深部岩盤における初期応力測定プローブの改良および原位置適用試験

加藤 春實*

JNC TJ7410 2003-003, 83 Pages, 2003/03

JNC-TJ7410-2003-003.pdf:3.52MB

東濃鉱山02SE-04号孔において深部岩盤における初期応力測定プローブの原位置適用試験を実施した。本試験を実施するにあたって,新たにワイヤラインタイプのプローブ運搬・切り離し装置を開発した。しかしながら5深度で実施した試験は天然き裂のために正常な解放ひずみは測定できなかったものの,深部岩盤を対象とした応力解放法による初期応力測定の作業効率を格段に高めることができた。

深部岩盤における初期応力測定プローブを用いた原位置試験

加藤 春實*

JNC TJ7400 2002-008, 53 Pages, 2002/03

JNC-TJ7400-2002-008.pdf:1.39MB

核燃料サイクル開発機構東濃地科学センターでは、地層化学研究の一環として、地下深部岩盤の3次元初期応力測定法の開発を平成8年度より実施しており、これまでに深度1000m対応の応力解放法による深部岩盤における初期応力測定プローブを開発した。本研では、サイクル機構が開発した深部岩盤における初期応力測定プローブを測定孔孔底に運搬し、孔底にて切り離す装置(以下プローブ運搬・切離し装置と呼ぶ)を設計・製作した。次に、初期応力測定プローブと製作したプローブ運搬・切離し装置とを組み合わせ、東濃地科学センター東濃鉱山坑内、北延NATM坑道に掘削したHQボーリング孔の深度13.5m、18.2mおよび19.4mにおいて原位置適用試験を実施した。プローブ運搬・切離し装置は設計どおりに作動し、鉛直ボーリング孔におけるオーバーコアリングは成功した。最後に、繰返し載荷試験によって当該岩盤と接着剤の力学特性を調査するととともに、オーバーコアリングによって測定した解放ひずみから、初期応力を評価した。

広域地下水流動研究における試錐調査(その4)(DH-13号孔)

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JNC TJ7440 2001-013, 803 Pages, 2001/03

JNC-TJ7440-2001-013.pdf:24.65MB

広域地下水流動研究の一環として岐阜県瑞浪市日吉町にて、DH-13号孔(孔長1015.05m)を清水掘削した。掘削工事は、主としてワイヤーライン工法を用いた。調査試験は深部地質環境の把握を目的に、岩盤の地質学的,地球物理的,水理学的および地化学データ取得のために、以下の調査を実施した。1.岩芯の採取・記載・室内試験2.物理検層(一般検層,フローメータ検層)3.ボアホールテレビ計測4.水理試験(透水試験・揚水試験,シミュレーション解析)これらの調査を行った結果、以下のことが明らかになった。・本孔では、40.90mabh(meter along borehole)以浅では深第三紀の堆積岩が分布する。同以深では、主として中粒花崗岩である土岐花崗岩が分布する。同岩は、岩盤状況から、1つの堆積岩部,5つの割れ目帯または断層帯および3つの健岩部に区分される。92.50mabh100.08mabhの断層は、緑泥石と白色粘土(絹雲母主体)で充填される。割れ目発達ゾーンでは、岩石に緑泥石化,粘土化および炭酸塩鉱物化が認められる。・物理検層では、低比抵抗帯,低速度帯および高間隙率帯の分布は、断裂帯の分布と良く対応している。フローメータ検層では孔底付近で流速変化が認められた。・92.50mabh100.08mabhの断層は走向が北西南東で東傾斜である。上盤側では、走向が北東南西、南西傾斜の割れ目が卓越する。更に深部の割れ目の走向・傾斜に概して集中度が低いが、東西系で南傾斜の割れ目の集中がみられるようになる。・水理試験では計測した5点のうち、堆積岩上部の高角度の割れ目がある箇所で実施した1点では10-6m/sec程度、花崗岩上部の強風化帯で実施した1点で10-9m/sec程度の透水係数を示した。更に 下方の、花崗岩内で実施した3点では、いずれも10-610-7m/sec程度の比較的高い透水係数を示した。・掘削リターン水は、花崗岩中でK+が増加する傾向が認められた。水理試験中の揚水は、3区間ともHCO3-型が卓越する傾向がみられた。

