(57)【要約】【課題】亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析における解析精度の向上を実現する。【解決手段】評価対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化した後に、亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差判定を、判定対象の亀裂パターン対（（Ａ）に示す亀裂パターンＡ，Ｂ）の形状を円板状に維持したまま、亀裂パターンＡを含む平面Ａと亀裂パターンＢを含む平面Ｂの交線を求め（（Ａ）参照）、亀裂パターンＡの外形線と交線との交点Ａ１，Ａ２を求めると共に、亀裂パターンＢの外形線と交線との交点Ｂ１，Ｂ２を求め（（Ｂ）参照）、交点Ａ１，Ａ２を結ぶ直線と交点Ｂ１，Ｂ２を結ぶ共通部分（（Ｃ）参照）の有無を判断することで行う。【選択図】          図５
2004333245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化するモデル化手段と、
前記亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定する交差判定手段と、
前記交差判定手段による亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、前記亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出されたクラスタを多数個の要素に分割し、前記亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析する解析手段と、
を含む浸透流解析装置。
【請求項２】
前記交差判定手段は、前記個々の亀裂パターン相互の交差の判定を、判定対象の第１の亀裂パターンを含む第１の平面と、判定対象の第２の亀裂パターンを含む第２の平面の交線を求め、第１の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を求めると共に、第２の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を求め、第１の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を結ぶ第１の直線と、第２の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を結ぶ第２の直線の共通部分の有無を判断することで行うことを特徴とする請求項１記載の浸透流解析装置。
【請求項３】
前記要素は三角形とされ、前記解析手段は、前記抽出手段によって抽出されたクラスタを構成する個々の亀裂パターンを、同一のクラスタに属する他の亀裂パターンとの交点が前記三角形要素の節点になるように、多数個の三角形要素に各々分割することで、前記クラスタの多数個の要素への分割を行うことを特徴とする請求項１記載の浸透流解析装置。
【請求項４】
解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化し、
前記亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定し、
亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、前記亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出し、
抽出したクラスタを多数個の要素に分割し、前記亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析する浸透流解析方法。
【請求項５】
コンピュータを、
解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化するモデル化手段、
前記亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定する交差判定手段、
前記交差判定手段による亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、前記亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出する抽出手段、
及び、前記抽出手段によって抽出されたクラスタを多数個の要素に分割し、前記亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析する解析手段
