幌延深地層研究センターの地下施設における坑道安定性の長 …investigated...

幌延深地層研究センターの地下施設における坑道安定性の長期モニタリング

Long-term Monitoring of the Stability of the Gallery

in Horonobe Underground Research Laboratory

日本原子力研究開発機構

June 2020

Japan Atomic Energy Agency

青柳和平　櫻井彰孝　宮良信勝　杉田裕

JAEA-Research

2020-004

DOI:10.11484/jaea-research-2020-004

核燃料・バックエンド研究開発部門幌延深地層研究センター

深地層研究部

Horonobe Underground Research Department Horonobe Underground Research Center

Sector of Nuclear Fuel, Decommissioning and Waste Management Technology Development

Kazuhei AOYAGI, Akitaka SAKURAI, Nobukatsu MIYARA and Yutaka SUGITA

本レポートは国立研究開発法人日本原子力研究開発機構が不定期に発行する成果報告書です。

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JAEA-Research 2020-004

幌延深地層研究センターの地下施設における坑道安定性の長期モニタリング

日本原子力研究開発機構核燃料・バックエンド研究開発部門幌延深地層研究センター深地層研究部

青柳和平，櫻井彰孝※，宮良信勝※，杉田裕

（2020 年 3 月 6 日受理）

本報告書では，数 km×数 km にわたる広大な範囲で施工される高レベル放射性廃棄物の地層処分場の建設の視点で，数十年にわたり長期的かつ効率的に坑道安定性をモニタリングする技術の

検証を目的として，幌延深地層研究センターに設置した支保工応力計および岩盤応力計のデータ

を分析した。具体的には，幌延深地層研究センターの水平坑道および立坑掘削時の力学的安定性

のモニタリングのために設置した光ファイバー式および従来型の電気式の計測器のデータ取得可

能期間（耐久性）を分析し，長期的な岩盤および支保工のモニタリングに適した手法について検

討した。結果として，幌延のような坑道掘削による変形は大きいが湧水は少ない環境においては，

岩盤変位の計測には光ファイバー式の変位計の設置が適しており，コンクリート中に埋設される

コンクリート応力計や鋼製支保工応力計といった計測器については，従来型の電気式のものでも

長期的な耐久性が見込めることを示した。さらに，断層部を対象とした計測では，350m 東周回坑道の計測断面において，吹付コンクリートおよび鋼製支保工応力が，ひび割れ等の発生により耐

久性が損なわれる状態に相当する使用限界と定義された基準値を超過していた。しかしながら，

現時点ではクラック発生等の変状は認められなかったことから，定期的な目視点検等を実施すべ

きであると提案した。それ以外の計測断面については，断層部付近において一部注意を要する値

を逸脱する計測値はあったものの，施工時に壁面の崩落が著しかった領域や，立坑と水平坑道の

取り付け部付近では，坑道は安定した構造を保っていると判断した。

幌延深地層研究センター: 〒098-3224 北海道天塩郡幌延町北進 432-2 ※ 技術開発協力員

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Long-term Monitoring of the Stability of the Gallery in Horonobe Underground Research Laboratory

Kazuhei AOYAGI, Akitaka SAKURAI※, Nobukatsu MIYARA※ and Yutaka SUGITA

Horonobe Underground Research Department Horonobe Underground Research Center

Sector of Nuclear Fuel, Decommissioning and Waste Management Technology Development Japan Atomic Energy Agency

Horonobe-cho, Teshio-gun, Hokkaido

(Received March 6, 2020) In construction and operational phase of a high-level radioactive waste disposal project, it is necessary to monitor on mechanical stability of underground facility for long term. In this research, we measured the displacement of the rock around the gallery and the stress acting on support materials. Furthermore, we investigated the durability of measurement sensor installed in the rock mass and the support material such as concreate lining and steel support. As a result, optical fiber sensor is appropriate for measurement of the displacement of rock mass around the gallery, while it is enough to apply the conventional electric sensor for the measurement of stress acting on the support material in the geological environment (soft rock and low inflow). The result of the measurement in the fault zone in 350 m gallery show that the stresses acting on both shotcrete and steel arch lib exceeded the value which will cause the instability of the gallery. However, we found no crack, we found no crack on the surface of the shotcrete. By observation on the surface of shotcrete, thus, it was concluded that careful observation of shotcrete around that section in addition to the monitoring the measured stress was necessary to continue. In other measurement sections, there was no risk for the instability of the gallery as a result of the investigation of the measurement result. Keywords: Stability of Galleries, Rock Displacement, Stress Acting on Support Material, Optical Fiber Sensor, Long-term Durability of Measurement Sensor ※Collaborating Engineer

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目次

1. はじめに ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 1 2. 計測の概要 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 2

2.1. 地下施設における計測実施断面 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 2 2.2. 地中変位計測 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 4 2.3. 覆工・吹付コンクリート応力計測 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 7 2.4. 鋼製支保工応力計測 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 9 2.5. ロックボルト軸力計測 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 14 2.6. 光ファイバー式地中変位計による計測ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 17

3. 長期計測結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 19

3.1. 光ファイバー式センサーを設置した断面における計測結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 19 3.2. 断層部周辺の計測結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 25 3.3. 掘削壁面岩盤の崩落が生じうる断面における計測結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 36 3.4. 坑道交差部における計測結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 38 3.5. 健岩部の計測結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 46

4. 計測機器の長期耐久性の検討 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 54

4.1. 検討の概要 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 54 4.2. 検討結果 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 54

5. おわりに ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 60 謝辞 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 61 参考文献 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 61 付録 DVD-ROM 収録内訳 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 63

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iv

Contents

1. Introduction ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 1 2. Summary of the measurement in URL ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 2

2.1. Location of measurement sections ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 2 2.2. Measurement of the displacement around the gallery ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 4 2.3. Measurement of the stress acting on concrete lining and shotcrete ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 7 2.4. Measurement of the stress acting on steel arch lib ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 9 2.5. Measurement of the axial stress of rockbolt ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 14 2.6. Measurement of the displacement using optical fiber sensor ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 17

3. Result of the long-term measurement ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 19

3.1. Measured result in the section where optical fiber sensor was installed ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 19 3.2. Measured result around the fault zone ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 25 3.3. Measured result around the severe rock spalling zone ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 36 3.4. Measured result around the intersection of galleries ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 38 3.5. Measured result in the intact rock ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 46

4. Investigation of the long term durability of measurement sensor ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 54

4.1. Outline of the investigation ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 54 4.2. Result of the investigation of long term durability ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 54

5. Conclusions ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 60 Acknowlegement ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 61 References ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 61 Appendix Contents of the appendix DVD-ROM ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 63

iv



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1. はじめに

高レベル放射性廃棄物（以下，放射性廃棄物）の地層処分では，数 km×数 km にわたる広大な範囲で処分坑道やアクセス坑道等が施工されることが想定されている 1)2)。また，処分場の建設で

10 年程度，操業と処分場の閉鎖で 50 年以上が見込まれていることから，数十年以上の長期間にわたる施設の維持管理が必要となる 2)。さらに，放射性廃棄物が処分施設に搬入された後に，よ

り良い処分方法が実用化された場合に将来世代が最良の処分方法を選択できるようにするために，

安全な管理が合理的に継続される範囲で，処分施設の閉鎖までの間の廃棄物の搬出の可能性を確

保することも想定されている 3)。このような廃棄物の回収可能性を維持する場合には，処分場の

閉鎖を決定するまでの一定の期間，処分坑道やアクセス坑道等の地下施設を力学的に安定した状

態に維持しておく必要があり，大規模な地下施設の支保や周辺岩盤の変形を効率的に長期間にわ

たってモニタリングする技術の確立が重要な研究課題となる。一般的なトンネルの施工では，日常の施工管理のための計測（計測 A）と，地山条件や周辺環

境に応じ，追加して実施するステップ管理計測（計測 B）を実施する 4)。ここでの計測 B の目的は，計測 A により得られるトンネルの挙動と地山内部や各支保部材の挙動との関係を把握することや，支保パターンの妥当性を検証することであるため 4)，長期間にわたる岩盤や支保工の挙動

