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大気圧変動を外力とした原位置岩盤の浸透特性評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02238
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分22030:地盤工学関連
研究機関埼玉大学

研究代表者

長田 昌彦  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00214114)

研究分担者 竹村 貴人  日本大学, 文理学部, 教授 (30359591)
富樫 陽太  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90753294)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード岩盤の浸透特性 / 大気圧変動 / 間隙空気圧 / モンテリ地下研究所 / オパリナスクレイ / 時系列解析 / 岩盤の熱伝導特性
研究開始時の研究の概要

高レベル放射性廃棄物の地層処分プロジェクトにおける地下水シナリオを適切に設定するためには,掘削影響領域(EDZ)における水理学的及び力学的な岩盤物性とその時間変化を評価することが重要である。
既往の研究でのEDZの領域推定は,弾性波トモグラフィ,比抵抗トモグラフィなどの非破壊探査と原位置透水試験を組み合わせて評価されることが多く,ある時間断面における間欠的なデータ取得であり,透水試験結果と直接的な比較が困難である場合が多い。
そこで本研究課題では,大気圧変動を外力として,EDZの領域推定とその場の浸透特性を原位置岩盤の浸透特性を連続的に,かつ同時に評価する手法を開発することを目的とする。

研究成果の概要

高レベル放射性廃棄物の地層処分プロジェクトにおける地下水シナリオを適切に評価するためには,掘削影響領域における浸透特性とその時間変化を評価することが重要である。本研究では,自然現象として日々変化している大気圧変動を浸透特性評価のための外力として活用することによって,坑道内のいたるところで計測可能であり,かつ長期にわたる岩盤の浸透特性の変化を連続的に計測できる手法を開発することを目的として,現地計測と室内実験を実施した。その結果,大気圧変動を利用して,トンネル壁面での浸透特性を評価しうることを示した。また多点で計測することによって,堆積岩に特徴的な浸透特性の異方性も評価しうる可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

岩盤の浸透特性は,様々な社会基盤を創成するうえで,必要な物性値である。本研究の成果により,簡便に,安価に,岩石の浸透特性をその異方性を含めて評価できるようになったことは,有用と考えられる。さらに,地層処分プロジェクトにおいては,経時変化を踏まえた物性評価が必要であり,これに貢献しえる手法を提案できたと考えている。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 田下凝灰岩の不飽和強度特性と乾燥過程における水分特性曲線2024

    • 著者名/発表者名
      小田部 晏彦,富樫 陽太,畠山 健,長田 昌彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 73 号: 3 ページ: 212-219

    • DOI

      10.2472/jsms.73.212

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2024-03-15
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ワンボードマイコンArduinoでの原位置データ測定と実験装置作成2023

    • 著者名/発表者名
      竹村貴人, 作道 悠, 細野日向子, 長田昌彦
    • 雑誌名

      応用地質

      巻: 63 ページ: 307-313

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 史跡でのIoT技術の活用事例2023

    • 著者名/発表者名
      長田昌彦, 小澤一稀, 船引耕平, 金子義人, 高橋優輔
    • 雑誌名

      応用地質

      巻: 63 ページ: 297-306

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluating changes in the degree of saturation in excavation disturbed zones using a stochastic differential equation2022

    • 著者名/発表者名
      Togashi Yota、Mizuo Kazuki、Osada Masahiko、Yamabe Tadashi、Kameya Hiroshi
    • 雑誌名

      Computers and Geotechnics

      巻: 143 ページ: 104598-104598

    • DOI

      10.1016/j.compgeo.2021.104598

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Principal strain rotation of anisotropic tuff due to continuous water-content variation2021

    • 著者名/発表者名
      Togashi Yota、Imano Takanobu、Osada Masahiko、Hosoda Koichi、Ogawa Koji
    • 雑誌名

      International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences

      巻: 138 ページ: 104646-104646

    • DOI

      10.1016/j.ijrmms.2021.104646

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 大気圧変動に対する飽和度低下による間隙空気圧変化の時系列解析2021

    • 著者名/発表者名
      長田 昌彦, 竹村 貴人, 五嶋 壮太, 富樫 陽太, 大沢 光司
    • 雑誌名

      岩の力学国内シンポジウム講演集

      巻: 15 ページ: 221-226

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of stress path on brittle failure of sandstone: Difference in crack growth between tri-axial compression and extension conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Kamran Panaghi, Takato Takemura, Daisuke Asahina, Manabu Takahashi
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: - ページ: 228865-228865

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2021.228865

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 不飽和状態における田下凝灰岩の強度特性2024

    • 著者名/発表者名
      小田部 晏彦,富樫 陽太,畠山 健,長田 昌彦
    • 学会等名
      土木学会第50回岩盤力学に関するシンポジウム講演集, pp.108-113,2024.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Long Term Measurements in Engineering Geology2024

