JAEA-Review-2010-014.pdf:27.34MB - 日本原子力研究開発機構

JAEA-Review 2010-014 

超深地層研究所計画年度報告書(2008 年度) 

日本原子力研究開発機構 

地層処分研究開発部門東濃地科学研究ユニット 

竹内真司, 國丸貴紀,見掛信一郎 +1 , 西尾和久 ※ , 鶴田忠彦, 松岡稔幸, 早野明, 

竹内竜史, 三枝博光, 大山卓也, 水野崇, 平野享 ※ , 尾方伸久, 濱克宏, 

池田幸喜 +1 ,山本勝 +1 , 弥富洋介, 島田顕臣, 松井裕哉, 伊藤洋昭, 杉原弘造 

(2010 年 2 月 15 日受理) 

独立行政法人日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは,「地層処分技術に関する研究開 

発」のうち深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として,結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地 

層研究所計画を進めている。本計画は,「第 1 段階;地表からの調査予測研究段階」,「第 2 段階;研究 

坑道の掘削を伴う研究段階」,「第 3 段階;研究坑道を利用した研究段階」の 3 段階からなる約 20 年の計 

画であり,現在は,第 2 段階である「研究坑道の掘削を伴う研究段階」を進めている。 

本報告書は,2002 年 2 月に改訂した「超深地層研究所地層科学研究基本計画」に基づき,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」における 2008 年度に実施した 1)調査研究, 

2)施設建設,3)共同研究等の成果を取りまとめたものである。 

東濃地科学センター(駐在):〒509-6132 岐阜県瑞浪市明世町山野内 1-64 

+1;東濃地科学センター施設建設課 

※ 技術開発協力員 

i


Mizunami Underground Research Laboratory Project 

Annual Report for Fiscal Year 2008 

Shinji TAKEUCHI, Takanori KUNIMARU, Shinichiro MIKAKE +1 , Kazuhisa NISHIO ※ , 

Tadahiko TSURUTA, Toshiyuki MATSUOKA, Akira HAYANO, Ryuji TAKEUCHI, 

Hiromitsu SAEGUSA, Takuya OHYAMA, Takashi MIZUNO, Toru HIRANO ※ , Nobuhisa OGATA, 

Katsuhiro HAMA, Koki IKEDA +1 , Masaru YAMAMOTO +1 , Yosuke IYATOMI, Akiomi SHIMADA, 

Hiroya MATSUI, Hiroaki ITO and Kozo SUGIHARA 

Tono Geoscientific Research Unit 

Geological Isolation Research and Development Directorate, Japan Atomic Energy Agency 

Akiyo-cho, Mizunami-shi, Gifu-ken 

(Received February 15, 2010) 

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) at Tono Geoscience Center (TGC) is developing a geoscientific 

research project named Mizunami Underground Research Laboratory (MIU) Project in crystalline rock 

environment in order to establish scientific and technological basis for geological disposal of HLW. 

Geoscientific research at MIU is planned to be carried out in three phases over a period of 20 years; 

Surface-based Investigation Phase (PhaseⅠ), Construction Phase (PhaseⅡ) and Operation Phase (Phase 

Ⅲ). Currently, the project is under the Construction Phase. 

This document presents the following results of the research and development performed in fiscal year 

2008, as a part of the Construction Phase based on the MIU Master Plan updated in 2002, 

1) Investigation at the MIU Construction Site and the Shobasama Site, 

2) Construction at the MIU Construction Site, 

3) Research Collaboration. 

Keywords: Mizunami Underground Research Laboratory, MIU Project, Geological Disposal of HLW, 

Crystalline Rock 

+1 ; Geoscience Facility Construction Section, Tono Geoscience Center 

※; Collaborating Engineer 

ii


目次 

1. はじめに ...........................................................................................................................1 

2. 超深地層研究所計画の概要................................................................................................3 

2.1 超深地層研究所周辺の地質...........................................................................................4 

2.2 瑞浪超深地層研究所の施設概要 ....................................................................................5 

2.3 超深地層研究所計画の目標...........................................................................................7 

2.4 調査研究の進め方 ........................................................................................................7 

3. 2008 年度の調査研究の概要 ............................................................................................. 13 

3.1 研究所用地における調査研究の概要 ............................................................................. 13 

3.2 研究所用地における施設建設の概要 ............................................................................. 13 

3.3 正馬様用地における調査研究の概要 ............................................................................. 13 

4. 研究所用地における調査研究および施設建設 ..................................................................... 14 

4.1 瑞浪超深地層研究所用地における調査研究 ................................................................... 14 

4.1.1 地質・地質構造に関する調査研究 ........................................................................... 14 

4.1.2 岩盤力学に関する調査研究 ................................................................................... 28 

4.1.3 岩盤の水理に関する調査研究 ................................................................................ 37 

4.1.4 地下水の地球化学に関する調査研究 ...................................................................... 58 

4.1.5 深地層の工学技術の基礎の開発 ............................................................................ 68 

4.2 正馬様用地における調査研究 ...................................................................................... 78 

4.3 研究所用地における施設建設 ...................................................................................... 86 

5. 共同研究・施設供用.......................................................................................................... 92 

6. 地層処分技術に関する分野間の連携研究 ......................................................................... 102 

7. おわりに ........................................................................................................................ 104 

付録広域地下水流動研究 2008 年度報告 ............................................................................ 105 

iii


Contents 

1. Introduction ...............................................................................................................................................1 

2. Overview of the Mizunami Underground Research Laboratory Project...................................................3 

2.1 Geology..............................................................................................................................................4 

2.2 Overview of the MIU facilities ..........................................................................................................5 

2.3 Goals of the MIU Project ...................................................................................................................7 

2.4 Spatial scales......................................................................................................................................7 

3. Outline of the R&D activities in FY2008 ...............................................................................................13 

3.1 R&D activities at the MIU Construction Site ..................................................................................13 

3.2 Construction at the MIU Construction Site......................................................................................13 

3.3 R&D activities at the Shobasama Site .............................................................................................13 

4. Results of investigations and construction at the MIU Construction Site in FY2008 ............................14 

4.1 Geological investigations.................................................................................................................14 

4.1.1 Geological investigations..........................................................................................................14 

4.1.2 Rock mechanical investigations................................................................................................28 

4.1.3 Hydrogeological investigations.................................................................................................37 

4.1.4 Hydrochemical investigations...................................................................................................58 

4.1.5 Development of engineering technology for deep underground...............................................68 

4.2 Investigation plan at the Shobasama Site ......................................................................................78 

4.3 Construction at the MIU Construction Site......................................................................................86 

5. Research collaboration with related research organizations ...................................................................92 

6. Research collaboration among the geological disposal technologies....................................................102 

7. Conclusions ...........................................................................................................................................104 

Appendix Results on the Regional Hydrogeological Study Project in FY2008 .........................................105 

iv


1. はじめに 

独立行政法人日本原子力研究開発機構(以下,原子力機構)東濃地科学センターは,原子力政策大 

綱 1) に示されている「深地層の研究施設等を活用して,深地層の科学的研究,地層処分技術の信頼性 

向上や安全評価手法の高度化等に向けた基盤的な研究開発,安全規制のための研究開発を引き続き 

着実に進めるベきである」との方針に基づき,「地層処分技術に関する研究開発」のうち深地層の科学的 

研究を進めている。このうち,超深地層研究所計画は,結晶質岩(花崗岩)を主な対象として岐阜県瑞浪 

市において進めている研究計画である。 

東濃地科学センターでは,1994 年 6 月に公表された「原子力の研究,開発及び利用に関する長期計 

画(以下,原子力長計)」 2) において示されている「地層処分研究開発の基盤となる深部地質環境の科学 

的研究を着実に進めること」との方針および明らかにされた深地層の研究施設の位置づけに基づき,「超 

深地層研究所地層科学研究基本計画(以下,基本計画)」 3) を 1996 年 11 月に策定し,超深地層研究所 

計画における調査研究を進めてきた。その後,2000 年 11 月に策定された原子力長計 4) において核燃料 

サイクル開発機構(以下,サイクル機構;現:原子力機構)に新たな役割が示されことに伴い,2001 年 4 月 

に基本計画の改定を行った 5) 。また,2002 年 1 月に,瑞浪市と瑞浪市明世町の市有地の賃貸借契約を 

締結し,超深地層研究所の研究坑道などの施設建設を同市有地へ変更したことを機に,再度,基本計 

画を改訂した 6) 。なお,基本計画の改訂は,超深地層研究所における調査研究や我が国の地層処分研 

究開発等の進展に伴って適宜行う予定である。 

本報告書は,この基本計画 6) に基づき作成した 2008 年度の年度計画 7) に基づき実施した,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)における 2008 年度の調査研究の成果を示し 

たものである。 

また,東濃地科学センターでは,地質環境特性の研究を担うプロジェクトのひとつとして,超深地層研 

究所計画に先立ち広域地下水流動研究を進めてきた 8) 。この研究は,広域における地表から地下深部 

までの地質・地質構造,岩盤の水理や地下水の水質を明らかにするために必要な調査・解析技術などを 

開発することを目標として,1992 年度より研究対象とする地下水流動系の涵養域から流出域までを包含 

する約 10km 四方の領域を対象に調査研究を実施してきており,2004 年度末をもって主な現場調査を終 

了した。2005 年度からは,土岐花崗岩における水理学的・地球化学的な基礎情報の取得および地下水 

流動解析結果の妥当性確認のためのデータ取得を目的として,既存の観測設備を用いた表層水理観 

測(河川流量観測,降水量観測)および既存のボーリング孔を用いた地下水長期モニタリングを継続して 

いる。なお,超深地層研究所計画では,広域地下水流動研究で取得されたこれらの観測データを,研究 

坑道の建設に伴う周辺の岩盤や地下水の変化を把握するために利用している。本報告書の巻末の付録 

に,広域地下水流動研究における 2008 年度の調査研究の成果を示す。 

参考文献 

1) 原子力委員会:“原子力政策大綱”(2005). 

2) 原子力委員会:“原子力の研究,開発及び利用に関する長期計画”(1994). 

3) 動力炉・核燃料開発事業団:“超深地層研究所地層科学研究基本計画”,PNC TN7070 96-002 

(1996). 

4) 原子力委員会:“原子力の研究,開発及び利用に関する長期計画”(2000). 

5) 核燃料サイクル開発機構:“超深地層研究所地層科学研究基本計画”,JNC TN7410 2001-009 

(2001). 

6) 核燃料サイクル開発機構:“超深地層研究所地層科学研究基本計画”,JNC TN7410 2001-018 

(2002). 

7) 日本原子力研究開発機構:“超深地層研究所計画年度計画書(2008 年度)” JAEA-Review 

- 1 -


2008-072(2009). 

8) 動力炉・核燃料開発事業団:“広域地下水流動研究基本計画書”,PNC TN7020 98-001(1997). 

- 2 -


2. 超深地層研究所計画の概要 

超深地層研究所計画における調査研究は,研究坑道の建設に先立って開始し,研究坑道の完成後 

までの約 20 年をかけて実施する。本計画では,研究坑道の建設工程やこれに伴う調査研究の課題,対 

象,空間スケールなどの違いを考慮し,計画全体を,第 1 段階(地表からの調査予測研究段階),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 3 段階に区分し 

て調査研究を進めている。このように段階的に研究を進めることにより,人工的な擾乱を受けていない地 

質環境と,その地質環境が研究坑道の掘削などにより変化していく状況を把握することが可能となる。ま 

た,深部地質環境に関する情報量が段階的に増加することにより,評価すべき項目の重要度を段階的 

に把握するとともに,調査の種類・量,解析・評価の手法と結果の精度との関係を事例的に示すことが可 

能になると考えられる。 

本計画は,基本計画 1) に基づき,岐阜県瑞浪市明世町にある原子力機構用地(図 2-1:正馬様用地) 

において「地表からの調査予測研究段階(第 1 段階)」を進めてきた。その後,2002 年 1 月に瑞浪市と市 

有地の賃貸借契約を締結し,超深地層研究所の研究坑道等の施設を市有地(図 2-1:瑞浪超深地層研 

究所用地;以下,研究所用地)に設置し,調査研究を進めることとした。 

N 

東濃地科学センター 

土岐市街地瑞浪市街地 

図 2-1 超深地層研究所の設置場所 

- 3 - 

東濃鉱山 

正馬様用地 

瑞浪超深地層研究所用地

2.1 超深地層研究所周辺の地質 


研究所用地および正馬様用地ならびにその周辺においては,基盤をなす後期白亜紀の花崗岩(土岐 

花崗岩)を新第三紀中新世の堆積岩(瑞浪層群)が不整合に覆い,さらにそれを固結度の低い新第三紀 

鮮新世の砂礫層(瀬戸層群)が不整合に覆っている(図 2.1-1) 2) 。 

図 2.1-1 超深地層研究所周辺の地質概要 

- 4 - 

(糸魚川,1980 を一部修正)2) 

正馬様用地

2.2 瑞浪超深地層研究所の施設概要 


瑞浪超深地層研究所は,超深地層研究所計画に係わる主要な施設である地上施設と研究坑道から 

なる(図 2.2-1,図 2.2-2)。地上施設は,立坑掘削に用いる櫓設備と巻上設備,掘削に伴い必要となる給 

排水設備,換気設備,コンクリートプラント,排水処理設備などの付帯設備,作業全体に係る設備として 

の受変電設備,非常用発電設備,資材置場,火工所,管理棟などからなる。一方,研究坑道は,主立坑, 

換気立坑,二つの水平坑道群(中間ステージおよび最深ステージ),深度 300m における調査研究用の 

水平坑道(深度 300m 研究アクセス坑道)および深度 100m ごとに主立坑と換気立坑をつなぐ予備ステー 

ジなどからなる。深度 300m 研究アクセス坑道については,2008 年度に,以下に示す理由により設置する 

こととした。 

平成 12 年 6 月に「特定放射性廃棄物の最終処分に関する法律」(平成 12 年 6 月,法律第 117 号, 

以下,「最終処分法」)が公布され,この法律に基づき同年 10 月に「特定放射性廃棄物の最終処分に関 

する基本方針」 3) (以下,「基本方針」)および「特定放射性廃棄物の最終処分に関する計画」 4) (以下, 

「最終処分計画」)が定められた。この「基本方針」および「最終処分計画」は,今後の技術の変化等,事 

情の変更に応じて所要の見直しを行うものとされており,平成 20 年 4 月に改定が行われた。改定された 

「基本方針」では,『研究開発機関は,最終処分の安全性,信頼性について,分かりやすい情報発信に 

努めるとともに,深地層の研究施設等においては,当該研究施設や研究開発の内容の積極的な公開等 

を通じて,特定放射性廃棄物の最終処分に関する国民との相互理解促進に貢献していくことが重要であ 

る』とされている。「最終処分計画」では,精密調査地区選定時期が平成 20 年代前半から平成 20 年代中 

頃に,処分施設建設地選定時期が平成 30 年代後半から平成 40 年前後に変更された。一方,これまで 

の瑞浪超深地層研究所における調査研究により得られた地質環境情報等から,深度 300m 付近は,調 

査研究の対象となる結晶質岩中に位置しており,深部と異なる地質条件(割れ目が多く湧水の可能性が 

ある)を有していることが明らかとなっている。 

以上のような「基本方針」と「最終処分計画」の改定およびこれまでの調査研究で得られた成果を鑑み 

ると,深度 300m に研究坑道を設置し調査研究を実施することにより,深部での調査研究の成果とあわせ 

て技術の高度化が可能となること,研究の場を早期に確保し時間のかかる調査研究を進めることができる 

こと,研究の場を広く一般に公開することで地層処分に関する国民との相互理解促進に貢献できることか 

ら,2008 年度に深度 300m において調査研究用の水平坑道を整備することとした。 

なお,研究坑道のレイアウトは,今後,研究所用地で取得される地質環境の情報に基づき必要に応じ 

て見直す。 

主立坑管理棟 

換気立坑防音ハウス 

防音ハウス 

巻上機室 

コンクリートプラント 

巻上機室 

受変電設備 

(非常用発電設備) 

工事施工者事務所 

- 5 - 

排水処理設備 

図 2.2-1 瑞浪超深地層研究所の地上施設


換気立坑 

(内径4.5m) 

200mボーリング横坑 


予備ステージ 

- 6 - 

主立坑 

(内径6.5m) 

300mステージ 

300m研究アクセス坑道 

中間ステージ 

(深度500m) 

最深ステージ 

(深度1,000m) 

(坑道の位置や長さなどは計画であり,地質環境や施工条件などにより,決定していきます。) 

図 2.2-2 瑞浪超深地層研究所の研究坑道イメージ図

2.3 超深地層研究所計画の目標 


超深地層研究所計画においては,全体目標と段階目標を以下のように設定している 5) 。 

【全体目標】 

① 深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備 

② 深地層における工学技術の基盤の整備 

【段階目標】 

第 1 段階:地表からの調査予測研究段階 

① 地表からの調査研究による地質環境モデルの構築および研究坑道掘削前の深部地質環境の状 

態の把握 

② 研究坑道の詳細設計および施工計画の策定 

③ 研究坑道の掘削を伴う研究段階の調査研究計画の策定 

第 2 段階:研究坑道の掘削を伴う研究段階 

① 研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築および研究坑道の掘削による深部 

地質環境の変化の把握 

② 研究坑道の施工・維持・管理に係わる工学技術の有効性の確認 

③ 研究坑道を利用した研究段階の調査研究計画の策定 

第 3 段階:研究坑道を利用した研究段階 

① 研究坑道からの調査研究による地質環境モデルの構築および研究坑道の拡張による深部地質環 

境の変化の把握 

② 深地層における工学技術の有効性の確認 

2.4 調査研究の進め方 

本計画の全体目標のひとつである「深部地質環境の調査・解析・評価技術の基盤の整備」に関しては, 

高レベル放射性廃棄物の地層処分にとって重要な地質環境特性を安全評価,地下施設の設計・施工 

および環境影響評価の観点から,調査研究の個別目標と課題を図 2.4‐1 に示すとおり設定している 6) 。こ 

れらの個別目標と課題に対する研究成果の反映を念頭において,不均質性を有する地質環境を限られ 

た調査量で効率的に理解していくという考え方に基づき,広域地下水流動研究と組み合わせて,四つの 

空間スケールを設けて調査研究を進めている。図 2.4-2 に空間スケールの概念,表 2.4-1 に空間スケー 

ルと対象範囲の地層処分技術に関する研究開発における位置付けを示す 6) 。 

- 7 -


図 2.4-1 調査研究の個別目標と課題 6) 

図 2.4-2 空間スケールの概念 6) 

- 8 -


表 2.4-1 空間スケールの対象範囲と位置付け 6) 

本研究の実施にあたっては,空間スケールを区分して段階的に調査研究を進め,その進展に伴う情 

報量の増加に応じて,地質環境特性に係る理解度(不確実性)や調査の達成度を順次評価しつつ,次 

の調査または段階へ移行する判断が重要であるとの考え方に基づき,図 2.4-3 に示す繰り返しアプロー 

チを採用している 6) 。図 2.4-4 に繰り返しアプローチに基づく第 1 段階から第 2 段階にいたる調査研究の 

進め方を示す。 

図 2.4-3 調査研究の繰り返しアプローチ 6) 

- 9 - 

地層処分技術に関する研究開発における位置付け


図 2.4-4 研究所用地における第 1 段階から第 2 段階にいたる調査研究の進め方 6) 

それぞれの空間スケールにおいて,繰り返しアプローチを適用して調査研究を合理的に進めていくた 

めには,繰り返しアプローチにおける「調査」→「データの解釈」→「モデル化・解析」の具体的な道すじを 

示すことが重要と考えられる。本計画では,海外のサイト特性調査の事例 7) を参考にして,第 2 段階にお 

ける個別目標および課題の達成に向けた,調査から概念化/モデル化/シミュレーションに至る系統的 

なデータの流れを記述・整理した統合化データフロー 8) を構築し,この統合化データフローに基づいて調 

査研究を進めている。図 2.4-5 に第 2 段階の調査研究のために構築した統合化データフローの例を示 

す。 

この統合化データフローは,地下施設の設計・施工および安全評価の観点から整理した調査研究の 

個別目標と課題に対して,第 1 段階の調査研究の成果に加えて,坑道内から想定される調査の種類と組 

み合わせ,取得するデータの種類,データの解釈および異なる分野で得られた情報の統合など,実際の 

作業の流れに沿って基本的な調査研究の進め方を示したものである。調査研究の進展に伴って蓄積さ 

れた科学的・技術的知見を踏まえて統合化データフローの妥当性を評価し,さらにその最適化および詳 

細化を段階的に図ることにより,地層処分にとって重要な地質環境特性を理解するための体系化された 

調査・評価技術が整備されることになる。 

- 10 -

Ver.1 

調査データ解釈/データセット概念化/モデル化/シミュレーション個別目標/課題 

の造 

地 

質 

構 

布 

の 

把 

握 

分 

3 

次 

元 

岩盤の地質学的不均質性 

の把握 

地形モデル 

地形データ 

既存情報の収集 

被覆層の厚さの把握 

凡例 

地質構造モデル 

( リー 

ジョナルスケー 

ル) 

地下水流動解析 

( リー 


ル) 

水理地質構造モデル 

( リー 


ル) 

被覆層 

・水平分布 

・層序/岩相分布 

・岩石鉱物特性 

基盤花崗岩 

・不整合面の深度・形状 

・岩相/構造領域区分 


層序/岩相データ 

(地質図,地質柱状図など) 

物理探査(逆 VSP,反射法, 

比抵抗,自然電位など) 

移行経路として重要な構 

造の把握 

地質構造データ 

(断層 / 割れ目分布など) 

動流 

下 

水 

の 

地 

性 

の 

把 

握 

特 

動水勾配分布の把握 

共通 

地質 

水理 

地化 

力学 

岩石鉱物特性データ 

(岩石組織,鉱物組成など) 

壁面地質調査/岩盤物性計測 

( 地質・地質構造マッピン 

グ,岩盤分類評価,シュ 

ミット・ロックハンマー, 

針貫入試験,帯磁率計測, 

三次元レーザースキャナ 

ー計測など) 

岩盤中の透水性分布の 

把握 

岩石化学特性データ 

(化学,同位体組成など) 

内 

調 

査 

坑 

不連続構造 

・三次元分布・形状 


坑内湧水の採水調査 

( 化学分析 , 原位置測定 

など) 

水 

の 

地 

球 

下 

地 

把 

握 

の 

的 

特 

性 

学 

化 

酸化還元環境の把握 

岩盤物理特性データ 

( 弾性波速度 , 比抵抗 , 一 

軸圧縮強度(推定値含む) 

空隙率 , 密度など) 

地下水の pH 分布の把握 


( ロー 

カルスケー 

ル) 

室内試験・調査 

( 岩石鉱物調査 , 年代測定 , 

地球化学調査,生物化学 

調査など) 

地下水位 

地下水の塩分濃度分布の 

把握 


( ロー 


ル) 


( ロー 


ル) 

岩芯地質調査 

涵養量 

質 

移 

動 

の 

物 


把 

握 

の 

遅 

延 

効 

果 

岩盤の収着・拡散特性の 

把握 

被覆層 

・水理特性(透水性) 

・水理学的有効空隙率 

孔壁画像調査 

物質移動場の把握 

地球化学モデル 

( ロー 


ル) 

地球化学シミュレーション 

( ロー 


ル) 

物理検層 

コロイド/有機物/微生 

物の影響の把握 




表層水理特性データ 

( 河川流量 , 降水量 , 蒸発 

散量,地下水位など) 

流体検層 

効 

果 

の 

釈 

希 

把 

握 

帯水層の分布の把握 




深層水理特性データ 

( 湧水箇所 , 透水係数 , 透 

水量係数,貯留係数など) 

単孔式水理試験 

帯水層中の流速分布の 

把握 


( サイト 

/ 

ブロックスケール) 

水頭分布 

長期地下水位・水圧変動 

データ 

地下水の採水調査 

( 化学分析 , 原位置測定 , 

生物化学調査など) 

応力場の把握 

湧水量 

湧水量データ 

- 11 - 

の 

把 

握 

態 

水 

理 

状 

・ 

の 

力 

学 

辺 

空 

洞 

周 

下 

地 

孔間トモグラフィ探査 

岩盤の物理・力学特性の 

把握 


( サイト 

/ 



( サイト 

/ 


被覆層中の地下水 

・水質 

・起源/滞留時間 

・コロイド/有機物/微生 

物の化学特性 

孔間水理試験 

地下空洞への地下水流入 

量の把握 

初期応力測定 

EDZ の分布/物理・力学 

特性の把握 

地球化学モデル 

( サイト 

/ 


地球化学シミュレーション 

( サイト 

/ 


基盤花崗岩中の地下水 

・水質 

・起源/滞留時間 

・コロイド/有機物/微生 

物の化学特性 

地表水化学特性データ 

( 化学成分 , 同位体など ) 

不連続構造などの有無の 

把握 

地下水化学特性データ 

(化学成分,同位体,コロイ 

ド/有機物/微生物など) 

室内試験・調査 

( 岩石鉱物調査 , 年代測定 , 

地球化学調査,透水試験, 

物質移動試験,物理物性 

試験,力学試験など) 

被覆層 

・収着・拡散特性 

・物質移動場の構造特性 

の 

温 

度 

下 

地 

の 

把 

握 

境 

環 

岩盤傾斜量計測 

地温勾配分布の把握 

物質移行概念モデル 


・収着・拡散特性 

・物質移動場の構造特性 

・空隙構造特性 

物理探査(弾性波探査, 

電気探査,重力探査など) 

岩盤の熱特性の把握 

表層水理試験/気象観測 

周 

辺 

環 

境 

へ 

が 

設 

建 

設 

施 

地 

下 

握把 

影 

響 

の 

る 

与 

え 

地下水位分布への影響の 

把握 


・収着特性 

・マトリクス拡散深さ 

・空隙構造特性 

湧水量計測 

地下水圧分布への影響の 

把握 

応力解析・掘削解析 

( サイト 

/ 


岩盤力学モデル 

( サイト 

/ 


物質移動特性データ 

(収着・拡散係数,空隙構 

造など) 

地下水水圧観測 

ン 

グ 

リ 

ニ 

タ 

モ 

地下水の水質への影響の 

把握 

被覆層/基盤花崗岩 

・力学・熱特性 

岩盤力学・熱特性データ 

(一軸圧縮強度,ヤング率, 

熱伝導率,地温勾配など) 

地下水水質観測 

騒音・振動の把握 

初期応力状態 

初期応力データ 

岩盤ひずみ計測 

調査・解析に関係する項目調査・解析に関係しない項目該当する個別目標/課題該当しない個別目標/課題調査・解析の流れ整合性の確認分岐/合流する流れ分岐/合流しない流れ 

(「既存情報の収集」とは第一段階までの調査を示す) 

統合化データフロー(第2段階)(※変更の可能性あり) 

図 2.4-5 研究目標/反映先と系統的なデータの流れを記述・整理したフローの例 8)


参考文献 

1) 動力炉・核燃料開発事業団:“超深地層研究所地層科学研究基本計画”,PNC TN7070 96-002 

(1996). 

2) 糸魚川淳二:“瑞浪地域の地質”,瑞浪市化石博物館専報,No1, pp.1-50(1980). 

3) 通商産業省(2000):“特定放射性廃棄物の最終処分に関する基本方針を定めた件”,平成 12 年 10 

月 2 日,通商産業省告示第 591 号. 

4) 通商産業省(2000):“特定放射性廃棄物の最終処分に関する計画を定めた件”,平成 12 年 10 月 2 

日,通商産業省告示第 592 号. 

5) 核燃料サイクル開発機構:“超深地層研究所地層科学研究基本計画 2002 年 2 月”,JNC TN7410 

2001-018(2002). 

6) 核燃料サイクル開発機構:“高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する知識基盤の構築-平 

成 17 年取りまとめ-分冊 1 深地層の科学的研究-”,JNC TN1400 2005-014(2005). 

7) NAGRA:“Geosynthese Wellenberg 1996, Ergebnisse der Untersuchungsphasen Ⅰand Ⅱ”,Nagra 

Technical Report NTB96-01(1997). 

8) 太田久仁雄,佐藤稔紀,竹内真司,岩月輝希,天野健治,三枝博光,松岡稔幸,尾上博則:“東濃 

地域における地上からの地質環境の調査・評価技術”,JNC TN7400 2005-023(2005) 

- 12 -


3. 2008 年度の調査研究の概要 

2008 年度の調査研究は,「超深地層研究所計画年度計画書(2008 年度)」 1) に基づいて実施した。以 

下に各調査研究の概要を示す。 

3.1 研究所用地における調査研究の概要 

研究所用地では,第 1 段階における調査研究を 2004 年度までに終了し,第 2 段階における調査研究 

として,研究坑道の掘削を伴う調査研究による地質環境モデルの構築および研究坑道掘削による深部 

地質環境の変化の把握,研究坑道の施工・維持・管理に係る工学技術の有効性の確認および研究坑道 

を利用した研究段階の調査研究計画の策定を実施する。 

2008 年度は,第 2 段階の調査研究として,深度 300m までの研究坑道掘削に伴う地質環境の変化を 

把握するとともに,換気立坑の深度 200m ボーリング横坑において 3 本のボーリング孔を掘削し,初期応 

力測定を実施した。さらに,得られた情報に基づいて,これまでに構築してきた研究所用地およびその周 

辺の地質・地質構造,岩盤の水理,地下水の地球化学,岩盤力学の各分野における地質環境モデルの 

妥当性の確認を行い,適宜更新を行った。 

3.2 研究所用地における施設建設の概要 

2008 年度は,主立坑では深度 300.2m,換気立坑では深度 331.2m までの掘削を行った。また,深度 

300m レベルでは,主立坑と換気立坑をつなぐ予備ステージおよびボーリング調査を行うための水平坑道 

(深度 300m ボーリング横坑(換気立坑))ならびに調査研究を行うための水平坑道(深度 300m研究アク 

セス坑道)の掘削を行った。深度 300m 研究アクセス坑道を掘削するにあたり,坑道掘削に先立ち地質構 

造や地下水の状況に関する情報を得るためにボーリング調査を実施した。このボーリング調査で明らかと 

なった湧水箇所を対象にグラウトを行い,掘削時の湧水を抑制する対策を実施した後、深度 300m研究 

アクセス坑道を掘削した。 

3.3 正馬様用地における調査研究の概要 

正馬様用地では,超深地層研究所計画の全体目標の一つである,深部地質環境の調査・解析・評価 

技術の基盤の整備に関連し,これまでに蓄積してきた月吉断層とその周辺の地質環境に関する情報や, 

ボーリング孔などの研究資源を利用した要素技術開発の場として活用し,研究所用地での調査研究の 

効率化を図るための要素技術の高度化に向けた調査研究を実施してきている。 

2008 年度は,断層に着目した地下水流動場の把握を目的として,正馬様用地内の深層ボーリング孔 

を用いた地下水の長期モニタリングおよび地下への涵養量の把握を目的とした表層水理観測システムに 

よる表層水理観測を継続した。また,電力中央研究所との共同研究の一環として,地下水の採水調査を 

実施した。 

参考文献 

1) 日本原子力研究開発機構:“超深地層研究所計画年度計画書(2008 年度)”,JAEA-Review 

2008-072 (2009). 