をモニタリングするための手段としては考えられておらず，長期的な計測データについては公開

されていないのが現状である。長期的な維持管理におけるトンネルの健全性のモニタリングの事

例として，青函トンネルでは，目視によるクラック点検，内空変位計測，掘削後新たに設置した

覆工コンクリート応力計測により長期的な健全性のモニタリングを実施している 5)。しかしなが

ら，上述の理由により，計測 B の結果も併用して長期的な地下空洞の健全性管理の実現可能性について報告した事例はないのが現状である。

そこで，本報告書では，国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（以下，原子力機構）が堆

積岩を対象として地層処分技術の信頼性向上のための調査研究を進めている，北海道幌延町に位

置する幌延深地層研究センターの地下施設を対象として，水平坑道並びに立坑掘削時の岩盤並び

に支保工の安定性のモニタリングのために設置した従来型の電気式の計測器や，原子力機構が長

期計測を目的として開発した光ファイバー式の地中変位計のデータ取得可能期間，すなわち計測

器の耐久性を分析した。具体的には，掘削後約 10 年間にわたる長期的な計測結果として，地下施設掘削中に設置した光ファイバー式変位計，電気式変位計，覆工コンクリート応力計，鋼製支保

工応力計により取得した坑道周辺の岩盤変位や支保工に作用する応力の経時変化を示し，立坑や

水平坑道周辺岩盤や支保工の力学的安定性を検討した。検討対象とした断面は，立坑や水平坑道

で実施した全 39 の計測断面のうち，光ファイバー式変位計を設置した計測断面，坑道安定性に影響を与えると考えられる断層部近傍の計測断面，壁面岩盤の崩落により支保工に変状が生じうる

深度における計測断面，立坑と水平坑道の交差部付近の計測断面とした。また，これらの計測断

面との比較対象として，既存亀裂の発達していない領域，すなわち健岩部に設置した計測位置も

対象とした。これらの計測断面において，長期的なデータを分析した。さらに，長期計測結果や

データ取得可能期間の情報を基に，長期的な岩盤および支保工の挙動のモニタリングに適した計

測手法について検討した。なお，立坑および水平坑道の全 39 断面において計測開始から 2019 年3 月末までに取得したデータは，巻末の DVD-ROM に収録した。


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2. 計測の概要

2.1. 地下施設における計測実施断面地下施設におけるステップ管理計測の実施断面は，図 2-1 に示す 39 断面であり図中の番号は表 2-1 中の「図中 No.」に対応している。計測項目としては，地中変位計測，覆工・吹付コンクリート応力計測，鋼製支保工応力計測，ロックボルト軸力計測である。それぞれの計測で用いた

計測器の詳細については，既報を参照されたい 6)。これらの計測器により取得されたデータは，

地下施設に配した光ファイバケーブルにより地上の管理棟まで転送される。これにより，地上の

建屋において適宜計測データを参照することができる 7)8)。なお，すべての計測断面において計測

開始から 2019 年 3 月末までに取得した電子データは，巻末の DVD-ROM に収録した。

図 2-1 計測実施断面図


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表 2-1 計測実施断面番号一覧


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2. 計測の概要

2.1. 地下施設における計測実施断面地下施設におけるステップ管理計測の実施断面は，図 2-1 に示す 39 断面であり図中の番号は表 2-1 中の「図中 No.」に対応している。計測項目としては，地中変位計測，覆工・吹付コンクリート応力計測，鋼製支保工応力計測，ロックボルト軸力計測である。それぞれの計測で用いた

計測器の詳細については，既報を参照されたい 6)。これらの計測器により取得されたデータは，

地下施設に配した光ファイバケーブルにより地上の管理棟まで転送される。これにより，地上の

建屋において適宜計測データを参照することができる 7)8)。なお，すべての計測断面において計測

開始から 2019 年 3 月末までに取得した電子データは，巻末の DVD-ROM に収録した。

図 2-1 計測実施断面図


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2.2. 地中変位計測 (1) 計測概要

地中変位計測は，多段式岩盤変位計による測定とし，計測 B の断面において，覆工コンクリート打設前までに計測器を設置し，自動計測を行った。図 2-2 に立坑および水平坑道での測定位置図として，換気立坑深度 329m および 350m 試験坑道 3 の計測器設置レイアウトを示す。図中の■は，アンカーの設置位置を示す。なお，計測値の＋は引張，－は圧縮である。

(a)換気立坑深度 329m (b)350m 試験坑道 3 図 2-2 地中変位計測定位置図

(2) 計測機器多段式岩盤変位計（PV-100-6SG）の外観を図 2-3 に，仕様を表 2-2 に示す。

(a) 全体 (b) センサー部拡大図 2-3 多段式岩盤変位計（PV-100-6SG，東横エルメス）


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表 2-2 多段式岩盤変位計（PV-100-6SG，東横エルメス）仕様表 9)（1/2） [頭部・変換部] 型式 PV-100-6SG（削孔長 6m）測定範囲 -30～+70mm 定格出力(RO) ±1.2mV/V 以上直線性 ±0.2%RO 以内ヒステリシス ±0.2%RO 以内許容過負荷 100% 許容温度範囲 -20～+60℃ 最大印加電圧 10V 許容耐水圧 0.8MPa 寸法

φ130/φ200×H80mm（頭部/フランジ） φ62×L417mm（変換部）

質量 4kg ケーブル SESVC24-0.3（0.3mm2 24 心） [水圧式アンカー] 型式 WPA-86 アンカー開放力最大 5.0MPa 孔径 86mm 寸法 φ80×L105mm 質量約 1.6kg 加圧チューブナイロン製 φ3.48/φ4.76mm [測定ワイヤー] 型式 VW ロッドシリコンマンガン線 φ5mm 外側チューブ硬質ポリエチレン製（内径）φ6.5/（外径）φ9.5mm 質量約 0.25kg/m

(3) 計測手順

地中変位測定の流れを以下に示す。図 2-4 に計測器設置状況を示す。 ① 準備作業

・加圧ポンプで送水し，計測器の加圧チューブ内のエアを抜く。加圧時の漏洩を防ぐため，

圧着スリーブを装着し，逆止弁へ接続する。（図 2-4(a)）・計測器にはグラウト用として，注入ホース（内径φ15mm）1本とリターンホース（内径φ5mm）

1 本を取り付ける。（図 2-4 (b)）・設置前の測定値を確認する。

② 削孔作業・ボーリングマシンにより，設計長まで削孔（φ86mm）する。

③ 計測器設置・地中変位計のワイヤーを孔内へ挿入する。

・アンカー固定のため，加圧ポンプにてアンカーに対して水圧（3～4MPa）をかけて，拡張する。（図 2-4 (c)）

・変換部をアンカーボルト（φ8mm）にて固定し，注入したセメントミルクの散逸を防ぐため，止水材で口元を止水する。（図 2-4(d)）

・止水材の硬化を確認後，孔内へグラウト材（材料はベントナイトとセメントの混合物，配合は B:C=1:5，W:B+C=2:1，B:ベントナイト，C:セメント，W:水）を充填する。リターンホ


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ースからグラウト材が戻ってきたことを確認して，充填完了とする。・地中変位計の計測用ケーブルは，設置位置からケーブル集合箇所まで敷設（配線）する。・岩盤壁面に，グリップアンカーを周方向に 1m 間隔程度で打ち込み，ケーブルをバインド線で結束，養生する。

