(57)【要約】【課題】亀裂内の移流、分散およびマトリクス拡散に関わるパラメータを正確に同定するためのデータを効率よく得ることが可能なトレーサー試験方法を提供する。【解決手段】対象岩盤から採取した試料に対して、第一のトレーサー物質および第二のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を注入してマルチトレーサー試験を実施する本試験工程Ｓ２と、この試料に対して、第一のトレーサー物質および第二のトレーサー物質と異なるトレーサー物質である第三のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を本試験工程Ｓ２とは異なる流量により注入してトレーサー試験を実施する補足試験工程Ｓ４とを備えるトレーサー試験方法であって、第一のトレーサー物質および第三のトレーサー物質は互いに同等の分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなり、第二のトレーサー物質は第一のトレーサー物質とは異なる分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなる。【選択図】図１
2014081233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象岩盤から採取した試料に対して、第一のトレーサー物質および第二のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を注入してマルチトレーサー試験を実施する本試験工程と、
前記試料に対して、前記第一のトレーサー物質および前記第二のトレーサー物質と異なるトレーサー物質である第三のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を前記本試験工程とは異なる流量により注入してトレーサー試験を実施する補足試験工程と、を備えるトレーサー試験方法であって、
前記第一のトレーサー物質および前記第三のトレーサー物質が、互いに同等の分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなり、
前記第二のトレーサー物質が、前記第一のトレーサー物質とは異なる分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなることを特徴とする、トレーサー試験方法。
【請求項２】
前記本試験工程の後で、かつ、前記補足試験工程の前に、前記補足試験工程におけるトレーサー溶液の注入流量を設定する流量条件設定工程を備えており、
前記流量条件設定工程では、前記マルチトレーサー試験で得られた結果を式１にあてはめて、無次元パラメータαが基準値を下回るような注入流量Ｑｆを設定し、
前記補足試験工程では、前記注入流量Ｑｆ以上の注入流量でトレーサー試験を実施することを特徴とする、請求項１に記載のトレーサー試験方法。
【数１】
2014081233.tif 000017
【請求項３】
ハロゲンイオンのヨウ化物イオン、臭素イオンまたは塩化物イオンのうちの１つを前記第一のトレーサー物質とし、残りの２つのうちの１つを前記第三のトレーサー物質とし、
ペンタフルオロ安息香酸を前記第二のトレーサー物質とすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトレーサー試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレーサー試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
亀裂を有する岩盤中の物質移行特性を把握するための試験方法として、トレーサー物質を含むトレーサー溶液を岩盤試料の注水面から浸透させて、排出面から流出したトレーサー溶液のトレーサー濃度の時間変化を測定するトレーサー試験がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、放射性廃棄物地層処分の対象岩盤に対して、トレーサー試験を実施することで汚染物質の移動に関わる各種パラメータを取得し、取得したパラメータに基づいた数値解析等により天然バリアを構成する岩盤の評価を行う場合がある。
【０００４】