- 13 -


4. 研究所用地における調査研究および施設建設 

2008 年度に実施した研究所用地における調査研究および施設建設について以下に取りまとめる。研 

究坑道レイアウトおよび研究坑道における主な調査位置を図 4-1 に示す。 

06MI06号孔 

06MI04号孔 

06MI05号孔 

08MI15号孔 

08MI14号孔 

08MI16号孔 

07MI09号孔 

換気立坑 

100m予備ステージ 


07MI10号孔 

(ひずみ計測) 

07MI11号孔 

07MI12号孔 

(ひずみ・先行変位計測) 

(先行変位計測) 



06MI03号孔 

主立坑 

集水リング 

05MI01号孔 

07MI07号孔 

06MI02号孔 

堆積岩 

地層の境界 

花崗岩 



07MI08号孔 

- 14 - 

地下水水圧観測ボーリング孔 

初期応力測定ボーリング孔 

地下水水質観測ボーリング孔 

ひずみ計測ボーリング孔, 

先行変位計測ボーリング孔 

パイロットボーリング孔(主立坑,換気立坑) 

先行ボーリング孔(300m研究アクセス坑道) 

2008年度までの掘削範囲 

08MI13号孔 

300m研究アクセス坑道 

図 4-1 研究坑道レイアウトおよび主な調査位置 

4.1 瑞浪超深地層研究所用地における調査研究 

4.1.1 地質・地質構造に関する調査研究 

(1) 実施概要 

2008 年度は,研究坑道の壁面観察および弾性波探査(逆 VSP 探査)を継続し,研究坑道とその周辺 

の地質・地質構造の分布,幾何形状,鉱物・地球化学的特徴などの情報を取得した。また,研究所用地 

周辺における地下水流動を規制する断層や割れ目帯の分布を把握することを目的として,研究坑道の 

掘削などに伴う地下水流動の変化を利用した,電気探査による地下水流動モニタリングを継続した。さら 

に,これらの調査研究で得られた情報を用いて,第 1 段階で構築したサイトスケールの地質構造モデル 

の妥当性の確認を行うとともに,ブロックスケールの地質構造モデルを構築するためのデータセットの整 

備と解析・評価手法の検討を行った。


(2) 実施内容 

1) 調査試験 

① 物理探査(逆 VSP 探査,電気探査を用いた地下水流動モニタリング) 

(a) 逆 VSP 探査 

研究坑道の掘削進行方向の前方や研究坑道周辺の地質構造を推定する技術を整備することを目的 

として,主立坑の掘削に伴う発破振動(堆積岩部:深度約 25m 間隔,花崗岩部:深度約 50m 間隔)を利用 

した逆 VSP 探査を実施している。本調査は,2005 年度から開始しこれまでに計 6 回(主立坑深度:52.8 

m,80.9m,106.5m,135.8m,152.0m,200.2m)の測定を実施した。 

2008 年度は,主立坑の深度 253.6m における発破振動を地上に放射状に展開した測線で測定した 

(図 4.1.1-1, 表 4.1.1-1, 表 4.1.1-2)。 

図 4.1.1-1 逆 VSP 探査位置図 

表 4.1.1-1 逆 VSP 探査仕様 

項目仕様 

震源 

主立坑の掘削発破振動 

(段発発破および単発発破) 

発振点深度 253.6m 

受振点数 144ch 

受振点間隔 10m 

記録長 

単発発破:2sec 

- 15 - 

段発発破:20sec 

発破時間 

単発:2008年5月21日1時29分58.277秒 

段発:2008年5月21日6時14分50.526秒 

サンプリングデータ間隔 1msec


表 4.1.1-2 逆 VSP 探査測線と受振点数 

測線名測線長(m) 受振点数(ch) 

受振点 No 

始点※ 終点 

No.1測線 210 22 1 22 

No.2測線 140 15 23 37 

No.3測線 260 27 38 64 

No.4測線 590 60 65 124 

No.5測線 190 20 125 144 

合計 1390m 144ch 

※受振点 No の始点は各測線とも主立坑側に位置する 

2008 年度取得したデータとこれまでに測定した 6 回のデータを合わせて,高角度傾斜の断層を対象と 

した暫定的なデータ処理・解析として,No.1 測線と No.4 測線について,高角度傾斜の断層に着目したデ 

ータ処理(VSP マイグレーション)を実施した例を示す(図 4.1.1-2)。その結果,立坑周辺において,断層 

を示唆するようないくつかの顕著な反射イベント(図 4.1.1-2 中の青色破線部)が確認できた。今後は詳 

細なデータ処理・解析パラメータの設定や断層モデルを使ったシミュレーションを実施し,反射断面の品 

質を向上させるとともに,地質データや既存の地質構造モデルと対比して解釈を行い,地質構造モデル 

の更新に反映する予定である。 

図 4.1.1-2 No.1 測線と No.4 測線におけるデータ処理結果 

(b)電気探査を用いた地下水流動モニタリング 

地下水流動を規制する地質・地質構造の分布および地下水流動の変化する場所や流動の方向を推 

定する技術を整備することを目的として,2007 年度に引き続き,電気探査法(自然電位測定)による地下 

水流動のモニタリングを研究所用地周辺の地上において継続した(図 4.1.1-3,表 4.1.1-3)。 

- 16 -

使用機器 

レコーダー部 

電極/ 

ケーブル類 

測定点数 

測定仕様 

サンプリング間隔 


図 4.1.1-3 自然電位測定の電極配置 

表 4.1.1-3 自然電位測定仕様 

データロガー計測ユニット(8チャンネル/ユニット) 

[キーエンス社製 

NR-600] 

スタンドアロンユニット 

フィルター 64チャンネルエイリアスフィルター 

LANケーブル 

遠電極ケーブル 

電極 

- 17 - 

ステンレス製[φ10mm 

×長さ400mm] 

80 点 

1 sec 

モニタリング結果の一例として,深度 300m 研究アクセス坑道掘削前の地質や湧水箇所の把握のため 

の先行ボーリング調査(08MI13 号孔:図4-1)において,1,200 ℓ/分の大量湧水に遭遇した前後(2008 年 

10 月 7 日前後)の自然電位の分布を図 4.1.1-4 に示す。この図を 2007 年度に更新した地質構造モデル 

(Substage200 モデル) 1) の断層(EL100m)と比較してみると,自然電位の変化の領域は一見,北西~北 

北西走向に卓越して分布する断層のいくつかによって規制されているようにも解釈できるが,その一方で 

自然電位の変化のより強い領域が大量湧水の影響がより小さくなると予想される研究所用地外に認めら 

れていることなどから,慎重にデータを分析・評価していく必要があると考えられる。 

今後は,このような自然電位の変化について詳細にデータ処理を実施するとともに,引き続き,モニタ 

リングを継続する。また,得られた結果について地質構造および水理に関する情報と対比して詳細な解 

釈を行い,地質構造モデルまたは水理地質構造モデルの更新に役立てる予定である。

ΔSP[V] 

ΔSP[V] 


瑞浪超深地層研究所用地 

- 18 - 

●主立坑 

●換気立坑 

●既存ボーリング孔 

断層 (E.L 100m) 

●主立坑 

●換気立坑 

●既存ボーリング孔 

断層 (E.L 100m) 

※地形図に自然電位のコンター,既存の地質構造モデルにおいてモデル化された断層の標高 100m での分布を重ねて表示。自然電 

位のコンターは 2008 年 10 月 3 日午前 4 時 30 分の各測定点における自然電位を基準値として,同 10 月 3 日午前 4 時 00 分(上図) 

および 10 月 10 日午前 4 時 00 分(下図)の自然電位から基準値を差し引いた値で作成。 

図 4.1.1-4 自然電位の時間変化 

②研究坑道の壁面地質調査および壁面物性計測 

研究坑道の壁面地質調査および壁面物性計測(以下,「壁面調査」)の 2008 年度調査範囲を表 

4.1.1-4 に示す。また壁面調査の主な実施事項を表 4.1.1-5 に示す。2008 年度は,主立坑については深 

度 231.2~300.2m,換気立坑は深度 202.2~331.2m および深度 300m 研究アクセス坑道や深度 300m 

ボーリング横坑(換気立坑)などからなる深度 300m ステージにおいて調査を実施した。


表 4.1.1-4 2008 年度の調査範囲 

研究坑道調査範囲 

主立坑・深度 231.2~300.2m 

換気立坑・深度 202.2~331.2m 

水平坑道 

・深度 300m ステージ(深度 300m 研究アクセス坑道,深度 300m 予備ステージ,深 

度 300m ボーリング横坑(換気立坑))など 

表 4.1.1-5 壁面調査の主な実施項目 

実施項目計測仕様 

壁面地質調査 

壁面物性計測 

調査時間 

・地質・地質構造マッピング 

・可視画像撮影(約 600 万画素) 

・岩石,湧水試料の採取等 

・岩盤分類評価(電研式,RMR 法,新 JH 式) 

・岩盤物性計測(シュミットロックハンマー計測,帯磁率計測等) 

・3 次元レーザー計測(分解能約 3.8mm:主立坑,深度 300m 研究アクセス坑道等) 

・2.6m 壁面高(立坑)に対して約 3 時間 

・1.0m 側壁幅に対して約 1 時間 

2008 年度の研究坑道の壁面調査結果の概要は以下のとおりである。 

(a) 変質を伴った断層: 

2007 年度までの調査 1) により確認されていた変質を伴った断層は,少なくとも主立坑の深度 300m まで 

連続することが分かった(図 4.1.1-5)。断層の走向は N30°~40°W であり,傾斜は鉛直~80°西傾斜 

である。断層は,厚さ数 cm 程度の断層ガウジを伴う断層岩からなり,水平成分の変位を示唆する低角度 

の条線が確認される場合がある。また,断層岩は貫入岩と接する場合が多い。断層岩およびその周辺は 

粘土化を伴う強い変質を被っており,全体に白色を帯び長石類や有色鉱物は粘土鉱物に置換されてお 

り,原岩の鉱物組織はほとんど確認できない。粘土鉱物は主に雲母粘土鉱物と緑泥石からなり,粘土化 

が著しい部分では雲母粘土鉱物が卓越する傾向を示す。 

断層では強い変質のため節理がほとんど認識できない場合が多いが,断層から離れるにつれて数十 

cm から数 m の連続性を有する節理が,断層に沿って 20cm 程度の間隔をもって分布する。節理は主に 

白色ないし緑色を呈する粘土鉱物により充填されている場合が多い。 

- 19 -

深度200m 

深度250m 

貫入岩 

深度300m 

S 

W 

10m 

N E S 


貫入岩 

強変質岩盤* 

ガウジ 

立坑壁面展開図立坑断面図(N41E方向) 

図 4.1.1-5 主立坑壁面地質調査の結果 

(*全体が粘土により原岩組織が確認できない岩盤) 

(b) 透水性構造: 

2008 年度は,換気立坑におけるパイロットボーリング調査 2) により透水性構造として確認されていた低 

角度の割れ目の集中帯(Low Angle Fractured Zone,以下,LAFZ)について,坑道スケールの空間分布 

や介在鉱物の特徴を把握するとともに,深度 300m 研究アクセス坑道において主に高角度を有する割れ 

目からなる透水性構造の分布を確認した。 

LAFZ は低角度(30°以下)の割れ目が特に集中している構造区分(パイロットボーリング調査では平 

均 5.2 本/m)であり,主に換気立坑を中心として深度約 199~247m にかけて分布していること 2) および 

LAFZ 中には顕著な湧水を伴う低角度の割れ目の密集部(パイロットボーリング調査では 10 本以上/m) 

が確認されている 1) 。壁面地質調査では,低角度の割れ目の密集部において,立坑の掘削に先立って 

実施したグラウトによるグラウト材の充填が確認された(図 4.1.1-6)。グラウト材は主に低角度の割れ目に 

数 mm 程度(最大約 10mm)の幅で充填しており,壁面における見掛けの連続性は数 10cm~数 m 程度で 

ある。中~高角度の割れ目は,低角度の割れ目にくらべて,グラウト材が確認される頻度が少なく,連続 

性も乏しい(概ね数 cm 程度)。 

- 20 -

深度 

190m 

ボーリング横坑 

200m 

210m 

220m 

230m 

240m 

250m 

260m 

07MI09号孔 

換気立坑 

パイロットおよび水理調査ボーリング調査結果 


施工対策探り削孔 

主立坑 


傾斜が30°以下の割れ目 

傾斜が60°以上の割れ目 

200ℓ/分以上 

100~200ℓ/分 

50~100ℓ/分 

50ℓ/分以下 

06MI03号孔 

(パイロットボーリング) 

深度 

202.6m 

223.4m 

244.2m 

- 21 - 

10m 

立坑壁面展開図(深度202~244m) 

図 4.1.1-6 換気立坑壁面観察結果 1),3) 

低角度割れの目密集部 

北北西走向の割れ目 

(雁行配列) 

低角度割れ目の密集部 

グラウト材の充填が 

確認された割れ目 

低角度割れ目の密集部 

また,換気立坑においては北北西走向を有し雁行状に配列する高角度の割れ目の分布も確認された 

(図 4.1.1-6)。低角度の割れ目の介在鉱物は炭酸塩鉱物が卓越し,また割れ目沿いの母岩の変質はほ 

とんど確認されない。一方で高角度の割れ目は炭酸塩鉱物に加え緑泥石が含まれるとともに,割れ目沿 

いの母岩に橙色の変質が確認される 3) 。また,低角度の割れ目と高角度の割れ目の切断関係も踏まえ, 

高角度の割れ目が相対的に温度の高い水-岩石反応を有する環境下の早期に形成され,低角度の割 

れ目が温度の低い環境下の後期に形成された割れ目であると考えられる 3) 。 

深度 300m 研究アクセス坑道では,坑道の掘削に先立って,グラウトや支保パターン等の施工方法を検 

討するための先行ボーリング調査(08MI13 号孔:図4-1)を実施した(4.3 参照)。本ボーリング調査におい 

て,主立坑壁面拡幅部から約 45~55m および約 70~75m 付近において,最大 1,700ℓ/分(ボーリング孔 

口での計測)の湧水に遭遇した(図 4.3-1 参照)。ボーリング孔の掘削により取得した岩芯の地質学的調 

査,ボアホールテレビ計測および研究アクセス坑道の壁面調査の結果,同坑道では,北北西走向,北西 

走向および北東方向の割れ目が卓越していることが確認された(図 4.1.1-7)。これらの割れ目は坑道の 

延長,すなわち主立坑から離れるとともに,北北西走向の割れ目が減少し,一方で北西および北東走向 

の割れ目が増加する傾向にある(図 4.1.1-8)。

全坑道延長で確認された 

割れ目*(N=1103) 


グラウト材が確認された割れ目* 

(N=281) 

- 22 - 

グラウト材が確認されない 

割れ目* (N=478) 

グラウトを実施した坑道延長32~97mの割れ目 

(*壁面観察時にスプリングライン(底盤から約1.3m高)を通過する割れ目,および約2m以上の連続性を有する割れ目) 

図 4.1.1-7 深度 300m 研究アクセス坑道における割れ目の方位(下半球投影) 

割れ目頻度(本) 

20 

10 

0 

20 

10 

0 

20 

10 

0 

20 

10 

0 

20 

10 

0 

20 

10 

0 

全割れ目 

北北西走向 

北東走向 

北西走向 

グラウト介在割れ目 

グラウトを実施していない区間 

その他 

1.6 8.0 14.5 21.6 28.7 35.9 42.0 49.0 55.9 62.4 68.8 75.2 82.6 90.0 96.2 

主立坑拡幅部壁面からの水平距離(m) 

図 4.1.1-8 深度 300m 研究アクセス坑道方位別の割れ目頻度とグラウト材の充填が 

確認された割れ目の頻度の関連(データに用いた割れ目は図 4.1.1-7 と同じ) 

このうちグラウト材の介在が確認された割れ目は北東および北西の走向を有する割れ目が卓越する。 

割れ目は先行ボーリングの岩芯調査の結果では炭酸塩鉱物により充填または介在鉱物を欠くことや割 

れ目沿いの母岩の変質がほとんど確認されないなど,換気立坑で確認された低角度の割れ目と類似の 

特徴を有する。これらの割れ目については, 今後,DH-2 号孔 4) ,DH-15 号孔 5) および MIZ-1 号孔 6) 

の調査で確認されている透水性割れ目(帯)と,走向傾斜,割れ目の介在鉱物,割れ目面の状態などの 

比較・検討を行い,第 1 段階調査の予測結果の確認・評価の観点で検討を進める。


(c) 壁面物性計測 

図 4.1.1-9 に主立坑壁面におけるシュミットロックハンマーおよび針貫入試験により計測した一軸圧縮 

強度推定値と,壁面地質調査結果を示す。一軸圧縮強度推定値の低い部分(暖色系)は,前述の粘土 

化変質が著しい断層岩とその周辺に分布していることから,地質構造や変質の分布が岩盤の物性を強く 

支配していることが分かる。一方,換気立坑については,北北西走向の雁行状の高角度割れ目や,深度 

225m 付近の低密度の割れ目密集部(図 4.1.1-6 参照)などの割れ目の間隔が密な部分ほど,概ね一軸 

圧縮強度推定値が低い傾向にあることが確認された。今後も岩盤の物性と地質構造の関連についての 

情報の蓄積と検討を進めていく。 

貫入岩 

主なガウジ 

深度 

230m 

240m 

250m 

260m 

270m 

280m 

290m 

300m 

S 

W 

N 

E 

図 4.1.1-9 主立坑における一軸圧縮強度推定値のコンター図(右)と壁面地質調査結果(左) 

(シュミットロックハンマー計測または針貫入試験は概ね 6m 2 あたり 1 点(2.6m 壁面高を対象とした調査あたり全方位にわたる約 10 点), 

コンター処理は 50cm メッシュ) 

2) モデル化・解析 

①地質構造モデルの構築・更新 

2008 年度は 2007 年度に更新した地質構造モデル(立坑深度 200m までの結果に基づくモデル: 

Substage200 モデル 1) )の妥当性の確認を行うとともに,前述の 1)で実施された地質調査・物理探査のう 

ち,立坑深度 300m までの結果に基づく地質構造モデル(Substage300 モデル)の構築に関するデータセ 

ットの整備を実施した。また,ブロックスケールの地質構造モデルの構築については,概念モデル構築の 

ためのデータセットの整備と解析・評価手法の検討に着手した。 

前述の 1)で実施した調査の結果,深度 200m 以深の主立坑沿いに分布する変質を伴った断層と,低 

角度を有する割れ目の集中帯の分布については,Substage200 モデルを大きく修正するような結果は得 

られず,同モデルの妥当性を確認した。ただし,Substage200 モデルでは主立坑に分布する変質を伴っ 

た断層は,深度約 270m 付近で,立坑掘削断面から南西側に外れると予測していたが,少なくとも深度 

300m まではほぼ鉛直に立坑掘削断面内に分布することが確認された。この予測の相違は,Substage200 

モデルの根拠となったパイロットボーリングの岩芯調査から得られた断層の走向傾斜が,坑道壁面スケー 

ルにおける走向傾斜を代表していないことに起因しており,今後の不確実性の評価(特に,ボーリング調 

査と坑道の調査により取得される情報の量・質の対比)にあたって重要な知見を取得することができた。 

S 

10m 

- 23 - 

[MPa]


Substage300 モデルの構築については,各立坑の壁面調査結果に基づく地質構造区分の見直しや, 

坑道内から水平方向に実施したボーリング調査(07MI07 号孔,08MI13 号孔:図 4-1)から取得した高角 

度の不連続構造などの地質情報の整理・解析を実施・継続しており,これらの情報に基づき,2009 年度 

に Substage300 モデルの更新を行う予定である。 

3)技術開発 

①物理探査手法の高度化 

(a) 弾性波探査における断層・割れ目帯抽出手法の高度化 

弾性波探査における断層・割れ目帯抽出手法の整備を目的として,これまでに取得した逆 VSP 探査 

データを用いた地震波干渉法ならびに IP(Image Point)変換法の解析 7),8) を継続して実施した。さらに, 

高角度傾斜の断層・割れ目帯に着目して,その抽出手法の整備を目的として,既存の VSP 探査データ 

および孔間トモグラフィデータに対して地震波干渉法の解析を実施した。 

結果の一例として,逆 VSP 探査に伴い立坑掘削工事に伴う様々な振動(具体的には,①主立坑掘削 

に伴う発破振動:以下,発破振動,②主立坑・換気立坑のパイロットボーリング掘削に伴う振動:以下,ボ 

ーリング掘削振動,③立坑内の工事の雑振動)を測定したデータに対し,地震波干渉法の解析を適用し 

て得られた反射断面を図 4.1.1-10~図 4.1.1-13 に,比較のため既存の反射断面を図 4.1.1-14 に示す 

(※図 4.1.1-11~図 4.1.1-15 の横軸数値は同一地点を示す)。なお,地震波干渉法とは,地表に設置さ 

れた受振器群で地中からの振動を透過波として測定し(図 4.1.1-15:左),それらの相互相関処理を行う 

ことにより,地上で反射法地震探査を実施した場合と同じく,地表で発振し地表で受振した記録を合成 

(図 4.1.1-15:右)することができる手法である。 

図 4.1.1-10~図 4.1.1-13 の各断面において,DH-2 号孔の合成地震記録と既存の反射法地震探査 

の結果を指標に反射イベントの抽出を行い,それぞれの反射断面の反射イベントの品質について評価し 

た。それぞれの解釈断面上,緑色波線は堆積岩中の反射イベント,赤色実線は花崗岩上面からの反射 

イベント,桃色破線は花崗岩中の反射イベントを示す。図 4.1.1-10~図 4.1. 1-13 の反射断面の比較から, 

地震波干渉法においては,微弱ではあるものの継続して振動を取得できるボーリング掘削振動と一回あ 

たりの振動の S/N 比が高い発破振動の利用が有効であり,それらを複数深度にわたって測定し利用する 

ことにより,効果的に反射断面を構築できることを確認した。今後は,花崗岩中の坑道内を利用した測定 

も行い,地上からの測定と坑道内における測定による精度の比較・確認を行うとともに,地上と坑道内を 

利用した効果的・効率的な調査手法について検討を行っていく予定である。 

図 4.4.1-10 堆積岩中の発破を用いた結果断面(左)と解釈断面(右) 

- 24 -


図 4.1.1-11 花崗岩中の発破を用いた結果断面(左)と解釈断面(右) 

図 4.1.1-12 ボーリング掘削振動記録を用いた結果断面(左)と解釈断面(右) 

図 4.1.1-13 立坑内の工事の雑振動記録を用いた結果断面(左)と解釈断面(右) 

図 4.1.1-14 既存の反射法地震探査結果断面(左)と解釈断面(右) 

- 25 -


図 4.1.1-15 地震波干渉法の概念図 

(b) 電気探査(自然電位測定)を用いた地下水流動モニタリング技術の高度化 

2006 年度に調査を開始して以降,本調査では一般的に使用されるステンレス電極を使用してきたが, 

今後,立坑の掘削が進み,地下水流動の発生源が地表から遠くなる(深くなる)ことにより,地表で観測さ 

れる自然電位の変化(=信号)も微弱になることが予想されることから,ノイズの影響を受けやすいステン 

レス電極と比較してより微弱な信号の取得が可能な電極について,その選定試験を実施した。具体的に 

は,ステンレス電極を含む五つの電極(ステンレス電極,炭素棒電極,塩化銀-NaCl(ゲル)電極,塩化 

銀-KCl(ゲル)電極,鉛-塩化鉛電極)について,同一地点で測定を行い,取得される自然電位につい 

て比較した。その結果,測定値のばらつきがステンレス電極の 1/3 程度となること,試験に用いた他の電 

極と比較して長期的なモニタリングに対するメンテナンス性が良好であり,かつコスト的にも有利であるこ 

とおよび環境への影響がないことから,炭素棒電極を選定し,現在測定で使用しているステンレス電極を 

炭素棒電極へ交換することとした。 

②地質調査手法の高度化 

地質調査手法の高度化の一環として実施する岩盤分類手法の高度化については,2007 年度までに実 

施した室内物性試験や,岩芯を対象としたエコーチップの結果を整理するとともに,成果の取りまとめを 

行った。 

三次元レーザースキャナー計測については,2007 年度までに構築した座標変換システム Laser 

Scanner Data Converter(LSDC)と,三次元形状の可視化および受光強度解析に必要な形状データの抽 

出システム Laser Scanner Data Processing System(LSDPS)を用いて,深度 200m から 300m を対象とした 

現場におけるデータ取得から LSDC と LSDPS を用いたデータの処理・表示までの一連の作業フローを整 

備した(図 4.1.1-16)。また,これまでに実施した高度化に関する取りまとめを行った。 

- 26 -

LSDC 

三次元 

座標 

データ取得 

取得データ登録 

データベースⅠ 

(生データ) 

座標変換 

パラメータ 

対象区間外 

データ除去 

可視 

画像 

座標変換 

(局所座標系? 世界座標系) 

受光強度正規化 

壁面凹凸計算 

受光 

強度 


データ間引き 

(1/2,1/4,1/8,1/16) 

- 27 - 

LSDPS 

走向・傾斜 

算出 

走向・傾斜 

データベースⅡa 

(解析用データ) 

変換三次元座標 

変換可視画像 

変換受光強度 

壁面凹凸データ 

任意点・ 

領域選択 

三次元 

座標 

データベースⅡb 

(表示用データ) 

間引き三次元座標 

間引き可視画像 

間引き受光強度 

間引き壁面凹凸データ 

二次元 

表示 

二次元画像 

図 4.1.1-16 三次元レーザースキャナーを用いた可視化システムの作業フロー 

三次元 

表示 

形状データ 

(DXF形式) 

③地質構造モデル化手法の高度化 

2007 年度に引き続き,地質構造モデルが有する不確実性の低減(調査の質・量が十分でない領域の 

地質分布の推定など)を図るために,マルチスケールモデリングの開発を継続した。スケールの異なる三 

つの亀裂データ(ボーリング孔に分布する節理・断層,DEM(Digital Elevation Model)データを用いて判 

読されたリニアメント,マイクロクラック)の関連性から亀裂の空間的相関構造と亀裂長さのスケール則を 

特定するとともに,マルチスケールにおける亀裂の空間的相関構造を考慮可能な亀裂分布のシミュレー 

ション技術(GEOFRAC)を開発した(図 4.1.1-179) )。 

図 4.1.1-17 亀裂分布モデリング技術(GEOFRAC)を用いた亀裂の 3 次元シミュレーション結果の例 

また, 研究所およびその周辺で確認される地質・地質構造に関する調査結果に基づき,アナログ実 

験および数値シミュレーションによる地質構造発達プロセスを復元することにより,未調査地域への既知 

の地質構造の適切な外挿や未発見の断層分布の予測や不確実性を評価する技術の開発を目標として, 

地質構造発達プロセスに基づく地質モデリング技術の開発を実施した。2008 年度は,京都大学との共同 

研究により研究所およびその周辺の地質調査・物理探査データや既存の地質文献に基づき,主要な地 

質構造分布の再評価を行うとともに,地質構造に関する記載(断層の走向や変位のセンス,規模など)や 

古応力場を解析し,地質構造発達過程を復元するためのデータセットを抽出・整備した(5.(1)①参照)。


参考文献 

1) 日本原子力研究開発機構:“超深地層研究所計画年度報告(2007 年度)”,日本原子力研究開発 

機構,JAEA-Review 2009-002(2009). 

2) 鶴田忠彦,竹内真司,竹内竜史,水野崇,大山卓也:“瑞浪超深地層研究所における立坑からのパ 

イロットボーリング調査報告書”,日本原子力研究開発機構,JAEA-Research 2008-098(2009). 

3) 田上雅彦,中俣公徳,早野明,栗原新,天野健治,鶴田忠彦:“瑞浪超深地層研究所の花崗岩上部 

に分布する地質構造について”,応用地質学会平成 20 年度研究発表会要旨集,p.141-142(2008). 

4) 天野健治,岩月輝希,上原大二郎,佐々木圭一,竹内真司,中間茂雄:“広域地下水流動研究年度 

報告書(平成 14 年度)”,核燃料サイクル開発機構,JNC TN7400 2003-002(2003) 

5) 鶴田忠彦,藤田有二,鐙顕正,彌栄英樹,冨士代秀之:“広域地下水流動研究におけるボーリング 

調査(DH-15 号孔)”,核燃料サイクル開発機構,JNC TN7400 2005-025(2005). 

6) 日本原子力研究開発機構:“超深地層研究所計画における地表からの調査予測研究段階(第 1 段 

階)研究成果報告書”,日本原子力研究開発機構,JAEA-Research 2007-043(2007). 

7) 程塚保行,松岡稔幸,石垣孝一:“立坑掘削工事に伴う振動を利用した地質構造探査”坑日本応用 

地質学会研究発表会講演論文集,pp.213-214(2007). 

8) 李昌鉉,松岡稔幸,石垣孝一,田上正義,成田憲文,李鐘河,小島正和,山口伸治,土家輝光,松 

岡俊文:“昌鉉変換による 3次元 VSPイメージングの基礎的検討”メ物理探査学会学術講演会講演論 

文集,112,pp.44-47(2005). 

9) 小池克明, 劉春学, 天野健治, 栗原新:“広域的な地質構造・物性分布の空間モデル作成と有効性 

の検証:東濃地域における亀裂分布を主としたケーススタディ”域的な地質構造・物性分布の空間モ 

デル作 vol. 124, no. 12, pp. 700-709 (2008). 

