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深度500mの地質環境への挑戦
超深地層研究所計画で得られた研究成果

  • 1 地上からの地質環境調査
    • リージョナルスケール
      • 1_1 既存情報の評価・解析
    • ローカルスケール
      • 1_2 既存情報の評価・解析
      • 1_3 物理探査
      • 1_4 表層水理調査
      • 1_5 ボーリング調査
      • 1_6 モデル化・解析
    • サイトスケール
      • 1_7 調査の進め方
      • 1_8 既存情報の評価・解析
      • 1_9 地表からの調査・解析
      • 1_10 ボーリング孔を利用した調査・解析
      • 1_11 地下施設建設前の地質環境モデルの構築と予測解析
    • 地上からの調査技術
      • 1_12 各技術の有効性および留意点
  • 2 地下施設の建設・維持管理時の地質環境調査
    • 2_1 地下施設の建設・維持管理時に必要な工学技術
    • 2_2 地下施設の建設・維持管理時の地質環境調査技術
    • 2_3 地質環境調査技術開発
  • 3 施設閉鎖時および閉鎖後に必要な技術
    • 3_1 施設閉鎖時および閉鎖後に必要な技術
    • 3_2 瑞浪超深地層研究所での埋め戻し事例
  • 4 その他
    • 4_1 研究に携わった人々
    • 4_2 共同研究・施設共用
    • 4_3 人材育成・技術継承
    • 4_4 国際連携・貢献
    • 4_5 理解醸成活動
    • 4_6 地域との対話
    • 4_7 広報事例
  • 5 各種データ
    • 5_1 地下水環境データベース
    • 5_2 地上からのボーリング調査データ
  • 6 成果リスト
    • 6_1 基本計画書
    • 6_2 段階計画書・報告書・中間取りまとめ
    • 6_3 年度計画書
    • 6_4 年度報告書
    • 6_5 地質・地質構造の調査研究
    • 6_6 地下水流動の調査研究
    • 6_7 地球化学の調査研究
    • 6_8 物質移動の調査研究
    • 6_9 岩盤力学の調査研究
    • 6_10 深地層の工学技術研究
    • 6_11 成果取りまとめ
    • 6_12 建設
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    • 2_1 地下施設の建設・維持管理時に必要な工学技術
    • 2_2 地下施設の建設・維持管理時の地質環境調査技術
    • 2_3 地質環境調査技術開発

2 地下施設の建設・維持管理時の地質環境調査

概要

地下施設の建設・維持管理時の地質環境調査では,超深地層研究所計画の第2段階(研究坑道の掘削を伴う研究段階)および第3段階(研究坑道を利用した研究段階)の調査研究に関する成果について紹介します。

第2段階では,地下に研究坑道が掘削され,地下深部へのアクセスが可能になることから,地質環境をより精度よく理解することが可能になります。一方で,研究坑道の建設に伴い地質環境は人工的な擾乱を受けます。ただし,擾乱の程度は,領域によって異なる可能性もあることから,施設建設に伴う擾乱の程度を把握することにより,地質構造や水理地質構造の理解の深化につなげられる可能性もあります。そこで,研究坑道掘削時の壁面地質調査,ボーリングコアを用いた初期応力測定,地表および研究坑道から掘削したボーリング孔(図1)を用いた地下水の水圧・水質,地中変位などの観測を実施するとともに,これらの調査試験の結果に基づいて地質環境モデルを構築・更新しました1)。また,地上からの地質環境調査の結果に基づき,地下環境をより詳細に理解するための坑道のレイアウト設計を行い,実際に施設を建設することで大規模地下施設の建設技術について確認を行いました。

第3段階では,図2に示す3つの課題についての研究開発を実施しました2)。地下坑道における工学的対策技術の開発においては,高水圧環境下での湧水抑制技術を開発するとともに,現行の地下水処理方法の妥当性を確認しました。物質移動モデル化技術の開発においては,亀裂性岩盤の不均質性の定量化・モデル化手法を提示しました。また,断層と高温流体による充填鉱物,微細割れ目の形成履歴と透水性との関係を把握し,長期的な透水特性の変遷を例示しました。坑道埋め戻し技術の開発では,施設建設・操業・閉鎖時の汎用的モニタリングや解析手順を提示しました。

ここでは,地下施設の建設・維持管理時に必要な工学技術や,地質環境評価とその調査技術について得られた成果を整理しました。

この図は,研究坑道から掘削したボーリング孔の位置をしめしたもの。瑞浪超深地層研究所は主立坑と換気立坑の2つの立坑と,深度100mから500mまで100m毎に水平坑道が設けられた。水平坑道からは,断層や割れ目の分布,地下水水圧,地下水水質,岩盤変位やひずみ,初期応力,岩盤中の物質移動,岩盤の破壊現象を把握するために,多数のボーリング孔が掘削され,観測装置が設置された。
図1 瑞浪超深地層研究所の研究坑道から掘削したボーリング孔
この図は,超深地層研究所計画の第3段階,研究坑道を利用した研究段階で設定された,3つの必須の課題について示したもの。一つ目の課題は地下水坑道における工学的対策技術の開発で,その中で,地下坑道における工学的対策技術の開発では大規模湧水に対するウォータータイトグラウト技術の実証と地下水管理技術の高度化を行った。2つ目は物質移動モテル化技術の開発で,長期的な変遷を含めた地下深部におけるわが国固有の亀裂ネットワーク中の地下水流動・物費移動に関する試験及びモテル化技術を実証を行った。3つ目は坑道堰め戻し技術の開発で,その中で,坑道閉鎖に伴う環境回復試験技術と長期モニタリング技術を開発した。
図2 第3段階で実施した必須の課題
  1. 野原壯,三枝博光,岩月輝希,濱克宏,松井裕哉,見掛信一郎,竹内竜史,尾上博則,笹尾英嗣 (2015): 超深地層研究所計画における研究坑道の掘削を伴う研究段階(第2段階)研究成果報告書,JAEA-Research 2015-026,98p.
  2. 松岡稔幸,濱克宏 (2020): 超深地層研究所計画における調査研究; 必須の課題に関する研究成果報告書,JAEA-Research 2019-012,157p.

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