(57)【要約】【課題】坑道の内空に搬入して組み立てる際に粘土系土質材料に変形や損傷を招来することなく岩盤とのすき間を遮水すること。【解決手段】内部に収容空間１０ａを有し、かつ処分坑道Ｂの内表面に対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有した外殻構造体１０と、外殻構造体１０の収容空間１０ａに充填され、吸水した場合に膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１０の外部に膨出する粘土系土質材料１２とを備えてセグメント１を構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに組み立てることによって坑道の内空に覆工を構成するセグメントであって、
内部に収容空間を有し、かつ坑道の内表面に対向する外表面板に複数の膨出用穴を有した外殻構造体と、
前記外殻構造体の収容空間に充填され、吸水した場合に前記膨出用穴を介して前記外殻構造体の外部に膨出する粘土系土質材料と
を備えたことを特徴とするセグメント。
【請求項２】
前記外殻構造体は、前記坑道の内表面に対向する面に開口を有した箱体を備え、前記外表面板によって前記箱体の開口を閉鎖することにより構成したことを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
【請求項３】
前記外殻構造体は、前記箱体の底壁となる部分に補強構造層を備え、前記補強構造層と前記外表面板との間に前記粘土系土質材料を充填するための収容空間を構成したことを特徴とする請求項２に記載のセグメント。
【請求項４】
前記補強構造層は、前記箱体の内底部に層状を成すように打設し、かつ内部にブロック状を成す複数の岩石が配置されたモルタルによって構成したことを特徴とする請求項３に記載のセグメント。
【請求項５】
前記粘土系土質材料として、ベントナイトを主材料とするベントナイト系土質材料を前記外殻構造体の収容空間に充填したことを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
【請求項６】
前記外殻構造体は、鋼材、銅材、アルミニウム材、チタン材、ステンレス材、セラミック材のいずれかで形成したことを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載のセグメントを組み立てることによって坑道の内空に覆工を構成し、かつ前記覆工と前記坑道の内表面との間に裏込め材を充填したことを特徴とする覆工構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントおよび覆工構造に関するもので、特に放射性廃棄物を埋設処分する処分坑道に好適なセグメントおよび覆工構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性廃棄物を埋設処分する処分坑道には、放射性核種の移行やコロイドの移行を抑制するため、遮水性能が要求される。処分坑道の遮水性能を確保するため、本件特許出願人は、処分坑道に設置した場合に岩盤に対向する面が開口する箱体に、開口縁と面一になるまで粘土系土質材料を充填したセグメントを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来技術によれば、岩盤からの地下水が処分坑道に向かって浸入し、箱体に充填された粘土系土質材料に接触すると、箱体に充填した粘土系土質材料が吸水して膨張することになり、覆工と岩盤とのすき間が遮水されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９１８６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したセグメントにあっては、箱体に充填した粘土系土質材料が外部に露出した状態であるため、坑道の内空に搬入して組み立てる際に粘土系土質材料に損傷を来す恐れがある。例えば、狭い坑道の内空においてセグメントを組み立てる場合には、粘土系土質材料の表面に岩盤の突起部が接触し、粘土系土質材料が損傷したり脱落したりすることが懸念される。