・設置完了後，測定値（初期値）を確認する。 ④ 地中変位測定

・自動計測にて測定する。

図 2-4 計測器設置状況

(4) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 10 分とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (5) 計測期間工事期間中は継続して計測を行うことを基本とした。

水圧式アンカ測定ワイヤ

変換部逆止弁加圧チューブ

各部名称

(a) 変位計構造

加圧ポンプにより孔壁に密着した水圧アンカー

加圧ポンプ

(c) 水圧式アンカー

変換部

止水材

固定用ｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄ

(d) 変換部固定

地中変位計

注入ホース

リターンホース

(b) グラウト用ホース

ーー


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ースからグラウト材が戻ってきたことを確認して，充填完了とする。・地中変位計の計測用ケーブルは，設置位置からケーブル集合箇所まで敷設（配線）する。・岩盤壁面に，グリップアンカーを周方向に 1m 間隔程度で打ち込み，ケーブルをバインド線で結束，養生する。

・設置完了後，測定値（初期値）を確認する。 ④ 地中変位測定



(4) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 10 分とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (5) 計測期間工事期間中は継続して計測を行うことを基本とした。

水圧式アンカ測定ワイヤ

変換部逆止弁加圧チューブ

各部名称

(a) 変位計構造

加圧ポンプにより孔壁に密着した水圧アンカー

加圧ポンプ

(c) 水圧式アンカー

変換部

止水材

固定用ｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄ

(d) 変換部固定

地中変位計

注入ホース

リターンホース

(b) グラウト用ホース

ーー


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2.3. 覆工・吹付コンクリート応力計測 (1) 計測概要

基本的には，覆工コンクリートは立坑，吹付コンクリートは水平坑道で施工しているが，応力

計測は，両者ともコンクリート有効応力計により測定している。計測 B のステップ管理計測断面において，覆工コンクリート打設前および吹付コンクリート吹付前に計測器を設置し，自動計測

を行った。図 2-5 に立坑および水平坑道での計測器設置レイアウトとして換気立坑深度 329m および 350m 試験坑道 3 の計測器設置レイアウトを示す。なお，計測値の＋は圧縮，－は引張である。

(a)換気立坑深度 329m（覆工） (b)350m 試験坑道 3（吹付）図 2-5 覆工・吹付コンクリート応力測定位置図

(2) 計測機器

覆工・吹付コンクリート応力計（GK-30N-505）の外観を図 2-6 に，仕様を表 2-3 に示す。

図 2-6 覆工・吹付コンクリート応力計（GK-30N-505，東横エルメス）


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表 2-3 覆工・吹付コンクリート応力計（GK-30N-505，東横エルメス）仕様表 10) 型式 GK-30N-505 測定範囲 30N/mm2 定格出力（RO） 1.0mV/V 以上非直線性 ±1.0%RO 以内ヒステリシス ±1.0%RO 以内許容過負荷 120% 許容温度範囲 -10～+80℃ 最大印加電圧 10V 入出力抵抗 350Ω ±2% 許容耐水圧 0.8MPa 寸法 5×5×L50（フランジ部 φ8）cm 質量約 2.2kg ケーブル S4-5（0.5mm2 4 心，シングルシース）

(3) 計測手順

覆工・吹付コンクリート応力測定の流れを以下に示す。図 2-7 に計測器設置状況を示す。 ① 準備作業

・計器設置前に計測前の測定値を確認する。 ② 応力計設置

・コンクリ－ト有効応力計は，コンクリ－ト中空に位置させる必要があるため，取り付け冶

具等で設置する。（図 2-7(a)）・計測用ケーブルは，アンカー等で適切な間隔で固定する。・計測器内の空隙部にはコンクリートを充填し，空隙が発生しないように，木槌などで振動

を与え締め固める。コンクリート充填完了後，コンクリート応力計のふたを取り付け，バ

インド線で固定する。（図 2-7 (b)）・コンクリ－ト打設中および吹付中は，施工機械が計測器に当たらないように注意する。・打設完了後，測定値（初期値）を確認する。

③ コンクリート応力測定・自動計測にて測定する。

(a) 応力計の設置 (b) コンクリートの充填


良い例

悪い例

空隙

多めに盛る

コンクリート

コンクリート

(a) (b)


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- 8 -

表 2-3 覆工・吹付コンクリート応力計（GK-30N-505，東横エルメス）仕様表 10) 型式 GK-30N-505 測定範囲 30N/mm2 定格出力（RO） 1.0mV/V 以上非直線性 ±1.0%RO 以内ヒステリシス ±1.0%RO 以内許容過負荷 120% 許容温度範囲 -10～+80℃ 最大印加電圧 10V 入出力抵抗 350Ω ±2% 許容耐水圧 0.8MPa 寸法 5×5×L50（フランジ部 φ8）cm 質量約 2.2kg ケーブル S4-5（0.5mm2 4 心，シングルシース）

(3) 計測手順

覆工・吹付コンクリート応力測定の流れを以下に示す。図 2-7 に計測器設置状況を示す。 ① 準備作業

・計器設置前に計測前の測定値を確認する。 ② 応力計設置

・コンクリ－ト有効応力計は，コンクリ－ト中空に位置させる必要があるため，取り付け冶

具等で設置する。（図 2-7(a)）・計測用ケーブルは，アンカー等で適切な間隔で固定する。・計測器内の空隙部にはコンクリートを充填し，空隙が発生しないように，木槌などで振動

を与え締め固める。コンクリート充填完了後，コンクリート応力計のふたを取り付け，バ

インド線で固定する。（図 2-7 (b)）・コンクリ－ト打設中および吹付中は，施工機械が計測器に当たらないように注意する。・打設完了後，測定値（初期値）を確認する。

③ コンクリート応力測定・自動計測にて測定する。

(a) 応力計の設置 (b) コンクリートの充填


良い例

悪い例

空隙

多めに盛る

コンクリート

コンクリート


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(4) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 10 分とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (5) 計測期間工事期間中継続して計測を行うことを基本とした。

(6) 管理基準値

管理基準値は，支保パターン別に設定した。設定した管理基準値は，施工中に得られる実測値

と対比させ，適宜見直しを実施した。レベルⅠ（注意喚起）：実施設計にて実施した空洞安定解析で得られた，予測解析結果

の応力度に到達した時レベルⅡ（対策検討）：支保部材に発生する応力度が，使用限界状態に到達した時レベルⅢ（切羽停止）：支保部材に発生する応力度が，終局限界状態に到達した時

2.4. 鋼製支保工応力計測 (1) 計測概要

鋼製支保工応力の計測は，ひずみゲージにより測定し，計測 B の断面において，鋼製支保工に計測器を設置し，自動計測を行った。計測器は，1 断面当たり 4 箇所に設置し，1 箇所につき応力測定用を 2 箇所（表裏で 4 枚のひずみゲージ），せん断測定用を 1 箇所（表裏で 2 枚のひずみゲージ）とした。これらのひずみゲージにより軸力，曲げ，せん断力の 3 成分を計測した。図 2-8 に立坑および水平坑道での測定位置図として換気立坑深度 329m および 350m 試験坑道 3 の計測器設置レイアウトを示す。なお，計測値の＋は圧縮，－は引張である。

(a)換気立坑深度 329m (b)350m 試験坑道 3 図 2-8 鋼製支保工応力測定位置図


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(2) 計測機器鋼製支保工応力計（KFG-5-350-C1-11，D16-11）の外観を図 2-9 に，仕様を表 2-4 に示す。

図 2-9 鋼製支保工応力計（KFG-5-350-C1,D16-11，共和電業）

表 2-4 鋼製支保工応力計（KFG-5-350-C1-11,D16-11，共和電業）仕様表 11)

