

1,000m対応水理試験装置(1号機)の改良

後藤 和幸*; 牧野 章也*; 奥寺 勇*; 松本 隆史*

JNC-TJ7440 99-016, 120 Pages, 1999/03

JNC-TJ7440-99-016.pdf:0.74MB

本業務は、現存の1,000m対応水理試験装置の基本コンセプトを維持しつつ、孔内部装置の長さを短縮することにより傾斜孔への適応範囲の拡大を目的として改良を実施した。また、試錐孔内でコントロール用光ケーブルを保護するため、中継部のロッドに装着できるセンターライザーを製作した。なお、現存の差圧計を廃止し、より精度の高い絶対圧力計(水晶発振式)を採用した。この変更の結果、測定時に差圧計の背圧調整の作業が不要になることによる操作性の向上と圧力計の精度向上により取得データの信頼性が高くなった。

報告書

1,000m対応水理試験装置(高温環境型)の製作

後藤 和幸*; 牧野 章也*; 奥寺 勇*; 松本 隆史*

JNC-TJ7440 99-001, 151 Pages, 1999/01

JNC-TJ7440-99-001.pdf:10.35MB

本業務では、これまでの1,000m対応水理試験装置の開発経験をもとに、1,000m対応水理試験装置(高温環境型)2式を製作した。製作にあたりこれまで試験装置に採用していた差圧計より精度の高い絶対圧力計(水晶発振式)に変更した。この結果、測定時に差圧計の背圧調整の作業を廃止できることによる操作性の向上と圧力計の精度向上により取得のデータの信頼性が高くなった。

報告書

AN-1号孔およびAN-3号孔におけるフローメーター検層

平田 洋一*; 田永 友則*

JNC-TJ7420 98-004, 320 Pages, 1998/09

JNC-TJ7420-98-004.pdf:15.69MB

本件は,AN-1号孔およびAN-3号孔を用いて,「水みち」と呼ばれる地下水の流出入のみられる割れ目の分布や透水性を把握することを目的として実施したフローメーター検層である。フローメーター検層を実施した深度は,AN-1号孔はGL-40$$sim$$500m,AN-3号孔はGL-40$$sim$$400mである。検層の結果,「水みち」と考えられる箇所はAN-1号孔では5ヵ所,AN-3号孔では9ヵ所確認された。確認された「水みち」の透水係数は概ね1$$times$$10-2㎝/sec$$sim$$1$$times$$10-4㎝/secのオーダーであった。

報告書

大深度対応地下水の長期モニタリング装置の製作

平田 洋一*; 小川 賢*

PNC-TJ7439 98-003, 171 Pages, 1998/08

PNC-TJ7439-98-003.pdf:15.85MB

本業務は、大深度の立坑(数百$$sim$$千m程度)および坑道の掘削を伴う調査研究等において、その周辺に掘削した試錐孔内で大きな差圧が発生する場合でも長期間に亘り連続して最大20区間の間隙水圧の測定および採水作業を行うことができる深度1,000m対応の長期モニタリング装置を製作するものである。本装置は、大きくダウンホールユニット、インナープローブユニット、データ観測・制御装置で構成される。以下に、本装置の主な特徴を示す。・最大30kgf/c㎡の差圧環境下での間隙水圧測定および地下水の採水が可能・深度1,000m、孔径$$phi$$86$$sim$$120mmまでの試錐孔に適用が可能・摂氏70$$^{circ}C$$までの温度環境下での適用が可能・水圧観測用圧力計に水晶発振式の小型で高精度な絶対圧力計を採用・観測区間の圧力等を維持した状態で、地下水を地上に回収可能本装置の製作に伴い室内試験および孔内性能試験を実施した結果、ダウンホールユニット、インナープローブユニット、データ観測・制御装置の全機能について正常に作動することが確認された。

報告書

岩芯保存用パックの試作

後藤 和幸*

PNC-TJ7439 98-002, 23 Pages, 1998/03

PNC-TJ7439-98-002.pdf:1.3MB

本業務は、試錐から得られた岩芯試料の劣化を抑えるために1m毎に岩芯を収納できるパックを試作した。本パックの主点は、岩芯収納性および強度、収納後の岩芯の視認性(透明性)・気密性(気体の透過性)・蒸発抑制性(水蒸気の透過性)である。以上の項目を満足する材質として、KNY/LLDPEの複合フィルムを採用し、岩芯の収納性を確認するために3種試作し寸法を決定した。

報告書

深部岩盤における堀削影響領域を対象とした水理学的調査

not registered

PNC-TJ1439 98-001, 69 Pages, 1998/03

PNC-TJ1439-98-001.pdf:2.43MB

釜石鉱山250mレベル坑道において、深部岩盤の掘削影響試験の一環として試験坑道周辺の水理学的影響領域を定量的に把握することを目的として、水理学的緩み領域計測装置を用いた透水試験を実施した。その結果、以下に示す知見を得た。1)調査用試錐孔の掘削された2つの断面では、間隙水圧の分布状況が異なった傾向を示した。2)今回の試験では、水平および鉛直下向きの試錐孔で試験を実施したが、試錐孔の掘削方向により、透水係数の分布に違いがみられた。3)鉛直下向きの試錐孔では、坑道底盤に最も近い測定区間で高い透水係数が得られたが、水平孔における試験では、坑壁からの距離によらずほぼ同程度の透水係数であった。4)掘削工法の違いによる透水性への影響の違いは、水平孔では認められなかったが、鉛直下向き孔ではスムースブラスティング区間に掘削された試錐孔の坑壁付近の透水係数が、普通発破区間の試錐孔のそれよりも大きくなった。

報告書

原位置レジン注入システムの改良

松岡 永憲*

PNC-TJ7439 98-001, 31 Pages, 1997/10

PNC-TJ7439-98-001.pdf:2.31MB

平成8年度に設計・製作した原位置レジン注入システムに、新たにレジンの粘性を低下させる機能および圧力をモニタリングできる機能を付加する、システムの改良を実施した。原位置におけるレジン注入試験の環境は、レジンの粘性が最も低くなる温度より低いことが多く、岩盤中へのレジンの注入をより効率良く行うためには、レジンを適度に加温する必要が生じた。また、レジン注入区間の圧力を連続的に測定するための機能の付加を行った。既存システムの概略構成は1)メカニカルパッカー、2)レジンタンク、3)加圧装置、4)重量測定装置、となっており、今回の改良では、2)レンジタンクに加温機能を付加すると共に、5)温度制御および圧力測定装置を一体化した孔外部収納ボックスを製作した。

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