00SE-03孔における水圧破砕法による初期応力測定

加藤 春實*

JNC TJ7430 2001-001, 60 Pages, 2001/03

JNC-TJ7430-2001-001.pdf:1.06MB

核燃料サイクル開発機構は、東濃鉱山領域を例として、東濃鉱山敷地内の地表から掘削されたボーリング孔において初期応力測定を行ない、三次元的な初期応力状態の評価方法について研究を実施している。本調査ではその一環として00SE-03孔を利用して水圧破砕試験をおこない、初期応力(水平面内の最大および最小主応力値および最大主応力の方位)と深度の関係を深度233.6mから263.9mの区間で測定した。そして、今回実施された00SE-03の孔の結果と、これまでに99SE-02孔、TM-1孔、TM-2孔および98SE-01孔において 行われた水圧破砕試験の結果とを比較検討した。得られた知見をまとめると次の通りである。(1)00SE-03孔の深度233.6mから263.9mまでの初期応力環境はSHShSv+の逆断層型である。(2)00SE-03孔の深度233.6mから深度238.5mの区間における最大主応力の方向はN70Eであるが、249.9mから下部の最大主応力の方位はN30Wを中心に分布しており、当該地域における地殻水平ひずみの最大圧縮方向と調和的である。(3)00SE-03孔で測定された初期応力状態は、孔口の接近している99SE-02孔の土岐花崗岩における測定結果とおおむね一致し、これら2本のボーリング孔の周辺の初期応力状態はほぼ同じであると考えられた。(4)不整合面以下の土岐花崗岩に限定して東濃鉱山敷地内の初期応力状態を概観すると、月吉断層上盤の土岐花崗岩内部のSHとShは下盤の値よりも大きく、最大主応力の方位は上盤の方が下盤よりも西側に分布しているという特徴が見いだされた。

99SE-02孔における水圧破砕法による初期応力測定

加藤 春実*

JNC TJ7430 2000-001, 89 Pages, 2000/03

JNC-TJ7430-2000-001.pdf:4.23MB

核燃料サイクル開発機構は、東濃鉱山領域を例として、東濃鉱山敷地内の地表から掘削されたボーリング孔において初期応力測定を行ない、三次元的な初期応力状態の評価方法について研究を実施している。本調査ではその一環として99SE-02孔において水圧破砕法による初期応力測定を実施した。そして、今回実施された99SE-02孔の結果と、TM-1孔、TM-2孔および98SE-01孔でこれまでに行なわれた水圧破砕試験の結果とを総合的に比較検討した。得られた知見をまとめると次の通りである。(1)99SE-02孔におけるShの大きさは、上部の新第三紀堆積層と下部の基盤花崗岩との不整合面を境にして不連続的に増大し、一方、SHの深度に対する全体的な増加傾向はほぼ線形であった。(2)99SE-02孔における水平面内の最大主応力の方位は、岩盤の種類、月吉断層および不整合面などの地質構造にかかわらず全体としてN30Wを中心に分布しており、当該地域における地殻水平ひずみの最大圧縮方向と調和的であった。(3)99SE-02孔における応力環境は地表から深度127.0mまでの新第三紀堆積層でSHSv≒Shの遷移型、152.7mの不整合面よりも下部の土岐花崗岩でSHShSvの逆断層型であった。(4)東濃鉱山の99SE-02孔、98SE-01孔、TM-1孔およびTM-2孔における初期応力の大きさは、軟らかい新第三紀の堆積層で小さく、硬い基盤花崗岩で大きい。これは変形特性の異なる不均質な地質構造が初期応力の不連続的な分布として現れたと考えられる。(5)月吉断層を貫く99SE-02孔、TM-1孔およびTM-2孔における水平面内の最大主応力の方位は、断層の影響を受けていないようにみえ、これは断層充填物の剛性が周辺岩盤のそれと大きく違わないためであると推定される。(6)4本のボーリング孔の位置は60m130m程度しか離れていないが、測定された最大主応力の方向の分布傾向は個々のボーリング孔で異なっていた。これは、各ボーリ