4.1.2 岩盤力学に関する調査研究 


2008 年度は,2007 年度に設置したひずみ計 1) による計測を継続し,プレグラウトや換気立坑の掘削が 

岩盤に及ぼす力学的影響の程度を把握した。また,換気立坑の深度 200m ボーリング横坑よりボーリング 

孔を掘削し,土岐花崗岩で初期応力測定を行うとともに,ボーリングコアを用いた室内物理・力学試験を 

実施した。モデル化・解析としては,第 1 段階の調査研究における MIZ-1 号孔の調査で得られた初期応 

力測定および室内物理・力学試験の結果と,第 2 段階の調査研究における坑道内の調査で得られた同 

結果を比較検討した。さらに,調査技術開発では,岩盤の長期挙動評価手法の確立を目的とした,岩石 

の力学的挙動に認められる時間依存性に関する研究および結晶質岩の石英溶解等の化学‐力学現象 

に関する研究を実施した。 



2008 年度の調査試験では,プレグラウトや換気立坑の掘削が岩盤に及ぼす力学的影響の程度を把 

握するため,ひずみ計による岩盤ひずみの連続計測を行い,その中からプレグラウトや切羽進捗に対応 

する変化を抽出し,発生したひずみ量などの分析を実施した。また,土岐花崗岩の初期応力場と物理・ 

力学特性を把握するため深度 200m ボーリング横坑(換気立坑)で 3 本の異なる方向のボーリング孔 

(08MI-14~08MI-16 号孔)を新たに掘削し,ボーリング孔内で円錐孔底ひずみ法 2) を用いた初期応力測 

定を行うとともに,採取コアを用いた室内物理・力学試験を実施した。 

- 28 -


① 岩盤ひずみ計測 

図 4.1.2-1 は,換気立坑の深度 200m~220m 区間で実施した立坑部プレグラウトの施工領域内に,プ 

レグラウト前からひずみ計(深度 216m)を設置して観測したひずみの発生状況を示すものである。プレグ 

ラウト作業の期間中に,同領域内では,方向によって若干大きさは異なるが,伸びひずみの量が 10~40 

μ程度観測された。これは立坑設計 3) で用いた岩盤のヤング率 50(GPa)を仮定すると 0.5~2(MPa)の内 

圧が発生したことになり,グラウト注入圧(最大 2MPa)とほぼ同じ値となる。 

図 4.1.2-1 プレグラウトによるひずみ発生の状況 

図 4.1.2-2 は,プレグラウトが終わり立坑切羽が進捗する段階において,立坑周囲の水平面内のひず 

み変化をひずみ計と換気立坑切羽の深度差(離れ)に対して示したものである。ここで,離れの値は鉛直 

方向の深度差を,立坑掘削径 (D=5.3m)で割った比で表し,ひずみ値は伸びを正として示した。すべて 

の計測において離れ0D 前後のひずみ急変が認められ,これは切羽通過時の応力再配分によるものと考 

えられる。また,図 4.1.2-2 中に示した方法で,切羽通過時のひずみ急変量を読み取ると,その絶対値は, 

立坑設計 3) で用いた物性値を入力とする岩盤の均質等方弾性解析の結果と概ね一致し,ひずみ計を設 

置した領域において,岩盤は定性的に均質等方な弾性体が示す挙動をしたと考えられる。また,発生し 

たひずみ量の大きさが弾性範囲内にあることから,当該領域(言い換えると,少なくとも立坑壁面から 

0.2D 離れた位置)では,発破や掘削による力学的損傷を受けていないものと推定された。 

また,図4.1.2-2のひずみ変化において,横軸が0D より小さい領域でのひずみ発生量(切羽到達前の 

先行ひずみ量)が切羽通過の影響が収束するまでの全ひずみ発生量に占める割合,すなわち応力解放 

率は 74%~120%であり,空洞が開いた後の変形は相対的に少ない。なお,応力解放率については 

4.1.5(2)の⑤でも述べる。 

- 29 -

εr (μ) 

εr εθ 

50 

0 

-50 

-100 

-150 


埋設型ひずみ計の計測結果 ※ひずみは伸びが正とする 

εr εθ 

水平距離1.2D・深度216(GL.-m) 

GL- 水平距離0.2D・深度216(GL.-m) 

GL- 

-6D -3D 0D 3D 6D 

計測深度からの切羽深度の離れ 

目視による値の読取り方 

直線の勾配は計測器のドリフト 

読取り値 

100 

50 

0 

-50 

-100 

εθ (μ) 

εr (μ) 

εr (μ) 

50 

0 

-50 

-100 

-150 

εr εθ 

50 

0 

-50 

-100 

-150 

-6D -3D 0D 3D 6D 


- 30 - 

100 

50 

0 

-50 

-100 

水平距離0.2D・深度234(GL.-m) 

GL- 

-6D -3D 0D 3D 6D 


100 

50 

0 

-50 

-100 

εθ (μ) 

εθ (μ) 

凡例 

横坑 

εθ 

換気立坑 

(5.3m径=D) 

横坑 

1.2D(6.4m) 

0.2D(1.1m) 

深度 

GL.-m 

(6m径) 

掘削方向 

200 

埋設型ひずみ計 

岩盤 

図 4.1.2-2 換気立坑切羽通過時に認められたひずみ量の変化 

εr 

計測深度からの 

切羽深度の離れ 

216 

r 

θ 

立坑 

② 岩盤力学ボーリング調査 - 初期応力測定,室内物理・力学試験 - 

岩盤力学分野の調査・測定のために掘削した,深度 200m ボーリング横坑(換気立坑)内の 3 本のボー 

リング孔(08MI-14~08MI-16 号孔)の概要を,図 4.1.2-3 に示す。 

08MI-15 

方位 S71.0W 

仰角+6.7° 

L=22.28m 

換気立坑 

ボーリング 

横坑 

主立坑 

08MI-16 鉛直孔 L=19.53m 

08MI-14 

方位 S19.3W 

仰角+7.3° 

L=20.00m 

深度 200m 


0 5 10m 

図 4.1.2-3 岩盤力学調査・ボーリング孔レイアウト(平面図) 

234


ボーリング地点は,換気立坑で行われたパイロットボーリング調査 4) によれば,土岐花崗岩上部割れ目 

帯に属し,そのうちでも低角度の割れ目が集中した,比較的湧水の多い領域である。今回,08MI-15 号 

孔および 08MI-16 号孔では,比較的少ない数の亀裂から 100ℓ/分を超える湧水が発生し,ボアホールテ 

レビ(BTV)で求めた亀裂群の卓越方向は N10~20°W で高角度なものと N40°W でほぼ水平なものが 

認められ,パイロットボーリング調査の結果と概ね同じであった。いずれのボーリング孔においても,塊状, 

堅硬なコアが採取され,その岩質は中粒~粗粒の黒雲母花崗岩で,灰白色を呈し,風化変質は認めら 

れなかった。 

室内物理・力学試験の結果を図 4.1.2-4 に示す。各物性値とも,コア採取地点による相違(ボーリング 

孔の相違や壁面からの距離に関係した変化)は特に認められず,今回コアを採取した縦横 20m 程度の 

領域では,岩石の物性は概ね一様であると思われる。また,各物性値の平均は次のとおりであった(±値 

は 1σ)。物理物性では,見かけ比重(乾燥状態):2.65±0.00,含水比:0.24±0.00(%),有効空隙率: 

1.05±0.09(%),弾性波速度(P 波):5.42±0.20(km/s),同 S 波:3.44±0.19(km/s)であった。また,力学調 

査では,一軸圧縮強さ:143.2±9.4(MPa),50%接線ヤング率:51.9±4.3(GPa),ポアソン比:0.34±0.07, 

圧裂引張強さ:6.32±0.71(MPa),粘着力:16.3±0.9 (MPa),内部摩擦角:64±1 (°)であった。 

乾燥状態の見かけ比重 

弾性波速度(km/s) 

ポアソン比 

2.90 

2.70 

2.50 

2.30 

2.10 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.0 

08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 

壁面からの距離(m) 

08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


08MI14 

08MI15 

08MI16 

P波 

S波 

0 5 10 15 20 


含水比(%) 

一軸圧縮強さ(MPa) 

圧裂引張強さ(MPa) 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.0 

200 

160 

120 

80 

40 

0 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


- 31 - 

有効空隙率(%) 

50%接線ヤング率(GPa) 

粘着力(MPa),内部摩擦角(°) 

1.6 

1.2 

0.8 

0.4 

0.0 

100 

80 

60 

40 

20 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

0 

08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


内部摩擦角 

粘着力 

08MI14 

08MI15 

08MI16 

0 5 10 15 20 


図 4.1.2-4 08MI-14~16 号孔で採取した岩石の室内物理・力学試験結果


初期応力測定の結果を図 4.1.2-5 に示す。今回の初期応力測定は円錐孔底ひずみ法(応力解放法 

の一種)を用いて行い,換気立坑深度 200m での平均的な初期応力が把握できるよう,ボーリング孔や孔 

内での測定深度を変えた複数回の測定を実施した。測定された 12 ケースのうち,測定値の再現性が良く, 

測定後の BTV 観察から局所的な亀裂の影響が少ないと考えられた 4 ケースを抽出し,その平均値を計 

算して図に示した。この結果から,最大主応力( σ 1 ) 注) の方向は,ほぼ NW-SE で水平にあること,中間 

( σ 2 )および最小主応力( σ 3 )は鉛直から 30~60°傾斜していること,主応力比 σ 1: 

σ 2 : σ 3 =4:2:1 で 

あることを確認した。 

応 

力 

成 

分 

主 

応 

力 

σ E 

8.0±0.4 

σ N 

6.0±0.6 

σ V 

4.4±0.3 

τ EN 

-3.5±0.4 

τ NV 

1.1±0.3 

τ 0.6±0.2 

VE 

σ 1 (方位°/傾斜°) 10.6±0.5 (121/ 2) 

σ 2 (方位°/傾斜°) 5.2±0.4 (220/57) 

σ 3 (方位°/傾斜°) 2.6±0.5 ( 36/33) 

※応力成分の座標系は E(東)-N(北)-V(鉛直) 

※方位は北から時計回りの角度,傾斜は俯角 

- 32 - 

σ 2 =5.2±0.4 

N 

08MI14号孔 

σ 3 =2.6±0.5 

N は真北 

ステレオ図は 

等角・下半球投影 

E 

σ 1 =10.6±0.5 

図 4.1.2-5 深度 200(m)ボーリング横坑(換気立坑)での初期応力場(圧縮が正) 


物理・力学試験の結果について,換気立坑の深度 200m 調査結果のほか,2006 年度に実施した 100m 

予備ステージ調査(以後,深度 100m 調査)結果 5) について,それぞれ MIZ-1 号孔の結果と比較したもの 

を,表 4.1.2-1 に示す。深度 100m,深度 200m 調査とも,MIZ-1 号孔で得られた同一岩相での平均値と 

概ね同様な結果が得られている。すなわち,MIZ-1 号孔との水平距離は 200m 程度あるが,この程度の 

位置の相違では,土岐夾炭累層,土岐花崗岩とも,平均的な岩石の物性はそれほど変化しないことが確 

認された。 

換気立坑深度 200m の初期応力測定結果を用いて,水平面内応力(最大主応力 SH ;10.6 MPa,最 

小主応力 Sh ;3.4MPa)を求めて,第 1 段階調査で得られた MIZ-1 号孔の SH , Sh に重ねて示すと,図 

4.1.2-6 のようになる。同図から, SH の値と方位は,ほぼ MIZ-1 のものと一致することが確認された。 

初期応力測定結果のうち鉛直方向の応力 σ v (4.4Mpa)は,MIZ-1 で用いた,地表から岩盤比重2.6を 

仮定した土かぶり圧(図 4.1.2-6 左の破線 Sv )より小さく,また,換気立坑深度 170m 以浅は比重 1.5 の 

堆積岩層(表 4.1.2-1 を参考とした)を仮定した土被り圧(3.3MPa)より大きいので,概ね当該地点の土被 

り圧と考えて良いと思われる。そこで Sv に代えて σ v を用いると, σv ≒ Sh となり,この初期応力場は逆 

断層型( SH > Sh ≧σ v )にあると言え,深度 200m では逆断層型であった MIZ-1 号孔の結果と整合す 

ることが確認された。 

.. 

注) 圧縮を正として,主応力の大小(最大主応力など)を示している


表 4.1.2-1 深度 100, 200m 調査および MIZ-1 調査における物理・力学試験の結果一覧 

調査地点 

MIZ-1※ 

(平均値) 

GL-200(m) 

(平均値±σ) 

- 33 - 

MIZ-1 

(平均値) 

岩相土岐花崗岩土岐夾炭累層 

乾燥状態のみかけ比重 

(乾燥相対密度) 

GL-100(m) 

(平均値±σ) 

2.62 2.62±0.01 1.47 1.51±0.11 

含水比(%) 0.41 0.24±0.00 30.5 29.7±4.5 

有効空隙率(%) 1.12 1.05±0.09 44.3 44.6±3.6 

P 波弾性波速度(km/s) 5.45 5.42±0.20 2.39 2.57±0.29 

S 波弾性波速度(km/s) 2.91 3.44±0.19 1.09 1.22±0.12 

一軸圧縮強さ(MPa) 173 143.2±9.4 12.3 10.7±2.0 

50%接線ヤング率(GPa) 53.9 51.9±4.3 4.5 4.97±1.16 

鉛直深度, m 

ポアソン比 0.265 0.34±0.07 0.290 0.42±0.05 

圧裂引張強さ(MPa) 6.48 6.32±0.71 1.00 0.782±0.184 

粘着力(MPa) 

39.1 

側圧 0-30MPa 時 

16.3±0.9 


3.30 


3.99±0.68 


内部摩擦角(°) 

52.2 


64±1 


24.3 


15.4±4.2 


※土岐花崗岩の全平均,ただし MIZ-1 鉛直深度 199.5m の局所的な軟質部のデータは除く 

MIZ-1 水圧破砕法調査(水圧破砕法)での 

初期応力値 

0 

-200 

-400 

-600 

-800 

-1000 

初期応力 SH , Sh , Sv 値 

SH Sh Sv 

GL-200(m)調査での SH と Sh 

MIZ-1 調査(水圧破砕法)での 

初期応力 SH 方位 

GL-200(m)調査の SH 

真北より-53(°), mN より-46(°) 

※立坑 GL-200(m)は MIZ-1 GL-206(m)で同一標高 

-1200 

0 10 20 30 

応力, MPa 

図 4.1.2-6 深度 200m 調査および MIZ-1 調査で評価された初期応力場



岩盤の長期挙動評価手法の確立を目的とした二つの研究を行った。岩石の力学的挙動に認められる 

時間依存性を解明する研究では,田下凝灰岩の長期クリープ試験および土岐花崗岩の一般化応力緩 

和試験を行って,時間依存性挙動を現象論から検討した。また,結晶質岩の石英溶解等の化学‐力学現 

象を解明する研究では,前述の時間依存性をもたらすメカニズムと考えられる石英の圧力溶解について, 

その溶解速度の応力依存性や時間変化等を実験により測定した。 

① 時間依存性挙動の研究 6) 

1997 年度から継続している田下凝灰岩の長期クリープ試験では,湿潤条件,破壊強度の 3 割という低 

応力レベルで,10 年以上経過した後でも測定可能なクリープひずみの増加を示すことが確認された。 

また,クリープひずみ速度は試験開始から一貫して低下し,経過時間の約-0.9 乗に比例するものであっ 

た。これらは,比較的高い応力レベルの短期クリープ試験で得られる一次クリープの挙動と,ほぼ一致す 

ることから,非線形粘弾性論を拠りどころとすれば,長期クリープと短期クリープが統一的に説明できると 

考えられる(図 4.1.2-7)。 

土岐花崗岩の一般化応力緩和試験(図 4.1.2-8)では,2008 年度は,制御プログラムを改良して,試験 

可能なひずみと応力の変化条件を拡大した。試験の結果は,今回新たに試験が可能となった条件を含 

めて,これまで実施した全ての条件で,試験開始後 100s 程度まで対数クリープ則(式 4.1.2)が成り立つこ 

とを確認した。ここで,δε はひずみ変化,t は経過時間, P は定数である。これは,クリープ試験で得ら 

れた従来の知見と同じであった。 

() t 

δε = P ⋅ log 

(4.1.2) 

また,試験で設定した荷重・ひずみの変化条件が異なっても,試験終了後の試験片の一軸圧縮強度 

は,ほぼ同じであり,一軸圧縮強度に及ぼす応力履歴の影響は小さいと考えられる。さらに,土岐花崗岩 

について得られている一軸圧縮強度試験と一般化応力緩和試験の結果から取得した,拡張コンプライア 

ンス可変型構成方程式(時間依存性挙動モデルの構成式)のパラメータは,2008 年度の試験結果とも整 

合することが確認され,パラメータの値の信頼性が向上した。 

クリープ寿命とひずみ速度の積 

dε * /dt 

10 9 

10 6 

10 3 

10 1 

10 -3 

10 -6 

10 -15 

10 -12 

10 -9 

1次クリープ領域 

打点:長期クリープ試験の結果 

細線:短期クリープ試験の結果 

t * 

10 -6 

- 34 - 

現在 

10 -3 

クリープ寿命に対する経過時間の比 

図 4.1.2-7 長期・短期クリープ試験の結果の一致 

1 

3次クリープ領域 

(寿命に至り破壊)


図 4.1.2-8 一般化応力緩和試験での荷重と応力の変化条件 

② 化学‐力学現象に関する研究 7) 

結晶質岩の時間依存性挙動をもたらす,石英の変形特性や溶解速度を確認することを目的として,閉 

じた容器内の溶媒中で石英試料を圧力溶解させる閉鎖系(closed-fluid)実験と,溶媒が容器を通過する 

下で石英試料を圧力溶解させる開放系(flow-through)実験を行い,それぞれ温度一定の環境下で溶媒 

に溶け出す Si 濃度を ICP-AES(高周波誘導プラズマ-原子発光分光法)を用いて測定し,また溶解し 

た試料の表面を共焦点走査型レーザー顕微鏡(CLSM)で観察した。 

閉鎖系実験では一定時間(約二週間)後の Si 濃度の,pH や応力依存性を確認した(図 4.1.2-9)。ま 

た,解放系実験では,pH11.7 の高アルカリ溶媒を試料に流下させたときの経時変化を確認した(図 

4.1.2-10)。圧力溶解後の試料を CLSM で観察すると図 4.1.2-11 のようであり,石英の溶解がピンホール 

的に進行する,den Brok8) の Island-Channel モデルに従っているものと思われる。 

石英の溶解速度(mol/m 3 ・s) 

10 -5 

10 -6 

10 -7 

※矢印で示したようなひずみと応力の変化を条件とする試験 

(クリープ試験や応力緩和試験を一般化したものと言える) 

応力 

応力 

試験開始点 

pH 

応力(MPa) 応力 

図 4.1.2-9 応力 200MPa での溶解速度(左)と pH9 での溶解速度(右),ともに温度 20℃ 

石英の溶解速度(×10 -7 mol/m 3 ・s) 

- 35 - 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

A 

Relax γ= ±∞ 

D γ>1 

(Case Ⅲ) 

応力緩和試験 

2008 年度 

実施 

ひずみ歪 

γ=1 

2008 年度 

実施 

C 0

石英の溶解速度(mol/dm 3 ・s) 

10 -8 

10 -9 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 

経過時間(day) 


図 4.1.2-10 溶解速度の経時変化,応力 9.86MPa(左)と 13.7MPa(右)における特性,ともに温度 35℃ 

図 4.1.2-11 圧力溶解した試料の断面と Island-Channel モデル 

参考文献 

1) 日本原子力研究開発機構:“超深地層研究所計画年度報告書 (2007 年度)” JAEA-Review 

2009-002 (2009). 

2) 坂口清敏,尾原祐三,中山智晴,菅原勝彦:円錐孔底ひずみ法の応力測定精度,資源と素材, 

Vol.108,pp.455-460 (1992). 

3) 渋谷旬,鈴木隆,黒田英高:“瑞浪超深地層研究所研究坑道予備解析 -平成 16 年度-” 日本原 

子力研究開発機構, JAEA-Research 2008-027 (2008). 

4) 鶴田忠彦,竹内真司,竹内竜史,水野崇,大山卓也:“瑞浪超深地層研究所における立坑内からの 

パイロットボーリング調査報告書” 日本原子力研究開発機構, JAEA-Research 2008-098 (2009). 

5) 瀬野康弘,中間茂雄,山田淳夫,平野享,佐藤稔紀:“超深地層研究所計画における岩盤力学に関 

する調査研究年度報告書 (2006 年度)” 日本原子力研究開発機構, JAEA-Research 2008-084 

(2008). 

6) 日本原子力研究開発機構:“結晶質岩を対象とした長期岩盤挙動評価のための現象論的研究” 

JAEA-Research 2009-020 (2009). 

石英の溶解速度(mol/dm 3 ・s) 

- 36 - 

10 -9 

10 -10 

0 5 10 15 20 

経過時間(day)


7) 日本原子力研究開発機構:“結晶質岩を対象とした長期岩盤挙動評価のための理論的研究” 

JAEA-Research 2009-027 (2009). 

8) den Brok, S.:“Effect of microcracking on pressure-solution strain rate: the Gratz grainboundary 

model”, Geol., 26(10), 915-918 (1998). 

4.1.3 岩盤の水理に関する調査研究 

(1)実施概要 

2008 年度は,深度 200m のボーリング横坑から掘削した水理調査ボーリング(07MI08 号孔,07MI09 号 

孔:図 4-1)によるモニタリングおよび地表から掘削されたボーリング孔での地下水長期モニタリングを継 

続し,研究坑道の掘削が間隙水圧に及ぼす影響を把握するとともに,湧水量計測,表層水理観測も継 

続して実施した。また,これらのモニタリングで得られた情報を用いて,2007 年度に更新したサイトスケー 

ルおよびブロックスケールの水理地質構造モデルの妥当性を確認するとともに,モデルを適宜更新した。 

(2)実施内容 

1)調査試験 

①研究坑道内への湧水量計測 

図 4.1.3-1 に 2009 年 3 月時点での研究坑道内の排水系統図を示す。WR は集水リング,TF は熱線 

式流量計,EF は電磁流量計,UF は超音波式流量計を示している。集水リングに集まる湧水量はこの熱 

線式流量計 TF で測定している。集水リング以外に設置している各流量計は主立坑,換気立坑それぞれ 

の総湧水量ならびに研究坑道全体の総湧水量を把握するために設置している。図 4.1.3-1 中の流量計 

とその流量計が計測している場所を以下に示す。 

TF.i(i は 1~12):各集水リングに集まる湧水量(ただし換気立坑の TF.9 は除く) 

TF.9(換気立坑):200m ボーリング横坑(換気立坑)および深度 200m 予備ステージの換気立坑壁面か 

ら 5.5m の総湧水量 

UF.1:主立坑に設置している TF.5~TF.8 の総湧水量 

EF.1:研究坑道全体の総排水量 

EF.2:主立坑に設置している TF.1~TF.4 の総湧水量 

EF.3:換気立坑に設置している TF.1~TF.4 の総湧水量 

EF.4:主立坑に設置している TF.5~TF.9 の総湧水量 

EF.5:深度 200m 予備ステージ(換気立坑壁面から 5.5m-主立坑壁面) 

EF.6:UF.1,TF.9 および切羽までの総湧水量 

また,地上では両立坑の掘削時に用いられる給水量を計測している。 

研究坑道へ流れ出す湧水は各予備ステージに設置したピットに集められ,地上へと排水される。図 

4.1.3-1 中の矢印の向きは排水の流れを示している。 

- 37 -


図 4.1.3-1 研究坑道内の排水系統図(2009 年 3 月時点) 

- 38 -


換気立坑の総湧水量 Qv は図 4.1.3-1 中の EF.3 および EF.6 の計測値の和から,換気立坑掘削時の 

給水量を差し引くことで算出される。主立坑の総湧水量 QM は図 4.1.3-1 中の EF.1(研究坑道全体の湧 

水量+給水量)の計測値から Qv,EF.5 の計測値および主立坑,換気立坑掘削時の給水量を差し引くこと 

で算出される。 

研究坑道の掘削進捗に伴う研究坑道の総湧水量および両立坑の総湧水量を図 4.1.3-2 に示す。 

湧水量(m 3 /day) 

研究坑道総湧水量主立坑総湧水量換気立坑総湧水量 

1000 

900 

800 

主立坑掘削進捗換気立坑掘削進捗 

深度300m研究アクセス坑道掘削時の 

グラウトの影響 

350 

300 

700 

250 

600 

500 

200 

400 

150 

300 

100 

200 

100 

50 

0 

0 

2008年4月 2008年5月 2008年7月 2008年9月 2008年11月 2009年1月 2009年3月 

図 4.1.3-2 両立坑の掘削進捗に伴う研究坑道および両立坑の総湧水量 

研究坑道の総湧水量および両立坑の総湧水量は立坑の掘削が進むにつれて上昇している。また,主 

立坑および換気立坑の総湧水量を比較すると,換気立坑の総湧水量が概ね 50~100(m3 /日)程度高い 

ことが確認できる。研究坑道総湧水量および主立坑総湧水量の 2008 年 9 月から 10 月にかけての急激 

な上昇は,同時期に深度 300m 研究アクセス坑道を掘削している際の湧水である。その後の湧水量の低 

下は止水のためにグラウト(コンクリートを岩盤に注入することにより坑道内への湧水を止める作業)を行 

ったためである。 

両立坑への湧水量は研究坑道掘削の進捗により経時的に変化すると考えられる。よって両立坑の区 

間毎の湧水量を把握するため,集水リングを設置している。集水リングは約 25m ごとに 1 箇所設置してお 

り,設置にあたっては地質・地質構造を考慮している。しかし,集水リングを用いた湧水量計測において, 

以下に示す問題点がある。 

図 4.1.3-3 に主立坑の WR1の湧水量,主立坑の総湧水量,研究坑道内の総湧水量の計測結果を示 

す。2008 年 7 月 14 日以降の主立坑の WR1 の湧水量の変化(最大で約 300(m3 /日))と主立坑の総湧 

湧水量(m 3 d -1 ) 

1000 

800 

600 

400 

200 

研究坑道総湧水量主立坑総湧水量主立坑WR1(GL-10.0m) 

0 

2008年4月 2008年5月 2008年7月 2008年9月 2008年11月 

図 4.1.3-3 主立坑のWR1の湧水量および主立坑,研究坑道内の総湧水量 

- 39 - 

掘削深度(GL-m)


水量および研究坑道内の総湧水量の変化が対応していないことが確認できる。そこで,定期的に行って 

いる手動での湧水量の計測結果と主立坑の WR1 の計測結果を比較したところ,両者の間に大きな違い 

があり,2008 年 7 月 14 日以降については,主立坑の WR1の湧水量が正しく計測できていない事が確認 

された。この原因の一つとして,研究坑道内で排水に用いられているホースでの目詰まりが確認されてい 

ることから,主立坑の WR1 と熱線式流量計を連結しているホースにも同様の現象が起こっていることが想 

定される。100m ごとに設置している電磁流量計(深度 200m における換気立坑では超音波式流量計)の 

計測値と,その流量計へつながる熱線式流量計の総和と算出したい集水リングに連結する熱線式流量 

計の計測値の比を乗じることで集水リングの湧水量を算出した。例として以下に,深度 100m までの集水リ 

ングの湧水量の計算式を示す。 

QWR1’= {QWR1 / (QWR1+ QWR2 + QWR3 + QWR4)}×QMG3 (4.1.3) 

QWR1’:算出された主立坑の WR1の湧水量 

QWR1~QWR4:熱線式流量計による湧水量の計測値 QWR1+ QWR2 + QWR3 + QWR4:熱線式流量計から求められる湧水量の総和 QMG3:電磁流量計 MG3 による湧水量の計測値 

以上の方法で計算した主立坑および換気立坑に設置した集水リングに集まる湧水量を図 4.1.3-4,図 

4.1.3-5 に示す。 

湧水量(m 3 d -1 ) 

湧水量(m 3 d -1 ) 

90 

60 

30 

0 

2008年4月 2008年6月 2008年9月 2008年12月 2009年3月 

250 

200 

150 

100 

50 

WR1 WR2 WR3 WR4 WR5 WR6 WR6(1) WR7 WR8 

図 4.1.3-4 主立坑における集水リングに集まる湧水量 

WR1 WR2 WR3 WR4 WR5 WR6 WR7 WR8 

0 

2008年4月 2008年6月 2008年9月 2008年12月 2009年3月 

図 4.1.3-5 換気立坑における集水リングに集まる湧水量 

- 40 -


主立坑における集水リングに集まる湧水量から,深度 0~100m に設置している集水リング(WR1~ 

WR4)は湧水が認められないことが確認できる。深度 100~200m においては,湧水量のばらつきがあるも 

のの主立坑の WR5~7 において 30~40(m3 /日)程度の湧水が確認できる。 

換気立坑における集水リングに集まる湧水量から,主立坑同様に深度 0~100m に設置している集水リ 

ング(WR1~WR4)には湧水が認められないことが確認できる。深度 100~200m においては,深度約 

160m に位置する集水リング(WR7)では,若干の低下傾向がみられるものの,130~150(m3 /日)程度の 

湧水が確認できる。また,換気立坑の WR6,WR8 においても 30~50(m3 /日)程度の湧水が確認できる。 

②調査ボーリング孔を用いた間隙水圧測定(水理ボーリング調査) 

研究坑道の掘削が間隙水圧に及ぼす影響を把握するため,05ME06 号孔(掘削長約 300m),07MI08 

号孔および 07MI09 号孔(ともに掘削長約 120m)での間隙水圧測定を実施した。各ボーリング孔の位置 

を図 4.1.3-6 に示す。05ME06 号孔および 07MI08 号孔では,直接水圧計測方式の水圧観測装置である 

MP システム(Westbay 社(現 Schlumberger 社)製),07MI09 号孔では,ピエゾ水頭計測方式の水圧観測 

装置であるピエゾシステム(ダイヤコンサルタント社製)を設置している。なお,07MI09 号孔については, 

湧水環境にあることから,ピエゾ管口元に圧力センサーを設置した閉鎖系でのモニタリングを実施してい 

る(図 4.1.3-7)。調査ボーリング孔の観測区間一覧表を表 4.1.3-1 に示す。 

1/1,000地形図 

(JAEA作成)に追筆 

(JAEA作成)に追筆 

図 4.1.3-6 研究坑道および各ボーリング孔の位置図 

直接水圧計測方式 

データロガー 

パッカー 

ケーシング 

プローブ 

07MI09 07MI08 

- 41 - 

ピエゾ水頭計測方式 

水位計 

データロガー 

パッカー 

ケーシング 

ピエゾ管 

図 4.1.3-7 観測システムの概略図 

※ で囲んだ箇所が本章での対象ボーリング孔 

で囲んだ箇所が本章での対象ボーリング孔


表 4.1.3-1 調査ボーリング孔の観測区間一覧表 

05ME06号孔 

MP孔口標高 E.L.(m); 201.658 

G.L.0=E.L.(m): 201.12 

区間番号 

区間深度(m) 

G.L.(-m) 

E.L.(m) 

区間長 

(m) 

ﾒｼﾞｬﾒﾝﾄﾎﾟｰﾄ 

G.L.(-m) E.L.(m) 

ｾﾝｻｰ深度 

G.L.(-m) E.L.(m) 

地質 

- 78.0 ~ 181.8 123.1 ~ 19.4 103.8 81.0 120.1 - - 保護ケーシング内 

1 182.7 ~ 190.5 18.5 ~ 10.7 7.8 185.7 15.5 185.86 15.26 土岐花崗岩(変質部) 

2 191.4 ~ 200.6 9.8 ~ 0.5 9.3 194.4 6.8 194.55 6.57 土岐花崗岩(変質部) 

3 201.5 ~ 210.8 -0.4 ~ -9.7 9.3 204.5 -3.4 204.74 -3.62 土岐花崗岩(変質部) 

4 211.7 ~ 221.0 -10.6 ~ -19.9 9.3 214.7 -13.6 214.93 -13.81 土岐花崗岩(変質部) 

5 221.9 ~ 234.2 -20.8 ~ -33.1 12.3 224.9 -23.8 225.12 -24.00 土岐花崗岩(変質部) 

6 235.1 ~ 245.4 -34.0 ~ -44.3 10.3 238.1 -37.0 238.31 -37.19 土岐花崗岩(変質部) 

7 246.3 ~ 251.1 -45.2 ~ -50.0 4.8 249.3 -48.2 249.50 -48.38 土岐花崗岩(変質部) 

8 252.0 ~ 270.3 -50.9 ~ -69.2 18.3 255.0 -53.9 255.19 -54.07 土岐花崗岩(変質部) 

9 271.2 ~ 280.5 -70.1 ~ -79.4 9.3 274.2 -73.1 274.38 -73.26 土岐花崗岩(変質部) 

10 281.4 ~ 287.7 -80.3 ~ -86.6 6.3 284.4 -83.3 284.58 -83.46 土岐花崗岩(変質部) 

11 288.6 ~ 304.0 -87.5 ~ -102.9 15.4 291.6 -90.5 291.77 -90.65 土岐花崗岩(変質部) 

07MI08号孔 

孔口標高 E.L.(m); 0.962 

G.L.0=E.L.(m): 200.9 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 


G.L.(-m) E.L.(m) 


G.L.(-m) E.L.(m) 

地質 

1 216.1 ~ 229.9 -15.2 ~ -29.0 13.9 225.2 -24.3 225.39 -24.49 土岐花崗岩 

2 234.5 ~ 255.5 -33.6 ~ -54.6 21.0 250.7 -49.8 250.94 -50.04 土岐花崗岩 

3 260.1 ~ 271.4 -59.2 ~ -70.5 11.4 266.7 -65.8 266.89 -65.99 土岐花崗岩 

4 276.0 ~ 285.4 -75.1 ~ -84.5 9.3 280.6 -79.7 280.84 -79.94 土岐花崗岩 

5 290.0 ~ 296.3 -89.1 ~ -95.4 6.3 293.1 -92.2 293.29 -92.39 土岐花崗岩 

6 300.9 ~ 308.8 -100.0 ~ -107.9 7.9 304.0 -103.1 304.24 -103.34 土岐花崗岩 

7 313.4 ~ 326.9 -112.5 ~ -126.0 13.5 313.4 -112.5 313.59 -112.69 土岐花崗岩 

07MI09号孔 

孔口標高 E.L.(m); 0.7 

G.L.0=E.L.(m): 200.9 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 


G.L.(-m) E.L.(m) 


