(57)【要約】【課題】建設コストを削減する。【解決手段】地下貯蔵庫１内の圧力を下げることで周辺地盤２の間隙水圧よりも低い圧力に維持して地下貯蔵庫１内の貯蔵物３の周辺地盤２への漏洩を防止する。地下貯蔵庫１を囲む地盤の低透水領域の動水勾配が地下貯蔵庫１内に貯蔵物３を留める値以上の値になるように、地下貯蔵庫１内の圧力を低透水領域の外側の地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下貯蔵庫内の圧力を下げることで周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持して前記地下貯蔵庫内の貯蔵物の周辺地盤への漏洩を防止することを特徴とする地下貯蔵庫の漏洩防止方法。
【請求項２】
前記地下貯蔵庫を囲む地盤の低透水領域の動水勾配が前記地下貯蔵庫内に前記貯蔵物を留めることができる値以上の値になるように、前記地下貯蔵庫内の圧力を前記低透水領域の外側の地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持することを特徴とする請求項１記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法。
【請求項３】
前記地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で前記地下貯蔵庫を地上に開口させることで、前記地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持することを特徴とする請求項１又は２記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法。
【請求項４】
前記地下貯蔵庫と地上との連絡通路の地下水の水位を、前記地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも下げることで、前記地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持することを特徴とする請求項１又は２記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法。
【請求項５】
地中に設けられた地下貯蔵庫と、前記地下貯蔵庫内の圧力を下げることで周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持する圧力維持手段を備えることを特徴とする地下貯蔵施設。
【請求項６】
前記圧力維持手段は、前記地下貯蔵庫を囲む地盤の低透水領域の動水勾配が前記貯蔵物を前記地下貯蔵庫内に留めることができる値以上の値になるように、前記地下貯蔵庫内の圧力を前記低透水領域の外側の地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するものであることを特徴とする請求項５記載の地下貯蔵施設。
【請求項７】
前記圧力維持手段は、前記地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で前記地下貯蔵庫を地上に開口させる連絡通路であることを特徴とする請求項５又は６記載の地下貯蔵施設。
【請求項８】
前記圧力維持手段は、前記地下貯蔵庫と地上との連絡通路の地下水の水位を、前記地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも下げる排水装置であることを特徴とする請求項５又は６記載の地下貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下貯蔵庫の漏洩防止方法およびこれを利用した地下貯蔵施設に関する。更に詳述すると、本発明は、地下貯蔵庫の内外の圧力差を利用して貯蔵物の漏洩を防止する地下貯蔵庫の漏洩防止方法およびこれを利用した地下貯蔵施設に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に設けられたトンネルや空洞に石油やＬＰＧ等の液体可燃燃料を備蓄する地下貯蔵施設がある。従来の地下貯蔵施設を図５及び図６に示す。地下貯蔵庫１０１の上方には人工水封用のトンネル１０２が設けられており、トンネル１０２内の地下水の水位１０４を地下貯蔵庫１０１が設けられている地盤の地下水の水位１０５よりも高くすることで、地下貯蔵庫１０１の周辺の地盤の間隙水圧を上昇させ、地下貯蔵庫１０１内の貯蔵物１０３が周辺の地盤に漏洩するのを防止していた。人工水封用のトンネル１０２は多数の枝トンネル１０２ａを有しており、地下貯蔵庫１０１の周辺地盤の間隙水圧をまんべんなく上昇させるようにしていた。
【０００３】