また、セグメントを坑道の内空に搬入して組み立てる際に、坑道の内空に湧水が滴下して粘土系土質材料に接触した場合には、吸水した粘土系土質材料が膨張して変形する事態を来す恐れもある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、坑道の内空に搬入して組み立てる際に粘土系土質材料に変形や損傷を招来することなく岩盤とのすき間を遮水することのできるセグメントおよび覆工構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るセグメントは、互いに組み立てることによって坑道の内空に覆工を構成するセグメントであって、内部に収容空間を有し、かつ坑道の内表面に対向する外表面板に複数の膨出用穴を有した外殻構造体と、前記外殻構造体の収容空間に充填され、吸水した場合に前記膨出用穴を介して前記外殻構造体の外部に膨出する粘土系土質材料とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上述したセグメントにおいて、前記外殻構造体は、前記坑道の内表面に対向する面に開口を有した箱体を備え、前記外表面板によって前記箱体の開口を閉鎖することにより構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述したセグメントにおいて、前記外殻構造体は、前記箱体の底壁となる部分に補強構造層を備え、前記補強構造層と前記外表面板との間に前記粘土系土質材料を充填するための収容空間を構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述したセグメントにおいて、前記補強構造層は、前記箱体の内底部に層状を成すように打設し、かつ内部にブロック状を成す複数の岩石が配置されたモルタルによって構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述したセグメントにおいて、前記粘土系土質材料として、ベントナイトを主材料とするベントナイト系土質材料を前記外殻構造体の収容空間に充填したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述したセグメントにおいて、前記外殻構造体は、鋼材、銅材、アルミニウム材、チタン材、ステンレス材、セラミック材のいずれかで形成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る覆工構造は、上述したいずれか一つに記載のセグメントを組み立てることによって坑道の内空に覆工を構成し、かつ前記覆工と前記坑道の内表面との間に裏込め材を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、坑道の内表面に対向する外表面板に複数の膨出用穴を有した外殻構造体を適用し、この外殻構造体の収容空間に粘土系土質材料を充填することによってセグメントを構成しているため、坑道の内空に搬入して組み立てる作業において、粘土系土質材料に損傷や変形を来す恐れがなくなる。しかも、覆工を構成した後に粘土系土質材料が吸水した場合には、膨出用穴を介して粘土系土質材料が膨出するため、岩盤とのすき間を遮水することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるセグメントの構造を説明するための斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したセグメントによって構成した覆工を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示したセグメントによって構成した覆工において吸水した粘土系土質材料が遮水性能を発揮するまでの挙動を順に示す図である。
【図４】図４は、図３に示した粘土系土質材料の挙動を確認するための実験装置の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４に示した実験装置で用いた粘土系土質材料と穴あき材の諸元を示す図である。
【図６】図６は、図４に示した実験装置で観測した粘土系土質材料の挙動を順に示したもので、（ａ−１）は実験開始直後の状態を示す図、（ａ−２）は（ａ−１）の部分拡大図、（ｂ−１）は１時間経過後の状態を示す図、（ｂ−２）は（ｂ−１）の部分拡大図、（ｃ−１）は４時間経過後の状態を示す図、（ｃ−２）は（ｃ−１）を上方から見た部分拡大図、（ｄ−１）は２４時間経過後の状態を示す図、（ｄ−２）は（ｄ−１）を上方から見た部分拡大図、（ｅ）は２日後の状態を上方から見た部分拡大図、（ｆ）は４日後の状態を上方から見た部分拡大図、（ｇ）は６日後の状態を上方から見た部分拡大図、（ｈ）は１４日後の状態を上方から見た部分拡大図である。
【図７】図７は、図４に示した実験装置において粘土系土質材料の密度を測定する位置の例を示す図である。