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浸透流解析装置、方法及びプログラムに係り、特に、岩盤内の浸透流を解析するための浸透流解析方法、該浸透流解析方法が適用された浸透流解析装置、及び、コンピュータを前記浸透流解析装置として機能させるためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高レベル放射性廃棄物の処分方法として、溶解させたガラスに高レベル放射性廃棄物（廃液）を溶け込ませて固化させた後に、固化したガラス（ガラス固化体）をオーバーパックと称するステンレス製の円筒型容器に収容し、ガラス固化体を収容したオーバーパックを、地下深部（例えば地下数百ｍ）の地層に埋設する地層処分が従来より知られている。
【０００３】
地下深部は地上に比べて地震・津波・台風等の自然現象の影響を殆ど受けず、戦争・テロ等の人間の行為による影響も受けにくい。また、ガラスは水に溶けにくく、化学的に安定しており、放射性物質はガラスと一体化しているので、仮にガラスが割れたとしても放射性物質だけが流れ出すこともない。更に、地下深部では酸素が極めて少なく、また、緩衝材（オーバーパックを包囲する透水性の低い粘土）の遮水性が高いことから、１００年程度は地下水と接触しないことが期待できるため、オーバーパックの腐食が抑制される。このように、地層処分は高レベル放射性廃棄物を人間の生活環境に影響を及ぼさないように長期に亘って安全・確実に隔離できる最適な処分方法である。
【０００４】
ところで、オーバーパックを地下深部に埋設する処分場（高レベル廃棄物処分場）の安全性の評価に際しては、オーバーパックの埋設箇所やその周囲の岩盤における地下水の挙動を把握することが非常に重要である。岩盤が花崗岩のような結晶質岩（亀裂性岩盤）である場合、亀裂部の透水性が亀裂の無い部分と比べて著しく高いため、亀裂のみが地下水の流路になると仮定し、岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した流路モデル（亀裂ネットワークモデルと称する）を用いて岩盤を浸透する地下水（浸透流）の解析が行われることが多い。
【０００５】
例えば特許文献１には、亀裂性岩盤内に掘削形成された貯蔵空洞及び給水を行うための水封式ボーリング孔を備えた水封式岩盤貯蔵をモデル化し、作成した解析モデルをフラクチャー（亀裂）ネットワークモデルを用いて解析することで、貯蔵空洞周辺の地下水挙動を評価し、評価結果を用いて水封式岩盤貯蔵の設計を行うことが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１８１８０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析では、実際の亀裂を模した亀裂パターンを乱数により発生させ、発生させた亀裂パターン同士の交差の有無を判定することで、浸透流の流路として作用する亀裂パターン群（クラスタ）を認識する。発生される亀裂パターンは実際の亀裂の形状に近い円板状とされているが、多角形の交差判定はスキームが整備されており（交差判定のための方程式が存在し、ソフトウェアも普及している）、また、浸透流解析のため個々の亀裂パターンは最終的に多数個の三角形の要素の集合体として分割する必要があることから、円板状の亀裂パターンを六角形や八角形等の一定形状の多角形に予め置き換えてから交差判定を行うことが半ば習慣化している。
【０００８】
しかしながら、円板状から一定形状の多角形への亀裂パターンの置き換えは、置き換え前と面積がほぼ等しくなるように行われるものの、多角形へ置き換えた後の亀裂パターン同士の交差によって生じる交線の長さは、多角形へ置き換える前の円板状の亀裂パターン同士の交差によって生じる交線の長さとは相違する。前述のように、亀裂ネットワークモデルでは、亀裂パターン同士の交差判定の結果に基づいて流路（クラスタ）を認識するので、亀裂パターン同士の交線の長さの変化は浸透流解析の解析精度に大きな影響を与える。また、円板状から一定形状の多角形への亀裂パターンの置き換えに際して他の亀裂パターンとの交差を考慮していないので、多角形へ置き換える前の円板状の亀裂パターンでは交差する亀裂パターン同士が、多角形に置き換えた後の交差判定では「交差しない」と判定される事態も発生し得る。このように、亀裂ネットワークモデルを用いた従来の浸透流解析は、解析精度の点で改善の余地があった。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析における解析精度の向上を実現できる浸透流解析装置、方法及びプログラムを得ることが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る浸透流解析装置は、解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化するモデル化手段と、前記亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定する交差判定手段と、前記交差判定手段による亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、前記亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出されたクラスタを多数個の要素に分割し、前記亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析する解析手段と、を含んで構成されている。