【非特許文献１】宮永、福原：地下石油備蓄基地の設計について、電力土木Ｎｏ．２１９、６３頁−７４頁、１９８９年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、地下貯蔵庫１０１の周辺地盤の間隙水圧を上昇させる地下貯蔵庫１０１の漏洩防止方法では、地下貯蔵庫１０１の他に多数の水封用トンネル１０２，１０２ａを掘る必要があり、建設に多大なコストがかかっていた。
【０００５】
本発明は、建設コストが安く、しかも確実に貯蔵物の漏洩を防止することができる地下貯蔵庫の漏洩防止方法およびこれを利用した地下貯蔵施設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】
【０００６】
かかる目的を達成するために請求項１記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法は、地下貯蔵庫内の圧力を下げることで周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持して地下貯蔵庫内の貯蔵物の周辺地盤への漏洩を防止するものである。
【０００７】
したがって、地下貯蔵庫の内外の圧力差により地下水が地下貯蔵庫内に流れ込む方向の力が発生し、貯蔵物の漏洩を防止することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法は、地下貯蔵庫を囲む地盤の低透水領域の動水勾配が地下貯蔵庫内に貯蔵物を留めることができる値以上の値になるように、地下貯蔵庫内の圧力を低透水領域の外側の地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するものである。
【０００９】
地下に貯蔵庫となる空間を設けると、その周囲の地盤には低透水領域が地下貯蔵庫を囲むようにして形成される。低透水領域では地下水が流れ難く、したがって他の部分に比べて動水勾配が大きくなる。地下貯蔵庫内の圧力とその周囲の地盤の間隙水圧との圧力差を調整することで、低透水領域の動水勾配を調整することができる。
【００１０】
ここで、地下貯蔵庫からの貯蔵物の漏洩を確実に防止するには、地下貯蔵庫の周囲に、地下貯蔵庫内に貯蔵物を留めることができる値（以下、封じ込め可能値という）以上の値の動水勾配を発生させれば良い。地下貯蔵庫の周囲に封じ込め可能値以上の値の動水勾配を発生させるに際しては、低透水領域の動水勾配を封じ込め可能値以上の値にすることが、最も効率的である。低透水領域の動水勾配が他の部分の動水勾配よりも大きいからである。即ち、低透水領域の動水勾配が封じ込め可能値以上の値になるように地下貯蔵庫内の圧力を下げることで、最も少ない下げ幅で地下貯蔵庫の周囲に封じ込め可能値以上の値の動水勾配を発生させることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法のように、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で地下貯蔵庫を地上に開口させることで、地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するようにしても良く、また、請求項４記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法のように、地下貯蔵庫と地上との連絡通路の地下水の水位を、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも下げることで、地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するようにしても良い。請求項３記載の地下貯蔵の漏洩防止方法は、例えば山岳部等に設けた地下貯蔵庫への適用に適しており、請求項４記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法は、例えば平野部等に設けた地下貯蔵庫への適用に適している。
【００１２】
さらに、請求項５記載の地下貯蔵施設は、地中に設けられた地下貯蔵庫と、地下貯蔵庫内の圧力を下げることで周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持する圧力維持手段を備えるものである。
【００１３】
したがって、地下貯蔵庫の内外の圧力差により地下水が地下貯蔵庫内に流れ込む方向の力が発生し、地下貯蔵庫内の貯蔵物の漏洩を防止することができる。
【００１４】
また、請求項６記載の地下貯蔵施設は、圧力維持手段が、地下貯蔵庫を囲む地盤の低透水領域の動水勾配が貯蔵物を地下貯蔵庫内に留めることができる値以上の値になるように、地下貯蔵庫内の圧力を低透水領域の外側の地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するものである。
【００１５】
したがって、地下貯蔵庫内の圧力の下げ幅を最も少なくして、地下貯蔵庫の周囲に封じ込め可能値以上の値の動水勾配を発生させることができる。
【００１６】