【図８】図８は、図４に示した実験装置において容器の内壁から穴あき材までのすき間と、注水１４日後における粘土系土質材料の密度との関係を穴あき材の開口率別にグラフで示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２であるセグメントの構造を説明するための斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示したセグメントの断面図である。
【図１１】図１１は、図９に示したセグメントによって構成した覆工において吸水した粘土系土質材料が遮水性能を発揮するまでの挙動を順に示す図である。
【図１２】図１２は、図９に示したセグメントによって構成した覆工に対して砕石を裏込めした後に吸水した粘土系土質材料が遮水性能を発揮するまでの挙動を順に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るセグメントおよび覆工構造の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるセグメントの構造を説明する図、図２は、図１に示したセグメントで構成した覆工（セグメントリング）を示す模式図、図３は、図１に示したセグメントによって構成した覆工において吸水した粘土系土質材料が遮水性能を発揮するまでの挙動を順に示す図である。本実施の形態１のセグメント１は、互いに複数組み立てることにより、図２および図３に示すように、処分坑道Ｂの内空に覆工Ｔを構成するものである。覆工Ｔは、処分坑道Ｂの断面形状に合わせて形成されるものである。処分坑道Ｂの断面形状としては、例えば、図２に示す単心円の断面形状のほか、幌型の断面形状や三心円の断面形状等がある。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態１のセグメント１は、外殻構造体１０の収容空間１０ａに粘土系土質材料１２を充填することによって構成したものである。外殻構造体１０は、箱体１１と、箱体１１の開口を閉鎖する蓋体（外表面板）１３とを備えている。
【００１９】
箱体１１は、蓋体１３とともにセグメント１の外殻を構成するもので、鋼材によって構成してある。この箱体１１は、図３に示すように、処分坑道Ｂの内空に露出する岩盤Ｇの内表面に対向する面に開口を有した箱状を成すもので、図１中の矢視Ａで示す正面の形状が処分坑道Ｂの断面形状に合わせて形成してある。本実施の形態１では、上述したように、処分坑道Ｂが単心円の断面形状を成すものであるため、箱体１１の正面が、半径の異なる２つの同心円と、２つの半径との間に挟まれた扇形となるように構成してある。正面視において箱体１１の凸状を成す円弧１１ａは、処分坑道Ｂの岩盤Ｇに対向する部分であり、その半径が処分坑道Ｂの内径よりもわずかに小さくなるように形成してある。正面視において箱体１１の凹状を成す円弧１１ｂは、覆工Ｔの内表面となる部分であり、その半径が覆工Ｔの内径にあわせて形成してある。尚、実施の形態１では、箱体１１の底面形状が底面視矩形となるように、覆工Ｔの長手に沿って同じ幅１１ｃに形成しているが、Ａ型セグメントやＢ型セグメント、Ｋ型セグメントのように、底面視台形となるように箱体１１を形成しても良い。また、本実施の形態１では、箱体１１を鋼材で構成するものとしているが、銅材、アルミ材、チタン材等の腐食しにくい素材、あるいは、ステンレス材等の合金材やセラミック材で構成するものとしても良い。
【００２０】
外殻構造体１０の収容空間１０ａに充填する粘土系土質材料１２としては、吸水した場合に膨張する性質を有したものを用いる。例えば、ベントナイトを主材料とするベントナイト系土質材料を粘土系土質材料１２として用いるのが好適である。粘土系土質材料１２としてベントナイトを主材料とするベントナイト系土質材料を用いるのは、以下の理由が挙げられる。
【００２１】
・ベントナイト系土質材料は、天然の地下環境において数十万年以上安定して存在する材料であり、セメントのような化学的なインパクトを生じる材料が近傍域になければ、長期間の健全性を期待できる。
【００２２】
・ベントナイト系土質材料は、単体では力学的な強度を発揮しないが、金属製またはセラミック製の外殻構造体１０が、処分坑道Ｂを埋め戻すまでの覆工Ｔ（支保構造材）として機能する。
【００２３】
・ベントナイト系土質材料は、膨潤することによりすき間を埋めるとともに、透水係数が１Ｅ−８ｍ／ｓから１Ｅ−１３ｍ／ｓという非常に小さい透水係数を期待できる材料である。このような透水係数のベントナイト系土質材料を用いてすき間を埋めれば、地下水の水みちとはならない。また、セメント系材料と違って、ひび割れによる透水経路の発生を心配する必要がない。
【００２４】
・セグメント１は、セメント系材料を使用しないので、処分坑道Ｂの内部にセメントと相性の悪いベントナイト系土質材料を使用する場合でも変質劣化の心配をする必要がない。