型式単軸 350Ω ゲージ KFG-5-350-C1-11

2 軸 0°/90°交叉 350Ω ゲージ KFG-5-350-D16-11

グリッドベースグリッドベース

材質 Cu-Ni 系合金箔ポリイミド

Cu-Ni 系合金箔ポリイミド

寸法長さ 5cm 幅 2cm

長さ 9.4cm 幅 4.2cm

長さ 5cm 幅 2cm φ11mm

粘着剤 EP-34B 硬化後の使用温度範囲 -55～150℃ 自己温度補償範囲 10～100℃ 適合線膨張係数 11.7×10－6/℃ ひずみ限界（室温）約 5.0% 疲労寿命（室温） 1.2×107 回

(3) 計測手順

鋼製支保工応力測定の流れを以下に示す。図 2-10 に計測器設置状況を示す。 ① 準備作業

・温度補正のために使用するダミーゲージを作るために，支保工と同じ材質の板に 1 軸ゲージを 2 枚貼り付け，防水処理を行う。（図 2-10 (a)）

② 計測器設置・鋼製支保工にひずみゲージの貼り付け位置をチョーク等で，各測点ごとにマーキングする。・支保工表面の研磨を♯80 程度のディスクを取り付けたベビーサンダーにて行う。さらに，

♯120 程度もしくはベルトサンダーを使用して，仕上げ研磨を行う。（図 2-10 (b)）・リード線を通す孔（φ3.0～3.5mm）をドリルであける。（1 測点 3 箇所）（図 2-10 (c)）・計測用ケーブル固定用のボルトを取り付ける。


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・支保工裏面の研磨を表面と同様に，ベビーサンダーにて行う。・支保工の表面と裏面に，ひずみゲージを貼り付ける。貼り付け方法は，長期の使用を考慮

し，焼付け接着する。貼り付けに当たっては，ひずみゲージ貼付位置をケガキ棒等でけが

き，ひずみゲージを加圧（150～300kPa）し，周辺にヒーターを取り付け，所要の温度・時間で養生する。（図 2-10 (d)）

・貼り付けたひずみゲージのひずみ値を測定器で確認する。・各ひずみゲージとリード線を接続する。・ひずみゲージ貼り付け後，防水加工を行う。方法は，ゴムプロテクターを接着剤で支保工

に取り付ける。取り付け後，防水・防湿のためにひずみゲージをエポキシ系樹脂でコーテ

ィングする。（養生時間：8 時間）エポキシ系樹脂の硬化後，ゴム系接着剤（ハマタイト）にて塗布する。（図 2-10 (e)）

・準備しておいたダミーゲージを使用し，ひずみゲージをひずみ検出器に接続する。（図 2-10(f)）

・接続後に測定値を確認する。・エポキシ系樹脂を充填し，硬化後（養生時間：8 時間）にゴム系接着剤を塗布する。（図

2-10(g)）・鋼製支保工の建て込み完了後，測定値（初期値）を確認する。

③ 鋼製支保工応力測定・自動計測にて測定する。


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2-10 1/2

(b)

(c)

(d)

(e)

(a)


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(f) ひずみゲージの結線

(g) 防水加工図 2-10 計測器設置状況（2/2）

A1

A2

D1 D2

赤白黒緑

１２３４

表ダミーゲージ

裏

A1

A2

D1D2

赤白黒緑

１２３４

表ダミーゲージ

裏

S1 S2

赤白

S'1 S'2

赤白

赤白黒緑

１２３４

表裏

軸力せん断軸力

D2 A2

D1A1

黒

緑

白

赤

温度補償あり曲げ歪み消去出力２倍

圧縮：－引張：＋

軸力

S2

S'1S'2

S1

緑

黒赤

白

温度補償あり曲げ歪み消去出力4倍

出力：－出力：＋

せん断

多芯ケーブル

ウェブ

表面

裏面

出力 2 倍

(g) 2-10 2/2


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(4) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 10 分とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (5) 計測期間工事期間中継続して計測を行うことを基本とした。

(6) 管理基準値


と対比させ，適宜見直しを実施した。

レベルⅠ（注意喚起）：実施設計にて実施した空洞安定解析で得られた，予測解析結果の応力度に到達した時

レベルⅡ（対策検討）：支保部材に発生する応力度が，使用限界状態応力度に到達した時レベルⅢ（切羽停止）：支保部材に発生する応力度が，終局限界状態応力度に到達した時

2.5. ロックボルト軸力計測 (1) 計測概要

ロックボルト軸力の計測は，ロックボルト軸力計により測定し，計測 B の断面において，覆工コンクリート打設後に計測器を設置し，自動計測を行った。図 2-11 に立坑および水平坑道での計測器設置レイアウトとして換気立坑 G.L. -329m および 350m 水平坑道試験坑道 3 の計測器設置レイアウトを示す。なお，計測値の＋は引張，－は圧縮である。

(a)換気立坑深度 329m (b)350m 試験坑道 3 図 2-11 ロックボルト軸力測定位置図


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(2) 計測機器ロックボルト軸力計（GBD-1L-2）の外観を図 2-12 に，仕様を表 2-5 に示す。

図 2-12 ロックボルト軸力計（GBD-1L-2，東横エルメス）

表 2-5 ロックボルト軸力計仕様表 12)

型式 GBD-1L-2 ロックボルトタイプ異径鋼棒長さ 3，4，5，6m 測点数 3～6 ケーブル V24-5（0.5mm2 24 心，ビニルシース）

(3) 計測手順

ロックボルト軸力測定の流れを以下に示す。図 2-13 に計測器設置状況を示す。 ① 準備作業

・計器設置前に計測前の測定値を確認する。 ② 軸力計設置

・設置位置を，吹付コンクリート面にマーキングする。・設置位置を確認し，削孔径を φ42～48 ㎜，孔長はロックボルト長に 10～20 ㎝の余掘りを

加えた長さで削孔する。（図 2-13(b)）・孔内に定着材（C－タイト）を挿入する。（図 2-13(c)）・設置位置を確認し人力でロックボルト軸力計を孔内に挿入する。（図 2-13(d)）・ベアリングプレートとコンクリート面の隙間は固練りのモルタルで間詰めし，ベアリング

プレートをナットで締め付ける。・計測用ケーブルは，設置位置からそれぞれケーブル集合箇所まで敷設（配線）する。・岩盤壁面に，グリップアンカーを周方向に 1m 間隔程度で打ち込み，ケーブルをバインド線で結束する。

・設置完了後，測定値（初期値）を確認する。 ③ ロックボルト軸力測定



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(a)軸力計構造 (b)削孔寸法

(c)定着材挿入 (d)軸力計配置

図 2-13 計測器設置状況 (4) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 10 分とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (5) 計測期間工事期間中継続して計測を行うことを基本とした。

(6) 管理基準値





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(a)軸力計構造 (b)削孔寸法

(c)定着材挿入 (d)軸力計配置

図 2-13 計測器設置状況 (4) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 10 分とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (5) 計測期間工事期間中継続して計測を行うことを基本とした。

(6) 管理基準値





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2.6. 光ファイバー式地中変位計 13)14)15)による計測 (1) 計測概要

原子力機構が開発したFBG方式の光ファイバー式地中変位計を，東立坑深度159.3mに設置し，岩盤変位の長期モニタリング性能および計測結果の妥当性を検証している。計測器設置レイアウ

トを図 2-14 に示す。なお，図中の■は，アンカーの設置位置を示す。光ファイバー式地中変位計のうち，センサー部の外観および設置状況を図 2-15，図 2-16 に示す。計測器の詳細については，文献 13)-15)を参照されたい。なお，計測値の＋は引張，－は圧縮である。