また、請求項７記載の地下貯蔵施設のように、圧力維持手段が、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で地下貯蔵庫を地上に開口させる連絡通路であっても良く、また、請求項８記載の地下貯蔵施設のように、圧力維持手段が、地下貯蔵庫と地上との連絡通路の地下水の水位を、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも下げる排水装置であっても良い。請求項７記載の地下貯蔵施設は、例えば山岳部等への建設に適しており、請求項８記載の地下貯蔵施設は、例えば平野部等への建築に適している。
【発明の効果】
【００１７】
しかして、請求項１記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法では、地下貯蔵庫の内外の圧力差を利用して貯蔵物の漏洩を確実に防止することができる。また、圧力差を設けるために地下貯蔵庫内の圧力を制御するので、地下貯蔵庫の外側の圧力を制御する場合のように水封用のトンネルを設ける必要がなくなり、建設コストを大幅に削減することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法では、地下貯蔵庫内の圧力の下げ幅を最小にできるので、地下貯蔵庫内の地下水の排出処理量を少なくすることができ、貯蔵コストを安くすることができる。
【００１９】
また、請求項３記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法のように、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で地下貯蔵庫を地上に開口させることで、地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するようにしても良く、請求項４記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法のように、地下貯蔵庫と地上との連絡通路の地下水の水位を、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも下げることで、地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧よりも低い圧力に維持するようにしても良い。いずれの方法によっても低コストで地下貯蔵庫内の圧力を低圧に維持することができる。また、請求項３記載の地下貯蔵の漏洩防止方法は、例えば山岳部等に設けた地下貯蔵庫に適用することができ、請求項４記載の地下貯蔵庫の漏洩防止方法は、例えば平野部等に設けた地下貯蔵庫に適用することができる。
【００２０】
さらに、請求項５記載の地下貯蔵施設では、地下貯蔵庫の内外の圧力差を利用して貯蔵物の漏洩を確実に防止することができる。また、圧力維持手段は圧力差を生じさせるために地下貯蔵庫内の圧力を制御するので、地下貯蔵庫の外側の圧力を制御する場合のように水封用のトンネルを設ける必要がなくなり、建設コストを大幅に削減することができる。
【００２１】
また、請求項６記載の地下貯蔵施設では、地下貯蔵庫内の圧力の下げ幅を最小にできるので、貯蔵コストを安くすることができる。
【００２２】
また、請求項７記載の地下貯蔵施設のように、圧力維持手段が、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で地下貯蔵庫を地上に開口させる連絡通路であっても良く、また、請求項８記載の地下貯蔵施設のように、圧力維持手段が、地下貯蔵庫と地上との連絡通路の地下水の水位を、地下貯蔵庫が設けられている地盤の地下水の水位よりも下げる排水装置であっても良い。請求項７記載の地下貯蔵施設は、例えば山岳部等への建設に適しており、請求項８記載の地下貯蔵施設は、例えば平野部等への建築に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１に、本発明を適用した地下貯蔵施設の実施形態の一例を示す。なお、図１〜図４において、地下貯蔵庫１の周囲の矢印は地下水の流れを示している。この地下貯蔵施設が利用する地下貯蔵庫１の漏洩防止方法は、地下貯蔵庫１内の圧力を下げることで周辺地盤２の間隙水圧よりも低い圧力に維持して地下貯蔵庫１内の貯蔵物３の周辺地盤２への漏洩を防止するものである。即ち、本発明の地下貯蔵施設は、地中に設けられた地下貯蔵庫１と、地下貯蔵庫１内の圧力を下げることで周辺地盤２の間隙水圧よりも低い圧力に維持する圧力維持手段４を備えている。
【００２５】
地下貯蔵庫１内の圧力を周辺地盤２の間隙水圧よりも低い圧力に維持することで、地下水が周辺地盤２から地下貯蔵庫１内に流れ込み、この流れによって貯蔵物３の漏洩を防止することができる。
【００２６】
貯蔵物３は、例えば石油やＬＰＧ等の液体可燃燃料である。ただし、液体可燃燃料に限るものではなく、その他の液体の貯蔵物であっても良く、固体や気体の貯蔵物であっても良い。また、産業廃棄物や放射性廃棄物等であっても良い。