【００１１】
請求項１記載の発明では、モデル化手段により、解析対象の岩盤が、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化される。なお、亀裂ネットワークモデルにおける個々の亀裂パターンは、例えば解析対象の岩盤又はその近傍の岩盤を観察したり、サンプルを採取して解析することで、岩盤中に存在している一部の亀裂の特性（半径、密度、方向、透水量係数等）を表す亀裂データを取得し、取得した亀裂データに基づいて、解析対象の岩盤中の亀裂の特性の確率密度関数を表す亀裂特性データを生成し、生成した亀裂特性データに基づき乱数等を用いて発生させることができる。
【００１２】
また、請求項１記載の発明に係る交差判定手段は、モデル化手段によって生成された亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定する。個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま亀裂パターン相互の交差を判定することで、個々の亀裂パターンを一定形状の多角形に置き換えた後に亀裂パターン相互の交差を判定する場合と比較して、亀裂パターン相互の交差の有無を精度良く判定できると共に、亀裂パターン相互の交差位置（交点の位置）も精度良く求めることができる。
【００１３】
なお、交差判定手段による個々の亀裂パターン相互の交差判定は、具体的には、例えば請求項２に記載したように、判定対象の第１の亀裂パターンを含む第１の平面と、判定対象の第２の亀裂パターンを含む第２の平面の交線を求め（交線が存在しない場合は交差無しと判定する）、第１の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を求める（交点の対が存在しない場合は交差無しと判定する）と共に、第２の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を求め（交点の対が存在しない場合は交差無しと判定する）、第１の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を結ぶ第１の直線と、第２の亀裂パターンの外形線と前記交線との交点の対を結ぶ第２の直線の共通部分の有無を判断する（第１の直線と第２の直線の共通部分が存在しない場合にも交差無しと判定する）ことで行うことができる。
【００１４】
また、抽出手段は、交差判定手段による亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群（亀裂ネットワークモデルの境界の複数箇所の間を流路として連結している亀裂パターン群）をクラスタとして抽出し、解析手段は、抽出手段によって抽出されたクラスタを多数個の要素に分割し、亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析する。このように、請求項１記載の発明では、個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま精度良く判定し、該交差判定の結果に基づいて、浸透流の流路として作用する亀裂パターン群を抽出し、亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を解析するので、亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析における解析精度の向上を実現できる。
【００１５】