【００２５】
蓋体１３は、箱体１１の凸状を成す円弧１１ａに沿って湾曲した鋼材から成る板状部材である。この蓋体１３には、複数の膨出用穴１３ａが形成してある。蓋体１３の膨出用穴１３ａは、収容空間１０ａに充填された粘土系土質材料１２に対して水を供給するための機能を有するとともに、粘土系土質材料１２が吸水して膨張した場合に粘土系土質材料１２を外殻構造体１０の外部に膨出させるための機能を有するものである。本実施の形態１では、膨張した粘土系土質材料１２が均等に膨出するように、蓋体１３の適当な位置に適当な数だけ膨出用穴１３ａを形成するようにしている。尚、蓋体１３に関しても鋼材で構成する必要はなく、箱体１１と同様、銅材、アルミ材、チタン材等の腐食しにくい素材、あるいは、ステンレス材等の合金材やセラミック材で構成するものとしても良い。
【００２６】
外殻構造体１０の収容空間１０ａに粘土系土質材料１２を充填する方法としては、例えば、蓋体１３を取り付ける以前の箱体１１を用意し、この箱体１１の内部に粘土系土質材料１２を所定の乾燥密度となるまで締め固めた状態で箱体１１の開口縁と面一となるまで充填する。その後、粘土系土質材料１２が充填された箱体１１の開口をすき間なく閉鎖するように蓋体１３を箱体１１に取り付ければ、外殻構造体１０の収容空間１０ａに粘土系土質材料１２を充填したセグメント１を構成することができる。
【００２７】
さらに、上記のように構成したセグメント１を周方向に沿って複数組み立てれば、図２に示すように、セグメント１が円環を構成し、これを処分坑道Ｂの長手に沿って連続させれば、円筒状の覆工Ｔが構成されることになる。ここで、本実施の形態１のセグメント１は、処分坑道Ｂの岩盤Ｇに対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有した外殻構造体１０を適用し、この外殻構造体１０の収容空間１０ａに粘土系土質材料１２を充填することによって構成したものである。従って、処分坑道Ｂの内空に搬入して組み立てる作業においては、粘土系土質材料１２が外殻構造体１０によって覆われた状態となるため、粘土系土質材料１２に損傷や変形を来す恐れがない。しかも、セグメント１によって構成された覆工Ｔは、処分坑道Ｂの岩盤Ｇに対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有したものである。従って、岩盤Ｇからの地下水が処分坑道Ｂに向かって浸入すると、この地下水が膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１０の内部にも浸入するため、粘土系土質材料１２が吸水して膨張する。外殻構造体１０に充填した粘土系土質材料１２が吸水して膨張すると、膨張した粘土系土質材料１２が膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１０の外部に膨出し、処分坑道Ｂの岩盤Ｇとセグメント１とのすき間を埋めるようになる。
【００２８】
以下、セグメント１の粘土系土質材料１２がすき間を埋めて遮水性能を発揮するまでの挙動を図３に従って説明する。
【００２９】
処分坑道Ｂに覆工Ｔを構成した直後は、図３（ａ）に示すように、処分坑道Ｂの岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１との間にすき間が生じている。その後、岩盤Ｇから湧出して地下水が処分坑道Ｂに浸入し、図３（ｂ）に示すように、岩盤Ｇとセグメント１とのすき間の地下水が膨出用穴１３ａを介して、外殻構造体１０に充填した粘土系土質材料１２に接触すると、粘土系土質材料１２が吸水によって膨張する。吸水して膨張した粘土系土質材料１２は、図３（ｃ）に示すように、蓋体１３に設けた膨出用穴１３ａから漸次膨出することになり、やがて、図３（ｄ）に示すように、セグメント１と岩盤Ｇとのすき間（水みち）を埋めることになる。また、セグメント１と岩盤Ｇとの間に膨出した粘土系土質材料１２は、隣接するセグメント１とセグメント１との継ぎ目にも進入して互いのすき間を埋めることになる。これらの結果、岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１とのすき間が、外殻構造体１０の外部に膨出した粘土系土質材料１２によって遮水された状態となる。
【００３０】
図４は、図３に示した粘土系土質材料の挙動を確認するための実験装置を示すものである。この実験装置は、穴あき材２３で囲繞した粘土系土質材料２２の挙動を観測するもので、容器２４と、容器２４を挟む底板２５および上蓋２６と、ビュレット２７と、上蓋２６の変位量を計測するダイヤルゲージ２８と、カメラ２９とを備えている。実験装置で適用する粘土系土質材料２２および穴あき材２３の諸元を図５に示す。