MIU-2孔における水圧破砕法による初期応力測定

加藤 春實*

JNC TJ7400 99-014, 200 Pages, 1999/07

JNC-TJ7400-99-014.pdf:4.24MB

土岐花崗岩体の深度1000mまでの初期応力状態、岩盤物性およびそれらの相関関係を把握するために、正馬様用地内のMIU-2孔の深度138.2mから878.1mにおいて20回の水圧破砕試験を実施するとともに、水圧破砕試験を実施した深度の近傍から天然き裂を含まないコアを選定し、物理試験および力学試験を実施した。これらの試験から得られた知見をまとめると次のようである。(1)水圧破砕試験によって測定されたMIU-2孔における初期応力の環境は深度の増加とともに変化し、地表から深度200mまではSHShSvの逆断層型、深度200mから500mまではSHSv≒Shの遷移型、そして550mから900mまではSHSvShの横ずれ断層型である。(2)SHの方位は深度200mから900mまでほぼNW-SE方向を中心に分布し、当該地域の発震機構解析の結果および測地結果から導かれる広域的な水平最大主応力の方向とほぼ一致する。(3)MIU-2孔から採取された岩石試験片の軸方向の弾性波速度VpおよびVs、コア軸と直交する平面内の弾性波速度、動的ヤング率、低応力における接線ヤング率E0、一軸圧縮強度Scおよびせん断強度は、いずれも深度250m付近から360mまで増加してから550m付近でいったん減少した。そして深度760m付近までふたたび増加してから1000mにかけて減少した。(4)大気圧下におけるボーリングコアの鉛直方向および水平面内の弾性波速度分布を測定し、配向性のマイクロクラックが水平面内よりも鉛直面内でよく発達しているものが多いことを明らかにした。また、深度452.5mから採取されたコアを50面体に整形し、25測線の弾性波速度を測定した。3次元的な弾性波速度分布は、土岐花崗岩がほぼ横等方性体に近いことを示していた。(5)静的ポアソン比、動的ポアソン比および(Vpmax./Vpmin.-1)で定義される速度異方性という岩石物性値と、水圧破砕試験で測定した初期応力との間には類似した分布傾向が認められた。これらの岩石物性値の深度分布を支配する主要な因子は、岩石に含

AN-1号孔における水圧破砕法による初期応力測定

加藤 春實*

JNC TJ7420 99-013, 200 Pages, 1998/12

JNC-TJ7420-99-013.pdf:11.06MB

土岐花崗岩体の深度1000mまでの初期応力状態、岩盤物性およびそれらの相関関係を把握するために、正馬様用地内のAN-1孔の深度49mから991mにおいて20回の水圧破砕試験を実施するとともに、水圧破砕試験を実施した深度の近傍から天然き裂を含まないコアを選定し、物理試験、力学試験および熱特性試験を実施した。これらの試験から得られた知見をまとめると次のようである。(1)水圧破砕法によって決定されたAN-1孔における初期応力の環境は深度の増加とともに変化し、地表から深度350mまではSHShSvの還移型、そして700mから1000mまではSHSvShの横ずれ断層型である。(2)SHの方位は地表から深度300m付近まではN-S方向であるが、深度300mを境にしてSHの方位は反時計まわりに約45回転する。深度300mまでのSHの方位は月吉断層の走向にほぼ垂直であり、深度300mから1000mまでの方位は当該地域の地震の発震機構に関するデータおよび測地学的な地表のひずみ変化測定のデータから推定される広域的な最大水平主応力の方位と一致する。(3)岩石試験片の空隙率の深度に対する分布傾向は含水比のそれと一致し、これら2つの特性値の細かな増減傾向と弾性波速度Vpおよび低応力下における接線ヤング率E0の増減傾向との間には負の相関がある。カサ比重および見かけ比重は深度250m以下でほぼ一定の値を示した。(4)力学試験から求めた一軸圧縮強度Sc、引張強度St、割線ヤング率Es、接線ヤング率E50、ポアソン比およびせん断強度Ssの深度分布は、すべて地表から深度700m付近までほぼ線形に増加し、700mから1000mにかけてほぼ一定のままであるか、あるいは減少する傾向を示した。(5)岩石試験片の熱伝導率および比熱の採取深度に対する分布傾向は、いずれも弾性波速度Vpおよび低応力における接線ヤング率E0の増減傾向と調和的であった。