なお、請求項１記載の発明において、解析手段による浸透流解析には、例えば有限要素法を適用することができる。この場合、解析手段はクラスタを多数個の三角形の要素に分割することができ、詳しくは、例えば請求項３に記載したように、抽出手段によって抽出されたクラスタを構成する個々の亀裂パターンを、同一のクラスタに属する他の亀裂パターンとの交点が三角形要素の節点になるように、多数個の三角形要素に各々分割することで、クラスタの多数個の要素への分割を行うことができる。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、亀裂パターン相互の交差位置（交点の位置）を精度良く求めることができるので、上記のように、同一のクラスタに属する他の亀裂パターンとの交点が三角形要素の節点になるように個々の亀裂パターンを多数個の三角形要素に各々分割することで、亀裂パターンを適切な位置で分割することができ、浸透流解析における解析精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項４記載の発明に係る浸透流解析方法は、解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化し、前記亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定し、亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、前記亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出し、抽出したクラスタを多数個の要素に分割し、前記亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析するので、請求項１記載の発明と同様に、亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析における解析精度の向上を実現することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明に係るプログラムは、コンピュータを、解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化するモデル化手段、前記亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターン相互の交差を、個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定する交差判定手段、前記交差判定手段による亀裂パターン相互の交差判定の結果に基づき、前記亀裂ネットワークモデルにおいて浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出する抽出手段、及び、前記抽出手段によって抽出されたクラスタを多数個の要素に分割し、前記亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を分割後の個々の要素を単位として解析する解析手段として機能させる。
【００１９】
請求項５記載の発明に係るプログラムは、コンピュータを、モデル化手段、交差判定手段、抽出手段及び解析手段として機能させるためのプログラムであるので、コンピュータが請求項５記載の発明に係るプログラムを実行することにより、コンピュータが請求項１に記載の浸透流解析装置として機能することになり、請求項１記載の発明と同様に、亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析における解析精度の向上を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には本発明を適用可能なパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１０が示されている。ＰＣ１０は、ＣＰＵ１０Ａ、ＲＯＭ１０Ｂ、ＲＡＭ１０Ｃ及び入出力ポート１０Ｄが、データバス、制御バス、アドレスバス等から成るバス１０Ｅを介して互いに接続されて構成されている。また入出力ポート１０Ｄには、各種の入出力機器として、ＣＲＴ又はＬＣＤから成るディスプレイ１２、キーボード１４、マウス１６、プリンタ１８、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０、ＣＤ−ＲＯＭ２２からの情報の読み出しを行うＣＤ−ＲＯＭドライブ２４が各々接続されている。
【００２１】
ＰＣ１０のＨＤＤ２０には、後述する岩盤評価処理を行うための岩盤評価プログラムがインストールされている。岩盤評価プログラムをＰＣ１０にインストール（移入）するには幾つかの方法があるが、例えば岩盤評価プログラムをセットアッププログラムと共にＣＤ−ＲＯＭ２２に記録しておき、該ＣＤ−ＲＯＭ２２をＣＤ−ＲＯＭドライブ２４にセットし、ＣＰＵ１０Ａに対して前記セットアッププログラムの実行を指示すれば、ＣＤ−ＲＯＭ２２から岩盤評価プログラムが順に読み出され、読み出された岩盤評価プログラムがＨＤＤ２０に順に書き込まれることで、岩盤評価プログラムのインストールが行われる。この岩盤評価プログラムは請求項５に記載のプログラムに対応しており、ＣＰＵ１０Ａが岩盤評価プログラムを実行することで、ＰＣ１０は本発明に係る浸透流解析装置として機能する。
【００２２】