【００２７】
地下貯蔵庫１は、例えば山岳部に掘ったトンネルや空洞等である。図２に地下貯蔵庫１の周囲の地盤の断面と、その間隙水圧を模式的に示す。地下貯蔵庫１の周囲の地盤には、掘削影響領域５と、その外側の低透水領域６が存在する。掘削影響領域５は掘削によって地盤が緩んだ領域であり、例えば数ｍの厚さで存在する。また、低透水領域６は、掘削に伴う応力再配分で応力が増加し、透水係数が低下している領域である。地下貯蔵庫１の周囲には、掘削影響領域５と低透水領域６がほぼ同心円状に存在している。
【００２８】
地下貯蔵庫１内の圧力を周辺地盤２の間隙水圧よりも下げた場合、図２に矢印Ａで示すように、間隙水圧は低透水領域６で大きく低下する。このため、低透水領域６には、地下水が地下貯蔵庫１内に流れ込む方向の大きな力が発生し、この力による地下水の流れによって貯蔵物３を地下貯蔵庫１内に留めて漏洩を防止することができる。つまり、低透水領域６の透水係数が小さいことから、低透水領域６での間隙水圧の低下率（動水勾配）が他の周辺地盤２より大きくなり、これを利用して貯蔵物３の漏洩を防止することができる。
【００２９】
圧力維持手段４は、地下貯蔵庫１を囲む地盤の低透水領域６の動水勾配が貯蔵物３を地下貯蔵庫１内に留めることができる値（以下、封じ込め可能値という）以上の値になるように、地下貯蔵庫１内の圧力を低透水領域６の外側の地盤の間隙水圧よりも低い値に維持するものである。本実施形態では、圧力維持手段４を、地下貯蔵庫１が設けられている地盤の地下水の水位よりも低い位置で地下貯蔵庫１を地上に開口させる連絡通路（アクセストンネル）７によって構成している。
【００３０】
動水勾配の封じ込め可能値は、例えば０．８（地盤の１ｍの位置変化に対し水頭が０．８ｍ変化する）である。動水勾配が少なくとも０．８以上あれば、貯蔵物３が気体状のものであっても、地下水が地下貯蔵庫１内に流れ込む力によって貯蔵物３の漏洩を防止することができる。気体状の貯蔵物３が最も漏洩し易いので、気体状の貯蔵物３の漏洩を確実に防止することができれば、液体状の貯蔵物３や固体状の貯蔵物３の漏洩も確実に防止することができる。
【００３１】
低透水領域６の動水勾配はその内側と外側の圧力差によって決定されるので、低透水領域６の外側の地盤の間隙水圧に対して地下貯蔵庫１内の圧力を下げ、その下げ幅を適正に設定することで低透水領域６の動水勾配を調整することができる。本発明では、低透水領域６の動水勾配が封じ込め可能値（０．８）以上の値になるように、地下貯蔵庫１内の圧力を調整している。即ち、地下貯蔵庫１内の圧力がＰのときに地下貯蔵庫１内の圧力と低透水領域６よりも外側の間隙水圧との圧力差がＴとなり、この圧力差がＴのときに低透水領域６の動水勾配が０．８になるとすると、地下貯蔵庫１内の圧力をＰに調整する。
【００３２】
ここで、地下貯蔵庫１からの貯蔵物３の漏洩を確実に防止するには、地下貯蔵庫１の周囲に０．８以上の動水勾配を発生させれば良いので、低透水領域６以外の領域に０．８以上の動水勾配を発生させるようにしても良い。しかしながら、図２からも明らかなように、低透水領域６の動水勾配は他の領域の動水勾配よりも大きい。このため、低透水領域６の動水勾配を０．８以上にすることが最も効率的である。即ち、低透水領域６の動水勾配が０．８以上になるように地下貯蔵庫１内の圧力を管理することで、地下貯蔵庫１内の圧力の下げ幅を最小にすることができ、最も経済的である。
【００３３】
連絡通路７は地下貯蔵庫１が設けられている地盤の地下水の水位９よりも低い位置で地上に開口しているので、周辺地盤２から地下貯蔵庫１と連絡通路７内に流入した地下水は連絡通路７の開口から地上に流出する。連絡通路７が地上に開口する高さを調整することで、地下貯蔵庫１と連絡通路７内の地下水の水位１０を変えることができ、地下貯蔵庫１内の圧力を設定することができる。即ち、地下貯蔵庫１内の圧力がＰになる高さに連絡通路７を開口させている。
【００３４】
連絡通路７の開口の近傍には、流出した地下水の処理装置８が設けられている。この処理装置８によって地下水に含まれる貯蔵物３や汚染物質を除去している。
【００３５】
なお、上述の説明では、低透水領域６の動水勾配が０．８となる圧力Ｐに地下貯蔵庫１内の圧力を設定していたが、実際には余裕をもたせることが好ましい。即ち、動水勾配としてαの余裕を考慮し、低透水領域６の動水勾配が０．８＋αになるように、地下貯蔵庫１内の圧力を設定することが好ましい。
【００３６】
また、地下水の水位９は変動するので、地下水の水位９が最も下がる位置よりも十分低い位置に連絡通路７の開口を設けるようにする。
【００３７】
このように本発明では、地下貯蔵庫１の内外の圧力差を利用して貯蔵物３の漏洩を確実に防止することができる。また、その圧力差を設けるために地下貯蔵庫１内の圧力を制御するので、図５に示す地下貯蔵庫の外側の圧力を制御する場合のように水封用のトンネルを設ける必要がなくなり、建設コストを大幅に削減することができる。