【００３１】
図４に示すように、粘土系土質材料２２および穴あき材２３を収容する容器２４は、内径が２０５ｍｍ、高さが８０ｍｍの円筒形の透明なアクリル容器であって、外部から穴あき材２３で囲繞した粘土系土質材料２２の挙動が観測可能である。底板２５は、一辺が２５０ｍｍの平面視正方形のステンレス（ＳＵＳ）の板であり、粘土系土質材料２２が吸水膨張しても大きく変形しない程度の厚みを有している。上蓋２６は、一辺が２５０ｍｍ、厚みが２０ｍｍの平面視正方形のアクリルで成形した透明板であって、外部から穴あき材２３で囲繞した粘土系土質材料２２の挙動が観測可能である。ビュレット２７は、容器２４の底面に設けた注水口２４１と接続してあり、その水位の変化から粘土系土質材料２２の吸水量が観測可能である。
【００３２】
粘土系土質材料２２としては、外径が１６０ｍｍ、高さが８０ｍｍであって、乾燥密度が１．４ｇ／ｃｍ３となるようにベントナイト粘土を高密度プレスしたものを用いる。穴あき材２３は、厚み０．６ｍｍのステンレス板に直径１０ｍｍの円穴２３ａを６０度の角度で千鳥配置したものを用いる。ここでは、開口率が３０％、４０％、５０％、６０％、７０％のそれぞれについて観測する。
【００３３】
実験では、粘土系土質材料２２を穴あき材２３で囲繞し、穴あき材２３で囲繞した粘土系土質材料２２を容器２４の中に収容する。これにより、容器２４と穴あき材２３との間には、処分坑道Ｂとセグメント１との間に生じるすき間に模したすき間が形成される。この状態から容器２４と穴あき材２３との間に注水を行い、粘土系土質材料２２の変化を観察した。
【００３４】
図６は、図４に示した実験装置で観測した粘土系土質材料２２の状態を経過時間とともに示す図である。図６に示すように、吸水した粘土系土質材料２２は、時間の経過とともに穴あき材２３に設けた円穴２３ａから漸次膨出し、処分坑道Ｂの内表面に模した容器２４の内壁に接するまで成長する。そして、最終的には、容器２４の内壁と穴あき材２３とのすき間を吸水膨張した粘土系土質材料２２がすき間なく埋めて遮水状態となった。ここに示した実験では、約１０日で容器２４と穴あき材２３とのすき間が埋められて遮水状態となった。
【００３５】
図７は、上述した実験において粘土系土質材料２２の密度を測定する位置の例を示す図、図８は、容器２４の内壁から穴あき材２３までのすき間と、注水１４日後における粘土系土質材料２２の密度との関係をグラフで示す図である。尚、図８は、図７に示した位置０〜位置１３について測定したものである。
【００３６】
上述した実験からわかることは、以下のとおりである。
（１）円穴２３ａの内径が１０ｍｍ以上あれば、吸水膨張した粘土系土質材料２２は穴あき材２３から膨出可能である。
（２）すき間（穴あき材２３と容器２４の内壁とのすき間）が２５ｍｍ程度であれば、十数日で遮水可能である。
（３）すき間（穴あき材２３と容器２４の内壁とのすき間）に膨出した粘土系土質材料２２の密度は、下記するように、穴あき材２３がない場合、すなわち穴あき材２３の開口率が１００％の場合に比べて若干低くなるが、穴あき材２３の開口率が３０％以上であれば、穴あき材２３がない場合に比べて６割以上の密度で遮水可能である。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態１のセグメント１は、処分坑道Ｂの内空に露出する岩盤Ｇの内表面に対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有した外殻構造体１０を適用し、この外殻構造体１０の収容空間１０ａに粘土系土質材料１２を充填することによって構成したものである。従って、処分坑道Ｂの内空に覆工Ｔを構成すべくセグメント１を搬入して組み立てる際には、粘土系土質材料１２が外殻構造体１０によって覆われた状態となるため、粘土系土質材料１２に損傷や変形を来す恐れがない。
【００３８】
しかも、セグメント１によって構成された覆工Ｔは、処分坑道Ｂの内空に露出する岩盤Ｇの内表面に対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有したものである。従って、岩盤Ｇからの地下水が処分坑道Ｂに向かって浸入すると、この地下水が膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１０の内部に浸入し、外殻構造体１０に充填した粘土系土質材料１２が吸水して膨張する。膨張した粘土系土質材料１２は、蓋体１３に形成した膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１０の外部に膨出され、覆工Ｔと岩盤Ｇとの間をすき間を埋めて遮水することになる。
