岩盤不連続面のせん断-透水同時特性の高精度評価技術の開発と実用化

本研究では,深部地下に対応した高水圧かつ低動水勾配下での不連続面の透水性を実験的に把握できるような実験装置の改良と評価技術の開発を行い,最終的には実岩盤への適用を考慮した実用化のためのシミュレーション手法を提案することを目的として研究を行った。得られた成果は以下の通りである。1)高機能かつ高精度なせん断-透水同時実験装置の開発と実験手法の確立深部岩盤中の水の流れを再現するような高水圧かつ低動水勾配下での同時実験が可能なせん断-透水同時実験装置の設計・開発を行い,せん断中に10^<-3>〜10^2cm/secまでの幅で大きく変動する透水係数を定量的にかつ精度よく捉えることができた。また,開発した実験装置を用いて基礎的な不連続面のせん断-透水同時実験を行い,不連続面のせん断-透水同時特性について評価するとともに,その試験方法を確立した。2)せん断-透水同時実験と不連続面の間隙幅の評価技術の開発不連続面の透水性は間隙幅に支配されるが,その評価技術は,不連続面内の間隙幅分布を無視した単なる2次元断面のモデルしか存在しない。そのため,不連続面表面をレーザー変位計で高精度に計測し,このデータと実験結果から,不連続面の初期間隙幅を特定する方法を開発し,不連続面の間隙幅の空間分布特性を把握する方法を開発し,不連続面のせん断-透水挙動モデル化のための基礎データとした。3)せん断-透水同時特性評価技術確立のためのシミュレーション手法の開発地理情報システム(GIS)を用いて,不連続面の間隙幅の空間分布データをもとに,実験結果のGISによるシミュレーションを行い,せん断-透水同時特性の評価モデルの構築を行った。その結果,不連続面に作用する垂直応力,せん断応力などの応力変化に応じた透水特性の変化,せん断応力の変化を定量的に求めることができるシミュレーションモデルを開発することができた。

本研究では,深部地下に対応した高水圧かつ低動水勾配下での不連続面の透水性を実験的に把握できるような実験装置の改良と評価技術の開発を行い,最終的には実岩盤への適用を考慮した実用化のためのシミュレーション手法を提案することを目的として研究を行った。得られた成果は以下の通りである。1)高機能かつ高精度なせん断-透水同時実験装置の開発と実験手法の確立深部岩盤中の水の流れを再現するような高水圧かつ低動水勾配下での同時実験が可能なせん断-透水同時実験装置の設計・開発を行い,せん断中に10^<-3>〜10^2cm/secまでの幅で大きく変動する透水係数を定量的にかつ精度よく捉えることができた。また,開発した実験装置を用いて基礎的な不連続面のせん断-透水同時実験を行い,不連続面のせん断-透水同時特性について評価するとともに,その試験方法を確立した。2)せん断-透水同時実験と不連続面の間隙幅の評価技術の開発不連続面の透水性は間隙幅に支配されるが,その評価技術は,不連続面内の間隙幅分布を無視した単なる2次元断面のモデルしか存在しない。そのため,不連続面表面をレーザー変位計で高精度に計測し,このデータと実験結果から,不連続面の初期間隙幅を特定する方法を開発し,不連続面の間隙幅の空間分布特性を把握する方法を開発し,不連続面のせん断-透水挙動モデル化のための基礎データとした。3)せん断-透水同時特性評価技術確立のためのシミュレーション手法の開発地理情報システム(GIS)を用いて,不連続面の間隙幅の空間分布データをもとに,実験結果のGISによるシミュレーションを行い,せん断-透水同時特性の評価モデルの構築を行った。その結果,不連続面に作用する垂直応力,せん断応力などの応力変化に応じた透水特性の変化,せん断応力の変化を定量的に求めることができるシミュレーションモデルを開発することができた。