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Osada
    • 学会等名
      14th Asian Regional Conference of IAEG, Universiti Teknologi Malaysia (UTM) Kuala Lumpur, Malaysia, 26th-29th February, 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fundamental study on estimation of permeability at in-situ EDZ from pore air pressure response2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Osada, Koji Osawa, Christina Putri Widyaningtyas, Yota Togashi
    • 学会等名
      15th ISRM Congress 2023 & 72nd Geomechanics Colloquium. Schubert & Kluckner (eds.) OCTOBER 09th - 14th, 2023, SALZBURG CONGRESS, AUSTRIA, pp.2581-2585,2023.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地下軍需工場跡地内の坑道壁面環境モニタリング2023

    • 著者名/発表者名
      長田 昌彦,青木 新之介,広瀬 朱音,吉成 結菜,小林 璃桜,大寺 裕也
    • 学会等名
      日本応用地質学会令和5年度研究発表会講演論文集, pp. 210-211, 2023.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Numerical approach to evaluate the influence of water saturation on the strength of Neogene Tuff in Utsunomiya city, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Ranaweera N, Togashi Y, Osada M, Kawanoue R
    • 学会等名
      ISRM, Proc. EUROCK2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 含水に伴う田下凝灰岩の強度変化と平均応力変化によるモデル化2023

    • 著者名/発表者名
      小田部 晏彦,富樫 陽太,長田 昌彦,畠山 健
    • 学会等名
      土木学会, 第49回岩盤力学に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 廃棄物埋設における掘削に伴う岩盤の力学状態と水理特性を踏まえた地下水移動評価の考え方2023

    • 著者名/発表者名
      東原知広, 市耒高彦, 入江正明, 長田昌彦
    • 学会等名
      土木学会, 第49回岩盤力学に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 廃棄物埋設における岩盤の力学水理連成試験機の製作と動作確認試験2023

    • 著者名/発表者名
      市耒高彦, 東原知広, 入江正明, 長田昌彦
    • 学会等名
      土木学会, 第49回岩盤力学に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of a test method for the effects of cyclic dry and wet damage to archaeological stone JpGU 2022 開催年月日 2022年5月22日 - 2022年6月3日 記述言語 英語 会議種別 ポスター発表 主催者2022

    • 著者名/発表者名
      Takato Takemura
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 外気圧の周期的変動に対する岩石ブロック内の気圧応答2022

    • 著者名/発表者名
      長田昌彦, 大沢光司, クリスティーナプツリ, 野澤海人
    • 学会等名
      日本応用地質学会, 令和4年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 亀裂性岩盤の3次元透水テンソルの推定方法と異方応力下での透水性に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      竹村 貴人, 細野 日向子, 作道 悠, 川北 章悟, 鈴木 健一郎
    • 学会等名
      日本応用地質学会, 令和4年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Influence of advection and diffusion on water content changes in tuff deformation during the drying process2022

    • 著者名/発表者名
      Neranjan Ranaweera, Yota Togashi
    • 学会等名
      地盤工学会, GeoKanto2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of a test method for the effects of cyclic dry and wet damage to archaeological stone2022

    • 著者名/発表者名
      Takemura, T.
    • 学会等名
      JpGU-EGU2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 間隙水圧の周期的変動が岩石亀裂の透水係数に与える影響 ―実験的検討―2021

    • 著者名/発表者名
      李 楊、川北 章悟、朝比奈 大輔、竹村 貴人
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 長期モニタリングによる多孔質凝灰岩の割れ目開口幅の季節変化2021

    • 著者名/発表者名
      長田昌彦, 船引耕平, 高橋優輔
    • 学会等名
      日本応用地質学会令和3 年度研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 堆積軟岩石からなる遺跡石材の浸水・乾燥繰り返し試験機 による損傷過程の評価2021

    • 著者名/発表者名
      作道 悠,宿澤 未波,竹村 貴人
    • 学会等名
      日本応用地質学会令和3 年度研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Seasonal change of a fracture aperture in porous tuffaceous rock with 0.01mm-order real-time monitoring2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Osada and Kohei Funabiki
    • 学会等名
      5th International Workshop on Rock Mechanics and Engineering Geology in Volcanic Fields
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exact solution of Richard’s equation using heat transfer boundary and application to dry-induced deformation behavior of Tage tuff2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuo K., Togashi Y. & Osada M.
    • 学会等名
      5th International Workshop on Rock Mechanics and Engineering Geology in Volcanic Fields
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deformation characteristics of sedimentary rock due to continuous changes of moisture content in wetting process2021

    • 著者名/発表者名
      Togashi Y., Imano T. & Osada M.
    • 学会等名
      Proc. ACUUS2020 (IOP Conference Series: Earth and Environmental Science)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 長期観測により確認された降雨に伴う凝灰岩開口割れ目の変位挙動2020

    • 著者名/発表者名
      長田昌彦, 小澤一稀, 船引耕平, 弓明義
    • 学会等名
      日本応用地質学会令和2年度研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素地下貯留サイトとしての堆積岩類のせん断面形成過程と透水挙動に関する実験的研究2020

    • 著者名/発表者名
      竹村貴人,朝比奈大輔,佐藤 稔
    • 学会等名
      日本応用地質学会令和2年度研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Rotation of three principal strains of tuff during drying shrinkage2020

    • 著者名/発表者名
      Togashi Yota, Osada Masahiko, Yamabe Tadashi
    • 学会等名
      Proc. EUROCK 2020, 2020-175, 7 pages.
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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