図 2-14 光ファイバー式地中変位計設置位置図（東立坑 G.L.-159.3m）

図 2-15 光ファイバー式地中変位計（センサー部）


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図 2-16 光ファイバー式変位計設置状況（東立坑 G.L.-159.3m）

(2) 設置手順

光ファイバー式地中変位測定の流れを以下に示す。図 2-10 に計測器設置状況を示す。 ①削孔作業

・ボーリングマシンにより，設計長まで削孔（φ66mm）する。 ②センサー挿入

・最深部 1 深度分 1 ユニット，その他は 2 深度分 1 ユニットの合計 4 ユニットをそれぞれ孔口付近で仮組みする。

・1 ユニットずつ挿入しながら，ユニットの連結（光ファイバケーブル，アンカー拡張ステンレス管およびグラウトチューブの接続）を行う。

③アンカー拡張・最深部のアンカーを，手押しポンプにて水圧（15MPa）をかけて拡張し孔内に固定する。・光ファイバセンサーの波長を見ながら，装置全体を押し引きして，最深部センサーの初期

位置調整をする。同様の作業を最浅部センサーまで繰り返し行う。 ④グラウト

・アンカー拡張用ステンレス管を孔口で切断する。・グラウト止めユニットを挿入して急結セメントで孔口の止水を行う。・グラウト材（TM セッター）で孔内を充填する。

⑤孔口仕上げ・孔口に孔口固定部材を固定する。（孔内拡張固定方式）・最浅部センサーからのロッドを孔口固定部材に固定する。・孔口のカバーを取り付ける。・光ファイバケーブルの配線を行う。

⑥地中変位測定・自動計測にて測定する。

(3) 計測頻度自動計測を基本とし，測定間隔は 1 時間とした。なお，該当断面から切羽が十分に進行し計測

値の変化が微小になった場合には，測定間隔を延ばすなど状況に応じた設定とした。 (4) 計測期間工事期間中継続して計測を行うことを基本とした。


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3. 長期計測結果第 2 章の図 2-1 に示した通り，地下施設内において全 39 断面の計測箇所を設けて掘削時および掘削後の岩盤および支保工の挙動をモニタリングした。これらの計測結果のうち，本章では，光

ファイバー式の長期耐久性を検討することを目的とした光ファイバー式センサー設置断面，坑道

の不安定性が予想される断層部付近や立坑と水平坑道の交差部における計測結果，壁面岩盤の崩

落による支保工変状が懸念される深度付近での計測結果，坑道の不安定性に影響を及ぼさないこ

とが想定される健岩部における長期計測結果について示す。表 3-1 に長期計測結果を示した断面と検討目的をまとめて示す。

表 3-1 長期計測結果を示した計測断面と検討目的

対象断面目的計測位置図 2-1 の記載

光ファイバー式変位計

を設置した計測断面光ファイバー式変位計の長

期耐久性の検討東立坑 G.L.-159m 付近東-3

断層周辺の計測断面坑道の不安定性が想定され

る箇所における長期的な挙

動の検討

350m 東連絡坑道 350m 西連絡坑道 350m 東周回坑道

350-1 350-2 350-5

掘削壁面岩盤の崩落に

より支保工の変状が生

じうる深度における計

測結果

支保工への変状が生じ，修

繕を実施した深度付近にお

ける支保工の長期的な挙動

の検討

換気立坑 G.L.-289m 付近換気-9

立坑と水平坑道の交差

部付近の計測断面

坑道の不安定性が想定され

る箇所における長期的な挙

動の検討

東立坑 G.L.-139~140m 付近（140m 調査坑道連接部）西立坑 G.L.-352~353m 付近

東-2 西-4

健岩部の計測断面健岩部における長期的な挙

動の検討 350m 試験坑道 3 東立坑 G.L.-368~369m 付近

350-3 東-13

3.1. 光ファイバー式センサーを設置した断面における計測結果 3.1.1. 計測レイアウト長期計測を目的とした光ファイバー式変位計を設置した断面である，東立坑の深度 160m（図 2-1 のうち東-3 の断面）に設置した計測器により得られたデータについて示す。東立坑は 1 ステップ長を 2m としたショートステップ工法 7)により施工された。掘削方式は発破掘削である。立坑の寸法は，仕上がり内径で直径 6.5m である。支保部材としては，鋼製支保工（SS400），長さ 3mのロックボルトを 20 本放射状に施工した後に型枠を設置し，厚さ 400mm，設計基準強度が40N/mm2（MPa）の覆工コンクリートを打設した。なお，東立坑のうち，計測器設置深度を含む深度 140～250m の掘削は，2009 年 9 月 28 日～2011 年 10 月 12 日の期間に実施された。

東立坑の深度 160m 地点には，原子力機構が開発した FBG 方式の光ファイバー式の多段式変位計 13)14)15)，電気式の多段式岩盤変位計（PV-100-6SG），鋼製支保工応力計（KFG-5-350-C1-11, D16-11），覆工コンクリート応力計（GK-30N-505）を設置した。計測器設置時期は 2009 年 10 月 27～31 日である。図 3-1 に設置レイアウトを示す。当該深度には，電気式変位計は 8 方位に設置しているが，本報では，光ファイバー式変位計とほぼ同位置にあたる南側に設置した電気式変位計 E2


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のデータを示し，光ファイバー式変位計のデータと比較した。また，掘削後平成 30 年度末まで良好かつ安定した計測結果が得られた北西側に設置した電気式変位計 E5 により取得したデータも併せて掲載し，掘削後の長期的な岩盤変位挙動を検討した。

図 3-1 東立坑 G.L.-160m 計測位置図

SS1

鋼製支保工

光ファイバー式地中変位計

電気式地中変位計（E2）

電気式地中変位計電気式地中変位計

電気式地中変位計

CC1

覆工コンクリート

SS2

SS3 SS4

CC3

CC5

CC7 CC2CC6

CC4

CC8

地中変位計（電気式・光ファイバー式）

鋼製支保工応力計

覆工コンクリート応力計

電気式地中変位計(E5)


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3.1.2. 岩盤変位の経時変化図 3-2 に，光ファイバー式変位計により得られた岩盤変位の経時変化を示す。なお，圧縮変位

を負として表記している。光ファイバー式のセンサーは，設置後約 10 年経過後も，計測結果に異常はなく，適切な計測が実施されていることがわかる。また，計測結果を見ると，計測器設置直

後は，区間 3 を除く計測点において，壁面周辺の圧縮変位が計測されている。掘削から約 10 年後に計測された変位は，立坑壁面に最も近い区間 1 において，約 5.0mm 圧縮される挙動を示しており，他地点に比べ変位量が大きいことがわかる。また，2014 年以降は，すべての計測点において，変形が収束する現象も計測されている。計測結果を経時変化で整理すると，立坑掘削時に最も変

位量が顕著であり，掘削後は，最も壁面に近い区間 1 において，約 5 年間かけて徐々に圧縮方向に岩盤が最大で 1mm 程度変形した。その後は変位の経時的な変化の割合は小さくなっていくが，掘削から約 10 年経過した 2019 年 3 月末時点でも，区間 3 を除く計測区間において圧縮変位の微小な増大が継続して計測されている。

次に，図 3-3 に電気式変位計の計測結果のうち，南側に設置した E2 の計測結果を示す。立坑掘削中は区間 6 を除き光ファイバー式変位計に整合する計測値が取得されたが，その後，計測値のばらつきが大きくなる傾向にある。さらに，電気式変位計は早いもので設置後 3 年程度から計測値が計測範囲を逸脱しはじめ，現時点ではすべての測定点において正常な計測が不可能な状態