岩盤を対象としたトレーサー試験では、物質の主な移行経路となる亀裂内の移流・分散に関わるパラメータである亀裂開口幅、亀裂内の分散係数を求める。しかし、堆積岩のように間隙率の大きい岩盤では、これらのパラメータに加えて、亀裂から岩石基質部（マトリクス部）への拡散に関わるパラメータ（マトリクス拡散係数）も求める必要がある。
ここで、亀裂内の移流とは地下水の流れによる物質の移動をいい、亀裂内の分散とは亀裂内の物質の流動経路や流速の不均質性に起因して生じる物質の広がりをいい、拡散とは濃度勾配による物質の移動をいう。岩盤を対象としたトレーサー試験では、主に亀裂内の移流・分散が卓越するが、亀裂からマトリクス部への拡散により、亀裂内を移動する物質の一部がマトリクス内に移動するため、亀裂内の物質の移動速度が、見掛け上、遅延される効果が働く。
【０００５】
前記の亀裂開口幅、亀裂内の分散係数およびマトリクス拡散係数の３つのパラメータは、トレーサー試験によって測定した排出面から流出したトレーサー溶液のトレーサー濃度の時間変化のデータ（以下、「破過曲線」という）と、亀裂内の移流・分散およびマトリクス拡散を考慮した支配方程式の解とのマッチングによって求める。しかし、一回のトレーサー試験によって求められる１つの破過曲線データから、前記の亀裂開口幅、亀裂内の分散係数およびマトリクス拡散係数の３つのパラメータを一度に決定することは困難である。そのため、従来、トレーサー溶液の注入量を変化させて複数回のトレーサー試験を実施する方法（以下、「マルチ流量試験」という）や、水中での分子拡散係数の異なる複数のトレーサー溶液を同時に注入する方法（以下、「マルチトレーサー試験」という）により、複数の破過曲線データを取得し、これらを同時にマッチングすることによって、前記の３つのパラメータを求めていた。
【０００６】
ここで、破過曲線と支配方程式の解とのマッチングとは、支配方程式の解を利用して、前記の３つのパラメータの組合せを順次変化させながら計算した理論曲線と、トレーサー試験から求めた破過曲線を比較し、トレーサー試験から求めた破過曲線と理論曲線が最も良く一致する時の前記３つのパラメータの組合せを求めることをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−６４３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、マルチ流量試験やマルチトレーサー試験によって、前記の３つのパラメータを求めるためには、複数取得される破過曲線データのうちの少なくとも１つの破過曲線データが、求められる前記の３つのパラメータの範囲に応じたトレーサー溶液の注入流量を適切に調整された条件で実施された試験によって求められる必要がある。注入流量を適切に調整された条件で試験が実施されていない場合は、マルチ流量試験やマルチトレーサー試験を実施しても、前記の３つのパラメータを一意に決定することができなくなる。これは、前記の３つのパラメータのうち、特に亀裂開口幅の違いが試験結果に与える感度が低くなるためである（パラメータが変わってもトレーサー濃度の時間変化の曲線の形状が変わらない）。
【０００９】
本来、前記の３つのパラメータは未知パラメータであるため、その値の正確な範囲を事前に推定することができない場合がある。そのため、マルチ流量試験やマルチトレーサー試験によって取得された複数の破過曲線データの全てが、適切な流量条件下で実施された試験から求められないことがあった。この場合には、流量条件の見直しを行い、同じ試験を再度実施する必要があった。ところが、再試験を実施する場合は、試料の洗浄や、試験の準備に多大な時間と労力を要するため、より効率的な試験方法の開発が望まれていた。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、亀裂開口幅、亀裂内の分散係数およびマトリクス拡散係数の３つのパラメータを正確に同定するための破過曲線データを効率よく得ることが可能なトレーサー試験方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、対象岩盤から採取した試料に対して第一のトレーサー物質および第二のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を注入してマルチトレーサー試験を実施する本試験工程と、前記試料に対して前記第一のトレーサー物質および前記第二のトレーサー物質と異なるトレーサー物質である第三のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を前記本試験工程とは異なる流量により注入してトレーサー試験を実施する補足試験工程とを備えるトレーサー試験方法であって、前記第一のトレーサー物質および前記第三のトレーサー物質が、互いに同等の分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなり、前記第二のトレーサー物質が、前記第一のトレーサー物質とは異なる分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなることを特徴としている。