次に本実施形態の作用として、高レベル廃棄物処分場の建設候補地について、地下深部のオーバーパック埋設箇所の周囲の岩盤（以下、評価対象の岩盤）における浸透流（地下水挙動）を解析し、評価対象の岩盤を評価する場合の作業・処理について説明する。
【００２３】
評価対象の岩盤における浸透流の解析にあたっては、まず高レベル廃棄物処分場建設候補地の露頭や坑道の壁面を観察したり、ボーリングを行うことで得られたサンプルに対して所定の試験を行うことで、評価対象の岩盤中に存在している亀裂の特性（どのような亀裂がどのように分布しているか）を推定するための亀裂データの収集が行われる。収集対象の亀裂データとしては、例えば図３（Ａ）に示すように、トレース長データ、亀裂トレースマップ、亀裂方向データ、透水量係数データが挙げられる。
【００２４】
トレース長データは、岩盤中の亀裂の長さ（トレース長）の分布を表すデータであり、露頭や坑道の壁面に現れている個々の亀裂のトレース長を測定し、個々の亀裂のトレース長をクラス分けして集計することで得られる。また、亀裂トレースマップは岩盤中での亀裂の分布状態（密度）を表すデータであり、坑道の壁面等に現れている各亀裂をトレースすることで得られる。また、亀裂方向データは岩盤中の亀裂の方向を表すデータであり、ボーリングによって得られたサンプル中に存在する個々の亀裂の方向を求め、求めた方向をベクトルに置き換えて２次元のチャート上にプロットすることで得られる。また、透水量係数データは岩盤中の亀裂の透水量係数の分布を表すデータであり、ボーリングによって得られたサンプルに対して透水試験を行い、サンプルに含まれる亀裂の本数を考慮しながら透水試験の結果に合致するように、個々の亀裂の透水量係数の分布を推定演算することで得られる。
【００２５】
上記のようにして亀裂データの収集が完了すると、オペレータはＰＣ１０を起動して岩盤評価プログラムの実行を指示する。これにより、ＰＣ１０のＣＰＵ１０Ａで岩盤評価プログラムが実行されることで、図２に示す岩盤評価処理がＰＣ１０で行われる。
【００２６】
岩盤評価処理では、まずステップ１００で亀裂データの入力を要請するメッセージをディスプレイ１２に表示し、該メッセージに従いオペレータによってキーボード１４等が操作されて亀裂データが入力されることで、亀裂データを取得する。なお、ＰＣ１０をＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して他のコンピュータと接続しておき、他のコンピュータに予め記憶されている亀裂データを受信することで亀裂データを取得するようにしてもよい。
【００２７】
ステップ１０２では、ステップ１００で取得した亀裂データに基づき、評価対象の岩盤内に存在している亀裂の特性（個々の亀裂を規定するトレース長、中心位置、方向及び透水量係数の各パラメータ）を確率密度関数で表す亀裂特性データを生成する。なお、亀裂特性データは評価対象の岩盤中に存在する亀裂の特性を統計的に推定した結果に相当し、具体的には、例えば図３（Ｂ）に示すように、亀裂半径分布の確率密度関数、亀裂中心位置分布、亀裂方向分布の確率密度関数、単一亀裂の透水量係数の確率密度関数を用いることができる。
【００２８】
なお、亀裂半径分布の確率密度関数はトレース長データに基づいて生成されるが、トレース長データは坑道や露頭で観測された亀裂のトレース長を表しており、実際の亀裂の長さとは相違しているため、亀裂半径分布の確率密度関数の生成にあたっては、まずトレース長データからシミュレーションによって亀裂の半径分布を解析した後に、解析結果に基づいて亀裂半径分布の確率密度関数が生成される。また、亀裂中心位置分布は、亀裂トレースマップに基づいて亀裂の中心位置の分布が解析されることで生成され、亀裂方向分布の確率密度関数は亀裂方向データに基づいて生成され、単一亀裂の透水量係数の確率密度関数は透水量係数データに基づいて生成される。
【００２９】
亀裂特性データが生成されると、次のステップ１０４では、ステップ１０２で生成した亀裂特性データに基づき、評価対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を厚みゼロの円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化する。ステップ１０４の処理によって生成される亀裂ネットワークモデルの一例を図４に示す。なお、ステップ１０４における亀裂ネットワークモデルの生成にあたっては、亀裂ネットワークモデル中の個々の亀裂パターンのパラメータ（半径、中心位置、方向及び透水量係数）が、亀裂特性データが表す亀裂の特性の確率密度関数に従い乱数を用いて決定され、決定されたパラメータに従って個々の亀裂パターンが生成される。
【００３０】