G.L.(-m) E.L.(m) 

地質 

1 4.3 ~ 13.0 -3.6 ~ -12.3 8.7 - - - - 土岐花崗岩 

2 14.0 ~ 26.5 -13.3 ~ -25.8 12.5 - - - - 土岐花崗岩 

3 27.5 ~ 47.0 -26.8 ~ -46.3 19.5 - - - - 土岐花崗岩 

4 48.0 ~ 75.5 -47.3 ~ -74.8 27.5 - - - - 土岐花崗岩 

5 76.5 ~ 125.0 -75.8 ~ -124.3 48.5 - - - - 土岐花崗岩 

2008 年度における研究坑道での主な作業を以下に示す。 

 

・立坑深度 231.2~300.2m の掘削(2008 年 4 月~2008 年 8 月上旬) 

・深度 300m 予備ステージの掘削(2008 年 8 月中旬~2008 年 10 月中旬) 

・深度 300m 研究アクセス坑道の掘削(2008 年 9 月上旬~2009 年 3 月上旬) 

・深度 300m 連結部の掘削(2009 年 3 月中旬~2009 年 3 月 31 日時点) 

 

・立坑深度 202.6~300.2m の掘削(2008 年 4 月~2008 年 11 月下旬) 

・深度 300m 水平坑道(予備ステージ,ボーリング横坑)の掘削(2008 年 11 月中旬~2009 年 1 月 10 日) 

・立坑深度 300.2~331.2m 以深の掘削(2009 年 2 月上旬~2009 年 3 月 31 日時点) 

・深度 200m ボーリング横坑でのボーリング孔(08MI14~16 号孔)掘削等の作業(2008 年 10 月中旬~ 

2009 年 3 月下旬) 

主立坑での主な作業の1つである研究アクセス坑道の掘削では,湧水の有無や湧水量を確認するた 

めのボーリング孔(先行ボーリング)の掘削と,この結果に基づくプレグラウトが実施された。先行ボーリン 

グ掘削では 2008 年 10 月上旬~11 月上旬に掘削に伴う湧水(最大約 1,700ℓ/分)が生じた。 

換気立坑深度 200m ボーリング横坑でのボーリング孔掘削等の作業では,最大約 330ℓ/分の湧水が生 

じた。なお,本作業の一部(地震計等の設置作業)については「財団法人地震予知総合研究振興会東 

濃地震科学研究所」が実施した作業を含む。 

- 42 -


観測データの整理としては,研究坑道内の主な作業と間隙水圧の変化を対比し,間隙水圧の変化の 

要因を確認している。一例として, 2008 年 5 月 7 日~2008 年 5 月 20 日の期間における 05ME06 号孔 

No.7~11 の間隙水圧の変化と研究坑道内の作業を図 4.1.3-8 に示す。なお,図中では間隙水圧を全水 

頭に換算し,表記している。この期間に生じている全水頭の低下は主立坑での発破作業とほぼ同じ日時 

に生じていることから,これらの全水頭の低下は主立坑での発破によるものと考えられる。また,茨城県沖 

地震と中国四川地震の直後に全水頭が上下に変動しているが,地震の発生日時から長期的な全水頭 

の変化が生じる傾向は見られない。 

研究坑道内の主な作業と 05ME06 号孔,07MI08 および 07MI09 号孔の間隙水圧の変化をまとめたも 

のを図 4.1.3-9, 4.1.3-10, 4.1.3-11 に示す。なお,図中では間隙水圧を全水頭に換算し表記した。 

05ME06 号孔においては,11 区間で観測を実施しており,8 月下旬の水圧観測プローブの点検作業に 

よる数日間の欠測期間を除き,1 年を通じてほぼ継続的な観測データが得られている。 

観測区間ごとに結果を整理すると, No.1~3 では主立坑掘削深度 230~250m 付近(4 月~5 月上旬) 

での発破に伴い 1m 程度の全水頭の変化(低下および回復)が生じている。その他の期間については特 

定の作業に伴う大きな変化は確認できないものの,期間全体を通して約 2m の全水頭の低下が生じた。 

また,深度 200m 換気立坑側ボーリング横坑でのボーリング孔の掘削に伴う湧水による約 6m の全水頭の 

変化が確認された。 

No.4~6 では主立坑深度 231.2~300.2m での発破に伴う全水頭の変化が確認できる。また,深度 

300m 予備ステージ掘削で行われた探り削孔(図中①)で約 5m の全水頭の低下が生じた。また,深度 

200m 換気立坑側ボーリング横坑でのボーリング孔掘削に伴う湧水により,約 3m の全水頭の変化が生じ 

た。なお,2008 年 12 月中旬頃から全水頭は上昇傾向を示している。 

No.7~11 では全水頭の変化は概ね同じ傾向を示し,主立坑深度 231.2~300.2m での発破に伴う全水 

頭の低下,および深度 300m 予備ステージ掘削での探り削孔(図中①~③)による全水頭の低下が生じ 

ている。また,No.7~11 においては,深度 200m 換気立坑側ボーリング横坑でのボーリング孔掘削に伴う 

湧水による全水頭の変化は確認できなかった。なお,図中④に示す全水頭の変化については,対応す 

る研究坑道内の作業が特定できていない。 

本孔では, No.1~3 で主に換気立坑側,No.4 以深で主に主立坑側での作業による全水頭の変化が 

生じた。 

07MI08 号孔においては,7 区間で観測を実施しており,電力供給に伴うトラブルやデータ回収に伴うト 

ラブル等により生じた欠測期間(2008 年 4 月 1 日~4 月 9 日,2008 年 6 月 2 日~6 月 11 日,2008 年 7 

月 12 日~7 月 24 日,および 2009 年 3 月 5 日~3 月 10 日)が生じた。 

観測区間ごとに結果を整理すると,No.1 で主立坑深度 230m 付近(4 月頃)での発破に伴う全水頭の 

変化が確認できる。また,深度 300m 研究アクセス坑道での湧水においても 1m 程度の全水頭の変化が 

確認できる。一方,2009 年 3 月頃に行われた主立坑連結部の発破に伴う全水頭の変化は生じていな 

い。 

No.2 では主立坑掘削深度 230~250m 付近(4 月頃から 5 月末)での発破に伴う全水頭の変化および 

深度 300m 研究アクセス坑道での湧水に伴う変化が確認でき,全水頭の変化量はいずれも No.1 よりは大 

きい。また,主立坑連結部の発破に伴う全水頭の変化が確認できる。 

No.3,4,5 では主立坑掘削深度 250~290m 付近(5 月末から 7 月中旬)に伴う全水頭の変化および深 

度 300m 研究アクセス坑道での湧水に伴う変化が確認され,深度 300m 研究アクセス坑道での湧水では 

最大約 15m の全水頭の変化が生じた。また,主立坑連結部の発破においても約 12m の全水頭の低下が 

生じた。 

No.6,7 では発破に伴う全水頭の変化は確認されなかったが,期間を通じて約 2.5m の全水頭の低下が 

- 43 -


生じた。また,深度 300m 研究アクセス坑道での掘削に伴う湧水により最大約 40m の全水頭の低下が生じ 

た。また,深度 300m 研究アクセス坑道側の連結部の発破で約 85m の全水頭の低下が生じた。 

なお,すべての区間において換気立坑側での作業に伴う全水頭の変化は確認されなかった。 

本孔では主に主立坑側での作業による影響が確認でき,主立坑深度あるいは,湧水深度が観測区間 

の深度に近づくに従い全水頭の変化が生じ,主立坑掘削深度が観測区間より深くなると全水頭の変化 

が小さくなる傾向を示していると考えられる。 

07MI09 号孔においては,5 区間で観測を実施しており,データ回収に伴うトラブル等による欠測期間 

(2008 年 4 月 1 日~4 月 5 日,2008 年 4 月 11 日~4 月 15 日および 2009 年 1 月 13 日~1 月 20 日) 

が生じた。また, No.5 では深度 300m 換気立坑側ボーリング横坑掘削時の作業(探り削孔)において急 

激な全水頭の低下が生じ,水圧モニタリング装置口元からの湧水が確認できなくなったため,2008 年 12 

月以降は水圧モニタリング装置口元の圧力センサーによる連続観測からロープ式水位計による定期観 

測へと観測方法を変更している。 

観測区間の結果を整理すると,換気立孔深度が約 250m に達するまでは全ての観測区間で全水頭の 

変化は見られずほぼ一定の全水頭であった。この間,茨城県沖地震の発生の日時から約 4 箇月間に全 

水頭が長期的に約 1m 上昇し,その後に緩やかに低下するという傾向が見られた。この茨城県沖地震に 

よる影響は,次章以降に述べる研究所用地内のボーリング孔の MSB-3 号孔および広域地下水流動研 

究で掘削されたボーリング孔の DH-2 号孔でも確認できている。 

換気立坑深度約 250m 以深においては,全ての観測区間で深度 200m 換気立坑側ボーリング横坑で 

のボーリング孔掘削に伴う湧水による全水頭の低下(最大約 13m)が生じた。また,No.4~5 では換気立 

坑での発破による全水頭の変化が確認でき,No.4 では約 28m,No.5 では約 7m の全水頭の低下が生じ 

た。 

なお,主立坑の掘削,深度 300m 研究アクセス坑道の掘削作業に伴う全水頭の変化は全ての観測区 

間で確認できなかった。 

本孔においては主に換気立坑側での作業に伴う全水頭の変化が確認できる。なお,換気立坑深度約 

250m に達するまで全水頭の変化が生じなかった理由の一つとしては,立坑掘削時のプレグラウトにより 

掘削に伴う影響(湧水)が抑制されたためと考えられる。 

各ボーリング孔で得られた水頭の変化を整理すると,05ME06 号孔では主立坑の掘削と主立坑沿いに 

分布する断層の南西側(換気立坑深度 200m ボーリング横坑)での作業に伴う変化,07MI08 号孔では主 

立坑の掘削と主立坑沿いに分布する断層の北東側(研究アクセス坑道)での作業に伴う変化,07MI09 号 

孔では換気立坑での作業による全水頭の変化が確認できた。また,茨城県沖地震による影響は主立坑 

南西側のボーリング孔である 07MI09 号孔(および MSB-3 号孔深部,DH-2 号孔)でのみ確認された。こ 

れらのことから,主立坑沿いに分布する断層は研究所用地周辺の地下水流動を規制していることが確認 

された。 

また,研究坑道近傍の全水頭は 07MI09 号孔 No.5 区間を除き,いずれも 2009 年 3 月 31 日時点の立 

坑掘削深度(標高-100m 程度)よりも高い全水頭であることが確認できる。このことから,研究坑道ごく近 

傍の狭い範囲において大きな動水勾配が生じている可能性が考えられる。よって,研究坑道掘削を考慮 

した地下水流動解析を実施する際には,ここで観測された水圧分布を再現するために人工構造物による 

影響を含むスキン効果を考慮する必要性があると考えられる。 

- 44 -


図 4.1.3-8 研究坑道での作業と全水頭の変化(05ME06 号孔 2008/5/7~2008/5/20) 

- 45 - 

主立坑および換気立坑で 

は,掘削が同時期に実施 

されている。 

ただし,05ME06 号孔の全 

水頭の変化を確認すると, 

主立坑側の発破のタイミン 

グで全水頭が変化してい 

る。 

茨城県沖地震では,全水 

頭が上下に微動している 

が,地震発生時刻を境に 

長期的な自然変動の傾向 

が変わる(トレンドの変化) 

といった傾向は見られな 

い。


図 4.1.3-9 05ME06 号孔の間隙水圧測定結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 

図 4.1.3-10 07MI08 号孔の間隙水圧測定結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 

- 46 -


図 4.1.3-11 07MI09 号孔の間隙水圧測定結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 

- 47 -


③地下水長期モニタリングおよび表層水理観測 

研究坑道の掘削が地質環境へ与える影響を把握することを目的として地下水長期モニタリング,表層 

水理観測を用いた連続観測を継続して実施している。これらの結果について以下に示す。 

地下水長期モニタリングでは 2007 年度に引き続き,研究所用地内の堆積岩~花崗岩上部を対象とし 

た MSB-1 号孔(掘削長約 200m)および MSB-3 号孔(掘削長約 200m)において直接水圧計測方式であ 

る MP システム(Westbay 社(現 Schlumberger 社)製)を用いて間隙水圧のモニタリングを継続するととも 

に,花崗岩を対象とした MIZ-1 号孔(掘削長約 1,300m)においてピエゾ水頭計測方式の HSPMP システ 

ム(Solexperts 社製)を用いて間隙水圧のモニタリングを実施した(図 4.1.3-7 参照)。観測孔位置図を図 

4.1.3-12 に示す。また,地下水長期モニタリングを実施しているボーリング孔の観測区間一覧表を表 

4.1.3-2 に示す。 

2008 年度の研究坑道での主な作業は,主立坑の深度 231.2~300.2m,換気立坑の深度 202.6~ 

331.2m,深度 300m 予備ステージおよびボーリング横坑,研究アクセス坑道の掘削であり,これらの作業 

に伴う間隙水圧の変化が観測された。MSB-1 号孔,MSB-3 号孔および MIZ-1 号孔での間隙水圧測定 

結果を図 4.1.3-13, 4.1.3-14, 4.1.3-15 にそれぞれ示す。なお,図中では間隙水圧を換算し全水頭の変 

化として示し,全水頭は標高で表記した。ただし,MIZ-1 号孔では溶存ガスの影響と考えられる変化が確 

認されており,実際の間隙水圧の変化とは異なる可能性が高いことから,測定結果については参考値扱 

いとする。なお,以下の各ボーリング孔の観測結果についても,第 4 章 1.3 項(2)1)②に述べた観測結果 

の整理を行いまとめたものである。 

MSB-1 号孔においては,5 区間で観測を実施している。7 月下旬,1 月下旬に水圧観測プローブの点 

検を実施しており,1 日程度の欠測期間が生じているが,1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得ら 

れている。 

観測区間ごとに結果を整理すると,No.1,2 では自然変動(人為的な影響を伴わないバックグランドの 

変化)と思われる年間 1m 程度の緩やかな全水頭の低下が生じており,研究坑道掘削に伴う明瞭な全水 

頭の変化は確認できなかった。 

No.3~5 では概ね同じ全水頭と変化傾向を示し,深度 300m 研究アクセス坑道の湧水に伴うと思われ 

る全水頭の低下が生じている。また,深度 300m 研究アクセス坑道での湧水以降,全水頭の低下勾配が 

大きくなった。 

MSB-3 号孔においては,7 区間で観測を実施している。No.1 では水圧観測プローブの不具合により 

観測を休止していたものを 7 月中旬に復旧させ,約 8 箇月間(7 月中旬~3 月末)の観測データが得られ 

ている。また,No.2~7 では 7 月中旬に水圧観測プローブの点検を実施しており,1 日程度の欠測期間が 

生じているが,1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得られている。 

観測区間ごとに結果を整理すると,No.1 では降雨による全水頭の変化が確認できるが,1 年間を通し 

て自然変動と思われる全水頭の変化および研究坑道掘削に伴う変化は確認できなかった。 

No.2~4 では自然変動と思われる年間約 1m 程度の全水頭の低下を示し,研究坑道掘削に伴う全水 

頭の変化は確認できなかった。 

No.5~7 では換気立坑での発破や換気立坑深度 200m ボーリング横坑でのボーリング孔掘削に伴う湧 

水による全水頭の変化が生じた。また,茨城県沖地震の発生の日時から約 4 箇月間に全水頭が長期的 

に約 1m 上昇し,その後に緩やかに低下するという傾向が見られた。茨城県沖地震による影響は,調査ボ 

ーリング孔の 07MI09 号孔および広域地下水流動研究で掘削されたボーリング孔の DH-2 号孔でも確認 

できている。 

MIZ-1 号孔においては,10 区間で観測を実施している。しかしながら,水圧モニタリング装置設置当初 

から,水圧観測結果が時間の経過につれて地球潮汐に伴う周期的な変化が減衰し,急激に全水頭が数 

- 48 -


m 程度上昇するという現象が生じた。この現象は研究所用地および周辺の間隙水圧観測孔でのデータと 

比較しても MIZ-1 号孔のみで見られる全水頭の変化である。これまでの作業から,この状況は全水頭の 

観測を実施するスタンドパイプに通水を施すことにより,一定期間,改善されることがわかっている。また, 

スタンドパイプ通水作業としてスタンドパイプから揚水を実施した際,スタンドパイプ口元でメタンガスが検 

出されている。これらのことから,MIZ-1 号孔におけるこの現象はスタンドパイプ内(スタンドパイプに接続 

されるチューブ内)での溶存ガスの遊離によるものと推測できる。ここでは,スタンドパイプの通水作業直 

後で正常な観測が行えたと考えられる 2008 年 10 月上旬~11 月上旬について観測区間ごとに結果を整 

理すると,No.1~7 の全水頭の変化は緩やかな低下傾向を示した。この全水頭の低下傾向は MSB-1 号 

孔においても確認できていることから,この期間での全水頭の変化は研究アクセス坑道での湧水による 

変化の可能性が考えられる。 

これらの結果より,MSB-1 号孔および MSB-3 号孔の堆積岩上部(MSB-1 No.1,2 と MSB-3 No.1,2)に 

おいて研究坑道掘削に伴う間隙水圧の変化が確認できないという結果は,本郷累層泥岩層付近 

(MSB-1 号孔 No.2 区間および MSB-3 号孔 No.2 区間に含まれる)が鉛直方向に対して低透水性を有す 

る構造として機能していると考えられ,これまでの調査,研究結果と整合的であることが確認できた。 

主立坑沿いに分布する断層の北東側のボーリング孔である MSB-1 号孔および MIZ-1 号孔では主立 

坑あるいは研究アクセス坑道での作業に伴う変化が確認できるが,換気立坑および換気立坑側ボーリン 

グ横坑での作業に伴う間隙水圧の変化は確認できない。一方,断層の南西側のボーリング孔の観測区 

間である MSB-3 号孔の深部(土岐夾炭累層基底部~花崗岩上部)では主立坑および研究アクセス坑道 

での作業に伴う間隙水圧の変化は確認できず,換気立坑および換気立坑側での作業に伴う間隙水圧の 

変化が確認できる。これらの結果は,主立坑沿いに分布する断層が断層面に直交する方向に対して低 

透水性を有していると推定しているこれまでの調査,観測結果と整合的である。 

これらのことから,地下水長期モニタリング観測により,研究所用地周辺の地下水流動を規制する水理 

地質構造の存在を確認することができた。 

1/1,000 地形図 

(JAEA 作成)に追筆 

図 4.1.3-12 研究所用地周辺観測孔位置図 

- 49 -


表 4.1.3-2 地下水長期モニタリングを実施しているボーリング孔の観測区間一覧表 

MSB-1号孔孔口標高 E.L.(m); 253.081 

区間番号 


区間長 


設置深度 


地質 

G.L.(-m) E.L.(m) 

(m) G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) 

1 

2 

66.4 

117.2 

~ 

~ 

116.3 

131.6 

186.7 

135.9 

~ 

~ 

136.8 

121.5 

49.9 

14.4 

69.6 

120.3 

183.5 

132.8 

69.8 

120.5 

183.3 

132.6 

瑞 

浪 

明世累層および本郷累層 

本郷累層(基底礫岩) 

3 

4 

132.5 

177.2 

~ 

~ 

176.3 

195.1 

120.6 

75.9 

~ 

~ 

76.8 

58.0 

43.8 

17.9 

135.6 

180.3 

117.5 

72.7 

135.8 

180.5 

117.3 

72.5 

層 

群 

土岐夾炭累層 

土岐夾炭累層(基底礫岩) 

5 196.0 ~ 201.0 57.1 ~ 52.1 5.0 196.1 57.0 196.3 56.8 

土岐花崗岩(風化部) 

MSB-3号孔孔口標高 E.L.(m); 204.622 

区間番号 


区間長 


設置深度 


地質 

G.L.(-m) E.L.(m) 

m G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) 

1 14.5 ~ 66.9 190.2 ~ 137.7 55.8 17.4 187.3 17.6 187.1 明世累層および本郷累層 

2 67.8 ~ 80.7 136.9 ~ 123.9 13.8 70.7 133.9 70.9 133.8 瑞本郷累層(基底礫岩) 

3 81.6 ~ 87.6 123.1 ~ 117.0 6.4 84.5 120.1 84.7 119.9 

浪 

層 

断層 

4 88.4 ~ 131.6 116.2 ~ 73.1 45.9 91.4 113.3 91.6 113.1 群土岐夾炭累層 

5 132.4 ~ 166.0 72.2 ~ 38.6 35.8 135.3 69.3 135.5 69.1 土岐夾炭累層(基底礫岩) 

6 166.9 ~ 170.6 37.7 ~ 34.1 3.9 167.0 37.6 167.2 37.4 

土岐花崗岩(風化部) 

7 171.4 ~ 187.0 33.2 ~ 17.6 16.6 174.3 30.3 174.5 30.1 

土岐花崗岩 

MIZ-1号孔孔口標高 E.L.(m); 206.56 

区間番号 


区間長 


設置深度 


G.L.(-m) E.L.(m) 

(m) G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) 

1 116.5 ~ 231.8 90.06 ~ -25.19 115.3 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

2 232.7 ~ 289.7 -26.18 ~ -83.18 57.0 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

3 290.7 ~ 640.7 -84.18 ~ -434.17 350.0 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

4 641.7 ~ 717.1 -435.14 ~ -510.57 75.4 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

5 718.1 ~ 901.4 -511.54 ~ -694.80 183.3 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

6 902.3 ~ 945.5 -695.77 ~ -738.96 43.2 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

7 945.8 ~ 966.9 -739.20 ~ -760.32 21.1 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

8 967.1 ~ 1127.7 -760.54 ~ -921.14 160.6 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

9 1128.7 ~ 1149.1 -922.12 ~ -942.58 20.5 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

10 1150.1 ~ 1276.0 -943.55 ~ -1069.45 125.9 ― ― ― ― 土岐花崗岩 

- 50 - 

地質 

図 4.1.3-13 MSB-1 号孔の間隙水圧測定結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m)


図 4.1.3-14 MSB-3 号孔の間隙水圧測定結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 

図 4.1.3-15 MIZ-1 号孔の間隙水圧測定結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 

- 51 -


表層水理観測では,立坑掘削に伴う浅部地下水流動の変化を把握するための気象観測や 04ME01 

号孔での地下水位観測などを実施している。図 4.1.3-16 に 04ME01 号孔の水位および降水量を図 

4.1.3-17 に 04ME01 号孔の水位および立坑の掘削深度を示す。 

04ME01 号孔は坑口の標高が E.L.192.71m で,深度が 47.0m のボーリング孔で地質区分は瑞浪層群 

である。04ME01 号孔の水位は,降雨に対応した変動が確認されるものの,研究坑道掘削工事に伴う変 

動は確認されていない。このことは,先に述べた深層ボーリング孔 MSB-3 号孔での浅部のモニタリング結 

果同様,本郷累層(泥岩層付近)が鉛直方向に対して低透水性を有する構造として機能しているというこ 

れまでの調査,研究結果と整合するものである。 

04ME-01 Water level (ml) 

192 

191 

190 

189 

188 

187 

186 

185 

- 52 - 

Rainfall 04ME01 

図 4.1.3-16 研究所用地内の地下水位および降水量 

0 

20 

40 

60 

80 

100 

120 

Rain fall (mm/day)

two shafts depth (m) 

200.0 

220.0 

240.0 

260.0 

280.0 

300.0 

320.0 

340.0 


Main shaft Vebtilation shaft 04ME01 

図 4.1.3-17 研究所用地内の地下水位および立坑掘削深度 

2)モデル化・解析 

①水理地質構造モデルの構築および地下水流動解析 

水理地質構造モデルの妥当性確認およびその更新に関わる方法論を整備することを目的として,水 

理地質構造モデルの構築および地下水流動解析を継続的に実施している。 

具体的には,地表および研究坑道から掘削したボーリング孔での長期水圧モニタリングなどから得ら 

れる情報に基づきサイトスケールおよびブロックスケールの水理地質構造モデルのキャリブレーションを 

行うとともに,このモデルに基づく地下水流動解析を実施した。さらに,研究坑道の掘削に伴う地下水位 

分布や水頭分布の変化,研究坑道における湧水量や湧水区間などを予測評価するために,更新された 

水理地質構造モデルを用いて地下水流動解析を実施した。これらは,研究坑道の設計・施工への情報 

提供および研究坑道の掘削に伴う地下水流動場の変化を用いたモデルキャリブレーションに必要な調 

査項目や仕様を抽出すること(第 2 段階での調査計画策定への情報提供)を目的としたものである。 

これまで,第 2 段階における調査研究では,研究坑道掘削時の湧水量が計測されてきているとともに, 

それに関連した水圧変化が周辺ボーリング孔で観測されている。この水圧変化は,研究坑道掘削に伴う 

比較的長期間のトレンドを有する変化と,発破や一時的な湧水量の増加に伴う短期間の変化が認められ 

ている。また,地震による影響も観測されている。さらには,地表での高精度傾斜計による研究坑道掘削 

に伴う地表面の微小な変位が観測されている。 

2008 年度は,これらのデータに基づき水理地質構造モデルのキャリブレーションを実施した。具体的 

には,2007 年度の地質・地質構造に関する調査研究において更新された地質構造モデル(Substage200 

モデル)を基に水理地質構造モデルを構築し(図 4.1.3-18),研究坑道を深度 300m まで掘削した際の研 

究坑道への湧水量や水圧低下量の観測値を用いてモデルのキャリブレーションを行った。キャリブレー 

ションの際には,土岐花崗岩中の不連続構造の透水性や,覆工コンクリートなどの人工構造物やグラウト 

などの様々な影響を受けていると考えられる研究坑道近傍の透水性(スキン効果)に着目した。 

- 53 - 

192.00 

191.00 

190.00 

189.00 

188.00 

187.00 

186.00 

185.00 

04ME01 Water level (m)

W 


S E 

- 54 - 

N 

logK 

(m/s) 

図 4.1.3-18 水理地質構造モデル 

(図中格子節点の密度が高い箇所は,研究所用地を中心としたサイトスケール領域である) 

そのモデルを用いたスキン効果を考慮した地下水流動解析による解析値と実測値の比較および今後 

の予測結果を図 4.1.3-19,4.1.3-20 に示す。図 4.1.3-19 および 4.1.3-20 から,地下水流動解析によっ 

て主立坑と換気立坑への実際の湧水量やその時間変化の傾向が再現できていること分かる。また,主立 

坑深度 300~450m 掘削時の湧水量変化は,いずれのケースにおいても,換気立坑では掘削の進行とと 

もに増加し,掘削停止により減少する。また,主立坑では掘削工程に関係なく減少する結果となった。ま 

た,水圧低下は DH-15 号孔では解析値と実測値が整合的である一方で,DH-15 号孔と比較して研究坑 

道の近傍に位置する MIZ-1 号孔では,解析値の水圧低下量が実測値より大きい結果となった。これは, 

断層などの不連続構造が有する透水コントラストに伴う水理地質構造の不均質の再現性に課題があるこ 

とを示している。さらに,同モデルを用いて予測した今後の水圧変化の空間分布を図 4.1.3-21 に示す。 

この図より,主立坑深度 450m 掘削後の研究所周辺の水頭低下量は,いずれのケースにおいても,水頭 

低下範囲は,月吉断層の影響により,月吉断層北側にはほとんど及ばない結果となった。また,月吉断 

層南側においても,研究所周辺に分布する北北西系の断層の影響により,水頭低下範囲は研究所の南 

東側に拡大する結果が得られた。 

-5.0 

-6.0 

-7.0 

-8.0 

-9.0 

-10.0 

-11.0

2500 

0 

主立坑掘削深度換気立坑掘削深度 

主立坑への湧水量(解析値) 換気立坑への湧水量(解析値) 

総湧水量(解析値) 主立坑への湧水量(実測値) 

換気立坑への湧水量(実測値) 総湧水量(実測値) 

2000 

100 


湧水量(m 3 /day) 

1500 

200 

- 55 - 

1000 

300 

立坑深度(G.L.-m) 

500 

400 

0 

500 

0 500 1000 1500 2000 2500 

経過日数 

図 4.1.3-19 キャリブレーションした水理地質構造モデルによる湧水量の実測値と解析値の比較 

および今後の予測結果の一例

DH-15 No.2(E.L.-10.8~-76.8m, 花崗岩) 

0 

水圧低下(m) 

20 

40 

60 

80 

水圧低下(実測値) 

水圧低下(解析値) 

主立坑掘削深度 

換気立坑掘削深度 


0 

100 

200 

300 

400 

100 

500 

500 1000 1500 2000 2500 

経過日数 

立坑深度(G.L.-m) 

- 56 - 

MIZ-1 No.2(E.L.-26.2~-83.2m, 花崗岩) 

0 

水圧低下(m) 

40 

80 

120 

160 

水圧低下(実測値) 

水圧低下(解析値) 

主立坑掘削深度 

換気立坑掘削深度 

0 

100 

200 

300 

400 

200 

500 

500 1000 1500 2000 2500 

経過日数 

図 4.1.3-20 キャリブレーションした水理地質構造モデルによる水圧低下の実測値と解析値の比較 

および今後の予測結果の一例 

(b) 

A 

A 

標高(m) 

500 

A B 

0 

‐500 

‐1000 

(a) 

下部 

割れ目 

低密度帯 

B 

上部 

割れ目帯 

500m 

月吉断層および断層に 

伴う割れ目帯 

上部割れ目帯 

下部 

割れ目 

低密度帯 

断層水圧低下(m) 

坑道 

150 100 50 0 

月吉断層および断層に 

伴う割れ目帯 

図 4.1.3-21 水圧低下量の予測結果の一例((a)深度 400m 水平断面,(b)中 A-B ラインの鉛直断面) 

さらに,岩盤中の透水性構造の分布に起因した水理学的不均質性を評価するとともに,サイトスケー 

ル(約 2km 四方の領域)における水理特性の不均質性を等価連続体として表現するために,ブロックスケ 

ール(数 10m~100m 四方の領域)の透水性構造ネットワークモデルを用いた水理地質構造モデルを構 

築した(図 4.1.3-22)。このモデルは,ボーリング調査結果に基づき推定した不連続構造の卓越方位と三 

次元密度を用いてモデル化領域内に割れ目を発生させるとともに,個々の割れ目に透水量係数を割当 

立坑深度(G.L.-m)

てることによって構築した。 


透水量係数(m 2 /s) 

図 4.1.3-22 透水性構造ネットワークモデル構築結果 


①水圧モニタリング装置の適用性の検討 

MIZ-1 号孔には,2005 年度に地下水の長期観測のためにスタンドパイプ方式を用いた地下水長期観 

測装置(Solexpert 社製 HSPMP)を設置しており,研究坑道掘削に伴う深部花崗岩中の地下水状態(地 

下水圧・地下水水質)の変化について観測を行っている。しかし,一部の観測区間において,地下水中 

に含まれる溶存ガスの遊離の影響と考えられる水位変動が確認され,間隙水圧が正常に観測できない 

状態にあることから,水圧観測データの信頼性向上が必要となった。そこで,観測装置を変更することを 

目的とし,HSPMP システムの回収作業を試みた。結果は,観測区間を形成しているパッカーの拡張水の 

回収が,装置回収可能となる目標値(最も浅部のパッカー(浅部パッカー):5.3ℓ以上,その他のパッカー 

(深部パッカー):36ℓ以上)に対し,浅部パッカーでは目標値を満たすものの(浅部パッカー拡張水回収 

実績:5.7ℓ),深部パッカーにおいて未達成(深部パッカー拡張水回収実績:25.6ℓ)となったことから, 

HSPMP システムの安全な回収は不可能と判断し,作業を中止した。パッカー拡張水の回収が未達成とな 

った原因は,パッカーの経年劣化により,その収縮力が減衰したことが考えられる。 

観測装置の回収が不可能であることが判明したことから,以降の観測についてはスタンドパイプ内の溶 

存ガスの排除を目的とした定期的なメンテナンスを行うことにより,観測の正常化を図ることとし,この作業 

を通じて,効率的なメンテナンス方法に関する知見を集約することとした。 

ここで得られた知見は,今後の水圧モニタリング装置の機種選定にあたり,事前に装置回収の可能性 

を考慮することの重要性を示すものである。 

②地質環境データ解析・可視化システムの構築 

データ解釈,地質構造および水理地質構造のモデル化,地下水流動解析ならびにモデル化・解析結 

果の可視化に関する作業を通じて,抽出されたシステムの問題点の改善および機能の拡張を継続的に 

実施した。 

2008 年度は,本システムを用いて,研究坑道掘削に伴う地下水流動場の変化に関するデータに基づ 

く水理地質構造モデルの更新および今後の変化を予測するために,地下水流動解析コードの改良を実 

施するとともに,改良した解析コードの信頼性確認のために,検証済みの解析コード(FEFLOW1) )と同一 

条件下での解析を実施した。具体的には,割れ目部と健岩部が混在するモデルによる飽和-不飽和問 

- 57 -


題での地下水流動解析を実施した。その結果,整合的な結果が得られ,改良した解析コードの妥当性を 

確認した。 

参考文献 

1) Trefry, M.G.; Muffels, C. (2007). "FEFLOW: a finite-element ground water flow and transport 

modeling tool". Ground Water 45 (5): 525–528. 