【００１２】
かかるトレーサー試験方法によれば、本試験工程の試験結果と補足試験工程の試験結果とを組み合わせることにより、正確なパラメータの同定が可能な破過曲線データを効率よく得ることができる。
【００１３】
なお、前記本試験工程の前に、前記本試験工程におけるトレーサー溶液の注入流量を設定する準備工程を備えており、前記準備工程では、前記の３つのパラメータのうち、亀裂開口幅と、マトリクス拡散係数の範囲を推定し、推定したパラメータを式１にあてはめて、無次元パラメータであるαが基準値より小さくなる注入流量Ｑｆを決定する。ここで、無次元パラメータαは、式１に示すように、Ｔ０とＴ０２Ａ２の比をあらわすものであり、αが過大となる条件では、前記の３つのパラメータのマッチングにおいて、前記亀裂開口幅の感度が小さくなり、前記の３つのパラメータを決定できない。なお、Ｔ０は亀裂内の移流による平均滞留時間、Ａはマトリクス拡散による移行パラメータであり、それぞれ後記の式２，３で表される。
【００１４】
【数１】
2014081233.tif 000003
【００１５】
【数２】
2014081233.tif 000004
【００１６】
なお、準備工程における、前記の３つのパラメータの推定の方法は、たとえば、トレーサー試験の対象とする試料の近傍から採取した別の試料を用いて予備的な試験を実施する方法や、既往の文献から同様の岩種のデータを引用するなどの方法があるが、これに限られるものではなく、どのような手段を用いても良い。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のトレーサー試験方法であって、前記本試験工程の後で、かつ、前記補足試験工程の前に、前記補足試験工程におけるトレーサー溶液の注入流量を設定する流量条件設定工程を備えており、前記流量条件設定工程では、前記マルチトレーサー試験で得られた結果を式１にあてはめて、無次元パラメータαが基準値を下回るような注入流量Ｑｆを設定し、前記補足試験工程では、前記注入流量Ｑｆ以上の注入流量でトレーサー試験を実施することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のトレーサー試験方法であって、ハロゲンイオンのヨウ化物イオン、臭素イオンまたは塩化物イオンのうちの１つを前記第一のトレーサー物質とし、残りの２つのうちの１つを前記第三のトレーサー物質とし、ペンタフルオロ安息香酸を前記第二のトレーサー物質とすることを特徴としている。こうすることで、本試験工程におけるマルチトレーサー試験後に試料を洗浄せずに補足試験工程のトレーサー試験を実施しても、トレーサー溶液の濃度を測定することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のトレーサー試験方法によれば、亀裂開口幅、亀裂内の分散係数およびマトリクス拡散係数の３つのパラメータを正確に同定するための破過曲線データを効率よく得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るトレーサー試験方法の手順を示すフロー図である。
【図２】マトリクス拡散が生じる破過曲線の一例と、マトリクス拡散が生じない破過曲線の一例を示すグラフである。
【図３】（ａ）は時間ｔ＝ｔ０．５までの破過曲線、（ｂ）は（ａ）の注入流量を１／１０にした破過曲線である。
【図４】濃度変化率の概念を示すグラフである。
【図５】濃度変化率とαの関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は本試験工程のマルチトレーサー試験結果による破過曲線、（ｂ）は補足試験工程のトレーサー試験による破過曲線、（ｃ）は本試験工程のマルチトレーサー試験における第一のトレーサー物質と、補足試験工程のトレーサー試験における第三のトレーサー物質による破過曲線である。