【００３９】
尚、上記のセグメント１で組み立てた覆工Ｔと岩盤Ｇとのすき間には、粘土系土質材料１２（例えば、ベントナイト系土質材料）から成るスラリーや粘土系土質材料１２（例えば、ベントナイト系土質材料）から成るペレット等の裏込め材を充填しておくことが好ましい。スラリーやペレット等の裏込め材を充填した場合には、膨出用穴１３ａから膨出した粘土系土質材料１２と裏込め材とが相まって覆工Ｔと岩盤Ｇとのすき間が、より高い密度の粘土系土質材料１２で埋められることになり、遮水性能を向上させることができるようになる。
【００４０】
仮に、長期の使用によって外殻構造体１０を構成する材料（例えば、鋼材）が腐食し、その体積がゼロになったとしても、外殻構造体１０がなくなった空所を膨潤した粘土系土質材料１２が埋めるので、遮水性能に影響を及ぼす恐れがない。
【００４１】
また、上述した実施の形態１では、処分坑道Ｂの内空に露出する岩盤Ｇの内表面に対向する面に開口を有した箱体１１を適用し、この箱体１１の開口を蓋体１３によって閉鎖することによって外殻構造体１０を構成しているが、必ずしも箱体１１は処分坑道Ｂの内空に露出する岩盤Ｇの内表面に対向する面に開口を有したものである必要はなく、その他の面が開口した箱体１１を適用して外殻構造体１０を構成しても良い。
【００４２】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２であるセグメントの構造を説明する図、図１０は、図９に示したセグメントの断面図、図１１は、図９に示したセグメントによって構成した覆工において吸水した粘土系土質材料が遮水性能を発揮するまでの挙動を順に示す図である。本実施の形態２のセグメント１０１は、実施の形態１と同様に、互いに複数組み立てることにより、処分坑道Ｂの内空に円筒状の覆工Ｔを構成するもので、実施の形態１とは外殻構造体の構成が異なっている。
【００４３】
すなわち、実施の形態２のセグメント１０１で適用する外殻構造体１１０は、図１０および図１１に示すように、処分坑道Ｂの内空に露出する岩盤Ｇの内表面に対向する面に開口を有した箱状を成す箱体１１と、箱体１１の開口を閉鎖する蓋体１３とを備えたもので、箱体１１の底壁となる部分に補強構造層１２０を備えている。本実施の形態２で例示する補強構造層１２０は、箱体１１の内底面にブロック状を成す複数の岩石１２１を配置した後、これらの岩石１２１を覆うようにモルタル１２２を底壁に沿って層状に打設することにより構成してある。補強構造層１２０の層厚は、外殻構造体１１０のほぼ１／２となるように構成してある。補強構造層１２０と蓋体１３との間には、粘土系土質材料１２を充填するための収容空間１１０ａが確保してある。その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であり、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００４４】
上記のように構成したセグメント１０１は、互いに周方向に沿って複数組み立てれば、セグメント１０１が円環を構成し、これを処分坑道Ｂの長手に沿って連続させれば、円筒状の覆工Ｔを構成することになる。ここで、本実施の形態２のセグメント１０１においても、図１１に示すように、処分坑道Ｂの岩盤Ｇに対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有した外殻構造体１１０を適用し、この外殻構造体１１０の収容空間１１０ａに粘土系土質材料１２を充填することによって構成したものである。従って、処分坑道Ｂの内空に搬入して組み立てる作業においては、粘土系土質材料１２が外殻構造体１１０によって覆われた状態となるため、粘土系土質材料１２に損傷や変形を来す恐れがない。しかも、箱体１１の底壁となる部分に補強構造層１２０を設けるようにしているため、セグメント１０１の層厚を増大することなく覆工Ｔに所望の剛性を確保することができるようになる。さらに、セグメント１０１によって構成された覆工Ｔは、処分坑道Ｂの岩盤Ｇに対向する蓋体１３に複数の膨出用穴１３ａを有したものである。従って、岩盤Ｇからの地下水が処分坑道Ｂに向かって浸入すると、この地下水が膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１１０の内部にも浸入するため、粘土系土質材料１２が吸水して膨張する。外殻構造体１１０に充填した粘土系土質材料１２が吸水して膨張すると、膨張した粘土系土質材料１２が膨出用穴１３ａを介して外殻構造体１１０の外部に膨出し、処分坑道Ｂの岩盤Ｇとセグメント１０１とのすき間を埋めるようになる。