4.1.4 地下水の地球化学に関する調査研究 


2008 年度は,第 1 段階で構築した地球化学概念モデルの妥当性を確認することおよび研究坑道掘削 

が地球化学環境に与える影響を把握することを目的とした採水調査を実施した。採水調査は,1)研究坑 

道掘削時の切羽および研究坑道内に設置した集水リング,2)深度 200m 予備ステージから掘削したボー 

リング孔(07MI07 号孔),3)地上から掘削した既存ボーリング孔(MSB-2 号孔および MSB-4 号孔)で実施 

した。これらの採水調査の結果を踏まえ,地球化学概念モデルの妥当性評価と更新のための手法につ 

いて検討した。また,今後の研究坑道掘削に伴う地下水水質分布の変化を予測することを目的として, 

地下水流動状態の変化を考慮した地下水水質分布に関する数値解析を実施した。その他,第 3 段階で 

予定している物質移動に関する調査研究の基盤情報となる地下水中の金属元素の存在状態に関する 

研究,地層処分で考慮される時間スケールでの地球化学環境の変遷を把握するための地質環境の長 

期挙動に関する研究のうち地下水水質の変遷に関する研究を実施した。 



① 立坑壁面および集水リングを用いた坑内湧水の採取・分析 

壁面湧水は掘削直後の擾乱が少ない地下水の地球化学特性の把握,集水リングでは研究坑道掘削 

の影響を経時的にとらえることを主目的として,それぞれでの湧水を対象とした測定・分析を実施した。採 

水の頻度は,切羽湧水が切羽観察時の 1 回,集水リングでは設置後から 6 箇月間は 1 回/週,それ以 

降は 1 回/月である。測定・分析項目は,物理化学パラメータ(水温,pH,酸化還元電位,電気伝導度, 

溶存酸素濃度),蛍光染料濃度,主要成分,同位体(δ18O,δD, 3H, 14C)(年 2 回)などである。2008 年 

度においては,壁面湧水は換気立坑の 1 箇所のみで採取できた。壁面湧水の採取箇所が少ない理由と 

して,主立坑では坑道沿いに認められる低透水性の断層,換気立坑ではプレグラウトによる湧水量の低 

下などが考えられる。他方,主立坑および換気立坑に設置した集水リングでは,複数の区間から湧水を 

採取した。それらの分析結果について,pH を図 4.1.4-1 に,塩化物イオン濃度を図 4.1.4-2 に示す。 

分析の結果,pH については,主立坑および換気立坑ともに深度 200m 以浅では約 pH9 の値を示した。 

これは,これまでの東濃地域の地下水の pH が 8~9 と報告 1) されていることと整合的である。ただし,集水 

リングから採取した試料は,コンクリートライナーとの接触や脱ガスの影響により pH が原位置の値から変 

化している可能性がある。深度 200m 以深については,主立坑および換気立坑ともに pH は 10 以上の値 

を示し,換気立坑の深度 265m に設置された集水リングから採取した試料の pH は約 12 を示した。深度 

200m を境に深部で pH が高い値を示す理由としては,コンクリートライナーやグラウト材との接触が考えら 

れる。特に換気立坑では,深度 200m から 220m の区間でグラウトが実施されており,深度 200m 以深の 

集水リングより採取した地下水が深度 200m 以浅やグラウトを実施していない主立坑に対して高い pH を 

示すことから,グラウト材と接触した地下水が広い範囲に浸透している可能性がある。塩化物イオン濃度 

については,換気立坑では深度に対して上昇する深度依存性を示した。他方,主立坑では換気立坑と 

異なり,深度 194m の集水リングから深度 264m の集水リングの区間において,塩化物イオン濃度が約 

10mg/ℓ減少する傾向を示しており,深度に対して負の相関を示す。主立坑と換気立坑における塩化物イ 

- 58 -


オン濃度分布の違いや主立坑で塩化物イオン濃度が深度に対して正の相関を示さない原因としては, 

両立坑における地下水流動特性の違いや集水リングへの浅部地下水の流入量の違いなどが考えられる。 

ただし,現状ではそれらの原因は明確ではなく,今後は水質モニタリングを継続し,検討していく。 

図 4.1.4-1 集水リングより採取した地下水の pH 

- 59 -


図 4.1.4-2 集水リングより採取した地下水の塩化物イオン濃度 

- 60 -


②100m および 200m予備ステージから掘削したボーリング孔(05MI01 号孔および 07MI07 号孔)におけ 

る地下水水質観測 

2005 年度に深度 100m 予備ステージから掘削したボーリング孔(05MI01 号孔掘削長 86m:図 4-1)に 

ついては,研究坑道掘削の進捗に伴って水圧が低下し,採水が困難となったために採水調査を 2007 年 

度末で中断した。2007 年度に, 深度 200m 予備ステージの避難所から掘削したボーリング孔(07MI07 

号孔;傾斜角下向き約 5˚の水平孔図 4-1)では,水質および間隙水圧のモニタリングを実施した。モニタ 

リング項目は物理化学パラメータ(水温,pH,酸化還元電位,電気伝導度,溶存酸素濃度),間隙水圧, 

主要元素,同位体(δ18O,δD, 3H, 14C),溶存ガスおよび蛍光染料濃度である。これらのうち,物理化学パラメータは連続モニタリングとし,主要元素および蛍光染料濃度は 1 回/月,安定同位体,放射性同 

位体および溶存ガスは 2 回/年の頻度で分析を行った。 

図 4.1.4-3 に 2008 年度中の塩化物イオン濃度の分析値を示す。2008 年 10 月頃に塩化物イオン濃度 

の急激な変化が認められるが,これはパッカーの収縮による人為的な擾乱によるものである。その際には, 

孔内の各区間で最も間隙水圧の高い区間 1(孔口に最も近い区間が区間 6,遠い区間が区間 1 となる) 

からの地下水にボーリング孔内全体の地下水が置換されていたと考えられる。その約 2 週間後,パッカー 

を再拡張し,各区間から連続的な排水を継続したものの,水質モニタリング装置を制御している PC の不 

具合により観測区間から十分な排水ができなかったため,擾乱の回復に時間を要する結果となった。 

2009 年 2 月時点では,各区間の水質はパッカー収縮による擾乱からの回復傾向を示しており,今後も水 

質モニタリングを継続し,地下水水質の回復の過程を確認していく。図 4.1.4-3 において,パッカー収縮 

前の塩化物イオン濃度の分布は,研究坑道から最も遠い区間 1 で濃度が低く,区間 4 もしくは区間 5 に 

向かって濃度が上昇し,区間 6 では区間 4 および区間 5 より低い濃度を示す。全区間では約 100mg/ℓ 

の濃度差が認められる。また,パッカー収縮の影響が少なかったと考えられる区間 1 での塩化物イオン濃 

度の経時変化では,2008 年 12 月以降,濃度が低下していることがわかる。これら塩化物イオン濃度の空 

間的,時間的分布の変化の原因については,天然での地下水水質の不均質性によるもの,もしくは研究 

坑道の掘削に伴う擾乱の影響と考えられる。これらの 2 つの可能性に対して,各区間における塩化物イ 

オン濃度の変化の時期や傾向が一致することおよび塩化物イオン濃度が変化する時期と初期水圧に対 

する差圧(モニタリング装置設置時の間隙水圧から各時点で測定した間隙水圧を引いた値:間隙水圧の 

変化量)が変化する時期が一致することから(図 4.1.4-4),塩化物イオン濃度の変化は研究坑道掘削に 

よる地下水流動場の変化に起因するものであると考えられる。つまり,深度 200m 予備ステージ近傍では, 

研究坑道掘削による地下水流動の変化に伴う深部地下水の上昇(upconing)の影響を受けて水質分布 

が変化していると考えられる。また,立坑から最も遠い区間(区間 1)での塩化物イオン濃度(120mg/ℓ程 

度)が第 1 段階の調査結果(140mg/ℓ程度)と整合的であることも今回の検討結果を支持する。これらのこ 

とは,研究坑道近傍では,研究坑道の掘削による擾乱を受けて水質分布が変化していることが示唆され 

る。今後は,地下水水質モニタリングを継続するとともに,地下水流動解析と合わせた数値解析を行うこと 

で研究坑道掘削の進展に伴う深部地下水の上昇の過程やそれらを規制する要因を検討していく予定で 

ある。 

図 4.1.4-3 07MI07 号孔における塩化物イオン濃度の経時変化 

- 61 -

凡例 


●塩化物イオン濃度 

●差圧(モニタリング装置設置時の間隙水圧-測定した間隙水圧) 

図 4.1.4-4 区間 1 および区間 4 での間隙水圧の変化と塩化物イオン濃度の関係 

また,2008 年度は 07MI07 号孔から採取した地下水について,微生物群集組成の水平方向の分布を 

明らかにするための解析を実施した。具体的には,地下水試料をろ過し,ろ過膜上の全 DNA を抽出した 

後,PCR(Polymerase Chain Reaction)法を用いて増幅したバクテリアの 16S rDNA(保存性の良い遺伝子 

の一つ)について群集組成を把握するための DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)解析を 

実施した。その結果,それぞれの地下水試料中の微生物群集組成は異なることが示された。区間 1 にお 

いては,Actinobacteria に属する Propionibacterium sp.(相同性 95%)に近縁なバクテリアが優占している 

のに対し,区間 2 および区間 3 では Chlorobi に属するバクテリア(88%),Actinobacteria に属する 

Arthrobacter sp.(93%), Betaproteobacteria に属する Methyloversatilis universalis(97%)が優占するこ 

とが示された。また,区間 5 においては Firmicutes に属する Staphylococcus sp.(100%)および 

Bacteroidetes に属する Chryseobacterium sp.(100%)が優占し,区間 6 では Deinococcus-Thermus に属 

する Meiothermus sp.(96%)や Betaproteobacteria に属する Methyloversatilis universalis(97%)が優占 

することが示された。区間 1 で近縁種として検出された Propionibacterium sp.は硝酸呼吸を行うことが知ら 

れており,区間 2, 3, 6 で検出された Arthrobacter sp.や Methyloversatilis universalis はメタンを利用し 

て増殖することが知られている。検出されたいずれの種も有機物を高濃度に必要とせず,堅い細胞壁を 

有し,嫌気的な環境で増殖する種に近縁であり,微生物にとって栄養源が限られていると考えられる花 

崗岩地下水の環境を反映した微生物相が形成されているといえる。また,これらのことから,深度 200m に 

おける酸化還元環境が,硫酸還元やメタン生成で代表されるような強還元環境ではなく,硝酸還元が保 

持される弱還元環境であることが推定できる。 

③既存ボーリング孔における地下水観測 

研究所用地内の浅層ボーリング孔(MSB-2,4 号孔:図 4.1.3-4)において,1 回/月の頻度で水圧観測 

および地下水の採水・分析を実施した。 

間隙水圧の測定結果を図 4.1.4-5 に示す。MSB-2 号孔では区間 5(最上部が区間1,最深部が区間 

10)までは深度とともに水頭が低下し,区間 6 から区間 10 では概ね同様の値を示す。他方,MSB-4 号孔 

では,高水頭の区間 3 以浅と低水頭区間 4 以深で二つの領域に区分される。2008 年 10 月頃には 

MSB-2 号孔の区間 9(花崗岩)および区間 10(花崗岩)において約 10m の水頭低下が認められた。これは 

深度 200m 予備ステージで実施していた岩盤力学分野のボーリング調査(2008 年 10 月 20 日~2008 年 

- 62 -


12 月 7 日実施)に伴う湧水の影響と考えられる。他方,MSB-4 号孔の区間 6(土岐夾炭累層)および区間 

7(花崗岩)においても 9 月頃に水頭の低下が認められた。これは MSB-4 号孔での水頭低下は深度 300m 

アクセス坑道掘削のための先行ボーリング孔掘削(2008 年 9 月 24 日~2008 年 10 月 23 日実施)に伴う 

湧水の影響のためと考えられる。これらのことは,それぞれのボーリング孔において両方のイベントの影 

響を受けていないことから,主立坑沿いの断層の両側で水理学的な応答が異なることと整合的である。 

図 4.1.4-5 MSB-2 号孔および MSB-4 号孔での水頭分布 

MSB-2 号孔および MSB-4 号孔での水質モニタリング結果の一部について,図 4.1.4-6 に示す。水質 

モニタリングは MP システムを利用してバッチ式採水を実施し,地下水試料を採取,分析している。 

MSB-2 号孔,MSB-4 号孔それぞれにおいて,研究坑道掘削の影響で間隙水圧が低下し,採水できない 

区間が生じているため,水圧観測を実施している全区間での水質モニタリングはできていない。水質モニ 

タリングの結果,ナトリウムイオン濃度については MSB-2 号孔の区間 1 以外の全てのモニタリング区間に 

おいて変化が見られた。また,塩化物イオン濃度についても,Na-Cl 型地下水が分布する両孔の区間 4 

- 63 -


以深において,区間 5 以深では変化が認められた。これらの変動の原因については,上述した研究坑道 

内でのボーリング孔掘削の影響も考えられるが,水頭が一定の値を示す区間においても水質では変化 

が認められることから,研究坑道への地下水の流入によって,水質モニタリング区間への異なる帯水層か 

らの地下水の混入も想定される。これらの原因については,今後,地下水流動解析の結果等を踏まえて 

検討していく。 

- 64 - 

※凡例は図 4.1.4-5 と同様 

図 4.1.4-6 MSB-2 号孔および MSB-4 号孔でのナトリウムイオンおよび塩化物イオン濃度 

④地下水中の金属元素の存在状態に関する調査 

地下水中のコロイドが物質の移行に与える影響を検討するため,コロイドを形成している,もしくはコロ 

イドに吸着していると考えられる金属元素の存在状態に関する調査を行った。具体的には,07MI07 号孔 

において,被圧・嫌気状態を維持した原位置ろ過採水(ステンレス製機材を使用)を分画分子量 

(Molecular Weight Cut Off : MWCO)の異なる 4 種類(0.2μm,10,000MWCO,5,000MWCO, 

1,000MWCO)のろ過膜により行い,それぞれの分画および原水(ろ過無し)について微量元素分析を行 

うことで,金属元素の分画サイズ分布に関する情報を取得した。 

今回の分画の結果では,イットリウム,トリウム濃度について,分画サイズに対する依存性が認められた 

(図 4.1.4-7)。鉄については,10,000MWCO の濃度に対して,5,000MWCO と 1,000MWCO の濃度が高 

いことから,ステンレス製機材からの鉄の溶出が推定されるが,原水(ステンレス製機材を使用していな 

い)の濃度に対して,いずれの分画の濃度も低いことから,鉄もサイズ依存性を有していることが示唆され 

た。これらのサイズ依存性が認められた元素については,溶存イオンではない状態で地下水中に存在し 

ている可能性が高く,コロイドとしての挙動について検討することが必要である。


今後は,ろ過膜上に捕集した物質の微視的観察や定量分析などを行い,地下水中での金属元素の 

存在状態を詳細に検討していくとともに,それに伴う調査技術の開発を行っていく。 

(µg/L) 

0.10 

0.08 

0.06 

0.04 

0.02 

0.00 

(µg/L) 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

イットリウム 

原水 0.2μm 200,000MW10,000MW5,000MW 1,000MW 

鉄 

原水 0.2μm 200,000MW10,000MW 5,000MW 1,000MW 

(ng/L) 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

- 65 - 

トリウム 

原水 0.2μm 200,000MW10,000MW5,000MW 1,000MW 

図 4.1.4-7 イットリウム・トリウム・鉄の各分画での限外ろ過結果 

⑤地下水水質の長期変遷に関する調査 

2008 年度は,産業技術総合研究所との共同研究(5.(1)①参照)の一部として,方解石中の炭化水素 

成分を対象とした分析を実施した。炭化水素成分はバイオマーカーと呼ばれ,過去の微生物活動の痕 

跡を示す化学的な化石として扱われる。東濃地域の方解石においては,これまでに軽い炭素同位体比 

が一部で認められている。ただし,そのような軽い炭素同位体比を示す炭素は,現在の地下環境に存在 

していないため,過去に軽い炭素同位体比をもった方解石が沈殿した際は,軽い同位体比を持つ炭素 

が存在していた可能性を示唆している。軽い同位体比を持つ炭素の起源としては,微生物が関与して生 

成されるメタンの酸化によって生成した炭素の可能性が既往の研究で指摘されており,方解石中にその 

ようなメタンの酸化に関与した微生物の痕跡である炭化水素が保存されている可能性がある。そのような 

炭化水素を検出することで,過去の酸化還元環境を把握するための直接的な証拠となる。2008 年度は 

2006 年度に研究坑道内より掘削したボーリング孔である 06MI03 号孔から採取した方解石を対象とした 

分析を行った。 

その結果,メタンの酸化に関与する微生物を特徴付ける炭化水素は検出されなかった。メタンの酸化 

に関与する微生物に関連する飽和炭化水素としてはクロセタン(2,6,11,15-テトラメチルヘキサデカン)や 

PME(2,6,10,15,19-ペンタメチルエイコサン)等が既往研究で指摘されおり 2) ,このようなバイオマーカー 

はこれまでに海底冷湧水帯で産出する方解石中において確認されているものの,内陸部の方解石にお 

いて確認された例はない。これは,内陸部の方解石は試料量が少なく,既存の技術ではバイオマーカー 

を検出することが困難であることが考えられる。そのため,今後は,複数のボーリング孔から試料を採取し 

て,試料量を増やすなどの措置により,バイオマーカーの検出を試みる予定である。 


上述した地下水水質の空間的な分布は,研究坑道掘削の影響による地下水流動場(水圧分布)の変 

化に伴い,研究坑道掘削以前の初期状態から変化している可能性がある。そのため,これまでの調査研


究で取得されたデータに基づいて水理地質構造モデルを構築し,塩化物イオンの濃度分布に着目した 

予察的な移流分散解析を実施した。従来の結果から,Na-(Ca)-Cl 型地下水は,月吉断層以南の土岐川 

沿いと日吉川の東側に分布していることが確認されているため 3) ,モデル化・解析の対象領域は,地下水 

水質分布と水理境界を考慮して,月吉断層と土岐川に囲まれた東西約 6km,南北約 4km の領域とした。 

地層区分はこれまでの地下水流動解析で構築した地質構造モデルを参考に設定し,断層は,特に地下 

水流動および塩化物イオン濃度変化に影響が大きいと考えられる月吉断層,日吉川沿いのリニアメント 

および主立坑沿いに分布する NNW 走向の断層をモデル化対象とした。地層および断層の透水性は地 

下水流動解析で使用した値とし,移流分散に関する有効空隙率等のパラメータは実測値が得られてい 

ないため,文献情報に基づいて設定した。 

解析は,深度 1,000m までの研究坑道の掘削を模擬した三次元非定常移流分散解析を実施し,研究 

坑道の掘削に伴う塩化物イオン濃度分布の変化を予測した。掘削深度ごとの塩化物イオン濃度変化の 

予測結果を図 4.1.4-8 に示す。この結果から,主立坑および換気立坑での水質分布は,初期条件として 

設定した塩化物イオン濃度の深度依存性の影響により,研究坑道掘削の進展に伴って指数関数的に塩 

化物イオン濃度が増加する結果となった。MSB‐2 号孔においては,深度約 180m(標高 20m)から深度約 

120m(標高 80m)の区間で,掘削深度が深度 360m(標高-160m)に到達した時点で塩化物イオン濃度が 

最大となり,その後,研究坑道の掘削が進展するにつれて,塩化物イオン濃度が減少するといった変化 

傾向が得られた。これは,研究坑道の掘削の進展に伴い,低水頭領域が研究坑道の周辺に生じ,上向 

きの地下水流動が発生することで,より深部に存在していた塩化物イオン濃度の比較的高い地下水がよ 

り浅部に移動することにより,塩化物イオン濃度が上昇したものと考えられる。その後,さらに研究坑道の 

掘削が進展することで,上向きの地下水流動が発生する領域が深部に移動し,それまで上向きの地下 

水流動が発生していた領域が横向きの地下水流動に戻ることで,塩化物イオン濃度が徐々に減少し,初 

期の塩化物イオン濃度分布に近づく結果となったと考えられる。以上から,研究坑道掘削に伴う地下水 

流動場の変化に起因した地下水水質の変化傾向を解析的に説明することが可能である。今後は,解析 

に使用した物性値に関する感度解析を実施し,それぞれの物性値が解析結果に与える影響を把握する 

とともに,今後得られるデータを用いて,より詳細なモデル化およびモデルのキャリブレーションを実施す 

ることで,より実際の地下水流動と地下水質分布の変化を表現できる水理地質構造モデルを構築してい 

く。 

図 4.1.4-8 研究坑道掘削の進捗に伴う塩化物イオン濃度分布の解析結果 

3) 技術開発 

2008 年度は,地下水中の溶存ガスをより高い精度で定量するための技術として,溶存ガスの採取方法 

に関する検討を行った。溶存ガスは,地下水の pH や酸化還元状態の形成に影響し,また,地下水中で 

- 66 -


の微生物活動の指標となるなど,地下水の地球化学環境を構成する重要な要素である。溶存ガスを採 

取する際の課題は,脱ガスの原因となる間隙水圧の低下を最小限に留めて採水することであり,特に被 

圧状態にある研究坑道内のボーリング孔を対象とした場合には,原位置との差圧を可能な限り小さくして 

採水する必要がある。2008 年度は研究坑道内に設置している水質連続モニタリング装置を用いた採取 

方法について検討し,以下の方法を考案した(図 4.1.4-9)。 

① 高圧ガス充填法 

地下水採取容器を事前に不活性ガス等で置換し,採水口には逆止弁を介して接続する。採水容器内 

の不活性ガスをゆっくりと排出し,ガスの排出に伴って採水口から水が入ってくるようにすることで間隙水 

圧の急激な減圧を防ぐとともに,採水容器内と間隙水圧の差圧が小さい状態で試料を採取する。ただし, 

充填していたガスと地下水との間に気液平衡関係が生じるため,それが採取したサンプルへ影響する可 

能性について検討が必要である。 

② 圧力制御弁による方法 

地下水採水容器の下流に圧力調整弁をとりつけ,地下水圧と同じ圧力に容器内を保つように制御しな 

がら地下水を採取する。あらかじめ測定した地下水圧に合わせて電磁弁式の制御バルブで圧力バラン 

スをとって採取することにより脱ガスせずにサンプリングが可能であると考えられる。ただし,原位置から圧 

力調整弁までの間に圧力低下が生じて脱ガスする可能性があることや,圧力制御弁の下流側は大気開 

放となるため,採水容器の前後に設置する圧力制御弁の差圧で脱ガスする可能性があり,圧力制御弁 

の設置方法について検討が必要である。 

③ピストン方式 

ピストンのような容積可変の採水容器によって間隙水圧と採水容器内の差圧を低減し,採取する。ピス 

トンの移動を電気的もしくは機械的に制御することにより,間隙水圧を極力低下させることなく,試料を採 

取することが可能と考えられる。 

今年度の検討では,③のピストン方式の採水容器が最も有効であると考えられたが,次年度以降に各 

採取方法により実際の試料を採取・分析し,各方法の有効性を評価する予定である。 

図 4.1.4-9 各溶存ガス採取方法の概念図 

参考文献 

1) Iwatsuki, T., Furue, R., Mie, H., Ioka, S. and Mizuno, T.:”Hydrochemical baseline condition of 

- 67 -


groudnwater at the Mizunami underground research laboratory (MIU)”, Appl. Geo. Chem., 20, 

pp.2283-2302 (2005) 

2) 萩原成騎:“冷湧水炭酸塩岩中の嫌気的メタン酸化を示すバイオマーカー”,地球化学,38, 

pp.45-55 (2004) 

3) 日本原子力研究開発機構:“超深地層研究所計画年度計画書(2007 年度)”,JAEA-Reaview 

2007-038 (2007). 

4.1.5 深地層の工学技術の基礎の開発 


深地層における工学技術に関する研究の目標は,現状のあるいは新たに開発される工学技術を瑞浪 

超深地層研究所の地質環境に適用することにより,地下深部に研究坑道を設置し,安全かつ合理的に 

施工・維持・管理できることを確認することである。2008 年度は,2007 年度に引き続き,実際の建設工事 

を通じて,掘削技術,対策工,品質確保技術や安全対策などの有効性の評価,設計時に適用した岩盤 

分類に基づく地盤モデルおよびその地盤モデルに基づく空洞安定性解析のために設定した岩盤物性 

(強度・変形特性)についての比較検討,先行変位計測により実際の立坑掘削によって生じる応力解放 

に伴う全変形の計測による,設計時に設定した応力解放率の妥当性検討を実施した。また,掘削技術の 

適用性検討の一環として,主立坑掘削時にスムースブラスティングを実施し,その適用性を検討した。ま 

た,湧水抑制対策として換気立坑の深度 200m から数十 m の範囲で分布すると想定した多量の湧水を伴 

う低角度割れ目帯を対象としたプレグラウトを実施した。 



①計測工 

計測工は,2007 年度に実施した深度 200m 地点の連接部に加え,主立坑,換気立坑一般部となる深 

度 250m 地点において,地中変位計測,覆工コンクリート応力計測,鋼製支保工応力計測(主立坑のみ) 

を実施した。このうち,両立坑の地中変位計測結果を例として図 4.1.5-1 に示す。 

主立坑側では,立坑壁面から 1m 程度までの範囲で 10mm 近い変位が生じている。その方向は N25° 

W 方向であり,地上からの調査段階で推定されている水平面内最大主応力方向(北西方向)に近い。換 

気立坑側は,主立坑側に比べ複雑な変位分布を示しているが,どの測線も 1mm より小さく測定精度の限 

界に近いため定量的な評価が難しい。この変位の絶対値の差は,両立坑の地質状況の差すなわち,主 

立坑およびその周辺部に分布する脆弱な断層あるいはそれに付随する変質部の存在の影響と考えられ 

る。また,両計測結果で共通することは,坑道壁面から 1m 地点よりも 0.5m 地点の方が変位が小さくなっ 

ていることであり,これは現在立坑掘削で適用している覆工コンクリートの剛性が高いために立坑壁面近 

傍の変位が拘束されていることを示している。 

今後は,深度 300m 以深において同種の計測を実施し,引き続き岩盤の挙動分析を実施する予定で 

ある。 

- 68 -

北 

巻上室側 

3 

-0.4 

0 

2 1 0.5 

1(mm) 

25-E2 

1(mm) 0 -0.4 

3 

25-E1 

2 

1 

0.5 

0.5 

1 

2 


主立坑 

換気 

立坑 

25-E3 

3 

-0.40 

1(mm) 

1 

0.5 

25-E4 

- 69 - 

2 

1(mm) 

0 

-0.4 

3 

A 工区側 

計測日時 

2008/8/30 12:05 

2008/9/1 0:05 

2008/9/10 0:05 

2008/9/20 0:05 

2008/9/30 0:05 

切羽の深度 

(m) 

-253.50 

-253.50 

-259.20 

-266.20 

-268.90 

図 4.1.5-1 主立坑および換気立坑一般部における地中変位計測結果(GL-250m 地点) 

②施工情報のデータベース化 

これまでに実施した計測工データ,坑内管理データ,サイクルタイムに関するデータ,掘削の仕上がり 

に関するデータおよび掘削機械・設備に関するデータは,専用に設けたデータサーバー上にすべてデ 

ジタル化して保存・管理している。今後も同システムにおけるデータ管理を継続するとともに,最終的には 

データベースとしてとりまとめる予定である。 

③解析・検討 

2008 年度は,設計の妥当性評価として,2007 年度に引き続き,設計時に適用した岩盤分類に基づく 

地盤モデルおよびその地盤モデルに基づき空洞安定性評価のために設定した岩盤物性(強度・変形特 

性)について,詳細な比較検討を実施した。 

図 4.1.5-2 は,2006 年度までの地表からの調査および既存情報に基づき調整設計時に設定した深度 

300m までの範囲の地盤モデルと施工時の地質観察結果に基づき構築した地盤モデルを示している。調 

整設計時には,主立坑・換気立坑とも深度 300m までの範囲で CL 級以上の岩盤と予測していた。主立 

坑では,深度 200m 以深の岩盤は複雑な地質の状況を反映し,D~CM の幅広い範囲の岩盤等級区分と 

なっており,調整設計時に設定した岩盤と同等かそれより脆弱な岩盤となっている。一方,換気立坑は,


B~CM 級の岩盤となっており,調整設計時の予測とほぼ一致している。 

表 4.1.5-1には,換気立坑の深度 200~300m までの範囲で実施した掘削ズリを用いた一軸圧縮試験 

結果と設計時の設定物性値を載せているが,弾性波速度以外の物性はほぼ調整設計時に設定したもの 

と等しく,定量的にもほぼ妥当な物性値設定が行われたといえる。弾性波速度が低いのは,一部の供試 

体で強度・変形特性がこれまでの試験結果とほぼ同様であったにもかかわらず測定された弾性波速度が 

低いものがあったためであり,今後測定結果の迅速なチェックを実施することが重要と考える。 

割れ目 

が少な 

く硬質 

割れ目 

が多く 

軟質 

岩盤等級 

(電研式) 

- 70 - 

地質観察結果 

(主立坑) 

立坑深度 

(m) 

0 

50 

100 

9.0 

69.80 

102.60 

岩盤 

等級 

イ 

メ 

CLー 

ジ 

を 

D イ 

メ 

150 

136.20 

167.40 

イ 

CL 

メ 

Dイ 

メ 

200 

172.40 CM~D 

イ 

CLメ 

(C M~D) ー 

ジ 

250 

231.20 を 

CM,CL 

233.80 

CLイ 

(C M~D) メ 

264.80 

300 

CM,CL 

277.20 

CLイ 

298.60 (C M~D) CM,CL 

300.20 

図 4.1.5-2 設計時と研究坑道における地質観察結果に基づき評価した岩盤等級区分の比較 

(深度 300m までの範囲) 