【図７】トレーサー試験の試験装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係るトレーサー試験方法は、図１に示すように、準備工程Ｓ１と、本試験工程Ｓ２と、流量条件設定工程Ｓ３と、補足試験工程Ｓ４とを備えるものである。なお、パラメータ同定Ｓ５は、本試験工程のマルチトレーサー試験結果と補足試験工程のトレーサー試験結果から、亀裂開口幅、亀裂内の分散係数およびマトリクス拡散係数の３つのパラメータの最終的な値を同定する工程である。
【００２２】
準備工程Ｓ１は、対象岩盤における亀裂開口幅２ｂの推定値および岩石基質部の拡散係数（マトリクス拡散係数）Ｄｍの推定値からトレーサー溶液の注入流量を設定する工程である。注入流量の設定では、亀裂開口幅と、マトリクス拡散係数の推定値を式１にあてはめて、αが基準値より小さくなる注入流量Ｑｆを決定する。
【００２３】
【数３】
2014081233.tif 000005
【００２４】
ここで、前記の式１を用いた注入流量の設定方法は、試験中の試料内のトレーサー溶液の移動現象のうち、亀裂内の移流とマトリクス拡散のバランスを考慮した試験条件を設定するための方法である。
【００２５】
図２に、マトリクス拡散が生じない場合と、マトリクス拡散が生じる場合の破過曲線の一例を示す。なお、図２は、簡単のため、亀裂内の分散を無視した支配方程式（式７のＤｆ＝０とした方程式）の理論解である式４を用いて計算したものである。図２に示すように、亀裂内の分散が生じない場合、マトリクス拡散が生じなければ、試料の亀裂内を通って排出されるトレーサー溶液の濃度は、時間ｔ＝Ｔ０で注入したトレーサー溶液の濃度まで上昇する（ｃｆ／ｃ０＝１．０となる。ここでｃｆ：試料から排出されるトレーサー溶液の濃度、ｃ０：試料に注入したトレーサー溶液の濃度をあらわす。）。一方、マトリクス拡散が生じる場合は、亀裂内を通過する間に、亀裂からマトリクス部への拡散によって、亀裂内の物質がマトリクス部へ移行して貯留されるため、排出されるトレーサー溶液の濃度上昇が遅延され、時間ｔ＝Ｔ０以降から徐々に上昇し、式５に示す時間ｔ＝ｔ０．５において、注入したトレーサー溶液の濃度の１／２まで上昇する。ここで、Ｔ０は亀裂内の移流による平均滞留時間、Ｔ０２Ａ２はマトリクス拡散による遅延時間であり、式１５および式１８のようにあらわされる。なお、式５のｔ０．５は、式４のｃｆ／ｃ０を０．５とし、ｔについて変形すれば求めることができる。また、式５中に含まれる１．１は、相補誤差関数の逆算によって近似的に求められる定数である。
【００２６】
【数４】
2014081233.tif 000006
【００２７】
【数５】
2014081233.tif 000007
【００２８】
図３の（ａ）に、式４を用いて、表１の条件によって計算した時間ｔ＝ｔ０．５までの破過曲線を示す。なお、図３中には、開口幅のみを２倍変化させた場合の破過曲線の変化を併せて示す。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の注入流量を１／１０にしたこと以外は、図３の（ａ）と全て同じ条件で計算した結果である。図３に示すように、注入流量Ｑｆの大きいｃａｓｅ１は、同じ２倍の開口幅の変化に対する破過曲線の変化がｃａｓｅ２よりも大きい。この違いは、前記の亀裂内の移流による平均滞留時間Ｔ０と、マトリクス拡散による遅延時間Ｔ０２Ａ２の比と関連づけて以下のように説明できる。式１５，１８より、注入流量ＱｆはＴ０∝１／Ｑｆ、Ｔ０２Ａ２∝１／Ｑｆ2の関係にあるため、注入流量Ｑｆが変わると、図３のようにＴ０とＴ０２Ａ２の比（=α）が変化する。また、開口幅２ｂはＴ０∝２ｂの関係にあり、Ｔ０２Ａ２とは無関係であるため、開口幅の変化は、図３のようにＴ０の変化に相当する曲線の時間軸方向への平行移動として現れる。注入流量の小さいｃａｓｅ２は、着目する時間ｔ０．５に対してＴ０が極端に小さいため（すなわちＴ０＜＜Ｔ０２Ａ２であるため）、開口幅の変化に対する曲線の変化量が相対的に小さくなっている。したがって、注入流量が小さく、滞留時間Ｔ０に対して、マトリクス拡散による遅延時間Ｔ０２Ａ２が過大となるような条件では（すなわち、αが過大となるような条件では）、開口幅の感度が小さくなり、一意的なパラメータの同定が困難になると言える。
【００２９】
【表１】
2014081233.tif 000008
【００３０】
