熱・水・応力・化学連成場の岩盤透水・力学特性の解明と連成数値シミュレータの開発

• 研究課題/領域番号: 26249139
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 地球・資源システム工学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 安原 英明 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70432797)
• 研究分担者: 岸田 潔 京都大学, 工学研究科, 教授 (20243066) ; 小山 倫史 関西大学, 社会安全学部, 准教授 (20467450) ; 菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (90508342)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2015年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2014年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
• キーワード: 岩石不連続面 / 透水特性 / THMC連成シミュレータ / 透水・力学特性 / 連成シミュレータ / 高アルカリ溶液

研究成果の概要

本研究では，拘束圧・温度・化学条件を制御した岩石不連続面・実部の透水・力学試験を実施し，応力・温度・化学条件に依存する鉱物溶解・沈殿現象による岩石の透水・力学特性の経時変化を定量的に評価した．次に，得られる実験結果を再現できる現象論的解析モデルを構築すると共にモデルの有用性を検討した．最終的に，構築される解析モデルを数値シミュレータに組み込み，熱・水・応力・化学連成シミュレータを開発し，高レベル放射性廃棄物処分施設ニアフィールドの長期性能評価への適用性を検討した．

研究成果

• [国際共同研究] KIGAM(韓国)
• [国際共同研究] KIGAM(韓国)
• [国際共同研究] KIGAM(韓国)
• [雑誌論文] 圧力溶解を考慮した連成モデルへのDual Porosity理論実装と岩盤の長期透水性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 緒方蒋，安原英明，岸田潔
  • 雑誌名: 材料 巻: 67 ページ: 310-317
  • NAID: 130006515912
• [雑誌論文] 温度・拘束圧・持続載荷期間に依存する堆積岩不連続面の変形・透水特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木下尚樹，安原英明
  • 雑誌名: Journal of MMIJ 巻: 133 ページ: 53-57
  • NAID: 130005519983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of magnesium to improve uniform distribution of precipitated minerals in 1-m column specimens (2017)
  • 著者名/発表者名: Putra Heriansyah、Yasuhara Hideaki、Kinoshita Naoki、Hirata Akira
  • 雑誌名: Geomechanics and Engineering 巻: 12 号: 5 ページ: 803-813
  • DOI: 10.12989/gae.2017.12.5.803
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Constitutive model for soft rocks considering structural healing and decay (2017)
  • 著者名/発表者名: Kikumoto Mamoru、Nguyen Vu Pham Quang、Yasuhara Hideaki、Kishida Kiyoshi
  • 雑誌名: Computers and Geotechnics 巻: 91 ページ: 93-103
  • DOI: 10.1016/j.compgeo.2017.07.003
  • NAID: 120006329209
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Applicability of Natural Zeolite for NH-Forms Removal in Enzyme-Mediated Calcite Precipitation Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Putra Heriansyah、Yasuhara Hideaki、Kinoshita Naoki
  • 雑誌名: Geosciences 巻: 7 号: 3 ページ: 61-61
  • DOI: 10.3390/geosciences7030061
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Optimum Condition for the Application of Enzyme-Mediated Calcite Precipitation Technique as Soil Improvement Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Putra Heriansyah、Yasuhara Hideaki、Kinoshita Naoki
  • 雑誌名: International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology 巻: 7 号: 6 ページ: 2145-2145
  • DOI: 10.18517/ijaseit.7.6.3425
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Coupled thermo-hydro-mechanical-chemical modeling by incorporating pressure solution for estimating the evolution of rock permeability (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Yasuhara, Naoki Kinoshita, Sho Ogata, Dae-Sung Cheon, and Kiyoshi Kishida
  • 雑誌名: International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 巻: 86 ページ: 104-114
  • NAID: 120005890319
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 圧力溶解現象を考慮した数値解析モデルによる岩盤の長期透水特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安原英明，緒方奨，木下尚樹，岸田潔
  • 雑誌名: 土木学会論文集C（地圏工学） 巻: 71 ページ: 292-300
  • NAID: 130005105134
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 生体触媒を活用した炭酸カルシウム結晶析出による地盤固化効果の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安原 英明・Debendra NEUPANE・木下 尚樹・林 和幸・海野 寿康
  • 雑誌名: 土木学会論文集C（地圏工学） 巻: 70 ページ: 290-300
  • NAID: 130004559425
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stability analysis of masonry structure in Angkor ruin considering the construction quality of the foundation (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, R., Koyama, T., Kikumoto, M., Saito, T. and Mimura, M.
  • 雑誌名: Journal of Civil Engineering Research 巻: 4 ページ: 78-82
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 面内等方弾性を仮定した岩盤が三軸応力下で示す非三軸性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 富樫 陽太，菊本 統，谷 和夫
  • 雑誌名: 地盤工学ジャーナル 巻: 9 ページ: 479-493
  • NAID: 130004944114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 圧力溶解と岩盤・地層処分：連成数値シミュレータを用いた天然バリアの長期透水特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 緒方 奨・安原 英明・木下 尚樹
  • 学会等名: 第14回岩の力学に関するシンポジウム
  • 発表場所: 神戸国際会議場・兵庫県・神戸市
  • 年月日: 2017-01-10
• [学会発表] 持続載荷せん断試験による岩石不連続面の変形特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本 哲徳・安原 英明・木下 尚樹
  • 学会等名: 第14回岩の力学に関するシンポジウム
  • 発表場所: 神戸国際会議場・兵庫県・神戸市
  • 年月日: 2017-01-10
• [学会発表] Observation and quantification of fracture aperture in granite core using X-ray tomography and edge detection technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, S., Sakamoto, T., Yasuhara, H., Kishida, K.
  • 学会等名: 51st US Symp. on Rock Mechs./Geomechs
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical modeling of coupled THMC processes for predicting fluid flow and transport behavior within fractured rocks (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogata, S., Kinoshita, N., Yasuhara, H., Kishida, K.
  • 学会等名: 51st US Symp. on Rock Mechs./Geomechs