表 4.1.5-1 設計時に設定した物性値と掘削ズリを用いた室内試験結果の比較 

湿潤密度 

(g/cm3 ) 

一軸圧縮強度 

(MPa) 

破壊ひずみ 

(%) 

変形係数 

(GPa) 

P 波速度 Vp 

(km/sec) 

堆積岩 

花崗岩 

事前設計掘削ズリを用いた 

岩石試験 

2.65 2.62 

173.3 174.6 

0.33 0.31 

53.1 57.2 

5.48 4.52 

④グラウト施工 

2008 年度は,2007 年度までに実施してきた各種の調査結果から推定された換気立坑の深度 200~ 

220m 程度の範囲に分布する多量の湧水を伴う低角度割れ目帯を対象としたプレグラウトを実施した。図


4.1.5-3 にプレグラウトの配置図を示す。 

プレグラウトの結果の一例として,図 4.1.5-4 に注入孔穿孔時の湧水量分布,ルジオン値分布および 

注入したセメント量の分布を示す。当初,数百ℓ/分以上の湧水が想定されたが,実際の最大湧水量は 

7.8ℓ/分であり計測されたルジオン値も約 17Lu 程度であった。このため,注入セメント量も 2007 年度に実 

施した換気立坑連接部およびボーリング横坑掘削前のプレグラウトに比べ非常に少ない。 

これは,換気立坑の深度 200m 以深のプレグラウト前に実施した調査用ボーリング掘削と掘削時のグラ 

ウト注入による効果と考えられる。図 4.1.5-5 には,換気立坑ボーリング横坑からのボーリング孔 

(07MI10,11,12 号孔)掘削時に実施したグラウト注入の実績を示すが,100~400 ℓ/分以上の湧水が生 

じたため,合計で 4,000ℓ以上のセメントミルク(うち,水/セメント比が 1:1 より濃いものは 1,500ℓ以上)を 

注入したため,その時点で既に換気立坑壁面に連続する大きな水みちの大部分が閉塞され,結果として 

プレグラウト時にはほとんど湧水が生じずグラウト材の注入量も少なかったと考えられる。これは,後に実 

施した深度 300m 研究アクセス坑道掘削前の先行ボーリング調査およびその後の掘削中のプレグラウト 

でも見られた現象であり,先行ボーリング調査時にグラウト注入を行うことは大量湧水の抑制に大きな効 

果を発揮する可能性が高いといえる。 

低角度傾斜を有する 

割れ目の集中帯 

(LAFZ) 

LAFZ① 

1 

2次孔 St-1 

2 

LAFZ② 

3 

2次孔 St-2 

4 

LAFZ③ 

10000 

10000 

1次注入孔 

2次注入孔 

2°46'45" 

断面図 

4500 

8500 

1°33'53" 

0次孔 St-1 

0次孔 St-2 

0次孔 St-3 

3750 

2306 

1000 

2°38'25" 

4°18'51" 

10000 5000 5000 

連接部改良範囲 

5000 5000 5000 5000 

1次孔 St-1 

1次孔 St-2 

2 GL.-208.244m 

1次孔 St-3 

1次孔 St-4 

GL.-200.800m 

GL.-220.800m 

2000 

チェック孔 

47000次注入孔 

5300 

1 

3 

4 

GL.-191.6m 

GL.-200.200m 

GL.-203.249m 

GL.-213.239m 

GL.-218.234m 

105 

409 

204 

105 

204 

- 71 - 

1-1平面(GL.-203.249m) 2-2平面(GL.-208.244m) 

205 

404 

104 

205 

404 

104 

405 

405 

005 

004 

408 

005 

101 

001 

403 

203 

406 

401 

1148 

2390 

3891 

3976 

101 

001 

403 

203 

003 

002 

004 003 

002 

406 

401 

201 

402 

103 

402 

1633 

2662 

4351 

4734 

凡例 

201 

103 

102 

407 

202 

102 

202 

407 

0次孔(兼探り削孔) 

1次孔 

2次孔 


改良範囲 

409 

409 

105 

204 

105 

204 

205 

404 

104 

205 

404 

104 

405 

005 

405 

408 

408 

004 

005 

004 

1875 

2799 

4582 

5110 

規定孔 0次孔 5本 

1次孔 5本 

2次孔 5本 

チェック孔 9本 

規定孔最大間隔 2985mm 

101 

001 

403 

203 

101 

001 

403 

203 

406 

003 

401 

002 

1390 

2526 

4121 

4357 

3-3平面(GL.-213.239m) 4-4平面(GL.-218.234m) 

図 4.1.5-3 換気立坑一般部を対象としたプレグラウト配置図 

409× 

× 

408 

003 

002 

406 

401 

201 

402 

103 

201 

402 

103 

102 

407 

202 

102 

202 

407

2次孔 St-1 

2次孔 St-2 

ﾁｪｯｸ孔 St-1 

10000 

10000 

3000 

1次注入孔 

2次注入孔 

3000 

断面図 

4500 

8500 

5300 

3750 

2306 



5000 5000 5000 5000 

1次孔 St-1 

1次孔 St-2 

1次孔 St-3 

1次孔 St-4 


GL.-200.2m 

GL.-203.2m 

GL.-205.8m 

GL.-210.8m 

GL.-215.8m 

GL.-220.8m 

- 72 - 


湧水量マップ 

凡例(単位ℓ//min/m) 

q


グラウト 

対象箇所 

水理調査ボーリング 

順序箇所実施目的深度(GL.-m) 

① 

ﾊﾟｲﾛｯﾄﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ 

(06MI03号孔) 


主立坑 

地下水採水 

ボーリング 

GL. ー 220.8m 


⑤先行変位C孔 

換気立坑 

①②パイロットボーリング孔 

- 73 - 


③先行変位A孔 

④先行変位B孔 

水理調査ボーリング 

セメントミルクC:W 注入量(L) 湧水量(L/min) 

1:8 1:4 1:2 1:1.5 1:1 1:0.8 合計注入前注入後 

大量湧水抑制 201.3~228.0 1,200 800 800 3,491 6,291 600.0 8.0 

② 

ﾊﾟｲﾛｯﾄﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ 

(06MI03号孔) 

計器設置 200.2~526.0 3,532 3,532 80.0 0.02 

③ 07MI10号孔計器設置 200.2~216.6 567 829 1,396 160.0 3.6 

④ 07MI11号孔計器設置 200.2~242.2 1,191 1,000 200 146 2,537 420.0 3.2 

⑤ 07MI12号孔計器設置 200.2~252.2 469 358 827 61.2 3.3 

図 4.1.5-5 プレグラウト前に実施したボーリング掘削作業およびグラウト作業の実績 

⑤先行変位計測 

2008 年度は,2007 年度に 07MI11,12 号孔に設置した傾斜計計測用ケーシングとひずみ計により,換 

気立坑掘削時に立坑周辺岩盤中に生じる全変位を計測して,地盤モデルの設定同様に支保設計のた 

めの数値解析で重要なパラメータとなる応力解放率の妥当性を評価することを試みた。 

図 4.1.5-6 には計測用ボーリング孔の配置図を,図 4.1.5-7 に傾斜計により測定した立坑掘削中の変 

位の発生状況を示す。傾斜計は連続観測ではないため,立坑坑底(以降は立坑切羽と称する)との位置 

関係に多少誤差が生じていると考えられる。しかし,図の割れ目スケッチ結果と比較すると,割れ目が相 

対的に少ない深度 225m 程度以深の計測結果では生じている変位もそれ以浅に比べかなり小さく,本測 

定結果は割れ目の多少に依存する硬岩の巨視的な物性と対応している可能性がある。 

図 4.1.5-8 は,ひずみ計による立坑掘削中の変位の発生状況を示しているが,応力解放率の概念によ 

り測定位置から切羽位置が十分離れた地点の変位量を全変位量とみなすと,測定位置と切羽位置が一 

致した時点での変位は全変位量の 74~120%となる。これは設計時に想定した応力解放率(80%)と同 

等かそれより大きい値となっており,逆に言えば現状の支保工に作用している応力は,設計時の想定と 

同等かそれよりも小さくなっており安全側の設計になっていると考えられる。

深度200mレベル 


34.0m 

25.0m 

16.0m 

ひずみ計 

6CH→ 

ひずみ計 

設置後に 

プレグラウトする 

領域 

研究坑道 

←既掘削 

←未掘削 

6.1m 

(1.15D) 

A孔 B孔 C孔 

PQサイズ 

掘削長 

16.5m 

先行変位計 

(ひずみ計) 

3CH→ 

変位増分量(mm) 



PQサイズ 

掘削長 

40m以上 

0.60 

0.40 

0.20 

0.00 

‐0.20 

‐0.40 

‐0.60 

‐0.80 

‐1.00 

‐1.20 

‐1.40 

‐1.60 

0.60 

0.40 

0.20 

0.00 

‐0.20 

‐0.40 

‐0.60 

‐0.80 

‐1.00 

‐1.20 

‐1.40 

‐1.60 

1.1m (0.2D) 

ひずみ計 

←6CH 

←FBG直貼式 

傾斜計 

←FBG直貼式 

傾斜計 

連続式 

挿入型傾斜計 

HQサイズ 

掘削長 

50m以上 

換気立坑 

ひずみ計 

設置後に 

掘削する 

領域 


図 4.1.5-6 ひずみ計,傾斜計による岩盤変位測定配置図 

‐30 ‐20 ‐10 0 10 20 30 40 50 

切羽からの距離(m) 

0.60 

0.40 

0.20 

0.00 

‐0.20 

‐0.40 

‐0.60 計測深度GL‐220m 

‐0.80 計測深度GL‐222m 

‐1.00 計測深度GL‐224m 

‐1.20 計測深度GL‐226m 

‐1.40 

‐1.60 

計測深度GL‐228m 

‐40.00 ‐30.00 ‐20.00 ‐10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 













‐60.00 ‐40.00 ‐20.00 


0.00 20.00 

ボーリング立坑との離間距離計測方法 

07MI10 号孔 

(A 孔) 

6.1m 


(6 成分) 

07MI11 号孔 

(B 孔) 

1.1m 


(6 成分と 3 成分) 

07MI12 号孔 

(C 孔) 

1.1m 

FBG 直貼り式傾斜計 

連続式挿入型傾斜計 

- 74 - 

S W N E S 

GL-20 

a)立坑掘削進行に伴う傾斜変位の変化 b)傾斜計測定範囲の割れ目スケッチ 

GL -20 

GL-200m 深度-200m 

巻上室側→ 

S 

W 

GL-25 

GL-250m 深度-250m 

GL -25 

図 4.1.5-7 換気立坑掘削中の傾斜変位の変化と測定区間の割れ目スケッチ 

(換気立坑深度 200‐250m 区間)

JAEA-Review 2010-014


パターン1 パターン2 パターン3 

段数:5段段数:6段段数:6段 

図 4.1.5-9 適用したスムースブラスティング発破パターン 

表 4.1.5-2 普通発破時とスムースブラスティング時の掘削サイクル等の比較 

スパン装薬量(kg) 孔数 

覆工コンクリート 

打設量(m 3 立坑深度 

発破 

パターン 

) 

サイクルタイム 

覆工コンクリート 

削孔(分) 装薬(分) コソク(分) ズリ出し(分) 打設(分) 合計(分) 

GL-272.4 ~ GL-274.8 128SP 52.7 69 42.0 195 60 165 1320 390 2130 

GL-274.8 ~ GL-277.2 129SP 51.9 73 36.0 150 60 180 1125 360 2085 

52.2 68 150 60 

GL-277.2 ~ GL-279.6 130SP 52.8 73 34.0 165 60 180 1035 390 1830 

通常施工 

平均値 52.4 70.8 37.3 165 80 175 1160 380 1960 

GL-279.6 ~ GL-282.0 パターン1 131SP 46.7 81 36.5 165 60 165 1545 330 2625 

65.3 122 285 75 

GL-282.0 ~ GL-284.4 パターン2 132SP 64.9 109 44.0 240 75 75 1080 375 1845 

GL-284.4 ~ GL-286.8 パターン3 133SP 61.4 89 37.5 390 60 90 1425 315 2280 

スムースブラスティング実施区間平均値 59.6 100.3 39.3 270 90 110 1350 340 2160 

通常施工を1とした場合の比率 

1.14 1.42 1.05 1.64 1.13 0.63 1.16 0.89 1.10 

- 76 -


272.4-274.8(普通施工) 274.8-277.4(普通施工) 2772-279.6(普通施工) 

279.6-282.0(スムースブラスティング施工) 282.0-284.4(スムースブラスティング施工) 284.4-286.8(スムースブラスティング施工) 

図 4.1.5-10 普通発破区間およびスムースブラスティング区間における 3D レーザースキャナーによる 

坑道断面形状計測結果の比較 

(赤のドットは普通発破区間での断面形状を表す) 

- 77 -

4.2 正馬様用地における調査研究 



2008 年度の正馬様用地での調査研究では,月吉断層に着目した地下水流動場の把握のために地下 

水の長期モニタリングを継続し,涵養量の把握のために表層水理観測を継続し実施している。 



①地下水長期モニタリング 

2007 年度から観測を継続しているボーリング孔の MIU-3 号孔(掘削長約 950m)と MIU-4 号孔(掘削 

長約 700m)に加えて,観測システムの不具合により観測を休止していた AN-1 号孔(掘削長約 1000m), 

AN-3 号孔(掘削長約 300m),MIU-1 号孔(掘削長約 1000m)および MIU-2 号孔(掘削長約 1000m)で 

MP システム(Westbay 社(現 Schlumberger 社)製)を用いて直接水圧計測方式による間隙水圧のモニタリ 

ングを再開した。ボーリング孔の配置を図 4.2-1 に示す。観測再開にあたっては,観測システムのメンテ 

ナンスの容易さおよびトラブル要因の低減を考慮し,ボーリング孔の水圧観測プローブ設置区間の変更 

(観測区間の減少)を実施した。観測区間の変更にあたっては,過去の観測データを基に全水頭の変化 

傾向を整理し,同一傾向を示す区間を一つのグループとしてまとめた上で,観測区間を選定した。表 

4.2-1 に各孔での観測区間を示す。 

2008 年度の正馬様用地内のボーリング孔での間隙水圧測定結果を図 4.2-2 に示す。なお,図中では 

間隙水圧を換算し全水頭の変化として示し,全水頭は標高で表記した。以下の各ボーリング孔の観測結 

果についても,第 4 章 1.3 項(2)1)②に述べた観測結果と同様の整理を行った。 

AN-1 号孔においては,8 月下旬に観測を再開し約 7 箇月間の観測データが得られている。全水頭は 

概ね一定の値を示し,大きな変化は見られなかった。 

AN-3 号孔においては,9 月上旬に観測を再開し約 7 箇月間の観測データが得られている。全水頭は 

概ね一定の値を示し,大きな変化は見られなかった。 

MIU-1 号孔においては,9 月下旬より観測の再開を試みた。水圧観測プローブを設置後,約 1~2 週 

間は観測区間内の水圧が設置後の値を保つものの,その後,上昇する傾向を示す。これは,プローブ設 

置時の不具合によりケーシング内の水が観測区間に漏れ出し全水頭が変動した可能性があることからモ 

ニタリング結果は参考値に留める。本孔については,2009 年度に水圧観測プローブの再設置作業を行う 

予定である。 

MIU-2 号孔においては,8 月上旬に観測を再開して約 8 箇月間の観測データが得られている。観測区 

間ごとに結果を整理すると,No.2,5,9 と No.12 で全水頭の違いが確認でき,No.12 の全水頭は No.2,5,9 

に比べ大きな値となっている。これは,MIU-2 号孔が深度 900m 付近で月吉断層を貫通しており,同断層 

の上盤側と下盤側で全水頭が異なっていることを示している。また,月吉断層の上盤側に位置する 

No.2,5,9 では全水頭は概ね一定の値を示し,大きな変化は見られなかった。一方,月吉断層の下盤側 

に位置する No.12 においても,全水頭は概ね一定の値を示し,大きな変化は見られなかった。 

MIU-3 号孔においては,6月中旬に水圧観測プローブの点検および観測区間の変更のため数日間の 

欠測期間が生じているが,1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得られている。 

観測区間ごとに結果を整理すると,No1,4 と No,6,8 で全水頭の値が異なっている。MIU-3 号孔では深 

度 710m 付近において月吉断層を貫通しており,同断層の上盤側と下盤側で全水頭が異なることを示し 

ている。また,月吉断層の上盤側に位置する No.1,4 では,全水頭は概ね一定の値を示し,大きな変化は 

見られなかった。一方,月吉断層の下盤側に位置する No.6,8 においても,全水頭その値は概ね一定で 

- 78 -


あり,大きな変化は見られなかった。なお,MIU-3 号孔のメンテナンスに伴う観測機器の交換において生 

じている全水頭の差(約 0.5m)は, 観測プローブの誤差範囲内に収まっていることから,観測上の問題 

は生じていないと考える。 

MIU-4 号孔においては,6 月中旬に水圧観測プローブの点検および観測区間の変更による数日間の 

欠測期間が生じているが,1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得られている。 

観測区間ごとに結果を整理すると,No.6 と No.8,9,10 で全水頭の値が異なっている。MIU-4 号孔では 

深度 595m 付近において月吉断層を貫通しており,同断層の上盤側と下盤側で全水頭が異なることを示 

している。月吉断層の上盤側に位置する No.6 では,全水頭は概ね一定の値を示し,大きな変化は見ら 

れなかった。一方,月吉断層の下盤側に位置する No.8,9,10 においては,全水頭の値は深くなるほど大 

きくなる傾向を示した。なお, MIU-4 号孔における水圧観測プローブの交換前後で観測結果に約 1.8m 

の差が生じた。これは,水圧観測プローブの精度誤差を考慮すると,誤差範囲を超えているため,プロー 

ブ交換前の全水頭の絶対値に対する信頼性は低い。今後は,定期的にメンテナンス(圧力値の確認や 

定期的なプローブの交換)を行うことでデータの品質を確保することとする。 

月吉断層を境界とした全水頭分布について考察した結果,月吉断層上盤側(AN-1 号孔 

(No.1,6,10,12),AN-3 号孔(No.1,3,4,5),MIU-2 号孔(No.2,5,9),MIU-3 号孔(No.1,4),MIU-4 号孔 

(No.6))と月吉断層下盤側(MIU-2 号孔(No.12),MIU-3 号孔(No.6,8),MIU-4 号孔(No.8,9,10))で全 

水頭に差が生じており,月吉断層下盤側の全水頭は上盤側より高い。この結果は,月吉断層が断層面 

に直交する方向において低透水性であるというこれまでの調査,観測結果と整合的である。 

図 4.2-1 ボーリング孔位置図(正馬様用地) 1) 

- 79 - 

1/1,000 地形図 

(JAEA 作成)に追筆


表 4.2-1 観測区間一覧表(正馬様用地) 

AN-1号孔孔口標高 E.L.(m); 216.38 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 

ﾒｼﾞｬﾒﾝﾄﾎﾟｰﾄ設置深度ｾﾝｻｰ深度観測プローブ設置箇所 

G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) 2006年度 2008年度 

地質 

1 49.2 ~ 97.7 167.2 ~ 118.7 48.5 52.5 163.9 52.7 163.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

2 98.7 ~ 150.4 117.7 ~ 66.0 51.7 101.9 114.4 102.1 114.2 ○ - 土岐花崗岩 

3 202.3 ~ 250.7 14.1 ~ -34.3 48.4 205.5 10.9 205.7 10.7 ○ - 土岐花崗岩 

4 251.7 ~ 268.5 -35.3 ~ -52.2 16.9 254.9 -38.5 255.1 -38.7 ○ - 土岐花崗岩 

5 301.5 ~ 349.7 -85.1 ~ -133.3 48.2 304.7 -88.3 304.9 -88.5 ○ - 土岐花崗岩 

6 450.1 ~ 507.2 -233.7 ~ -290.8 57.1 453.3 -236.9 453.5 -237.1 ○ ○ 土岐花崗岩 

7 508.2 ~ 536.4 -291.8 ~ -320.0 28.2 511.4 -295.0 511.6 -295.2 ○ - 土岐花崗岩 

8 543.3 ~ 549.7 -326.9 ~ -333.3 6.4 546.5 -330.1 546.7 -330.3 ○ - 土岐花崗岩 

9 597.8 ~ 646.5 -381.4 ~ -430.1 48.7 601.1 -384.7 601.3 -384.9 ○ - 土岐花崗岩 

10 743.7 ~ 792.8 -527.3 ~ -576.4 49.1 746.8 -530.5 747.0 -530.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

11 793.8 ~ 840.5 -577.4 ~ -624.1 46.8 796.9 -580.6 797.1 -580.8 ○ - 土岐花崗岩 

12 934.0 ~ 994.1 -717.6 ~ -777.7 60.1 937.1 -720.7 937.3 -720.9 ○ ○ 土岐花崗岩 

AN-3号孔孔口標高 E.L.(m); 214.09 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 93.9 ~ 103.5 120.2 ~ 110.6 9.6 97.1 117.0 97.3 116.8 ○ ○ 土岐花崗岩 

2 118.0 ~ 130.6 96.1 ~ 83.5 12.6 121.1 93.0 121.3 92.8 ○ - 土岐花崗岩 

3 149.5 ~ 159.1 64.6 ~ 55.0 9.6 152.7 61.4 152.9 61.2 ○ ○ 土岐花崗岩 

4 254.5 ~ 274.6 -40.4 ~ -60.5 20.1 257.6 -43.5 257.8 -43.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

5 295.0 ~ 304.6 -80.9 ~ -90.5 9.6 298.2 -84.1 298.4 -84.3 ○ ○ 土岐花崗岩 

MIU-1号孔孔口標高 E.L.(m); 220.074 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 194.9 ~ 205.2 25.2 ~ 14.9 10.3 195.2 24.9 195.4 24.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

2 234.2 ~ 262.0 -14.1 ~ -41.9 27.8 234.5 -14.4 234.7 -14.6 ○ - 土岐花崗岩 

3 329.0 ~ 349.3 -108.9 ~ -129.2 20.3 329.3 -109.2 329.5 -109.4 ○ - 土岐花崗岩 

4 377.9 ~ 390.7 -157.8 ~ -170.6 12.8 378.2 -158.1 378.4 -158.3 ○ - 土岐花崗岩 

5 458.2 ~ 468.1 -238.1 ~ -248.0 9.9 458.5 -238.4 458.7 -238.6 ○ ○ 土岐花崗岩 

6 835.7 ~ 869.6 -615.6 ~ -649.5 33.9 836.0 -615.9 836.2 -616.1 ○ ○ 土岐花崗岩 

7 926.4 ~ 948.7 -706.3 ~ -728.6 22.3 926.7 -706.6 926.9 -706.8 ○ - 土岐花崗岩 

8 951.2 ~ 971.6 -731.1 ~ -751.5 20.4 951.5 -731.4 951.7 -731.6 ○ - 土岐花崗岩 

9 974.1 ~ 1014.0 -754.0 ~ -793.9 39.9 974.4 -754.3 974.6 -754.5 ○ ○ 土岐花崗岩 


区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 104.0 ~ 187.3 119.8 ~ 36.5 83.3 104.3 119.5 104.5 119.3 ○ - 土岐花崗岩 

2 188.2 ~ 260.4 35.6 ~ -36.6 72.2 188.5 35.3 188.7 35.1 ○ ○ 土岐花崗岩 

3 261.3 ~ 333.1 -37.5 ~ -109.3 71.8 261.6 -37.8 261.8 -38.0 ○ - 土岐花崗岩 

4 334.0 ~ 397.2 -110.2 ~ -173.4 63.2 334.3 -110.5 334.5 -110.7 ○ - 土岐花崗岩 

5 398.1 ~ 498.4 -174.3 ~ -274.6 100.3 398.4 -174.6 398.6 -174.8 ○ ○ 土岐花崗岩 

6 499.3 ~ 603.0 -275.5 ~ -379.2 103.7 499.6 -275.8 499.8 -276.0 ○ - 土岐花崗岩 

7 603.9 ~ 699.2 -380.1 ~ -475.4 95.3 604.2 -380.4 604.4 -380.6 ○ - 土岐花崗岩 

8 700.1 ~ 800.9 -476.3 ~ -577.1 100.8 700.4 -476.6 700.6 -476.8 ○ - 土岐花崗岩 

9 801.8 ~ 887.1 -578.0 ~ -663.3 85.3 802.1 -578.3 802.3 -578.5 ○ ○ 土岐花崗岩 

10 889.5 ~ 912.5 -665.7 ~ -688.7 23.0 889.9 -666.1 890.1 -666.3 ○ - 月吉断層 

11 913.4 ~ 933.2 -689.6 ~ -709.4 19.8 913.7 -689.9 913.9 -690.1 ○ - 土岐花崗岩 

12 934.1 ~ 1012.0 -710.3 ~ -788.2 77.9 934.4 -710.6 934.6 -710.8 - ○ 土岐花崗岩 


区間番号 


G.L.(-m) 

E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 183.3 ~ 239.6 47.2 ~ -9.1 56.3 183.7 46.8 183.9 46.6 ○ ○ 土岐花崗岩 

2 240.5 ~ 319.3 -10.0 ~ -88.8 78.8 240.8 -10.4 241.0 -10.6 ○ - 土岐花崗岩 

3 531.3 ~ 604.0 -300.8 ~ -373.5 72.7 558.7 -328.2 558.9 -328.4 ○ - 土岐花崗岩 

4 604.9 ~ 690.8 -374.4 ~ -460.3 85.9 648.3 -417.9 648.5 -418.1 ○ ○ 土岐花崗岩 

5 691.7 ~ 723.7 -461.2 ~ -493.2 32.0 705.2 -474.7 705.4 -474.9 ○ - 月吉断層 

6 724.6 ~ 780.5 -494.1 ~ -550.0 55.9 746.0 -515.5 746.2 -515.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

7 781.4 ~ 832.4 -550.9 ~ -601.9 51.0 818.8 -588.3 819.0 -588.5 ○ - 土岐花崗岩 

8 876.1 ~ 941.5 -645.6 ~ -711.0 65.4 876.4 -645.9 876.6 -646.1 ○ ○ 土岐花崗岩 


区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 132.3 ~ 187.3 84.7 ~ 29.7 -55.0 135.4 81.6 135.6 81.4 ○ - 土岐花崗岩 

2 251.0 ~ 277.4 -34.0 ~ -60.4 -26.4 254.1 -37.1 254.3 -37.3 ○ - 土岐花崗岩 

3 278.2 ~ 362.4 -61.2 ~ -145.4 -84.2 281.2 -64.2 281.4 -64.4 ○ - 土岐花崗岩 

4 363.2 ~ 431.5 -146.2 ~ -214.5 -68.4 366.3 -149.3 366.4 -149.4 ○ - 土岐花崗岩 

5 432.3 ~ 505.4 -215.3 ~ -288.4 -73.1 435.4 -218.4 435.5 -218.5 ○ - 土岐花崗岩 

6 506.2 ~ 578.5 -289.2 ~ -361.5 -72.3 509.3 -292.3 509.5 -292.5 ○ ○ 土岐花崗岩 

7 579.3 ~ 585.1 -362.3 ~ -368.1 -5.8 582.3 -365.3 582.5 -365.5 ○ - 土岐花崗岩 

8 585.8 ~ 603.7 -368.8 ~ -386.7 -17.8 588.8 -371.8 589.0 -372.0 ○ ○ 月吉断層 

9 604.4 ~ 658.8 -387.4 ~ -441.8 -54.4 607.4 -390.4 607.6 -390.6 ○ ○ 土岐花崗岩 

10 659.6 ~ 689.3 -442.6 ~ -472.3 -29.7 662.5 -445.5 662.7 -445.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

- 80 -

AN-1 

MIU-1 

MIU-3 


- 81 - 

AN-3 

MIU-2 

MIU-4 

メンテナンス伴う水位値のずれ 

断 

層 

上 

盤 

メンテナンス伴う水位値のずれ 

断 

層 

下 

盤 

図 4.2-2 正馬様用地内における間隙水圧観測結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 

②表層水理観測 

正馬様用地における表層水理観測では,地下水位計,河川流量計,気象観測装置,土壌水分計によ 

る観測を継続している(図 4.2-3,表 4.2-2)。2008 年度は東濃鉱山気象観測システムが 2008 年 2 月をも 

って移設され欠測となったため,正馬川流域・正馬川モデル流域・瑞浪超深地層研究所用地の観測デ 

ータを利用し,蒸発散量の推定に必要なパラメータを補完式により推定し,東濃鉱山の気象データとして 

算出した 1) 。ただし湿度に関しては 100%をこえた場合は,100%として算出した。その結果を表 4.2-3 お 

よび表 4.2-4 に示す。 

正馬川流域における 2008 年度(2008 年 4 月から 2009 年 3 月まで)の岩盤浸透量は,全域では 70mm, 

上流域では 322mm,下流域では-32mm となった。過去の観測結果を見ても上流域の岩盤浸透量が下流 

域のそれよりも多い傾向にあり,これまでの観測結果と整合する(図 4.2-4)。 

正馬川モデル流域における岩盤浸透量は,河川流量(SPM)が機器の故障により,長期間の欠測とな 

ったため算出していない。 

なお,2001 年度および 2007 年度におけるモデル流域の岩盤浸透量については,算定に用いるモデ 

ル流域の林外の降水量が他の地点の降水量より著しく小さな値となっており,正常な計測が実施できて 

断 

層 

下 

盤 

断 

層 

上 

盤 

断 

層 

下 

盤 

断 

層 

上 

盤


いなかった可能性が高いため,谷部の降水量の値を用いて岩盤浸透量を算定した。 

正馬川上流域 

SPU 

正馬川流域 

SPM 

SPD 

99MS-05 

SR 

SMR(谷部) 

正馬様用地 

97MS-01 

97MS-02 

98MS-03 

98MS-04 

正馬川モデル流域 

SMT 

SMP 

SmTP・SmTS 

MMP 

図 4.2-3 表層水理観測位置図 

- 82 - 

SMR(林内) 

SMR(林外) 

MR 

瑞浪超深地層研究所用地 

04ME01 

MD1,MD2 

凡例 

:河川流量計 

:気象観測装置 

:雨雪量計 

:土壌水分計 

:地下水位観測孔 

国土地理院発行 1/25,000 地形図「土岐」に加筆

JAEA-Review 2010-014


表 4.2-3 正馬様流域における岩盤浸透量 

(正馬様) 

2008年度 

1587 

P:降水量(mm) 

(鉱山) 1603 

(平均) 1594.935 

E:蒸発散量(mm):鉱山 

497 

(正馬様) 31 

降水量に対する蒸発散量の割合(%) 

(鉱山) 31 

(平均) 31 

R:河川流出高(mm) 1020 

(正馬様) 64 

降水量に対する河川流出高の割合(%) (鉱山) 64 

(平均) 64 

(正馬様) 70 

G:岩盤浸透量(mm) 

(鉱山) 86 

(平均) 78 

(正馬様) 4 

降水量に対する岩盤浸透量の割合(%) (鉱山) 5 

(平均) 5 

正 

馬 

川 

流 

域 

正 

馬 

川 

上 

流 

域 


降水量に対する河川流出高の割合(%) 

G:岩盤浸透量(mm) 

降水量に対する岩盤浸透量の割合(%) 

- 84 - 

(正馬様) 48 

(鉱山) 48 

(平均) 48 

(正馬様) 322 

(鉱山) 338 

(平均) 330 

(正馬様) 20 

(鉱山) 21 

(平均) 21 


正降水量に対する河川流出高の割合(%) 

馬 

川 

下 G:岩盤浸透量(mm) 

流 

域 

降水量に対する岩盤浸透量の割合(%) 

(正馬様) 71 

(鉱山) 70 

(平均) 70 

(正馬様) -32 

(鉱山) -16 

(平均) -24 

(正馬様) -2 

(鉱山) -1 

(平均) -2 

表 4.2-4 正馬川モデル流域における岩盤浸透量 

(モデル林外) 

2008年度 

1491 

P:降水量(mm) 

(正馬様) 1587 

(平均) 1539 

E:蒸発散量(mm):鉱山 

497 

(モデル林外) 33 

降水量に対する蒸発散量の割合(%) 

(正馬様) 31 

(平均) 32 

R:河川流出高(mm) 

- 

正 

(モデル林外) - 

馬降水量に対する河川流出高の割合(%) 

(正馬様) - 

川 

(平均) - 

モ 


デ G:岩盤浸透量(mm) 

(正馬様) - 

ル 

(平均) - 

流 


域降水量に対する岩盤浸透量の割合(%) 

(正馬様) - 

(平均) -

岩盤浸透量(mm) 

800 

600 

400 

200 

0 

-200 

参考文献 


1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 

年度 

図 4.2-4 岩盤浸透量の経年変化 

- 85 - 

正馬川流域SPD 

正馬川上流域 

正馬川下流域 

正馬川モデル流域 

1) 核燃料サイクル開発機構:“高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する知識基盤の構築-平 

成 17 年取りまとめ-分冊 1 深地層の科学的研究-”,JNC TN1400 2005-014(2005).