前記のαが過大とならない条件を設定するために、式６の濃度変化率を用いることができる。図４に、濃度変化率の概念を示す。濃度変化率は、開口幅のγ倍の変化に対する時間ｔにおける濃度の変化率であり、開口幅の感度の一つの指標と考えられる値である。式６中のｃ１は時間ｔにおける亀裂内の相対濃度（ｃｆ／ｃ０）、ｃ２は開口幅をγ倍大きくした場合の、同じ時間ｔの相対濃度（ｃｆ／ｃ０）である。図４のように、時間ｔ＝ｔ０．５に着目する場合、式１１〜１４に式５を代入すれば、式６のｃ１とｃ２を求めることができ、濃度変化率は、αとＰｅとγの関数で表されることが分かる。
なお、ペクレ数Ｐｅは、亀裂内の分散に関わるパラメータであり、後記の式１６であらわされる。
【００３１】
【数６】
2014081233.tif 000009
【００３２】
図５に時間ｔ＝ｔ０．５に着目した場合の、２倍の開口幅の変化（γ＝２．０）に対する濃度変化率とαの関係を示す。なお、図５には、Ｐｅ=１，１０，１００の３ケースを示した。図５に示すように、Ｐｅの範囲によって程度は異なるが、濃度変化率は、無次元パラメータαが小さくなるほど大きくなっており、αが小さくなるほど開口幅の感度が大きくなることが分かる。したがって、図５の濃度変化率とαの関係に基づいて、式1のようなαの基準値を設ければ、適切な注入流量Ｑｆを決定することができる。たとえば，濃度センサーの測定精度や分解能などから、開口幅の同定に必要な濃度変化率を決定し、図５の濃度変化率とαの関係からαの基準値を決定すれば（たとえば、α＜５など）、式1から適切な注入流量Ｑｆ条件を求めることができる。
【００３３】
本試験工程Ｓ２は、対象岩盤から採取した試料２に対して、２種類以上のトレーサー物質が溶解したトレーサー溶液を注入してマルチトレーサー試験を実施する工程である（図７参照）。
マルチトレーサー試験では、第一のトレーサー物質と第二のトレーサー物質とが溶解したトレーサー溶液を使用する。
【００３４】
本実施形態のマルチトレーサー試験は、準備工程Ｓ１において決定した注入流量条件に基づいて実施する。
【００３５】
本実施形態では、第一のトレーサー物質として、ハロゲンイオンのヨウ化物イオンを使用するが、第一のトレーサー物質はヨウ化物イオンに限定されるものではなく、例えば、ハロゲンイオンの臭素イオンや塩化物イオンであってもよい。
【００３６】
第二のトレーサー物質は、第一のトレーサー物質とは異なる分子拡散係数を有する非吸着性のトレーサー物質よりなる。
本実施形態では、第二のトレーサー物質として、ペンタフルオロ安息香酸を使用するが、他のトレーサー物質を使用してもよい。
【００３７】
マルチトレーサー試験が終了したら、図６の（ａ）に示すように、試験結果から２つの破過曲線（第一のトレーサー物質から得られた破過曲線ＢＴＣ１，第二のトレーサー物質から得られた破過曲線ＢＴＣ２）を作成し、得られた破過曲線ＢＴＣ１，ＢＴＣ２と式７，８の支配方程式の解である式１１とのマッチングにより対象岩盤の亀裂の開口幅２ｂ、亀裂内の縦方向分散長αＬおよびマトリクス拡散係数Ｄｍの値を仮決定する。
【００３８】
【数７】
2014081233.tif 000010
【００３９】
式７および式８は、平行平板亀裂中の移流・分散現象と、亀裂と直交する方向へのマトリクス拡散現象を考慮して表現された支配方程式である。ここに、ｃｆは亀裂内のトレーサー溶液の濃度、ｃｍはマトリクス内のトレーサー溶液の濃度、ｘは亀裂内の流れ方向への座標軸、ｙは亀裂内の流れと直交する方向への座標軸、ｔは時間、ｖｆは亀裂内の流速、Ｄｆは亀裂内の分散係数、ｎｍはマトリクス部の空隙率、Ｄｍはマトリクス拡散係数、ｂは亀裂開口幅の１／２（２ｂ：亀裂開口幅）、αＬは亀裂内の縦方向分散長、τは岩石基質部の屈曲度、Ｄｄは自由水中における溶質の分子拡散係数を示す。
【００４０】
式７および式８の支配方程式は、下記の初期条件および境界条件を与えることにより、式１１に示す理論解を導き出すことができる。
【００４１】
【数８】
2014081233.tif 000011
【００４２】
ここに、ｃ０は注入するトレーサー溶液の濃度、ξは積分変数を示す。
また、Ｙ、Ｔおよびｌは、それぞれ式１２，式１３および式１４で表される。
【００４３】
【数９】
2014081233.tif 000012
【００４４】
ここに、Ｔ０は亀裂内の平均滞留時間、Ｐｅはペクレ数、Ａはマトリクス拡散による移行パラメータであり、それぞれ式１５，式１６および式１７のように表される。
【００４５】
【数１０】
2014081233.tif 000013
【００４６】
ここに、Ｌは亀裂の流れ方向の長さ（トレーサーの移行距離）、Ｗは亀裂の幅（開口幅ではない）であり、試料の寸法から決まる既知パラメータである。