となっている。このことから，掘削中の限定的な期間における安定性の検討は可能であるが，掘

削後長期にわたる変位計測は困難であることがわかる。図 3-4 に北西側に設置した E5 の計測結果を示す。この計測機器では絶縁抵抗不良とならずに

経時的な変形挙動が計測されている。最も壁面に近い区間 1 において，掘削直後は約 6mm の圧縮変位が計測された。掘削後も圧縮変位の経時的な微増が認められ，平成 30 年度末の時点では，7mm の圧縮変位が計測された。一方，区間 2，5，6 では圧縮変位はほぼ発生しておらず，区間 3および 4 に関しては，引張方向の変位が確認された。区間 1 以外の変位は，経時的な増大を示さないことから，掘削後の変位は収束していると考えられる。以上の結果は，図 3-2 に示す光ファイバー式の地中変位計により取得されたデータの挙動に類似している。圧縮変位量については，

北西に設置した E5 の方が大きな値が計測された。これは，当該深度の応力状態や岩盤の不均質性等の影響が反映された結果と考えられる。


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図 3-2 光ファイバー式変位計による長期変位計測結果

図 3-3 電気式変位計（E2）による長期変位測定結果


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図 3-4 電気式変位計（E5）による長期変位測定結果

3.1.3. 支保工応力の経時変化

図 3-5に覆工コンクリート応力の計測結果を，図 3-6に鋼製支保工応力計測結果を示す。なお，両者とも圧縮を正として表記している。

図 3-5 の覆工コンクリート応力計測結果から，東西方向に設置した CC3 および CC4 以外の計測点において，類似した応力変化の傾向を示すことがわかる。また，坑内の季節的な温度変化に

依存すると考えられる計測値の周期的な変動も確認された。掘削直後は計測器 CC4 を除き 3～6MPa の圧縮応力が生じており，その後，経時的に圧縮応力が増大しており，2019 年 3 月末時点で最大で 7～8MPa の圧縮応力が計測された。なお，計測器 CC5 に関しては，2015 年 11 月頃から計測不良となっている。

図 3-6 の鋼製支保工応力の計測結果を参照すると，設置した 4 つの計測器すべてにおいて，坑内の季節的な温度変化に依存すると考えられる計測値の周期的な変動が観測されているが，掘削

後約 10 年にわたって比較的安定した計測データが得られているといえる。計測結果としては，北側に位置する SS1 において約 155MPa の応力を示しており，他計測点に比べ応力が大きいことがわかる。

鋼製支保工および覆工コンクリートには，掘削後も圧縮応力が経時的に作用している。これは，

光ファイバー式地中変位計で計測された，掘削後の岩盤の長期的な圧縮変形挙動と整合する。こ

のように，圧縮挙動が計測されていることから，引き続きモニタリングを継続し，坑道の力学的

安定性を監視していく必要があると考える。次に，計測値から支保工の安定性の照査を行う。東立坑深度 160m 付近の覆工コンクリートの

設計基準強度は 40MPa である。コンクリート標準示方書 16)に則ると，構造物または部材が角のひび割れ，変位，変形，振動等を起こし，正常な使用ができなくなったり，耐久性を損なったり

する状態に相当する使用限界は，設計基準強度の 40%，すなわち 16MPa と算出される。図 3-6 に示す覆工コンクリート応力計測結果と比較すると，すべての計測値が使用限界よりも小さいこと

がわかる。また，鋼製支保工については明確な使用限界の算出方法が定義されていないため，過

去の検討事例 17)に倣い，支保工耐力の 40%，すなわち当該箇所では 160MPa を使用限界と設定し


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た。図 3-7 に示す鋼製支保工応力計測結果では，使用限界に達した計測値は確認されていない。以上より，現状は支保工の安定性に関して大きな問題はないと判断できる。

図 3-5 覆工コンクリート応力計測結果

図 3-6 鋼製支保工応力計測結果


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3.2. 断層部周辺の計測結果本節では，掘削後の岩盤変形が大きくなることで坑道の不安定性が想定される断層部近傍の計

測点の計測データを示す。なお，対象としたのは，350m 西連絡坑道，350m 東連絡坑道，350m 東周回坑道（図 2-1 のうち，350-1，350-2，350-5）である。図 3-7 に，計測断面と地質観察により確認された断層との対応関係を示す。また，表 3-2 に各計測断面の測定項目を示す。当該計測地点の断層部は，大量湧水の発生を抑制することを目的として，坑道掘削前にグラウ

トが施工されている。そのため，グラウト施工部周辺の水圧が高くなることが想定され，坑道の

安定性に影響を及ぼす可能性がある。本節では，断層と交差する坑道の力学的な安定性に加え，

グラウト施工後の水圧変化といった水理的な影響も含んだ岩盤および支保工の安定性について検

討する。

図 3-7 検討対象とした計測断面と観察された断層との位置関係（350m 調査坑道）

表 3-2 各断面の測定項目一覧表

計測器名設置位置

350m 西連絡坑道（図 2-1：350-1）

350m 東連絡坑道（図 2-1：350-2）

350m 東周回坑道（図 2-1：350-5）

地中変位計－〇－吹付コンクリート応力計〇〇〇鋼製支保工応力計〇〇〇ロックボルト軸力計－〇－

換気立坑

東立坑西立坑

試験坑道 2

試験坑道 3

試験坑道 4

●（各色）：断層部 ■：グラウト箇所 ―：計測位置東周回坑道西周回坑道

350-1

350-2 350-5


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3.2.1. 350m 西連絡坑道における計測結果 350m 西連絡坑道における計測器配置図を図 3-8 に示す。当該断面には，5 方位に吹付コンクリ

ート応力計と鋼製支保工応力計をほぼ同じ方位に設置した。なお，この計測断面付近の支保工の

うち，吹付コンクリートは厚さが 200mm で設計基準強度が 36MPa，鋼製支保工の設計基準強度は 400MPa（SS400）である。

図 3-8 計測器レイアウト（350m 西連絡坑道）

図 3-9 に，吹付コンクリート応力の計測結果を示す。計測器 SC5 および SC6 の計測結果は，

2014 年 12 月頃から値が計測範囲から逸脱し始めており，現時点では正常な計測が困難となっている。SC1，SC4，SC7 に関しても，2016 年 12 月頃までは正常な値が計測されており，応力の最大値は，SC4 で約 8MPa であった。その後，SC1 と SC4 については，値が減少し始めており，正常な計測が困難となった可能性がある。以上から，2019 年 3 月末時点では，SC7 のみで正常な計測が可能である。SC7 では 3MPa 程度の圧縮応力が経時的に安定して計測されていた。坑道安定性に関しては特段問題ないことが確認できる。図 3-10 に，鋼製支保工応力の計測結果を示す。鋼製支保工応力計は，設置後 1 年未満で急激な応力値の現象を計測している SS5 を除き，2019 年 3 月末時点で正常に計測が実施された。特にSS4 については，掘削直後に 200MPa の圧縮応力が計測された。その後，坑内温度の季節的な変動による計測値の変動が認められるものの，経時的に圧縮応力が増大し，2019 年 3 月末時点では約 230MPa となった。鋼製支保工の耐力 400MPa の 40%に相当する 160MPa が使用限界であると仮定すると，SS4 ではそれを上回る応力が計測されたことがわかる。次に，SS1，SS6，SS7 で取得した値を分析すると，掘削直後に最も圧縮応力が顕著に計測され，その値は 90～120MPa であった。掘削後は坑内温度の季節的な変動による計測値の変動が認められるものの，応力変化が収

束しているといえる。このように鋼製支保工応力計で使用限界を超過するほどの高い応力値が計測されたが，図 3-9

に示す吹付コンクリート応力計では高い圧縮応力が計測されていないことから，特段安定性につ

いて注意を要する状態にはないと判断した。しかしながら，今後，計測結果のモニタリングの継

続と定期的な変状の目視確認を行い，安定性を監視していく必要がある。

▲SC：吹付コンクリート応力計 ■SS：鋼製支保工応力計


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3.2.1. 350m 西連絡坑道における計測結果 350m 西連絡坑道における計測器配置図を図 3-8 に示す。当該断面には，5 方位に吹付コンクリ