4.3 研究所用地における施設建設 


2008 年度は,研究坑道の掘削は深度 300m 以深まで進めた。主立坑は深度 300.2m,換気立坑は深 

度 331.2m までの掘削を行った。また,深度 300m において,主立坑と換気立坑をつなぐ水平坑道(「予備 

ステージ」),調査研究を行うための水平坑道(「研究アクセス坑道」),ボーリング調査を行うための水平 

坑道(「ボーリング横坑(換気立坑)」)の掘削を行った。 

研究アクセス坑道では,坑道掘削に先立ち地質構造や地下水状況に関する情報を得るためにボーリ 

ング(「先行ボーリング」08MI13 号孔掘削長 62.5m:図 4-1)を実施し,坑道掘削領域の地質環境に関す 

る情報を取得した。先行ボーリングでは,掘削時に複数の箇所において 1,000ℓ/分を超える湧水が発生 

した。この結果から,坑道掘削に先行してグラウトを行い,坑道掘削時の湧水を抑制する対策を実施した 

後,深度 300m 研究アクセス坑道を掘削した。 

(2)施設建設 

研究坑道掘削工事は,2007 年度から引き続きその 3 工事として工事を継続した。 

・主立坑 

深度 231.2m(2008 年 3 月 16 日時点)~300.2m(2009 年 3 月 31 日時点)を掘削 

・換気立坑 

深度 200.2m(2008 年 3 月 16 日時点)~331.2m(2009 年 3 月 31 日時点)を掘削 

・深度 300m 予備ステージ 

深度 300m において主立坑と換気立坑をつなぐ水平坑道を掘削 

・深度 300m ボーリング横坑(換気立坑) 

深度 300m 連接部(換気立坑)から南側へボーリング調査を行うための水平坑道を掘削 

・深度 300m 研究アクセス坑道 

深度 300m 連接部(主立坑)から北側へ調査研究用の水平坑道を掘削 

2008 年度に実施した研究坑道掘削(先行ボーリングを含む)の概要を以下に示す。 

1) 主立坑 

主立坑沿いには強変質を伴う花崗岩と貫入岩が分布し透水性は低く,主立坑掘削時の壁面からの湧 

水は,壁面から滲水程度の湧水はあるものの顕著な湧水は認められず,主立坑掘削の進捗に伴う湧水 

量の増加はほとんど認められなかった。主立坑掘削時において,掘削壁面の自立性が低い領域につい 

ては,地山補強(シリカレジン注入)を行うことにより,安定性の改善を図り掘削を行った 1) 。 

2) 換気立坑 

深度 200m から深度約 220m までの区間は,2007 年度に深度 200m 以深の換気立坑掘削に先立ちグ 

ラウトを行っている。グラウトは深度 200m 連接部(換気立坑)から実施している。深度 200m 以深について 

は,合理化を目的として注入孔の削孔長を約 22m と長くし,透水性の高い低角度割れ目集中帯におい 

てパイロットボーリング調査で湧水が確認された区間を対象にグラウトの実施で対応することとした。削孔 

長の長孔化にともないシャフトジャンボでは削孔できないため,連接部に専用の削孔機を持ち込み,鉛 

直方向に注入孔を削孔した。 

グラウト対象区間における換気立坑掘削時の壁面からの湧水は,滴水から滲水程度にまで抑制されて 

おり,多数の割れ目においてグラウト充填が確認された。グラウト実施区間以深から深度 331.2m までの 

換気立坑掘削においても,壁面から滲水程度の湧水はあるものの顕著な湧水は認められず,換気立坑 

掘削の進捗に伴う湧水量の増加はほとんど認められなかった。 

- 86 -


3) 深度 300m 研究アクセス坑道 

a) ボーリング掘削(先行ボーリング,掘削長 62.5m) 

・目的 

深度 300m 研究アクセス坑道の掘削に先立ち,事前に坑道掘削領域の岩盤性状や湧水状況を把 

握することを目的として実施した。 

・掘削位置 

主立坑連接部覆工コンクリート表面から 10.4m の位置まで坑道を掘削し,その位置から先行ボーリ 

ングを掘削した。 

先行ボーリングの掘削において,以下に示すボーリング掘削長の地点において 1,000ℓ/分を超える湧 

水が発生した(図 4.3-1)。以下に,先行ボーリング掘削の経過を示す。 

図 4.3-1 先行ボーリングおよび坑道掘削時の湧水量予測値と実測値 

ⅰ) 先行ボーリング掘削の経過(第 1 回グラウト) 

・掘削長 41.1m でボーリング孔全体からの湧水量は 1,200ℓ/分に達する(湧水圧 2.4MPa) 

・掘削を中断し,グラウトを実施(グラウト材料:普通ポルトランドセメント,セメントに着色剤(黄色)を添加) 

・グラウト対象区間:掘削長 4.3m~41.1m 

・グラウトの実施によりボーリング孔全体からの湧水量は 0ℓ/分に低減 

- 87 -


ⅱ) 先行ボーリング掘削の経過(第 2 回グラウト) 

・第 1 回のグラウト実施箇所をリボーリング後,再度掘削(リボーリング区間:掘削長 4.3m~41.1m) 

・掘削長 41.1m~59.9m まで掘削した時点でボーリング孔全体からの湧水量は 1,690ℓ/分に達する(湧水 

圧2.4MPa) 

・掘削を中断し,グラウトを実施(グラウト材料:普通ポルトランドセメント,セメントに着色剤(黒色)を添加) 



ⅲ) 先行ボーリング掘削の経過(第 3 回グラウト) 

・第 2 回のグラウト実施箇所をリボーリング後,再度掘削(リボーリング区間:掘削長 41.1m~59.9m) 

・掘削長 59.9m~62.5m まで掘削した時点でボーリング孔全体からの湧水量は 1,685ℓ/分に達する(湧水 

圧2.4MPa) 

・掘削を中断し,グラウトを実施するとともにボーリング孔を閉鎖し,先行ボーリングを終了(グラウト材料: 

普通ポルトランドセメント,セメントに着色剤(黄色)を添加) 



b) 深度 300m 研究アクセス坑道 

先行ボーリングの情報をもとに,深度 300m 研究アクセス坑道掘削時の湧水量を抑制する対策として, 

坑道掘削領域を対象に,掘削に先立ちグラウトを実施した。グラウトの実施と坑道掘削の施工パターンと 

して,まずグラウトの注入孔の削孔長を約 15m とし注入を行い,その後,この区間のうち約 10m 坑道を掘 

削した。この施工パターンを基本として六つの断面位置(A,B,C,D,E,F 断面:図 4.3-2)から実施し深度 

300m 研究アクセス坑道の掘削を完了した。 

グラウトの実施は以下に示す仕様を基本として実施した。先行ボーリングの結果にもとづき,研究アク 

セス坑道の掘削時の湧水量予測を地下水の浸透理論にもとづき算定し,グラウトの実施による透水性の 

低減目標値と注入範囲等について設定した。 

・グラウトの実施による透水性の低減目標値:注入範囲の透水性を 2 Lu 以下 

・注入範囲:掘削面から 3.0m 以上を設定 

・注入順序:注入孔は 1 次孔と 2 次孔を交互に配置し,先行して 1 次孔を削孔し注入。その後,1 次孔の 

中間に 2 次孔を削孔し注入する中央内挿法を標準とする 

・注入圧:湧水圧+0.1~0.2MPa 程度 

・注入材料:普通ポルトランドセメント(着色剤を添加) 

- 88 -


図 4.3-2 坑道掘削とプレグラウトの注入位置 

深度 300m 研究アクセス坑道の掘削時の湧水量予測値と実測値を図 4.3-1 に示す。湧水量の予測値 

はグラウトを実施した場合の深度 300m 研究アクセス坑道全長からの湧水量を算定しており,この値を坑 

道掘削時の湧水量の目安とした。この結果から,地下水の浸透理論にもとづき設定した注入仕様により 

湧水量の抑制が達成されていると評価できる。 

各断面からのグラウトの実施による割れ目への充填状況を把握することを目的として,注入材料に着 

色剤を添加し坑道壁面の地質観察において確認した。全断面からのグラウトの実施による割れ目への充 

填状況の坑道掘削時の壁面観察結果を図 4.3-3 に示す。 

深度 300m 研究アクセス坑道の地質状況は,主立坑中心から 42m 付近を境にその両側で異なる。主 

立坑中心から 42m 付近までは,CH 級岩盤が大半を占め,部分的に CM 級岩盤,局所的に CL 級岩盤 

が分布する。割れ目は,北北西走向高角度傾斜(主立坑に分布する断層破砕帯と同方向)のものが多く, 

方解石,緑泥石および粘土の介在が明瞭である。また,割れ目沿いに暗緑色の変質が認められる。主立 

坑中心から 42~100m では,B 級岩盤を主体とし,所々に CH 級岩盤が分布する。割れ目は,北東走向 

高角度傾斜や北西走向高角度傾斜のものが卓越し,割れ目の一部に方解石や緑泥石が薄く介在する。 

割れ目沿いの一部でわずかな変質が認められる。 

グラウト材の充填が認められる割れ目は,主立坑中心から 40~100m で 323 条確認され,その分布に 

は密集区間と散在区間が認められる。グラウト材の充填が認められる割れ目の方向は,北東走向高角度 

傾斜と北西走向高角度傾斜が卓越し,この範囲の全割れ目の卓越方向と同じである。 

- 89 -


図 4.3-3 坑道掘削時壁面観察結果におけるグラウト充填状況 

(先行ボーリングおよび全ての断面からのプレグラウト) 

3)周辺環境モニタリング調査 

1) 河川流量調査 

2008 年度は 2007 年度に引き続き河川流量調査を行い,水位流量曲線式を設定するためのデータを 

蓄積した。調査方法は,観測される水位(H)と流量(Q)の関係を示す水位流量曲線(H-Q 曲線)を予め 

求めておき,この関係を用いて計測した水位を流量に換算し,流量を算定する方法である。 

調査は狭間川の 3 箇所に設置した河川流量計(水位計)により実施した。設置場所は狭間川の上流, 

中流および下流地点の 3 箇所であり,上流地点は研究所用地の北東約 1,300m,中流地点は東約 50m, 

下流地点は南南東約 800m である。調査の結果,2008 年度の月総雨量と月総流量の関係は,過去 3 年 

間のデータと比較すると,中流地点と下流地点において 2006 年度,2007 年度に近い相関関係を示して 

いる。 

2) 地下水位調査 

研究所周辺の井戸 10 箇所に設置した地下水位計により調査を実施した。各地点において年間を通じ 

ての地下水位の変動幅が把握されるとともに基準水位がわかり,井戸水の揚水との関係,降雨時の地下 

水位の反応の状況を把握した。調査の結果,月平均水位が月雨量によく呼応した変動を示すデータで 

あった。 

- 90 -


3) 騒音・振動調査 

騒音・振動調査は,研究坑道掘削工事において稼動している機械や発破作業による影響を把握する 

ために実施している。2008 年度は,4 回実施した。調査結果は,騒音・振動とも特定建設業の規制に関 

する基準注1) を下回るレベルであった。 

4) 水質調査 

研究坑道掘削工事に伴う立坑からの排水の放流先である狭間川の水質調査として,試料を採取し, 

生活環境項目および健康項目に関する水質分析を行った。調査場所は狭間川の上流および下流地点 

の 2 箇所であり,上流地点は瑞浪国際地科学交流館敷地北側,下流地点は排水口から約 20m 下流であ 

る。水質分析結果は分析項目すべてが環境基準値未満であった。 

注 1)「特定建設作業に伴って発生する騒音の規制に定める作業時間,期間の基準」 

「振動規制法施行規則第 11 条に定める特定建設作業における作業時間及び期間の規定」 

参考文献 

1) 秋好賢治,見掛信一郎,金田勉,野田正利(2007):超大深度立坑における不良地山掘削時の坑 

壁崩落対策,トンネル工学報告集第 17 巻,pp.105-111. 

- 91 -


5. 共同研究・施設供用 

2008 年度は,以下の外部研究機関等と超深地層研究所計画における共同研究および瑞浪超深地層 

研究所研究坑道等の施設の供用を行った。 

(1)共同研究 

①国立大学法人京都大学:地質構造発達プロセスに基づく地質モデリング技術の開発 

従来,地質調査やボーリング調査で確認された地質構造に基づき地質構造モデルが構築されてきた 

ものの,このような決定論的手法のみでは,未調査地域への既知の地質構造の正確な外挿や未発見の 

断層を予測することは困難であった。そこで,瑞浪超深地層研究所内で確認される実際の地質構造を事 

例として,アナログ実験および数値シミュレーションにより地質構造発達プロセスを復元することにより,断 

層分布の予測や不確実性を評価する技術の開発を実施した。 

2008 年度は,主に瑞浪超深地層研究所用地内および周辺の地質調査・物理探査データや既存の地 

質文献に基づき主要な地質構造分布の再評価を行うとともに,地質構造に関する記載(断層の走向や 

変位のセンス,規模など)や古応力場を解析し,地質構造発達過程を再現するアナログ実験・数値シミュ 

レーションのデータセットの抽出・整備した(4.1.1(2)3)③)。また,そのデータセットに基づき,アナログ実 

験・数値シミュレーションモデルを構築するとともに解析を実施した。 

② 独立行政法人産業技術総合研究所:岩芯を用いた応力測定と掘削振動計測による掘削影響領域 

の評価に関する基礎的研究 

2008 年度は,ボーリング孔の掘削のみで得られる情報のうちボーリングコアと掘削中の振動を活用した, 

掘削影響領域の評価手法の基礎的研究を目的として,ボーリングコアを用いた応力測定(AE/DRA 法)と 

掘削振動計測を実施した。対象としたボーリング孔の掘削は,4.1.2 で述べた,原子力機構が行った岩盤 

力学に関する調査研究での 3 孔(08MI-14~08MI-16 号孔)である。 

AE/DRA 法によるコアを用いた応力測定(図 5.1.2-1)では表 5.1.2-1 に示した数の有効なデータが得 

られた。コア採取位置により評価された最大水平圧縮の方向が異なることが認められ,4.1.2 で述べた原 

子力機構が行った初期応力測定の結果(最大水平圧縮は NW-SE 方向)と必ずしも一致しないことが確 

認された。すなわちコアが記憶している応力履歴として,初期応力だけでなく掘削影響が含まれている可 

能性が考えられるため,今後はその詳細な確認を行い,掘削影響部分の抽出等の検討を行っていく。 

図 5.1.2-1 AE/DRA 試験の実施状況(産業技術総合研究所) 

- 92 -

試験片に用いたボーリングコアの採取位置 

08MI14 号孔 

08MI15 号孔 

08MI16 号孔 

08MI16 号孔 


表 5.1.2-1 AE/DRA 試験数量 

掘削振動計測では,ボーリング掘削機の機体から捉えたソース波形と,研究坑道内またはボーリング 

孔内に設置した振動センサー(図 5.1.2-2)から捉えた岩盤伝播後の波形の双方を同期して記録し,互い 

の対応が認められるデータが取得されていることを確認した(図 5.1.2-3)。今後はソースの移動(掘削ビッ 

トの移動)に対応して観測波形を区分し,各々について相互相関処理を行って弾性波速度の抽出を行う。 

また,一連のデータセットが整った段階で岩盤内の速度構造の解析を行っていく。 

図 5.1.2-2 ソース波形の採取位置(上)とボーリング孔内への振動センサー挿入状況(下) 

- 93 -

縦軸の名称は 


各波形を記録した振動センサーの状況 

または設置位置を示す 

経過時間, s 

図 5.1.2-3 掘削振動計測における観測波形の例(単位:孔内μ-m/s 2 ,他 1/1000×m/s 2 ) 

③国立大学法人東北大学:傾斜計を用いたモニタリング技術の開発 

本研究は,地下水流動に影響を及ぼす可能性のある水理地質構造の推定を目的として,地表傾斜デ 

ータ観測および観測データを用いた地下深部の体積変化量の推定手法の開発・改良を行うものである。 

2008 年度は,解析モデルを多孔質弾性体とし,有限要素法を用いて断層の存在が解析結果に与える 

影響の評価を行った。具体的には,解析領域内に断層を仮定し,断層の近傍で地下水流動が生じた場 

合を設定し,断層の有無が解析結果に与える影響を検討した。まず,断層が存在する場合と存在しない 

場合について順解析を行い,地表面傾斜量を求めた。なお,断層部のヤング率は,周辺岩盤より小さな 

値を設定した。その結果,断層が存在しない場合と比較して,断層が存在する場合では,地下水の体積 

変化に伴う岩盤の体積ひずみが軟弱な断層に吸収され,断層を越えた領域で傾斜量が減少する結果を 

得た(図 5.1.3-1)。 

得られた傾斜量を用いて,これまでに開発してきた地表面の凹凸や地質の不均質性を考慮しない半 

無限等方均一多孔質弾性体を用いた手法による逆解析を実施し,岩盤の体積変化を推定した。なお, 

逆解析を実施する際には,断層に対して全ての傾斜計が体積変化領域と同じ領域にあるケース(a)と,一 

部の傾斜計が断層の位置に対して反対側の体積非変化領域にあるケース(b)を設定し,傾斜計の配置 

による影響についても検討を行った。その結果,ケース(a)と比較して,ケース(b)では,実際には存在しな 

い体積変化領域が比較的大きく推定された(図 5.1.3-2)。 

以上のことから,断層が存在することにより,岩盤の体積ひずみが断層に吸収され,体積変化が断層 

を越えた領域には伝播しにくくなる。この結果,これまでに開発してきた均質弾性体を仮定した逆解析手 

法では,断層を越えて配置された傾斜計で測定された傾斜データを用いた場合,実際の地下水変化領 

域の再現性が低くなる可能性があることが示された。従って,今後は岩盤の不均一性,地表面形状およ 

び断層の影響を考慮できる手法として,有限要素法を用いた逆解析手法の開発に取り組んでいく予定 

である。 

- 94 -

体積変化領域 

解析モデル 

体積変化領域:Δν 


図 5.1.3-1.解析モデルおよび順解析結果(地表面傾斜量) 

断層がない場合 

傾斜計 

断層がない場合 

- 95 - 

断層 

Vertical fault 

断層がある場合 

ケース(a) ケース(b) 図中→は過大に 

推定された体積変化領域 

図 5.1.3-2.逆解析結果 

④財団法人電力中央研究所:瑞浪超深地層研究所周辺の水理・物質移動特性評価に関する研究 

地下水の滞留時間を推定する手法の構築を目的として,研究所用地周辺のボーリング孔を利用して, 

地下水の採取および地下水中の放射性元素( 3H, 14C, 36Cl)や希ガス濃度の測定を行った。2008 年度は 

地下水の流出域に位置するボーリング孔(MSB-4 号孔:図 4.1.3-6,DH-12 号孔:付録図 A-1)を対象と 

して調査を行った。その結果,以下のことが明らかとなった。 

・地下水流動の上流側から下流側に向かうにつれ,地下水の 14C 年代が古くなる。 

・地下水中の 3He/ 4He 比から算出した年代と 14C 年代を比較した結果,両者が概ね一致する。 

以上のことより,地下水中の放射性同位体を利用した年代測定は,独立に実施した地下水流動解析 

結果の妥当性を確認するために有効な手法であると考えられる。 

また,岩盤中での物質移行特性を把握するための手法の構築を目的として,瑞浪超深地層研究所で 

の適用試験の実施に向けた技術情報の交換を実施し,試験位置などの検討を行った。


⑤学校法人武蔵工業大学(現:東京都市大学):天然環境中における微量元素の挙動に関わる研究 

天然環境中における微量元素の挙動に関わる基盤情報を取得することを目的として共同研究を実施 

してきた。2008 年度は共同研究の最終年度として,従来の分析結果のとりまとめを実施した他,追加分 

析として一部の試料について主要化学組成について分析を実施した。 

その結果,堆積岩においては酸化的な環境があったことを示す箇所では軽希土類元素およびトリウム 

の増加(10%から 30%増)を示した。これら微量元素は,一次鉱物中に含まれていたことが考えられ,鉱 

物の溶解に伴い一時的に溶出したものの,含鉄鉱物や炭酸塩鉱物等の二次鉱物の生成に伴い再沈殿 

したことが考えられる。ただし,一部の試料については重希土類元素およびウランの減少を示した。これ 

ら試料においては,セリウムが正の異常を示しており,酸性下で溶解を示すスメクタイトや方解石の溶解 

痕も認められたことから,より浅部からの酸化的な地下水の継続的な供給等により,二次的に生成した鉄 

鉱物に取り込まれなかったと考えられる。他方,花崗岩においても酸化的な地下水と花崗岩の反応が, 

岩相中の微量元素の分布状態に影響を与える主要な要因であることが示唆された。花崗岩においては, 

岩相から二次的に溶出した元素が共沈する鉱物として,方解石以外に黄鉄鉱が主要な鉱物であることが 

確認できた。 

⑥独立行政法人産業技術総合研究所:深部地質環境における水−岩石−微生物相互作用に関する調 

査技術開発 

天然環境中に存在する微生物や有機物等の微小粒子が地球化学環境の形成に与える影響および物 

質移動への関与の様式や程度を把握するための調査手法を構築することを目的として,共同研究を開 

始した。2008 年度は,初年度として主に研究所用地内に掘削された既存ボーリング孔を対象とした調査 

を実施した。その結果,地下深部の酸化還元環境を把握するために,従来の地球化学調査で実施され 

ている電極法による酸化還元電位の測定に加え,微生物の代謝活性試験を行い,代謝様式を決定する 

ことで,酸化還元環境を推定する際の不確実性を低減させることが可能であるとの見解が得られた。また, 

揚水試料を嫌気条件下で限外ろ過するために,本共同研究で用いた,ステンレス製のリザーバーを不活 

性ガス雰囲気にして採水する手法が有効であるとことが示された。 

⑦ 国立大学法人名古屋大学:地下深部岩盤の歪変化のメカニズムに関する研究 

2008 年度は,2007 年度に設置した高精度ひずみ計を用いた計測を継続し,2008 年 10 月までの岩盤 

ひずみの変化を取得した(図 5.1.7-1)。主立坑のひずみ変化では,2008 年 2 月初旬を境として,それ以 

前のひずみ変化が比較的安定している期間と,それ以降の顕著に不安定な期間があることが認められ 

た。 

ひずみ変化が不安定な期間では,設計では固定であるひずみ計が数度にわたり回転し,最終的に回 

転量は約90 度に達している。この期間に切羽は進行してひずみ計までの距離は徐々に短くなるが,少な 

くとも 200m は離れており,このような状況において周囲を拘束された岩盤がこれ程回転を起こすことは考 

えられないため,ひずみ計に何らかの不具合が生じた可能性が高いと考えられる。 

なお換気立坑の高精度ひずみ計は,2008 年 1 月頃一時的に稼動した他は欠測していることから,ここ 

では示さない。 

- 96 -


図 5.1.7-1 主立坑パイロットボーリング(07MI-02 号孔)孔底の高精度ひずみ計による記録(全データ) 

ひずみ変化が安定している期間のデータから,潮汐の影響と考えられる岩盤ひずみを主立坑深度 

540m において確認した(図 5.1.7-2 上)。またひずみ計から約 100m 離れた DH-2 号孔(付録図 A-1)の 

ほぼ同深度の間隙水圧変化と当地方の潮位において,岩盤ひずみと対応する変化を認めた(図 5.1.7-2 

下)。ここで間隙水圧と潮位の変化の位相差は小さいのに比べて,岩盤ひずみの位相はこれらより遅れ 

ている。また岩盤ひずみの潮汐振幅は 1~2(μ)程度を示し,これと健全なコアで得られた土岐花崗岩の 

弾性係数(表 4.1.2-1)を用いて間隙水圧の潮汐振幅を求めると,DH-2 号孔の観測値より桁違いに大き 

い。ゆえに主立坑深度 540m の岩盤は力学的に時間依存性の挙動を示す粘弾性的性質を持っており, 

その弾性係数は健岩部の土岐花崗岩より桁違いに小さい,すなわち脆弱部であると考えられる。 

- 97 -

位相差 


一点鎖線: 潮汐変動一周期内の,岩盤歪の最大伸びの時刻 

破線: 潮汐変動一周期内の,最大干潮の時刻 

図 5.1.7-2 潮汐力の影響を受けた岩盤ひずみの状況 

⑧韓国原子力研究所(KAERI):地質環境調査・地質環境モデルの構築に関する技術的支援 

花崗岩中の地下水流動および水質形成メカニズムを把握するための原位置調査手法・モデル化技術 

の高度化を目的として,両機関の地下研究施設計画や成果に関する技術検討を行うとともに,技術研修 

を実施した。 

2008 年度は,第 4 回技術検討会議を瑞浪超深地層研究所で開催し,主に地質環境調査(地質学的 

調査,水理学的調査,地下水の地球化学的調査)および地質環境のモデル化技術に関する技術情報 

交換を行った。また,技術研修を 3 回(於:韓国 2 回,瑞浪 1 回)実施し,KAERI の地下研究施設におけ 

る原位置試験(水理試験および採水調査)結果や瑞浪超深地層研究所で適用している採水技術などを 

テーマに,特に品質管理の観点での技術議論や情報交換を行った。 

⑨スイス放射性廃棄物管理協同組合(Nagra):超深地層研究所計画の技術的支援 

本共同研究においては,Nagra がグリムゼル試験場など蓄積してきたサイト特性調査および地下研の 

計画,建設および管理運営に関する経験などに基づいて,研究計画への助言および研究成果のレビュ 

ー等の技術的支援を実施する。 

2008 年度は,2007 年度に機構が取りまとめた第 1 段階報告書の技術レビューを実施するとともに,同 

報告書の英語版を作成した。また,地質環境のモデル化・解析研究に関するワークショップを開催した。 

⑩さいたま Package-D 有限会社:掘削に伴う周辺環境への影響を予測する技術開発 

超深地層研究所計画の研究坑道建設が周辺の地下水環境に与える影響を予測するため,掘削に伴 

う地下水変化データを基に,人工知能技術のひとつであるニューラルネットワークモデル(以下,ANN モ 

- 98 - 

↑縮み 

↓伸び


デル)を用いて,現場においてリアルタイムで将来の地下水位変化や想定した地下の地質構造の正しさ 

の程度を確認可能な地下水環境の管理総合システムを開発することを目的とした。その結果,有限要素 

法に基づく地下水流動解析と ANN モデルを組み合わせた予測手法を確立するとともに,この手法を研 

究坑道の掘削が地下水位の変化に与える影響を予測可能なシステムとして構築した(図 5.1.10-1)。 

Training Window 

図 5.1.10-1 予測解析システムの画面の例 

(2)施設供用 

①財団法人地震予知総合研究振興会東濃地震科学研究所 

地震予知総合研究振興会東濃地震科学研究所(以下,東濃地震科学研究所)とは,研究協力会議 

に関する確認書に基づき,研究協力会議を設置し,情報交換などを行っている。地震発生機構の解明 

や地域防災に関する研究を進めている東濃地震科学研究所と超深地層研究所計画などの地層科学研 

究を行っている東濃地科学センターが緊密な相互協力を進めることにより,両機関の研究開発や地域の 

地震防災対策への寄与が期待されている。 

2008 年度は,2007 年度に引き続き,東濃地震科学研究所が計画している立坑掘削に伴う地球物理 

学的変動観測研究および地震動観測のため,瑞浪超深地層研究所研究坑道を施設供与し,東濃地震 

科学研究所の調査研究に協力した。具体的には,東濃地震科学研究所は,2006 年度に設置した深部 

地盤の変動を連続的に観測記録するための傾斜計による連続観察を継続するとともに,立坑掘削に伴う 

地震動観測のために 2007 年度に設置した地震計による連続観測を継続し,原子力機構はこれらの観測 

のための協力を継続した。 

- 99 - 

Result 

Prediction Window


(3)量子ビーム応用研究部門との部門間協力研究 

①実施概要 

瑞浪超深地層研究所では,研究坑道掘削工事により発生する湧水に溶存する天然由来のフッ素(7.2 

~9.5mg/ℓ),ホウ素(0.8~1.5mg/ℓ)の除去について,放流先河川において環境基準値(フッ素 0.8mg/ℓ, 

ホウ素 1mg/ℓ)以下にするため,薬剤による凝集沈殿およびイオン交換処理を行っている。 

一方,量子ビーム応用研究部門環境・産業応用研究開発ユニット金属捕集・生分解性高分子研究 

グループ(以下,量子ビーム応用研究部門)では,ポリエチレン布材料に放射線を照射したのち,薬剤処 

理により特定の物質を除去できる吸着機能を付与する方法(放射線グラフト重合法)による捕集材の開発 

を進めている。 

これらの状況から,量子ビーム応用研究部門と地層処分研究開発部門では,両者による連携融合研 

究として,フッ素,ホウ素を除去する捕集材の研究開発や瑞浪超深地層研究所の湧水処理に関する研 

究を 2006 年度から開始した。これまでの試験結果より,ホウ素については捕集材によって湧水中濃度の 

95%を除去することが可能であった。フッ素についても湧水中濃度の 95%を除去可能であったが,湧水 

中のフッ素濃度が高いため,現行のフッ素除去用捕集材では吸着量が足らず,破過時間が短くなってし 

まうことから,現在排水処理設備で用いられている凝集沈殿法よりも処理効率の向上を図るためには,さ 

らに吸着容量の高い捕集材の開発が必要であることが明らかになった。 

2008 年度は,瑞浪超深地層研究所において,ホウ素除去について実用化への課題である捕集材の 

耐久性評価および再生利用の検討を行うために,現場での通液試験を行い,除去効率の向上の検討を 

行った。 

②実施内容 

1) ホウ素除去用捕集材の耐久性評価,再生利用の検討 

耐久性・再生利用評価試験の前提として,ホウ素除去における捕集材の吸着性能評価試験を行った。 

これまでの通液試験では,排水処理設備の最初の工程である沈砂槽から湧水を採水していた。しかし, 

湧水の pH が 9.6~10.6 と変動し,捕集材の吸着性能が良好に発揮できる範囲の上限である pH が 101) よりも高くなる場合があり,捕集材の吸着性能が大きく低下することがあった 2) 。そのため,2008 年度は, 

排水処理設備において薬剤によるフッ素除去工程の後,pH が中性域になっているノッチタンクから採水 

して試験を行った。 

捕集材は,高崎量子応用研究所において,ポリエチレン布基材に,ホウ素に対して親和性の高いグル 

カミン基を放射線グラフト重合法によって導入して作製し,現場での通液試験に用いた。 

排水処理設備に仮設置している試験装置は,捕集材の充填量を多くするため,2008 年度にカラムの 

内径を 4.2cm から 10cm に拡大した。拡大したカラムに捕集材を充填し,湧水を上向流で通液させて,通 

液前と通液後のホウ素濃度を分析することで,捕集材の吸着性能を評価することとした。ホウ素濃度は, 

誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)を用いて定量した。 

捕集材へ通液する速度(空間速度:Space Velocity,以下 SV)は,単位時間当たりの流量(m3 /h)を捕 

集材体積(m3 )で除した値であり,ホウ素除去用のイオン交換樹脂の一例として約 10h-1 というデータがあ 

る 3) 。今回の試験においては,SV は 30h-1 ,50h-1 ,100h-1 とした。 

2)研究の取りまとめおよび実用化に向けた課題抽出 

具体的な試験結果の取りまとめおよび評価については,2009 年度に行う予定であるが、これまでの現 

場で行ってきた通液試験によって,研究坑道は発破による掘削のため,地上に揚水される湧水には,粒 

子が細かい土砂も含まれることから,これらを除去せず,長時間の通液を行うと捕集材が目詰まりをおこし, 

圧力損失が生じて吸着性能が低下する問題点も明らかになった 2) 。 

- 100 -


参考文献 

1)H.Hoshina et al., “Synthesis of graft adsorbent with N-methyl-D-glucamine for boron adsorption,” J. 