【００４７】
前記式５中のマトリクス拡散による遅延時間Ｔ０２Ａ２は、式１５および１７から、式１８のようにあらわすことができる。
【００４８】
【数１１】
2014081233.tif 000014
【００４９】
トレーサー試験結果のマッチングでは、まず、トレーサー試験から得られた破過曲線と式１１の理論解とのマッチングにより、Ｔ０、Ｐｅ、Ａを求め、式１５〜１７の関係式から、最終的に亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍを求める。ここで、式１７中のマトリクス部の空隙率ｎｍも本来は未知パラメータであるが、本試験方法では、ｎｍは既知パラメータとして取り扱う。
【００５０】
なお、マルチトレーサー試験から得られた２つの破過曲線（ＢＴＣ１、ＢＴＣ２）のマッチングは、２つの破過曲線（ＢＴＣ１，ＢＴＣ２）を同時にフィッティング可能なパラメータ（Ｔ０、Ｐｅ、Ａ）の組み合わせを求め、式１５〜１７の関係式から亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍを算定する。
【００５１】
なお、マルチトレーサー試験の場合は、分子拡散係数Ｄｄが異なる２つのトレーサー物質のＴ０、Ｐｅ、Ａは、Ｄｄの比率との関係により、式１９〜式２２の関係であらわすことができる。したがって、マルチトレーサー試験の場合は、得られた２つの破過曲線を同時にフィッティング可能で、かつ、式１９〜式２２の関係を満足するようなパラメータ（Ｔ０、Ｐｅ、Ａ）の組合せを求め、式１５〜１７の関係式から亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍを算定する。
【００５２】
【数１２】
2014081233.tif 000015
【００５３】
流量条件設定工程Ｓ３は、本試験工程Ｓ２の結果から仮決定した対象岩盤の亀裂の開口幅２ｂ、岩石基質部の分散長αＬおよびマトリクス拡散係数Ｄｍの妥当性を検証するとともに、補足試験工程の流量条件を設定する工程である。
【００５４】
流量条件設定工程Ｓ３では、マルチトレーサー試験で得られた亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍを式１にあてはめて、無次元パラメータαを算定し、αが基準値を超えていないかどうかを確認するとともに、式１に基づいて算定したαが基準値を超えないような注入流量Ｑｆを決定する。
【００５５】
ここで、準備工程Ｓ１において推定した亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍはあくまで推定値であるため、マルチトレーサー試験で得られた  亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍと必ずしも一致しない場合が多い。流量条件設定工程Ｓ３では、マルチトレーサー試験で得られた亀裂開口幅２ｂ、亀裂内の分散長αＬ、マトリクス拡散係数Ｄｍを式１にあてはめて、無次元パラメータαを算定し、αが準備工程Ｓ１で設定した基準値を超えていないかどうかを確認するとともに、αが基準値を超えないような注入流量Ｑｆを再度決定する。
【００５６】
補足試験工程Ｓ４は、本試験工程Ｓ２でマルチトレーサー試験を実施した試料２と同じ試料を対象にトレーサー試験を実施する工程である。
トレーサー試験は、流量条件設定工程Ｓ３で決定した注入流量条件で実施する。
【００５７】
第三のトレーサー物質は、第一のトレーサー物質とは異なる非吸着性のトレーサー物質よりなるが、第一のトレーサー物質と同等の分子拡散係数を有している。
なお、第一のトレーサー物質として、ヨウ化物イオンを用いた場合には、第三のトレーサー物質として臭素イオンまたは塩化物イオンを使用し、第一のトレーサー物質として塩化物イオンを用いた場合には、第三のトレーサー物質としてヨウ化物イオンまたは臭素イオンを使用する。
【００５８】
なお、トレーサー試験におけるトレーサー溶液の流量は、本試験工程におけるトレーサー溶液の流量とは異なっているものの、第一のトレーサー物質と第三のトレーサー物質は同等の分子拡散係数を有するので、トレーサー溶液の流量を変えた複数回のトレーサー試験（マルチ流量試験）を実施しているとみなすことができる。
本実施形態では、補足試験工程におけるトレーサー溶液の流量が、本試験工程におけるトレーサー溶液の流量よりも大きくなっているが、両試験工程における流量の大きさは限定されるものではない。