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of cutoff time on slide-hold-slide process of single rock joint in consideration of the heating influence (2017)
  • 著者名/発表者名: Kishida., K., Matsumoto, K., Yano, ST., Nakashima, S., Yasuhara, H.
  • 学会等名: 51st US Symp. on Rock Mechs./Geomechs
  • 国際学会
• [学会発表] Predictions of rock permeability by THMC model considering pressure solution (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhara, H., Kinoshita, N. and Kishida, K.
  • 学会等名: 50th US Symp. on Rock Mechs./Geomechs
  • 発表場所: The Westin Galleria Houston（アメリカ，ヒューストン）
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] 岩盤の透水挙動評価を目的とした連成数値シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 緒方 奨・安原 英明・木下 尚樹
  • 学会等名: 第65期日本材料学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス・富山県・富山市
  • 年月日: 2016-05-27
• [学会発表] Permeability Experiment in a Single Granite Fracture under Different Stress, Temperature, and pH Conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Yasuhara, Naoki Kinoshita, Dae-Sung Cheon, and Kiyoshi Kishida
  • 学会等名: 2016 Korea-Japan Symposium on Rock Mechanics Engineering
  • 発表場所: KIGAM（韓国大田）
  • 年月日: 2016-05-19
  • 国際学会
• [学会発表] Coupled THMC model to predict long-term evolution of rock permeability (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideki YASUHARA and Kiyoshi KISHIDA
  • 学会等名: The Twenty-Eight KKHTCNN Symposium on Civil Engineering
  • 発表場所: チュラロンコン大学（バンコク・タイ）
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] 地化学作用を考慮した花崗岩不連続面の透水特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田健太，安原英明，木下尚樹
  • 学会等名: 第50回地盤工学研究発表会
  • 発表場所: 北海道科学大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-09-02
• [学会発表] 高pH 水を用いた花崗岩不連続面の透水実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田健太，安原英明，木下尚樹
  • 学会等名: 土木学会四国支部 第21回技術研究発表会
  • 発表場所: 香川大学（香川県・高松市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] 熱・水・応力・化学連成解析モデルによる天然バリアの長期透水特性予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 緒方奨，安原英明，木下尚樹
  • 学会等名: 土木学会四国支部 第21回技術研究発表会
  • 発表場所: 香川大学（香川県・高松市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] Chemically-and Mechanically-Driven Alteration of Permeability in Fractured Rocks Under Different Stress, Temperature, and pH Conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yasuhara, N. Kinoshita, S. Nakashima, and K. Kishida
  • 学会等名: The 13th International Congress of Rock Mechanics, ISRM Congress 2015
  • 発表場所: Montreal Convention Centre（モントリオール・カナダ）
  • 年月日: 2015-05-12
  • 国際学会
• [学会発表] Structural healing and decay of sedimentary soft rock in triaxial slide-hold-slide process and its modeling (2014)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Kikumoto, Nguyen P. Q. Vu, Masato Ohno, Kiyoshi Kishida, Hideaki Yasuhara and Derek Elsworth
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] Mechanical Behavior of Rock Joints with Various Kinds of Joint Surface Roughness under Cyclic Direct Shear Loading Conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Maskey, H. Yasuhara and K. Kishida
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] Discussion on friction factor of single rock joint under slide-hold-slide process in considering influence of thermal conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Tsuda, Hideaki Yasuhara, Takao Yano, Kiyoshi Kishida
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] Evolution of Permeability in Granite Fracture under High pH Conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yasuhara, N. Kinoshita, K. Maeta, S. Nakashima, K. Kishida
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] 3D CFD-DEM Modeling for Clogging Process of Cement-based Grout (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, H. and Koyama, T.
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] 2D CFD-DEM simulations for injection of cement-based grout - the effect of particle adsorption (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, S., Koyama, T., Shimizu, H.
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] CFD-DEM simulations for injection of cement-based grout - the effect of particle size (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, S., Koyama, T., Shimizu, H.
  • 学会等名: 8th Asian Rock Mechanics Symposium (2014 ARMS8)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-17
• [学会発表] Evaluation on the Healing of Single Rock Fracture under Thermal Conditions during Slide-hold-slide Process (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, N., Yasuhara, H., Yano, T. and Kishida, K.
  • 学会等名: 27th KKHTCNN Symposium on Civil Engineering
  • 発表場所: 中国上海
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] Evolution of Mechanical and Hydraulic Properties in Sandstone Induced by Mineral Trapping (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhara, H., Kinoshita, N., Nakashima, S., and Kishida, K.
  • 学会等名: 48th US Symp. on Rock Mechs.
  • 発表場所: 米国ミネアポリス
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-05
• [学会発表] Time Dependency Friction Factor of Rock Single Fracture under Slide-Hold-Slide Direct Shear Experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: Kishida, K., Tsuda, N., Yano, T., and Yasuhara, H.
  • 学会等名: 48th US Symp. on Rock Mechs.
  • 発表場所: 米国ミネアポリス
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-05