Ion Exchange, 18, 236, (2007) 

2)弥富洋介,島田顕臣,尾方伸久,杉原弘造,瀬古典明,笠井昇,保科宏行,植木悠二,玉田正男, 

放射線グラフト重合法により作製した捕集材を用いた瑞浪超深地層研究所における湧水処理の検討 

(2007 年度成果報告書)(共同研究),JAEA-Technology 2009-054(2009) 

3)社団法人産業環境管理協会発行,新・公害防止の技術と法規 2006 水質編(2006) 

- 101 -


6. 地層処分技術に関する分野間の連携研究 

2008 年度は地層処分技術に関する各分野間での連携研究として以下を実施した。 

① 掘削影響領域に関する岩盤の水理・力学,地下水の地球化学に関する調査研究 

従来の掘削影響領域(坑道の掘削により初期の地質環境が変化する領域)とともに,地下構造物の施 

工時に実施される湧水抑制対策や空洞安定性維持に必要な支保工などの存在が地質環境に与える影 

響も考慮するため,“ニアフィールドコンセプト”という概念を検討するとともに,試験計画の具体化に着手 

した。 

② 地質環境の長期挙動に関する研究 

地質環境の長期挙動に関する研究では,地層処分で想定されている時間スケールにおける地質環境 

特性の変化を推定するための手法を体系的に取りまとめることを目的として,過去から現在までの地形や 

気候の変化を明らかにし,将来の地形や気候の変化を推測するための技術を開発・整備するために, 

(1)古地形・古気候の復元調査技術の整備,(2)地形変化モデルの開発,に取り組んでいる。さらに地形 

や気候の変化に伴って地下水流動が変化する可能性があることから,それを適切に評価する解析手法 

を開発するために,(3)天然現象を考慮した地下水流動解析手法の開発,に取り組んでいる。2008 年度 

は,古地形や古気候の解析結果に基づき,100 万年スケールでの地下水流動解析を実施した。また,地 

下水流動解析結果と炭酸塩鉱物から取得した古水理地質学的情報を比較し,その整合性について検 

討した。その結果,地形や気候などの要因を地下水流動解析へ反映することが可能であることを示した。 

また,炭酸塩鉱物から得られる古水理地質学的情報は,地下水流状態の長期挙動に対して有効な情報 

となることを示すことができた。 

③ 地質環境調査の体系化,知識化に関する調査研究 

本調査研究は,地層処分における安全評価や設計に必要な情報を効率的に取得するために,地質 

環境における調査・評価手法を体系化するとともに,原子力機構内外に提供可能な情報として知識の整 

理を行っている。2008 年度は第 1 段階で実施した地質環境の調査・解析のうち,ボーリング孔を利用した 

地下水の採水・分析に関する知識の整理を行った。具体的には,取得したデータを基に,pH や酸化還 

元条件を支配するプロセスの抽出,地下水水質の空間分布の推定などのモデル化,解析を実施し,次 

のステップの課題を抽出する過程について,タスクの流れやタスクを実施するうえでのノウハウや判断根 

拠などについて整理した。 

④ 地質環境調査・物質移行評価に関する研究 

地質環境調査から物質移行の解析・評価に関する一連の評価手法の体系化を進めるため,分野の枠 

を超えた情報共有,検討,協議を継続的に実施した。2008 年度より,地質環境調査から物質移行の解 

析・評価に至る過程での知識の整理に着手した。また,深度 300m ステージにおける物質移行に関する 

調査研究計画策定に着手した。 

⑤ データベースの構築 

これまでに東濃地科学センターにおいては,調査データを管理するためのデータベースシステム 1) を 

導入・運用してきた。また,地層処分研究開発においては,処分事業と安全規制の両面を支える地層処 

分技術の知識基盤を整備していくため,調査研究開発を通じて得られる様々な技術的成果を,地層処 

分技術の知識管理の枠組みで捉えるといったアプローチに従って知識ベースとしてまとめることとしてい 

る。さらには,それらを適切に管理・利用できるように,品質管理や新たな知識の蓄積に基づく更新の考 

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え方を含めた知識マネジメントシステムを構築することとしている。これまでに,この知識マネジメントシス 

テム構築に向け,東濃地科学センターにおける成果情報を管理運用するためのシステム(成果情報管理 

システム)の概念設計を行うとともに,それに基づくプロトタイプシステムの開発を行ってきた。 

2008 年度は,東濃地科学センターが管理する書籍,職員等が作成した論文および研究を行う上で引 

用・参考としている原子力機構または他機関作成の論文・報告書を検索,閲覧することを目的に,これま 

でに構築したプロトタイプシステムへの機能追加および操作性の改善を実施した。 

参考文献 

1) 吉田裕一,中野勝志,長谷川健,志賀貴宏,三枝博光:“地層科学研究データベースシステム構築 

の現状”,核燃料サイクル開発機構,JNC TN7410 2002-003 (2001). 

- 103 -


7. おわりに 

超深地層研究所計画は,「地層処分技術に関する研究開発」のうち結晶質岩を対象とした深地層の 

科学的研究の一環として 1996 年度から実施しているプロジェクトである。本報告書は,超深地層研究所 

計画において 2008 年度に実施した調査研究で得られた成果等を年度報告書として取りまとめたもので 

ある。これらは,原子力発電環境整備機構による処分事業と国による安全規制の両面を支える技術基盤 

として活用できるものであると考える。 

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付録広域地下水流動研究 2008 年度報告 

A-1. はじめに 

東濃地科学センターでは,広域地下水流動研究の一環として, 

① 土岐花崗岩における水理学的・地球化学的な基礎情報の取得 

② 地下水流動解析結果の妥当性確認のためのデータ取得 

の 2 点を目的として,研究領域内に掘削された最大深度約 1,000m の複数のボーリング孔において, 

地下水長期観測システムを設置して間隙水圧計測を実施している。 

本報告書では 2008 年 4 月から 2009 年 3 月までの間隙水圧計測結果および孔内水位計測結果を以 

下に示す。 

A-2. 観測地点 

2008 年現在,DH-2,DH-3,DH-7,DH-9,DH-11,DH-13 号孔において直接水圧計測方式の MP 

システム(Westbay 社(現 Schlumberger 社)製),DH-15 号孔においてピエゾ水頭計測方式の SPMP シス 

テム(Solexperts 社製)を用いてモニタリングを実施している(図 4.1.3-7 参照)。このうち,2007 年度から 

継続的に観測を実施しているボーリング孔は DH-2,DH-11,DH-15 号孔である。DH-7,DH-9,DH-13 

号孔はこれまで間隙水圧の観測を休止していたが,地震等の自然現象による間隙水圧の変動を把握す 

るための観測体制の充実を図るため,これらボーリング孔についても 2008 年度から観測を再開した。な 

お,観測の再開にあたっては,正馬様用地同様,観測システムのメンテナンスの容易さおよびトラブル要 

因の低減を考慮して水圧観測プローブ設置区間の見直し(観測区間数の減少)を実施した。図 A-1 に各 

ボーリング孔の位置,表 A-1 に今回観測区間の見直しを実施したボーリング孔の観測区間を示す。 

図 A-1 ボーリング孔位置図 

- 105 -


表 A-1 観測区間一覧表 

DH-2号孔孔口標高 E.L.(m); 193.629 

区間長 

(m) G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) 2007年度 2008年度 

0 0.0 ~ 171.9 193.6 ~ 21.7 171.9 - - - - - - - - - 

1 172.9 ~ 203.3 20.7 ~ -9.7 30.4 176.0 17.6 176.2 17.4 - - ○ ○ 土岐花崗岩 

2 204.3 ~ 218.0 -10.7 ~ -24.4 13.7 204.8 -11.2 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

3 219.0 ~ 243.4 -25.4 ~ -49.8 24.4 218.6 -25.0 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

4 244.4 ~ 292.0 -50.8 ~ -98.4 47.6 245.9 -52.3 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

5 293.0 ~ 301.1 -99.4 ~ -107.5 8.1 295.6 -102.0 295.8 -102.2 - - ○ ○ 土岐花崗岩 

6 302.1 ~ 308.8 -108.5 ~ -115.2 6.7 303.4 -109.8 - - 305.1 -111.5 ○ - 土岐花崗岩 

7 309.8 ~ 338.2 -116.2 ~ -144.6 28.4 311.4 -117.8 - - 313.0 -119.4 ○ - 土岐花崗岩 

8 339.2 ~ 356.0 -145.6 ~ -162.4 16.8 340.4 -146.8 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

9 357.0 ~ 414.0 -163.4 ~ -220.4 57.0 359.6 -166.0 359.8 -166.2 - - ○ ○ 土岐花崗岩 

10 415.0 ~ 444.1 -221.4 ~ -250.5 29.1 417.4 -223.8 - - 419.0 -225.4 ○ - 断層(427.6-437.4mgbl) 

11 445.1 ~ 458.5 -251.5 ~ -264.9 13.4 447.4 -253.8 - - - - ○ - 断層(452.2-458.5mgbl) 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

ﾒｼﾞｬﾒﾝﾄﾎﾟｰﾄ設置深度ｾﾝｻｰ深度ﾎﾟﾝﾋﾟﾝｸﾞﾎﾟｰﾄ設置深度観測プローブ設置箇所 

地質 

12 459.5 ~ 501.1 -265.9 ~ -307.5 41.6 461.7 -268.1 461.9 -268.3 - - ○ ○ 土岐花崗岩 

DH-7号孔孔口標高 E.L.(m); 340.186 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 


G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) G.L.(-m) E.L.(m) 2007年度 2008年度 

地質 

1 438.0 ~ 444.5 -97.8 ~ -104.3 6.5 441.4 -101.2 441.6 -101.4 442.9 -102.7 - ○ 土岐花崗岩 

2 479.0 ~ 485.5 -138.8 ~ -145.3 6.5 482.4 -142.2 482.6 -142.4 483.9 -143.7 - ○ 土岐花崗岩 

3 560.5 ~ 567.0 -220.3 ~ -226.8 6.5 563.8 -223.6 - - 565.3 -225.1 - - 土岐花崗岩 

4 598.0 ~ 604.5 -257.8 ~ -264.3 6.5 601.3 -261.1 601.5 -261.3 602.8 -262.6 - ○ 土岐花崗岩 

5 614.5 ~ 621.0 -274.3 ~ -280.8 6.5 617.8 -277.6 - - 619.3 -279.1 - - 土岐花崗岩 

6 660.0 ~ 666.5 -319.8 ~ -326.3 6.5 663.3 -323.1 663.5 -323.3 664.8 -324.6 - ○ 土岐花崗岩 

7 735.5 ~ 742.0 -395.3 ~ -401.8 6.5 738.7 -398.5 - - 740.2 -400.0 - - 土岐花崗岩 

8 819.0 ~ 825.5 -478.8 ~ -485.3 6.5 822.1 -481.9 - - 823.6 -483.4 - - 土岐花崗岩 

9 833.5 ~ 840.0 -493.3 ~ -499.8 6.5 836.6 -496.4 - - 838.1 -497.9 - - 土岐花崗岩 

10 857.0 ~ 863.5 -516.8 ~ -523.3 6.5 860.1 -519.9 - - 861.6 -521.4 - - 土岐花崗岩 

11 880.0 ~ 886.5 -539.8 ~ -546.3 6.5 883.1 -542.9 - - 884.6 -544.4 - - 土岐花崗岩 

12 900.0 ~ 906.5 -559.8 ~ -566.3 6.5 903.1 -562.9 - - 904.6 -564.4 - - 土岐花崗岩 

13 964.5 ~ 971.5 -624.3 ~ -631.3 7.0 967.5 -627.3 - - 969.0 -628.8 - - 土岐花崗岩 

14 995.5 ~ 1002.0 -655.3 ~ -661.8 6.5 998.5 -658.3 - - 1000.0 -659.8 - - 土岐花崗岩 

DH-9号孔孔口標高 E.L.(m); 275.42 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 0.0 ~ 62.0 275.4 ~ 213.4 62.0 - - - - - - - - 土岐花崗岩 

2 62.9 ~ 150.7 212.5 ~ 124.7 87.8 66.4 209.0 66.6 208.8 69.6 205.8 - ○ 土岐花崗岩 

3 151.6 ~ 246.8 123.8 ~ 28.6 95.2 155.1 120.3 - - 158.2 117.2 - - 土岐花崗岩 

4 247.7 ~ 330.7 27.7 ~ -55.3 83.0 251.2 24.2 - - - - - - 土岐花崗岩 

5 331.6 ~ 392.0 -56.2 ~ -116.6 60.4 335.1 -59.7 335.3 -59.9 - - - ○ 土岐花崗岩 

6 392.9 ~ 501.9 -117.5 ~ -226.5 109.0 396.6 -121.2 - - 399.7 -124.3 - - 土岐花崗岩 

7 502.8 ~ 572.4 -227.4 ~ -297.0 69.6 506.3 -230.9 - - - - - - 土岐花崗岩 

8 573.3 ~ 681.6 -297.9 ~ -406.2 108.3 576.8 -301.4 - - 579.9 -304.5 - - 土岐花崗岩 

9 682.5 ~ 791.0 -407.1 ~ -515.6 108.5 686.0 -410.6 686.2 -410.8 689.1 -413.7 - ○ 土岐花崗岩 

10 791.9 ~ 894.5 -516.5 ~ -619.1 102.6 795.4 -520.0 - - 798.6 -523.2 - - 土岐花崗岩 

11 895.4 ~ 1030.0 -620.0 ~ -754.6 134.6 898.9 -623.5 899.1 -623.7 902.0 -626.6 - ○ 土岐花崗岩 

DH-11号孔孔口標高 E.L.(m); 339.883 

区間番号 


G.L.(-m) E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 320.9 ~ 390.6 19.0 ~ -50.7 69.7 321.5 18.4 321.7 18.2 - - ○ ○ 土岐花崗岩 

2 391.5 ~ 500.3 -51.6 ~ -160.4 108.8 392.1 -52.2 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

3 579.7 ~ 665.9 -239.8 ~ -326.0 86.2 580.3 -240.4 580.5 -240.6 583.4 -243.5 ○ ○ 土岐花崗岩 

4 715.4 ~ 782.2 -375.5 ~ -442.3 66.8 716.0 -376.1 716.2 -376.3 719.1 -379.2 ○ ○ 土岐花崗岩 

5 880.4 ~ 980.1 -540.5 ~ -640.2 99.7 881.0 -541.1 881.2 -541.3 - - ○ ○ 土岐花崗岩 

DH-13号孔孔口標高 E.L.(m); 277.514 

区間番号 


G.L.(-m) 

E.L.(m) 

区間長 

(m) 



地質 

1 183.3 ~ 252.3 94.2 ~ 25.2 69.0 183.5 94.0 183.7 93.8 186.4 91.1 ○ ○ 土岐花崗岩 

2 324.1 ~ 407.1 -46.6 ~ -129.6 83.0 324.3 -46.8 - - 327.3 -49.8 ○ - 土岐花崗岩 

3 408.0 ~ 475.1 -130.5 ~ -197.6 67.1 408.2 -130.7 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

4 476.0 ~ 546.5 -198.5 ~ -269.0 70.5 476.2 -198.7 476.4 -198.9 479.2 -201.7 ○ ○ 土岐花崗岩 

5 713.4 ~ 783.9 -435.9 ~ -506.4 70.5 713.6 -436.1 713.8 -436.3 716.5 -439.0 ○ ○ 土岐花崗岩 

6 855.3 ~ 925.9 -577.8 ~ -648.4 70.6 855.5 -578.0 - - - - ○ - 土岐花崗岩 

7 992.3 ~ 1015.0 -714.8 ~ -737.5 22.7 994.0 -716.5 994.2 -716.7 997.0 -719.5 ○ ○ 土岐花崗岩 

- 106 -


A-3 観測結果 

①研究所用地近傍(DH-2,15 号孔)の全水頭の変化 

DH-2 号孔においては,7 月の水圧観測プローブの点検作業および観測区間の変更による数日間の 

欠測期間を除き,1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得られている。DH-2 号孔の観測結果を図 

A-2 に,DH-15 号孔の観測結果を図 A-3 に示す。なお,図中では間隙水圧を換算し全水頭の変化とし 

て示し,全水頭は標高で表記した。 

観測結果を見ると,全ての観測区間で概ね同じ全水頭を示し,立坑掘削に伴う変化量もほぼ等しい。 

研究坑道の作業の期間と全水頭の変化を比べると,換気立坑での発破および換気立坑深度 200m ボー 

リング横坑でのボーリング孔掘削に伴う湧水によると思われる全水頭の変化が確認できる。ここでみられ 

る全水頭の変化は主立坑沿いに分布する低透水性断層の南西側のボーリング孔である MSB-3 号孔の 

深部(土岐夾炭累層基底部~花崗岩上部),05ME06 号孔浅部および 07MI09 号孔とほぼ同じ傾向であ 

る。また,茨城県沖地震によるに伴う全水頭の変化も確認できる。この地震に伴う変化は 07MI09 号孔お 

よび研究所用地内 MSB-3 号孔の深部でも確認されている。 

DH-15 号孔においては,5 月上旬,10 月中旬,2 月上旬および 3 月中旬の水圧観測機器のメンテナ 

ンス作業による数日間を除き,1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得られている。 

観測結果を見ると,全ての観測区間で概ね同じ全水頭を示し,その変化量もほぼ等しい。研究坑道で 

の作業と全水頭の変化の関係では,研究アクセス坑道での湧水に伴う全水頭の変化が確認できる。ここ 

で見られる全水頭の変化は主立孔沿いに分布する低透水性断層の北東側のボーリング孔である MSB-1 

号孔の深部(土岐夾炭累層基底部~花崗岩上部)および 07MI08 号孔深部(観測区間 No.7~11)と同じ 

傾向である。 

②広域(DH-7,9,11,13 号孔)の全水頭の変化 

DH-7 および DH-9 号孔においては,両孔ともに 1 月下旬頃に観測を再開し約 2 箇月間の観測データ 

が得られている。DH-7 号孔の観測結果を図 A-4 に,DH-9 号孔の観測結果を図 A-5 に示す。なお,図 

中では間隙水圧を換算し全水頭の変化として示し,全水頭は標高で表記した。 

観測結果を見ると,両孔ともに観測再開後に急激な全水頭の変化はなく,概ね一定の全水頭を示す。 

今回の観測再開時の全水頭は,DH-7 号孔の試錐調査時の水理試験での全水頭(間隙水圧)および 

DH-9 号孔の試錐調査時の水理試験での全水頭(間隙水圧)と概ね一致している。また,DH-9 号孔にお 

いては 2005 年度に実施した採水作業時に計測した全水頭と概ね一致している。これらのことから,両孔 

においてはボーリング調査以降,全水頭の変化はほとんどなく,一定であったものと推測できる。 

DH-11 号孔においては,6 月下旬および 1 月下旬の水圧観測プローブの点検作業および観測区間の 

変更による数日間,9 月上旬の機器の動作不良による点検・再設置作業による数日間の欠測期間を除き, 

1 年間を通してほぼ継続的な観測データが得られている。観測結果を図 A-6 に示す。 

観測結果を見ると,2007 年度には 1 年間に約 5m の全水頭の低下が生じていたが,2008 年度には 1 

年間に約 2m の全水頭の低下が生じた。 

DH-13 号孔においては,7 月下旬に観測を再開し,9 月上旬,10 月上旬に水圧観測プローブ再設置 

作業による数日間の欠測期間があるものの,約 8 箇月間の観測データが得られている。観測結果を図 

A-7 に示す。 

観測区間ごとに結果を整理すると,No.1,4,5 では全水頭の低下傾向を示すが,No.7 では概ね一定の 

全水頭を示した。ただし,2006 年 7 月の観測休止前と 2008 年 7 月の観測再開時の全水頭を比較すると, 

約 2 年間の間に 5~8m 程度の全水頭の低下が生じている。 

DH-11 号孔の 2007 年度からの全水頭の低下の要因については,4.1.3(2)1)②に述べた観測結果の 

整理を実施したが,研究坑道掘削作業や地震発生時間と全水頭の変化開始時間との相関が確認でき 

- 107 -


ていない。そのため現段階では, DH-11 号孔,DH-13 号孔での全水頭の変化に影響を及ぼした原因 

は不明である。 

図 A-2 DH-2 号孔の間隙水圧観測結果(縦軸は全水頭で表示地表=約 EL.200m) 


- 108 -




- 109 -




- 110 -

表1.SI 基本単位 

SI 基本単位 

基本量 

名称記号 

長さメートル m 

質量キログラム kg 

時間秒 s 

電流アンペア A 

熱力学温度ケルビン K 

物質量モル mol 

光度カンデラ cd 

国際単位系(SI) 

名称記号 

面積平方メートル m 2 

体積立法メートル m 3 

速さ , 速度メートル毎秒 m/s 

加速度メートル毎秒毎秒 m/s 2 

波数毎メートル m -1 

密度 , 質量密度キログラム毎立方メートル kg/m 3 

表2.基本単位を用いて表されるSI組立単位の例 

組立量 

SI 基本単位 

面積密度キログラム毎平方メートル kg/m 2 

比体積立方メートル毎キログラム m 

(a)量濃度(amount concentration)は臨床化学の分野では物質濃度 

(substance concentration)ともよばれる。 

(b)これらは無次元量あるいは次元1をもつ量であるが、そのこと 

を表す単位記号である数字の1は通常は表記しない。 

3 /kg 

電流密度アンペア毎平方メートル A/m 2 

磁界の強さアンペア毎メートル A/m 

量濃度 (a) , 濃度モル毎立方メートル mol/m 3 

質量濃度キログラム毎立法メートル kg/m 3 

輝度カンデラ毎平方メートル cd/m 2 

屈折率 (b) (数字の) 1 1 

比透磁率 (b) (数字の) 1 1 

名称記号 

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや 

コヒーレントではない。 

(b)ラジアンとステラジアンは数字の1に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。 

実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の1は明 

示されない。 

(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。 

(d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。 

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの 

単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。 

(f)放射性核種の放射能(activity referred to a radionuclide)は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。 

(g)単位シーベルト(PV,2002,70,205)についてはCIPM勧告2(CI-2002)を参照。 

他のSI単位による 

表し方 

SI基本単位による 

表し方 

平面角ラジアン (b) rad 1 (b) 

m/m 

立体角ステラジアン (b) 

sr (c) 

1 (b) 

m 2/ m 2 

周波数ヘルツ (d) Hz s -1 

力ニュー 

トン 

N m kg s -2 

圧力 , 応力パスカル Pa N/m 2 

m -1 kg s -2 

エネルギー , 仕事 , 熱量ジュール J N m m 2 kg s -2 

仕事率 , 工率 , 放射束ワット W J/s m 2 kg s -3 

電荷 , 電気量クーロン C 

s A 

電位差 ( 電圧 ) , 起電力ボルト V W/A m 2 kg s -3 A -1 

静電容量ファラド F C/V m -2 kg -1 s 4 A 2 

電気抵抗オーム Ω V/A m 2 kg s -3 A -2 

コンダクタンスジーメンス S A/V m -2 kg -1 s 3 A 2 

磁束ウエー 

バ Wb Vs m 2 kg s -2 A -1 

磁束密度テスラ T Wb/m 2 

kg s -2 A -1 

インダクタンスヘンリー H Wb/A m 2 kg s -2 A -2 

セルシウス温度セルシウス度 (e) ℃ K 

光束ルー 

メン 

lm cd sr (c) cd 

照度ルクス 

lx lm/m 2 

m -2 cd 

放射性核種の放射能 ( f ) ベクレル (d) Bq s -1 

吸収線量, 比エネルギー分与, 

カーマ 

グレイ Gy J/kg m 2 s -2 

線量当量, 周辺線量当量, 方向 

シーベルト 

性線量当量, 個人線量当量 

(g) 

Sv J/kg m 2 s -2 

酸素活性カタール kat s -1 表3.固有の名称と記号で表されるSI組立単位 

SI 組立単位 

組立量 

mol 

名称記号 

SI 基本単位による 

表し方 

粘度パスカル秒 

Pa s m -1 kg s -1 

力のモーメントニュートンメートル N m m 2 kg s -2 

表面張力ニュートン毎メートル N/m kg s -2 

角速度ラジアン毎秒 rad/s m m -1 s -1 =s -1 

角加速度ラジアン毎秒毎秒 rad/s 2 

m m -1 s -2 =s -2 

熱流密度 , 放射照度ワット毎平方メートル W/m 2 

kg s -3 

熱容量 , エントロピージュール毎ケルビン J/K m 2 kg s -2 K -1 

比熱容量 , 比エントロピージュール毎キログラム毎ケルビン J/(kg K) m 2 s -2 K -1 

比エネルギージュール毎キログラム J/kg m 2 s -2 

熱伝導率ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s -3 K -1 

体積エネルギージュール毎立方メートル J/m 3 

m -1 kg s -2 

電界の強さボルト毎メートル V/m m kg s -3 A -1 

電荷密度クーロン毎立方メートル C/m 3 

m -3 sA 

表面電荷クーロン毎平方メートル C/m 2 

m -2 sA 

電束密度 , 電気変位クーロン毎平方メートル C/m 2 

m -2 sA 

誘電率ファラド毎メートル F/m m -3 kg -1 s 4 A 2 

透磁率ヘンリー毎メートル H/m m kg s -2 A -2 

モルエネルギージュール毎モル J/mol m 2 kg s -2 mol -1 

モルエントロピー, モル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m 2 kg s -2 K -1 mol -1 

照射線量 ( X 線及び γ 線 ) クーロン毎キログラム C/kg kg -1 sA 

吸収線量率グレイ毎秒 Gy/s m 2 s -3 

放射強度ワット毎ステラジアン W/sr m 4 m -2 kg s -3 =m 2 kg s -3 

放射輝度ワット毎平方メートル毎ステラジアン W/(m 2 sr) m 2 m -2 kg s -3 =kg s -3 

酵素活性濃度カタール毎立方メートル kat/m 3 

m -3 s -1 表4.単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例 

SI 組立単位 

組立量 

mol 

表5.SI 接頭語 

乗数接頭語記号乗数接頭語記号 

10 24 ヨタ Y 10 -1 デシ d 

10 21 ゼタ Z 10 -2 センチ c 

10 18 エクサ E 10 -3 ミリ m 

10 15 ペタ P 10 -6 マイクロ µ 

10 12 テラ T 10 -9 ナノ n 

10 9 ギガ G 10 -12 ピコ p 

10 6 メガ M 10 -15 フェムト f 

10 3 キロ k 10 -18 アト a 

10 2 ヘクト h 10 -21 ゼプト z 

10 1 デカ da 10 -24 ヨクト y 

表6.SIに属さないが、SIと併用される単位 

名称記号 SI 単位による値 

分 min 1 min=60s 

時 h 1h =60 min=3600 s 

日 d 1 d=24 h=86 400 s 

度 ° 1°=(π/180) rad 

分 ’ 1’=(1/60)°=(π/10800) rad 

秒 ” 1”=(1/60)’=(π/648000) rad 

ヘクタール ha 1ha=1hm 2 =10 4 m 2 

リットル L,l 1L=11=1dm 3 =10 3 cm 3 =10 -3 m 3 

トン t 1t=10 3 kg 

表7.SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で 

表される数値が実験的に得られるもの 

名称記号 SI 単位で表される数値 

電子ボルト eV 1eV=1.602 176 53(14)×10 -19 J 

ダルトン Da 1Da=1.660 538 86(28)×10 -27 kg 

統一原子質量単位 u 1u=1 Da 

天文単位 ua 1ua=1.495 978 706 91(6)×10 11 m 

表8.SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位 


バール bar 1bar=0.1MPa=100kPa=10 5 Pa 

水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133.322Pa 

オングストローム Å 1Å=0.1nm=100pm=10 -10 m 

海里 M 1M=1852m 

バーン b 1b=100fm 2 =(10 -12 cm)2=10 -28 m 2 

ノット kn 1kn=(1852/3600)m/s 

ネーパ Np 

ベル B 

デジベル dB 

表10.SIに属さないその他の単位の例 


キュリー Ci 1 Ci=3.7×10 10 Bq 

レントゲン R 1 R = 2.58×10 -4 C/kg 

ラド rad 1 rad=1cGy=10 -2 Gy 

レム rem 1 rem=1 cSv=10 -2 Sv 

ガンマ γ 1γ=1 nT=10-9T 

フェルミ 1フェルミ=1 fm=10-15m 

メートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg 

トル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa 

標準大気圧 atm 1 atm = 101 325 Pa 

カロリー cal 

ミクロン µ 1 µ =1µm=10 -6 m 

SI単位との数値的な関係は、 

対数量の定義に依存。 

表9.固有の名称をもつCGS組立単位 


エルグ erg 1 erg=10 -7 J 

ダイン dyn 1 dyn=10 -5 N 

ポアズ P 1 P=1 dyn s cm -2 =0.1Pa s 

ストークス St 1 St =1cm 2 s -1 =10 -4 m 2 s -1 

スチルブ sb 1 sb =1cd cm -2 =10 4 cd m -2 

フォト ph 1 ph=1cd sr cm -2 10 4 lx 

ガル Gal 1 Gal =1cm s -2 =10 -2 ms -2 

マクスウｪル Mx 1 Mx = 1G cm 2 =10 -8 Wb 

ガウス G 1 G =1Mx cm -2 =10 -4 T 

エルステッド ( c ) Oe 1 Oe (10 3 /4π)A m -1 

(c)3元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「」 

は対応関係を示すものである。 

1cal=4.1858J(｢15℃｣カロリー),4.1868J 

(｢IT｣カロリー)4.184J(｢熱化学｣カロリー) 

(第8版,2006年改訂)

JAEA-Review-2010-014.pdf:27.34MB - 日本原子力研究開発機構

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