ート応力計と鋼製支保工応力計をほぼ同じ方位に設置した。なお，この計測断面付近の支保工の

うち，吹付コンクリートは厚さが 200mm で設計基準強度が 36MPa，鋼製支保工の設計基準強度は 400MPa（SS400）である。

図 3-8 計測器レイアウト（350m 西連絡坑道）

図 3-9 に，吹付コンクリート応力の計測結果を示す。計測器 SC5 および SC6 の計測結果は，

2014 年 12 月頃から値が計測範囲から逸脱し始めており，現時点では正常な計測が困難となっている。SC1，SC4，SC7 に関しても，2016 年 12 月頃までは正常な値が計測されており，応力の最大値は，SC4 で約 8MPa であった。その後，SC1 と SC4 については，値が減少し始めており，正常な計測が困難となった可能性がある。以上から，2019 年 3 月末時点では，SC7 のみで正常な計測が可能である。SC7 では 3MPa 程度の圧縮応力が経時的に安定して計測されていた。坑道安定性に関しては特段問題ないことが確認できる。図 3-10 に，鋼製支保工応力の計測結果を示す。鋼製支保工応力計は，設置後 1 年未満で急激な応力値の現象を計測している SS5 を除き，2019 年 3 月末時点で正常に計測が実施された。特にSS4 については，掘削直後に 200MPa の圧縮応力が計測された。その後，坑内温度の季節的な変動による計測値の変動が認められるものの，経時的に圧縮応力が増大し，2019 年 3 月末時点では約 230MPa となった。鋼製支保工の耐力 400MPa の 40%に相当する 160MPa が使用限界であると仮定すると，SS4 ではそれを上回る応力が計測されたことがわかる。次に，SS1，SS6，SS7 で取得した値を分析すると，掘削直後に最も圧縮応力が顕著に計測され，その値は 90～120MPa であった。掘削後は坑内温度の季節的な変動による計測値の変動が認められるものの，応力変化が収

束しているといえる。このように鋼製支保工応力計で使用限界を超過するほどの高い応力値が計測されたが，図 3-9

に示す吹付コンクリート応力計では高い圧縮応力が計測されていないことから，特段安定性につ

いて注意を要する状態にはないと判断した。しかしながら，今後，計測結果のモニタリングの継

続と定期的な変状の目視確認を行い，安定性を監視していく必要がある。



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図 3-9 吹付コンクリート応力計（350m 西連絡坑道）

図 3-10 鋼製支保工応力計（350m 西連絡坑道）


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3.2.2. 350m 東連絡坑道における計測結果 350m 東連絡坑道における計測器配置図を図 3-11 に示す。当該断面には，5 方位に地中変位計，

吹付コンクリート応力計，鋼製支保工応力計を設置した。これらの計測機器のうち，信頼性の高

いデータが得られた地中変位計と鋼製支保工応力計の計測結果を示す。なお，この計測断面付近

の支保工のうち，吹付コンクリートは厚さが 200mm で設計基準強度が 36MPa，鋼製支保工の設計基準強度は 590MPa（HT590）である。

図 3-11 計測器レイアウト（350m 東連絡坑道）

図 3-12～図 3-16 に地中変位計の計測結果を示す。計測された値は，2019 年 3 月末時点ではすべての計測点で正常な値が計測されていない状態であった。図 3-12～図 3-14 に示す計測断面 E1，E4，E5 では，2014 年 6 月頃から計測値のばらつきが大きくなりはじめ，正常な値が出力されない状態となっている。しかしながら，平均的な値を見ると，最大でも圧縮変位が 2mm 程度と小さく，経時的な変位量の増大は生じていないと推定される。

図 3-15 に示す計測断面 E6 では，設置開始から 1 年未満で計測値のばらつきが大きくなり，やがて計測値が測定範囲から逸脱し，正常な計測ができなかった。図 3-16 に示す計測断面 E7 では，2013 年 11 月頃から計測不良となっており，正常な計測ができなかった。

■E：地中変位計 ●RB：ロックボルト軸力計 ▲SC：吹付コンクリート応力計 ■SS：鋼製支保工応力計


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図 3-12 地中変位計（350m 東連絡坑道(E1)）


＋：引張－：圧縮



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次に，図 3-17 に鋼製支保工応力の計測結果を示す。鋼製支保工の縁応力は，掘削直後に SS2 および SS3 で最大で 95MPa 程度の圧縮応力が計測され，その後，SS2 は 70～80MPa 程度，SS3 は45～60MPa 程度で経時的に安定している。SS8 および SS9 については，2013 年 6 月頃までは信頼性の低いデータが計測され，これらの計測点では掘削直後の支保工の安定性について論じること

はできないが，その後は数点計測値が計測範囲を逸脱する点はあるものの 2015 年 12 月以降は 30～45MPa 程度で経時的に安定した計測結果が得られている。先述の通り，当該計測地点付近に設置した鋼製支保工の設計基準強度は 590MPa であり，支保工耐力の 40%を使用限界とした場合でも 236MPa が使用限界となる。計測された鋼製支保工の縁応力の最大値は 95MPa であることから，鋼製支保工に関しては経時的に安定していることがわかる。

図 3-17 鋼製支保工応力計（350m 東連絡坑道）


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3.2.3. 350m 東周回坑道における計測結果 350m 東周回坑道における計測器配置図を図 3-18 に示す。この計測断面は，東周回坑道北側で発生した突発湧水の原因 18)となった S1 断層（図 3-7 でマゼンタ色で示した断層）付近に位置している。S1 断層部を掘削する前には，入念なプレグラウト施工が行われているが，実際に掘削した際の支保工の安定性を検討することを目的として，5 方位に吹付コンクリート応力計と鋼製支保工応力計を設置した。なお，この計測断面付近の支保工のうち，吹付コンクリートは厚さが

200mm で設計基準強度が 36MPa，鋼製支保工の設計基準強度は 590MPa（HT590）である。

図 3-18 計測器レイアウト（350m 東周回坑道）

図 3-19 に，吹付コンクリート応力の計測結果を示す。計測器 SC1，SC5 については 2019 年 3

月末時点まで正常な計測ができている。また，計測器 SC6 と SC7 は 2015 年 12 月頃から，計測器SC4 は 2017 年 12 月頃から計測値が計測範囲から逸脱しはじめ，2019 年 3 月末時点では正常な計測が困難であった。応力値としては，計測器 SC1 で 26MPa 程度の圧縮応力が計測されている。同様に，計測値の逸脱が確認される前の SC6 および SC7 についても，それぞれ 25MPa，18MPaと高い圧縮応力が確認されている。コンクリートの設計基準強度が 36MPa であることを考えると，コンクリートの圧縮破壊には至らないが，安定性に影響を及ぼしかねない応力値が計測され

ている。一方，計測器 SC4 においても，計測値の逸脱前は使用限界である 9MPa を超える 11MPaの応力値が計測された。また，SC5 については，2013 年 11 月頃に急激な値の低下が確認されるものの，3MPa 程度で推移している。図 3-20 に，鋼製支保工応力の計測結果を示す。鋼製支保工応力計に関しては，一部計測値が計測範囲を逸脱している期間はあるが，2019 年 3 月末に至るまで正常な計測ができた。計測値の挙動としては，計測器 SS1 は掘削直後に 70MPa 程度まで圧縮応力が急増した。掘削後は季節変動の影響を除くとほぼ一定値で推移している。一方，それ以外の計測器については，掘削直後の急激