【００４５】
以下、セグメント１０１の粘土系土質材料１２がすき間を埋めて遮水性能を発揮するまでの挙動を図１１に従って説明する。
【００４６】
処分坑道Ｂに覆工Ｔを構成した直後は、図１１（ａ）に示すように、処分坑道Ｂの岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１０１との間にすき間が生じている。その後、岩盤Ｇから湧出して地下水が処分坑道Ｂに浸入し、図１１（ｂ）に示すように、岩盤Ｇとセグメント１０１とのすき間の地下水が膨出用穴１３ａを介して、外殻構造体１１０に充填した粘土系土質材料１２に接触すると、粘土系土質材料１２が吸水によって膨張する。吸水して膨張した粘土系土質材料１２は、図１１（ｃ）に示すように、蓋体１３に設けた膨出用穴１３ａから漸次膨出することになり、やがて、図１１（ｄ）に示すように、セグメント１０１と岩盤Ｇとのすき間（水みち）を埋めることになる。また、セグメント１０１と岩盤Ｇとの間に膨出した粘土系土質材料１２は、隣接するセグメント１０１とセグメント１０１との継ぎ目にも進入して互いのすき間を埋めることになる。これらの結果、岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１０１とのすき間が、外殻構造体１１０の外部に膨出した粘土系土質材料１２によって遮水された状態となる。
【００４７】
尚、処分坑道Ｂに覆工Ｔを構成した際に処分坑道Ｂの岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１０１との間に生じたすき間には、図１２（ａ）に示すように、砕石Ｒを裏込め材として充填しておくとさらに良い。処分坑道Ｂの岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１０１とのすき間に砕石Ｒを充填した状態でセグメント１０１の粘土系土質材料１２が遮水性能を発揮するまでの挙動を図１２に従って説明する。
【００４８】
図１２（ａ）に示すように、覆工Ｔを構成した後に岩盤Ｇから湧出して地下水が処分坑道Ｂに浸入し、図１２（ｂ）に示すように、岩盤Ｇとセグメント１０１との空間の地下水が膨出用穴１３ａを介して、外殻構造体１１０に充填した粘土系土質材料１２に接触すると、粘土系土質材料１２が吸水によって膨張する。吸水して膨張した粘土系土質材料１２は、図１２（ｃ）に示すように、蓋体１３に設けた膨出用穴１３ａから漸次膨出し、砕石Ｒのすき間を順次埋めながら広がって、やがて、図１２（ｄ）に示すように、砕石Ｒとともにセグメント１０１と岩盤Ｇとのすき間（水みち）を埋めることになる。また、セグメント１０１と岩盤Ｇとの間に膨出した粘土系土質材料１２は、隣接するセグメント１０１とセグメント１０１との継ぎ目にも進入して互いのすき間を埋めることになる。これらの結果、岩盤Ｇと覆工Ｔのセグメント１０１との間の空間が、外殻構造体１１０の外部に膨出した粘土系土質材料１２によって遮水された状態となる。この図１２に示す覆工構造においては、粘土系土質材料１２の内部に砕石Ｒが含まれるため、図１１に示す覆工構造に比べて、覆工Ｔと岩盤Ｇとのすき間が、より高い密度の粘土系土質材料１２で埋められることになり、遮水性能を向上させることができるようになる。
【００４９】
尚、上述した実施の形態２では、内部にブロック状を成す複数の岩石１２１が配置されたモルタル１２２によって補強構造層１２０を構成するようにしているため、製造が容易、かつ安価であるが、必ずしもこれに限定されない。例えば、箱体１１の底壁を他の部分に比較して厚板に構成することにより補強構造層としても良いし、箱体１１の内部に鉄筋コンクリートを打設することで補強構造層を構成するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１，１０１      セグメント
１０，１１０      外殻構造体
１０ａ，１１０ａ      収容空間
１１      箱体
１２      粘土系土質材料
１３      蓋体
１３ａ      膨出用穴
１２０      補強構造層
１２１      岩石
１２２      モルタル
Ｂ      処分坑道
Ｇ      岩盤
Ｒ      砕石
Ｔ      覆工
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図６】
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