【００３８】
また、地下貯蔵庫１が設けられている地盤の地下水の水位９よりも低い位置で地下貯蔵庫１を地上に開口させることで、地下貯蔵庫１内の圧力を周辺地盤２の間隙水圧よりも低い圧力に維持するようにしているので、地下貯蔵庫１と連絡通路７内の地下水が自然に溢れ出ることを利用してその水位１０を下げることができる。このため、低コストで地下貯蔵庫１内の圧力を低圧に維持することができ、経済的である。
【００３９】
さらに、低透水領域６の動水勾配が封じ込め可能値（０．８）以上の値になるように地下貯蔵庫１内の圧力を調整している（下げている）ので、地下貯蔵庫１内の圧力の下げ幅を最小にすることができる。このため、地下水の排水量を最も減らすことができ、処理装置８の処理量を最も減らすことができるので、設備を維持するコストを安くすることができる。
【００４０】
また、地下貯蔵庫１を新規に掘削する場合に限らず、既存のトンネル等を利用することも可能である。例えば、不要となった地下水面下の坑道、道路トンネル、鉄道トンネルなどの地下空間を地下貯蔵庫１として利用しても良い。この場合には、建設コストをさらに削減することができる。
【００４１】
このように、本発明では、地下貯蔵庫１内の圧力管理と地下水の排水の管理を行うことで、地下水の圧力差を利用して地下貯蔵庫１内の貯蔵物３の漏洩を確実に防止することができる。
【００４２】
なお、従来の高レベル放射性廃棄物の地層処分では、貯蔵物の漏洩防止について、人工バリヤや天然バリアと呼ばれる金属，ベントナイト，既存の地盤のもつ透水特性に期待する設計を行っている。かかる地層処分施設では、地下貯蔵庫を完全に埋めて放射性廃棄物（貯蔵物）を地層処分した後には、地下貯蔵庫内の圧力を周辺地盤の間隙水圧より低下させることは困難である。しかしながら、地下貯蔵庫を完全に埋める前であって地下貯蔵庫内に貯蔵物を搬入している段階の操業時には、地下貯蔵庫内の排水を行っている。したがって、地層処分施設においても、操業段階では本実施の漏洩防止方法を適用することで、他の安全設計に加えて、多重の安全性を確保することが可能となり、信頼性を向上することができる。
【００４３】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、貯蔵物３として水より軽いものを貯蔵する場合には、例えば図３に示すように、地下貯蔵庫１又は連絡通路７の一部を低くしてトラップ１１を設け、貯蔵物３の連絡通路７からの流出を防止することが好ましい。
【００４４】
また、上述の説明では、山岳部に地下貯蔵施設を設けていたが、山岳部以外の場所に地下貯蔵施設を設けても良い。例えば、平野部に地下貯蔵施設を設ける場合の例を図４に示す。この場合の圧力維持手段４は、地下貯蔵庫１と地上との連絡通路７の地下水の水位１０を、地下貯蔵庫１が設けられている地盤の地下水の水位９よりも下げる排水装置である。即ち、地下貯蔵庫１と連絡通路７の地下水の水位１０を、地下貯蔵庫１が設けられている地盤の地下水の水位９よりも下げることで、地下貯蔵庫１内の圧力を周辺地盤２の間隙水圧よりも低い圧力に維持するようにする。
【００４５】
排水装置４は、例えばポンプである。排水装置４によって恒常的に連絡通路７と地下貯蔵庫１内の地下水を地上に排出することで、連絡通路７と地下貯蔵庫１内の地下水の水位１０を下げることができる。この例でも、地下貯蔵庫１内の圧力が低下し、地下水が周辺地盤２から地下貯蔵庫１内に流れ込むので、この流れによって貯蔵物３の漏洩を防止することができることは上述の場合と同様である。なお、この例でも、排水装置４による排水を図示しない処理装置によって処理し、排水中の貯蔵物３や汚染物質を除去している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した地下貯蔵施設の実施形態の一例を示す概念図である。
【図２】地下貯蔵庫の周囲の地盤の断面とその間隙水圧を示す模式図である。
【図３】本発明を適用した地下貯蔵施設の他の実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明を適用した地下貯蔵施設のさらに他の実施形態を示す概念図である。
【図５】従来の地下貯蔵施設を示す概念図である。
【図６】図５のＶ−Ｖ線に沿う断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  地下貯蔵庫
２  周辺地盤
３  貯蔵物
４  圧力維持手段
６  低透水領域
７  連絡通路
【図１】
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【図２】
2005047682.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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