【００５９】
トレーサー試験が終了したら、図６の（ｂ）に示すように、トレーサー試験の結果から破過曲線（ＢＴＣ３）を作成する。
【００６０】
パラメータ同定Ｓ５は、本試験工程Ｓ２の結果および補足試験工程Ｓ４から得られた３つの破過曲線と支配方程式の理論解（式１１）のマッチングにより対象岩盤の亀裂の開口幅２ｂ、亀裂内の縦方向分散長αＬおよびマトリクス拡散係数Ｄｍのそれぞれについて値を最終決定する工程である。
【００６１】
なお、補足試験工程Ｓ４で行われたトレーサー試験は、開口幅２ｂの感度が高い流量条件（例えばα＜５となるような条件）で行われたものであるから、破過曲線ＢＴＣ１，ＢＴＣ２およびＢＴＣ３の３つの破過曲線を同時にマッチングすれば、開口幅２ｂを含む３つのパラメータを一義的に決定することができる。
【００６２】
３つの破過曲線ＢＴＣ１〜ＢＴＣ３のうち、本試験工程Ｓ２で求めた、ＢＴＣ１とＢＴＣ２は、マルチトレーサー試験の結果であるため、支配方程式の理論解（式１１）とのマッチングによって、ＢＴＣ１とＢＴＣ２を同時にフィッティング可能で、かつ、式１９〜２２の関係を満足するパラメータを求めればよい。また、補足試験工程Ｓ４で求めたＢＴＣ３は、本試験工程Ｓ２で、第一のトレーサー物質に対して求めた破過曲線ＢＴＣ１と組み合わせると、流量を変えて実施したマルチ流量試験として扱うことができる（図６の（ｃ）参照）。したがって、ＢＴＣ１とＢＴＣ３を同時にフィッティング可能で、かつ、式２３〜２６の関係を満足するパラメータの組合せを求めれば良い。
【００６３】
マルチ流量試験の場合は、トレーサー溶液の注入流量Ｑｆのみを変化させ、対象とする試料や使用するトレーサー物質の分子拡散係数などは同条件としているため、注入流量Ｑｆを変化させたＴ０，Ｐｅ，Ａは、注入流量Ｑｆの変化率との関係により、式２３〜２６のように表すことができる。
【００６４】
【数１３】
2014081233.tif 000016
【００６５】
パラメータ同定Ｓ５では、３つの破過曲線ＢＴＣ１〜ＢＴＣ３と、支配方程式の理論解（式１１）とのマッチングを実施し、ＢＴＣ１〜ＢＴＣ３の３つの破過曲線を同時にフィッティング可能で、かつ、式１９〜２２、ならびに式２３〜２６の関係式を満足するような、パラメータ（Ｔ０、Ｐｅ、Ａ）の組合せを求め、式１５〜１７の関係式から対象岩盤の亀裂の開口幅２ｂ、亀裂内の縦方向分散長αＬおよびマトリクス拡散係数Ｄｍを算定する。
【００６６】
以上、本実施形態のトレーサー試験方法によれば、同一の試料に対して実施したマルチトレーサー試験および補足トレーサー試験により求めた複数の破過曲線を利用しているため、岩盤の亀裂の開口幅と亀裂内の分散係数とマトリクス拡散係数とからなる三つの物質移行パラメータを一意的に求めることができる。
つまり、トレーサー溶液の流量を変化させて実施した２回以上のトレーサー試験結果と、２種類以上のトレーサー物質を同時に注入したマルチトレーサー試験結果とを組み合わせることで、効率的かつ正確なパラメータの同定が可能となる。
【００６７】
これらの三つの物質移行パラメータを利用することで、対象岩盤における溶質の移動状況を把握することができ、例えば汚染物質の移動状況を適切に予測する場合に利用することができる。
【００６８】
また、本試験工程におけるマルチトレーサー試験の結果を用いて、適切な試験条件により補足試験工程におけるトレーサー試験を実施することができるため、より信頼性の高い試験結果を得ることができる。
【００６９】
本試験工程におけるマルチトレーサー試験と補足試験工程におけるトレーサー試験において使用するトレーサー物質として、異なるトレーサー物質を採用しているため、マルチトレーサー試験後に試料を洗浄せずにトレーサー試験を実施しても、トレーサー溶液の濃度を測定することが可能である。そのため、試料の洗浄に要する手間を省略することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１    ボーリングコア
２    試験用試料
３    亀裂
Ｓ１  準備工程
Ｓ２  本試験工程
Ｓ３  流量条件設定工程
Ｓ４  補足試験工程
【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６】
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【図７】
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