ステップ１０６では亀裂ネットワークモデルを所定数（例えば数十〜数百個）生成したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１０４に戻り、ステップ１０６の判定が肯定される迄ステップ１０４，１０６を繰り返す。これにより、所定数の亀裂ネットワークモデルが各々生成される。ステップ１０４で生成される所定数の亀裂ネットワーク中の個々の亀裂パターンは、評価対象の岩盤中に存在する亀裂の特性を統計的に推定した結果に相当する亀裂特性データに基づいて特性が決定されるので、ステップ１０４，１０６により、評価対象の岩盤中に存在する亀裂の特性が全体として精度良く反映された所定数の亀裂ネットワークモデルが得られることになる。上述したステップ１００〜ステップ１０６は本発明のモデル化手段に対応している。
【００３１】
ステップ１０６の判定が肯定されるとステップ１０８へ移行し、生成された所定数の亀裂ネットワークモデルの中から、処理対象の単一の亀裂ネットワークモデルのデータを取り出す。次のステップ１１０では、ステップ１０８でデータを取り出した処理対象の亀裂ネットワークモデルの中から単一の亀裂パターン（以下、便宜的に亀裂パターンＡと称する）のデータを取り出す。そしてステップ１１２では、ステップ１１０で取り出した亀裂パターンＡのデータに基づいて、亀裂パターンＡを含む平面Ａ（図５（Ａ）も参照）を求める。
【００３２】
次のステップ１１４では、処理対象の亀裂ネットワークモデル中の各亀裂パターンの中に、亀裂パターンＡとの交差判定を行っていない亀裂パターンが有るか否か判定する。判定が肯定された場合にはステップ１１６へ移行し、亀裂パターンＡとの交差判定を行っていない単一の亀裂パターン（以下、便宜的に亀裂パターンＢと称する）のデータを取り出す。そしてステップ１１８では、ステップ１１６で取り出した亀裂パターンＢのデータに基づいて、亀裂パターンＢを含む平面Ｂ（図５（Ａ）も参照）を求める。
【００３３】
またステップ１２０では、ステップ１１２で求めた平面Ａとステップ１１８で求めた平面Ｂの交線（図５（Ａ）参照）を求める。次のステップ１２２では、ステップ１２０の処理結果に基づき平面Ａと平面Ｂの交線が存在しているか否か判定する。平面Ａと平面Ｂが平行な場合はステップ１２２の判定が否定され、何ら処理を行うことなくステップ１１４に戻る。
【００３４】
一方、平面Ａと平面Ｂが非平行であれば、ステップ１２２の判定が肯定されてステップ１２４へ移行し、例として図５（Ｂ）に示すように、平面Ａ，Ｂの交線と亀裂パターンＡの外形線（円）との交点Ａ１，Ａ２を演算する。また、次のステップ１２６では、例として図５（Ｂ）に示すように、平面Ａ，Ｂの交線と亀裂パターンＢの外形線（円）との交点Ｂ１，Ｂ２を演算する。ステップ１２８では交点Ａ１，Ａ２を結ぶ直線と交点Ｂ１，Ｂ２を結ぶ直線の共通部分を求め、次のステップ１３０では、交点Ａ１，Ａ２を結ぶ直線と交点Ｂ１，Ｂ２を結ぶ直線の共通部分（重なっている部分）が存在しているか否か判定する。
【００３５】
ステップ１３０の判定が否定された場合は亀裂パターンＡ，Ｂが交差していないと判断できるので、何ら処理を行うことなくステップ１１４へ戻る。なお、ステップ１３０の判定は、先のステップ１２４で平面Ａ，Ｂの交線と亀裂パターンＡの外形線とが交差していなかった場合、及び、先のステップ１２６で平面Ａ，Ｂの交線と亀裂パターンＡの外形線とが交差していなかった場合（この場合も亀裂パターンＡ，Ｂが交差していないと判断できる）にも否定される。
【００３６】
また、図５（Ａ）に示すように、亀裂パターンＡ，Ｂが交差している場合は、図５（Ｃ）に示すように、交点Ａ１，Ａ２を結ぶ直線と交点Ｂ１，Ｂ２を結ぶ直線に共通部分が生ずるので、ステップ１３０の判定が肯定されてステップ１３２へ移行し、共通部分の両端を亀裂パターンＡ，Ｂの交点として記憶する。例えば図５（Ｃ）の例では、亀裂パターンＡ，Ｂの交点として交点Ａ１，Ｂ２が記憶されることになる。なお、上述したステップ１１０〜ステップ１３２は本発明に係る交差判定手段（詳しくは請求項２に記載の交差判定手段）に対応している。
【００３７】
本実施形態では、上記のように亀裂パターンＡ，Ｂの交差判定を、亀裂パターンＡ，Ｂの形状を円板状に維持したまま行っているので、亀裂パターンを一定形状の多角形に置き換えた後に交差判定を行う従来方式と比較して、亀裂パターンＡ，Ｂの交差の有無を精度良く判定できると共に、亀裂パターンＡ，Ｂの交差位置（交点の位置）も精度良く求めることができる。また、上記のように、亀裂パターンＡ，Ｂの交差判定に際し、まず亀裂パターンＡを含む平面Ａと亀裂パターンＢを含む平面Ｂの交線を求めることで、該交線に基づく亀裂パターンＡ，Ｂの交差判定を２次元の幾何問題として扱うことができるので、亀裂パターンＡ，Ｂの交差判定を簡易な処理で実現することができる。
【００３８】