TM-2孔における水圧破砕法による初期応力測定

加藤 春實*

PNC TJ7401 98-001, 100 Pages, 1998/03

PNC-TJ7401-98-001.pdf:3.15MB

東濃鉱山の300m300m深度200m程度の領域における初期応力状態を把握するために、TM-2孔において水圧破砕法による初期応力測定を実施した。ボアホールの直径は孔口から深度165mにわたって拡大していたので、ボアホールの直径に適合するように直径の異なる3種類のゴムパッカーが用いられた。水圧破砕試験は、堆積岩、風化花崗岩および花崗岩を含む32mから185mまでの深度で合計11回おこなわれた。すべての測定深度においてSrShSH+となり、TM-2孔における初期応力の環境は逆断層型である。水平面内の主応力および最大せん断応力の大きさは、堆積層および風化花崗岩で小さく、下部の花崗岩で大きかった。誘起された縦き裂の方位から決定された水平面内の最大主応力SHの平均方位はN22 Wである。この方位は逆断層である月吉断層の走向とほぼ垂直である。すなわち、水圧破砕法によって決定された初期応力の環境と方位はこの断層の生成時の応力状態と整合性がある。

地下深部におけるバクテリアの存在調査研究

同和工営*

PNC TJ6401 94-001, 78 Pages, 1994/03

PNC-TJ6401-94-001.pdf:3.53MB

本報告書は、岐阜県土岐市東濃鉱山内KNA-2孔から地下水を採取し、その化学分析とバクテリア調査を実施した結果をまとめたものである。調査地は岐阜県南東部に位置し、堆積岩中に掘削された坑内の試錐孔である。調査試料は、この試錐孔において深度約120mから自噴している地下水を、Arガス流送中の簡易グローブバック内で採取した。採取した地下水は、水温18.3でpH9.1のアルカリ性であった。溶存化学成分は測定結果より、陽イオンがNa+(44.2)Ca2+(2.97)K+(0.36)Mg2+(0.06)、陰イオンがHCO3-(93)CO32-(7)Cl-(0.86)SO42-(N.D.)の順でそれぞれ高濃度であった。(数値の単位はmg/l)。また一般的な微生物の環境因子となるTOC、T-N、T-Pはそれぞれ0.19mgC/l、0.078mgN/l、0.005mgp/lと低濃度であった。バクテリア調査の結果から、全菌数は1.6105cells/ml、生菌の鉄酸化細菌(Thiobacillus ferrooxidans)、メタン生成細菌、亜硝酸細菌、硝酸細菌及び脱窒細菌は不検出、硫酸塩還元細菌は5.010-1MPN/mlと各々計数された。脱窒細菌についてはアンモニア、亜硝酸及び硝酸態窒素の不足が、メタン生成細菌については電子供与体の不足が制限因子として示唆された。このように試料の嫌気条件が整っている割には、調査対象とした嫌気性細菌の現存量は微少であった。一般細菌の分析では、一般細菌が3.0100CFU/mlと計数されたが、大腸菌群数、嫌気性菌数、芽胞形亜硫酸還元嫌気性菌数、腸球菌数、緑膿菌数、放線菌数及びカビ数は不検出であった。

水圧破砕法による岩盤内応力測定

加藤 春實*

JNC TJ7420 2005-112, 77 Pages, 1993/03

JNC-TJ7420-2005-112.PDF:1.66MB

地下深部の初期応力分布を定量的に把握することは,岩盤の力学的挙動を把握するうえで欠かすことができない。岩盤の初期応力測定法としては,応力解放法,水圧破砕法,応力補償法,ボーリングコアを用いる手法などが行われている。このうち,水圧破砕法は地表から掘削された大深度ボアホールのある区間をパッカーにより密閉し,この密閉区間に水を圧入してボアホール壁面を引張応力によって破壊させ,き裂を岩盤内に進展させるものである。この方法は応力解放法とは異なりオーバーコアリングを必要とせず,接近点から相当深いところにも適用できる点で他の測定方法に勝る長所を有している。しかも,応力測定のための水圧破砕試験は小規模のき裂を造成するだけなので,原位置においても比較的簡単な装置で済む。また,破壊条件を観測方程式として用いるので,応力評価に弾性定数を必要とせず,直接に応力を測定できる。本調査は,東濃鉱山内に掘削された試錐孔TM-1を利用して水圧破砕試験を行い,初期応力測定の重要項目である応力(水平面内最大主応力値,最小主応力値および主応力方向)の深度勾配を深さ200mにわたって測定することを目的とする。

昭和61年度 人形峠夜次地区深部地殻応力測定調査

同和工営*

JNC TJ6420 2000-004, 67 Pages, 1987/04

人形峠夜次鉱床の成因を究明するために特に地価深部の基盤構造解明上必要な地殻応力測定を実施する。また、本測定は現在事業所で進められている地質構造試錐孔NKS-1を利用する。また、調査に先立ち、142145m間の断層帯にセメントミルクを注入し調査に支障のないように保孔する。