報告書番号

N12006

タイトル（和文）

EK(Electro Kinetic)現象を利用した岩盤透水性評価法の開発(その2)－EK電位の伝播速度を利用した評価法の適用性検討－

タイトル（英文）

Development of hydraulic conductivity evaluation of rocks using EK (Electro Kinetic) phenomenon (Part2) -Experimental study on hydraulic conductivity evaluation by propagation velocity of EK potential

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

岩盤の透水性を把握することは、放射性廃棄物地層処分やCO2地中貯留の実施において重要である。当所では、物理探査法を用いて岩盤の透水性分布を簡易に把握するための研究に取り組んでいる。その中で、岩盤に弾性波が伝播する際に発生するEK（Electro Kinetic）電位が透水性と相関を持つことに着目し、本現象を利用した探査法を実用化させることにより、透水係数の分布を簡易に把握できる手法を開発している。これまで実施した研究の結果、EK電位の伝播速度から透水係数を評価できる見通しを得た。
数種の土、岩石試料を用いて、EK電位の伝播速度を計測する室内試験を行った。その結果、周波数の増大に応じて伝播速度も増大する、試料の透水係数が高いほど伝播速度も速くなる、という周波数分散性の理論と概ね整合する結果が得られた。また、既存の理論を用いてEK電位の伝播速度の周波数特性を求め、計測により得られた周波数特性と最も整合する場合の透水係数をフィッティングにより求めたところ、10-6 m/sから10-4 m/sの透水係数を持つ試料に関して、試料と1オーダー未満の差で透水係数が求められた。これは、EK電位の伝播に伴う電位差を計測できており、10-6 m/sから10-4 m/sの透水係数の範囲であれば、EK電位の伝播速度から透水係数を評価できることが示された。

概要 （英文）

Hydraulic conductivity is one of the most important engineering properties to investigate geological structure for high level radioactive waste (HLW) disposal and/or carbon dioxide (CO2) geological storage. We are developing an estimation method of hydraulic conductivity by geophysical methods cost-effectively. When an elastic wave is propagated into rocks, a weak potential is generated. This is called EK (Electro Kinetic) potential, which may have a correlation with hydraulic conductivity. Hydraulic conductivity can be estimated by measuring the propagation velocity of the EK potential.
We conducted laboratory measurements of propagation velocity of EK potential by using soil and rock samples. The results demonstrated that the velocity of EK potential increased as frequency increased, and the velocity increased as hydraulic conductivity of each sample increased at the same frequency condition. These tendencies corresponded to a theory of EK potential. We calculated hydraulic conductivity by comparing measured and theoretical velocity of the EK potential based on its frequency characteristics. The differences between calculated and sample hydraulic conductivity were under one order when hydraulic conductivity of the sample was from 10-6 m/s to 10-4 m/s. This suggests that hydraulic conductivity from 10-6 m/s to 10-4 m/s can be estimated by velocity of the EK potential.

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