ステップ１３２の処理を行うとステップ１１４へ戻り、ステップ１１４の判定が否定される迄、ステップ１１４〜１３２が繰り返される。処理対象の亀裂ネットワークモデルに、亀裂パターンＡとの交差判定を行っていない亀裂パターンが存在していない状態になると、ステップ１１４の判定が否定されてステップ１３４へ移行し、処理対象の亀裂ネットッワークモデルから、亀裂パターンＡとして全ての亀裂パターンを取り出したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１１０に戻り、ステップ１１０以降の処理を繰り返す。これにより、処理対象の亀裂ネットワークモデル中の亀裂パターンに対し、亀裂パターンの全ての組み合わせについて交差判定が各々行われ、交差していると判定された亀裂パターンの対については、交差位置（交点の位置）がデータとして記憶されることになる。
【００３９】
処理対象の亀裂ネットワークモデル中の全ての亀裂パターンの組み合わせについて交差判定を行うと、ステップ１３４の判定が肯定されてステップ１３６へ移行し、処理対象の亀裂ネットワークモデルにおいて、浸透流の流路として作用する全ての亀裂パターン群（クラスタ）を抽出する。具体的には、まず亀裂パターン同士の交差判定の結果に基づき、連結（交差）している複数の亀裂パターンから成る亀裂パターン群（クラスタ）を抽出する。次に、抽出した個々のクラスタについて、個々のクラスタを構成する亀裂パターンの中に、亀裂ネットワークモデルの境界面（例えば図４に示すように、亀裂ネットワークモデルの外形形状が立方体であれば、６個の境界面（外面）のうちの何れかの面）に露出している亀裂パターン（外形線が前記外面と交差している亀裂パターン）が存在しているか否かを判定し、互いに異なる外面に露出している複数の亀裂パターンが存在しているクラスタを、浸透流の流路として作用するクラスタとして抽出することができる。なお、ステップ１３６は本発明に係る抽出手段に対応している。
【００４０】
亀裂ネットワークモデルでは、亀裂のみが浸透流の流路になると仮定しているので、次のステップ１３８では、ステップ１３６で抽出された浸透流の流路として作用するクラスタに属していない全ての亀裂パターンを、浸透流の流路として作用しない亀裂パターンとして除去する。
【００４１】
ステップ１４０では、処理対象の亀裂ネットワークモデルについて、先のステップ１３６で抽出されたクラスタを浸透流の流路と見なし、有限要素法を適用して浸透流の解析を行うために、先のステップ１３６で抽出されたクラスタを構成する個々の亀裂パターン（ステップ１３８の処理で除去されずに残った亀裂パターン）を、同一のクラスタに属する他の亀裂パターンとの交点を考慮して多数個の三角形要素に各々分割する。
【００４２】
具体的には、円板状の亀裂パターンの要素分割に際しては、まず亀裂パターンの外形の円周上に複数個の頂点が設定され、設定された頂点が辺で結ばれることで、亀裂パターンの外形形状が円から多角形へ置き換えられるが、ステップ１４０では、要素分割対象の亀裂パターンについて、他の亀裂パターンとの交点位置を表すデータを取り込み、取り込んだデータの中に亀裂パターンの外形の円周上に位置している交点を表すデータがあれば、該データが表す交点を多角形の頂点として採用した後に多角形への置き換えを行う。これにより、要素分割対象の亀裂パターンの外形形状が、他の亀裂パターンとの交点位置を頂点として含む多角形状に置き換えられることになる。
【００４３】
また、亀裂パターンの要素分割では、外形形状を多角形に置き換えた後の亀裂パターンに対し、三角形要素の頂点（節点）となる点が多数設定され、設定された節点が直線で結ばれることで多数個の三角形要素へ分割されるが、ステップ１４０では、先に取り込んだデータが表す各交点を節点として採用すると共に、他の亀裂パターンとの交線の両端点に相当する交点対を結ぶ直線が三角形要素の辺となるように、前記交点対を結ぶ直線上に節点を設定した後に、多数個の三角形要素への分割を行う。これにより、要素分割対象の亀裂パターンを、他の亀裂パターンとの交点を考慮して多数個の三角形要素に分割することができ、要素分割対象の亀裂パターンを適切な位置で分割することができる。
【００４４】
ステップ１４２では、個々の三角形要素を単位として、次の（１）式の流動方程式に基づき水頭（水のエネルギー）ｈを求めることで、処理対象の亀裂ネットワークモデルの浸透流を解析し、解析結果を記憶する。
【００４５】
【数１】
2004333245.tif 000003
【００４６】
但し、Ｓは亀裂の貯留係数〔無次元〕、ｈは水頭〔Ｌ〕、ｔは時間〔ｓ〕、Ｔは亀裂の透水量係数〔Ｌ２／ｓ〕、ｑはｓｏｕｒｃｅ／ｓｉｎｋ項、∇２はラプラス演算子を与える。なお、ステップ１４０，１４２は本発明に係る解析手段（詳しくは請求項３に記載の解析手段）に対応している。
【００４７】