な圧縮応力の増大の後も徐々に圧縮応力が増大していることが確認できる。応力値は，計測器 SS4と SS6 で 2019 年 3 月末時点にそれぞれ 250MPa，220MPa 程度と高い応力が計測された。当該箇所に設置された鋼製支保工の耐力は 590MPa であり，使用限界は，耐力の 40％であると仮定すると，236MPa となり，SS4 では使用限界を超過した応力が，SS6 では使用限界よりは低いものの，使用限界に近い圧縮応力が計測された。



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以上から，吹付コンクリート応力計が破壊強度の 7 割程度，鋼製支保工応力が破壊強度の 4 割程度を計測しており，使用限界を超過した計測点も見られた。これは，断層部近傍における岩盤

の変形や，プレグラウト注入に伴う周辺岩盤の間隙水圧の増大といった現象を反映している可能

性があり，坑道の支保工に対しても不安定化が懸念される。しかしながら，当該計測断面付近の

吹付コンクリートの目視点検を行ったところ，クラック等の目立った変状は確認されなかった。

このことから，現状は支保工の不安定化に対して大きな問題は発生していないものの，今後も計

測値の監視とともに目視点検を定期的に実施して安定性の監視を行っていく必要があると考える。

図 3-19 吹付コンクリート応力計（350m 東周回坑道）


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図 3-20 鋼製支保工応力計（350m 東周回坑道）

3.2.4. 断層部における計測結果のまとめ

本節では，断層部に設置した計測断面のうち，深度 350m の 3 か所の結果について示し，掘削後の岩盤変形が大きくなるといった力学的な条件や，グラウト施工後の水圧変化といった水理的

な条件を考慮しても，ほとんどの断面で坑道が安定した状態にあることが確認できた。ただし，

西連絡坑道では鋼製支保工，東周回坑道では吹付コンクリートおよび鋼製支保工の安定性に影響

を及ぼす程度の大きな圧縮応力が計測された。このように，断層部では支保工に大きな圧縮応力

が作用することが確認できたため，断層部周辺における坑道の安定性を監視するうえでは支保工

応力を計測して監視していく必要があるという重要な知見が得られたと考える。しかしながら，

目視点検では，支保工の表面にはクラック等の目立った変状は見られず，現状は坑道の力学的な

安定性に大きな問題はないことを確認した。計測の継続とともに，応力変化の大きな断面では目

視点検による安定性の監視も重要であることがわかった。


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3.3. 掘削壁面岩盤の崩落が生じうる断面における計測結果換気立坑の深度 250m 以深の掘削時には，設計掘削仕上がり面より 0.4～1.2m 程度の崩落が進展した。崩落が生じやすい場所は初期応力の最小主応力方向（南北方向）で，これに，断層部の

上，下端部という条件が重なると崩落の進展が大きくなることが推定されており 1)，実際に換気

立坑の深度 287m までを掘削した際には，深さ 1.4m の崩落が発生し，それに起因して深度 282～284m の覆工コンクリートに，長さ 4m，幅 1m の水平クラックが発生した 20)。当該クラックはグラウト材で充填して修繕がなされた。この事象を受け，深度 287～298m の掘削では，断層の影響による覆工コンクリートのクラック発生の回避のために，覆工打設長を 2m から 1m に変更して施工を実施した。また，この事象を受けて，崩落深度に応じた支保パターンの選定フローを構築

した 21)。本節では，岩盤崩落深度を抑制するために覆工打設長を 1m に設定した深度 289m 付近の計測結果を示し，構築された支保パターン選定のフローにより決定された支保パターンの長期

的な妥当性を検討した。図 3-21 に深度 289m 付近の計測レイアウトを示す。当該断面には，深度 289.3m および 289.6mに覆工コンクリート応力計をそれぞれ 8 か所に設置した。なお，この計測断面付近の覆工コンクリートは，厚さが 400mm で設計基準強度が 60MPa である。

図 3-21 計測器レイアウト（換気立坑 G.L.-289m）

図 3-22，図 3-23 に覆工コンクリート応力の計測結果を示す。いずれの深度においても，坑内温度の季節変化によるものとみられる計測値の変動がみられる。図 3-22 の深度 289.3m の計測結果から 2019 年 3 月末時点で覆工コンクリート応力は 2～6MPa の圧縮応力が生じている。また，経時的に圧縮応力が増大する傾向にあることがわかる。

図 3-23 に示す深度 289.6m の計測結果を参照すると，2019 年 3 月末時点で 4～9MPa の圧縮応力が生じている。計測器 CC1～CC4，CC7 に関しては，掘削後の応力は定常状態となっているが，それ以外の計測器については，経時的な圧縮応力の増大が生じている。また，一度に施工した覆

工の中では覆工下部ほど大きな圧縮応力が作用する傾向にあることがわかった。当該断面の覆工

コンクリートは設計基準強度が 60MPa と高強度であるため，支保工の安定性自体には大きな問題はないといえる。しかしながら，一部計測器では圧縮応力の経時的な増大が確認されていること

から，今後もモニタリングを継続して安定性を監視していく必要がある。

▲CC：覆工コンクリート応力計


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図 3-22 覆工コンクリート応力計（換気立坑 G.L.-289.33m）

図 3-23 覆工コンクリート応力計（換気立坑 G.L.-289.60m）


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3.4. 坑道交差部における計測結果地層処分場の建設に際しては，立坑や連絡坑道との交差部や，多くの連接部を有する処分パネ

ルの建設が想定される。坑道の交差部においては，既設の坑道周辺に一旦形成された岩盤および

支保の安定構造が新たな分岐坑道の掘削により乱されることが問題となる。そのため，支保工の

増強などの対策を施し，安定性を確保している。本報告書では，立坑と水平坑道の交差部付近で

計測された支保工および岩盤変位のデータから明らかとなった長期間にわたる安定性のモニタリ

ング結果について示す。なお，対象とした計測断面は，表 3-2 に示した通り，東立坑 G.L.-140（140m調査坑道との連接部），西立坑 G.L.-352～353m 付近の 2 か所（図 2-1 のうち，東-2，西-4）である。計測位置を図 3-24 に示す。

図 3-24 計測位置図

換気立坑

東立坑西立坑

140m 調査坑道

250m 調査坑道

350m 調査坑道

※赤線が対象断面

東-2

西-4


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3.4.1. 東立坑深度 140m（140m 調査坑道の連接部）の計測結果図 3-25 に計測器のレイアウトを示す。当該断面には，2 方位に地中変位計とロックボルト軸力

計を設置した。また，4 方位に吹付コンクリート応力計，覆工コンクリート応力計，鋼製支保工応力計を設置した。なお，ロックボルト軸力計については，正常な計測が困難であったため，本

報告書ではデータを示さない。東立坑の深度 135.8～140m は，水平坑道の取り付け部に相当するため，拡幅して掘削された部

分である。また，水平坑道の取り付け後も安定性を保つために，厚さ 15cm の吹付コンクリート（設計基準強度 36MPa）を打設し，その背面に厚さ 40cm の覆工コンクリート（設計基準強度40MPa）を打設した。また，設計基準強度 400MPa の鋼製支保工を設置した。

図 3-25 計測器レイアウト（東立坑深度 140m 連接部付近）

図 3-26，図 3-27 に地中変位計の測結果を示す。変位計 E1 は 2019 年 3 月末時点で正常な計測が困難な状態であったが，変位計 E2 は，2019 年 3 月末時点においても計測が可能な状態にあった。変位計 E2 の計測結果から，全期間にわたって坑内温度の季節変動によるものと考えられる計測値の季節変動がみられる。また，地中�

幌延深地層研究センターの地下施設における 坑道安定性の長 …investigated...

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