本実施形態では、亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま亀裂パターン相互の交差判定を行っているので、前述のように亀裂パターン相互の交差を高精度に判定できると共に、亀裂パターン相互の交差位置を精度良く求めることができ、求めた亀裂パターン相互の交差位置を考慮して個々の亀裂パターンを多数個の三角形要素に分割し、個々の三角形要素を単位として浸透流の解析を行っているので、ステップ１４２の浸透流解析により、処理対象の亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を高精度に解析することができる。
【００４８】
以上により単一の亀裂ネットワークモデルに対する処理が完了し、次のステップ１４４では、ステップ１０４で生成した全ての亀裂ネットワークモデルに対して上記の処理を行ったか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１０８に戻る。これにより、ステップ１０４で生成した全ての亀裂ネットワークモデルに対してステップ１０８〜ステップ１４４の処理が各々行われ、浸透流の解析が各々行われることになる。
【００４９】
ステップ１４４の判定が肯定されるとステップ１４６へ移行し、個々の亀裂ネットワークモデルにおける浸透流の解析結果を各々読み出し、読み出した解析結果からステップ１０４で生成した所定数の亀裂ネットワークモデル全体としての浸透流の挙動（例えば浸透流の流速等）の分布を求め、求めた浸透流の挙動の分布をディスプレイ１２に表示する等によって出力し、岩盤評価処理を終了する。
【００５０】
この浸透流の挙動の分布は評価対象の岩盤に対する評価に用いられ、例えば所定数の亀裂ネットワークモデルのうち、浸透流の挙動が所定の基準（例えば高レベル廃棄物処分場のオーバーパック埋設箇所の岩盤に対して要求される浸透流挙動についての基準）を満たしている亀裂ネットワークモデル（例えば浸透流の流速等が許容値以下となっている亀裂ネットワークモデル）の割合がどの程度かが判断されることで、評価対象の岩盤が高レベル廃棄物処分場の建設に適しているか否かが評価される。
【００５１】
前述のように、ステップ１０４で生成される所定数の亀裂ネットワークモデルには、全体として、評価対象の岩盤中に存在する亀裂の特性が精度良く反映されているので、上記のように、所定の基準を満たしている亀裂ネットワークモデルの割合を評価することで、評価対象の実際の岩盤が所定の基準を満たしているか否かを高精度に評価することができ、評価対象の岩盤が高レベル廃棄物処分場の建設に適しているか否かを精度良く判断することができる。
【００５２】
なお、上記では有限要素法を用いて亀裂ネットワークモデルにおける浸透流を解析する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有限体積法等の他の手法により浸透流の解析を行うことも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、解析対象の岩盤を、該岩盤中の亀裂を円板状の亀裂パターンで模した亀裂ネットワークモデルとしてモデル化し、個々の亀裂パターン相互の交差を個々の亀裂パターンの形状を円板状に維持したまま判定し、交差判定の結果に基づき浸透流の流路として作用する亀裂パターン群をクラスタとして抽出し、抽出したクラスタを多数個の要素に分割して浸透流を解析するので、亀裂ネットワークモデルを用いた浸透流解析における解析精度の向上を実現できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るＰＣの概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＰＣで実行される岩盤評価処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）は亀裂データの一例、（Ｂ）は亀裂特性データの一例を各々示す線図である。
【図４】亀裂ネットワークモデルの一例を示す概念図である。
【図５】亀裂パターン相互の交差判定を説明するための概念図である。
【図６】（Ａ）は他の亀裂パターンとの交点を考慮して亀裂パターンを多角形に分割した結果の一例、（Ｂ）は多角形に分割した結果に基づき亀裂パターンを多数個の三角形要素に分割した結果の一例を各々示す概念図である。
【符号の説明】
１０    ＰＣ
１２    ディスプレイ
１４    キーボード
１６    マウス
２０    ＨＤＤ
２２    ＣＤ−ＲＯＭ
２４    ＣＤ−ＲＯＭドライブ
【図１】
2004333245.tif 000004
【図２】
2004333245.tif 000005
【図３】
2004333245.tif 000006
【図４】
2004333245.tif 000007
【図５】
2004333245.tif 000008
【図６】
2004333245.tif 000009