太陽地球システム・エネルギー学講座

地殻システム情報学分野

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Environmental Geomechanics

地殻環境・エネルギー技術の新展開         教授

松木浩二

    Koji Matsuki
Professor

This laboratory aims to develop technologies utilizing the earth crust for the conservation of theglobal environment in fields of geological disposal of high-level radioactive waste and carbon dioxideand development of clean energy such as geothermal energy, natural gas and gas hydrates. For that
purpose, we investigated mechanical and hydraulic properties of a fracture and developed methods
both for measuring in situ stress at great depth with high precision and for evaluating groundwater by
the inversion of tilt data. Moreover, we developed high-pressure waterjets systems to drill rockformation and to degrade toxic compounds contaminating soils. The main subjects in this year are as
follows.
1) Experimental study on permeability of a tensile fracture during shear deformation andtheoretical/experimental study of size effect on closure of a tensile fracture under normal stress.
2) Evaluation of groundwater flow during excavation of shafts by the inversion of tilt data andevaluation of the effect of surface topography and heterogeneity of rock mass on surface tilt.
3) Improvement of accuracy and practicability of in situ stress measurement method by Downward
Compact Conical-ended Borehole Overcoring technique.
4) Development of air-coated waterjets system for perforation of a well into cementing.
5) Cleaning of contaminated soils by using cavitation induced by submerged waterjets.
6) Development of a rotary nozzle system and a cuttings-circulating nozzle system for production ofnatural gas from gas hydrates formations lying below deep sea bottom.

講師

坂口助教

清敏

木崎彰久

Senior Assistant Professor

Assistant Professor

Kiyotoshi Sakaguchi

Akihisa Kizaki

Members of the laboratory.

Aperture distributions when a fracture is sheared by δ andclosed to have a mean aperture of 3 mm.

Multiple nozzle system for perforation
at field.

Perforated casing obtained bymultiple nozzle system.

Schematic diagram of degradation of toxic compoundswith cavitation induced by submerged waterjets.
Effect of mechanical heterogeneity on
surface tilt (tx and ty ).

In-situ stress measurement bymeans of DCCBO technique.

技術の性能向上を目的に、水中アブレシブウォータージェッ
トの周囲に高圧ガスを被覆した気層被覆アブレシブウォータージェットの開発に関する実験的研究を行い、高い環境圧力研究成果

地表傾斜量を逆解析することにより、地下水体積変化ののセメンチングに対する基礎的な穿孔能力を明らかにした（関１）高レベル放射性廃棄物の地層処分や二酸化炭素の分布を評価した（（独）日本原子力研究開発機構との共東天然瓦斯開発（株）との共同研究（代表：松木浩二））。

地下貯留に関連し、き裂の透水性と力学特性に関する研同研究（代表：松木浩二））。また、地表面形状と岩体究を行った。まず、せん断変形を伴うき裂の透水性を評価の不均一性を考慮した FEM に基づく地表傾斜量の解析

５）20m 以深における汚染物質の原位置無害化技術を開するための実験的研究を行い、せん断き裂の透水性が著法を開発し、それらの影響を明らかにした（科学研究費補発することを目的として、高圧水中ウォータージェットによりしい不均一性を示すことを明らかにするとともに、透水性を助金萌芽研究「高精度傾斜計を用いた広域地下水流動生ずるキャビテーションを利用した有機汚染物質の無害化

低下させる主要因は接触域がせん断変位と垂直に形成さ評価法の開発」（代表：松木浩二））。

れてかつせん断変形によって発生する岩石粉が透水経路に関する実験的研究を行い、超音波発生装置による方法よりもエネルギー効率が高いことを明らかにするとともに、をふさぐことにあることを明らかにした。さらに、垂直応力下３）1000m 以深における地圧計測を可能にする下向き円分解能におよぼす吐出圧力、環境圧力およびノズル先端明らかにした（（財）新井科学技術振興財団研究助成金（代における引張き裂の閉鎖過程に及ぼすき裂寸法の影響に錐孔底ひずみ法 (DCCBO) の実用化と適用範囲の拡大を部の開き角度の影響を明らかにした（担当：木崎彰久）。

表：木崎彰久））。

関する実験的・理論的研究により、き裂の閉鎖過程の寸目指した研究を行い、測定装置の小型化を実現して釜石法効果が初期間隙の標準偏差の寸法効果に支配されて鉱山における原位置適用試験からその実用性を確認する

６）水のみのウォータージェットによる海底下メタンハイドレー受賞いることを明らかにした（科学研究費補助金基盤研究 (B)とともに、理論的研究により同方法を直交異方性岩盤にト層の簡易掘削法を開発することを目的として、自転型ノズ

１）平成 19 年 3 月 26 日、坂口清敏講師、木崎彰久助（一般）「き裂の力学的挙動とその寸法効果のメカニズム適用するための方法を提案した（科学研究費補助金基盤

ル装置を開発して高圧水中における模擬メタンハイドレート教が、工学研究科長教育賞を受賞した。

研究 (B)「オールマイティー地圧計測・評価システムの開層に対する掘削試験を行い基礎的な掘削能力を明らかにし

２）平成 19 年 10 月 19 日、木崎彰久助教、松木浩二教発」（代表：坂口清敏））。

た。また、掘削性能の向上を目的として、掘削の際に生授が、「水中ウォータージェットにより生ずるキャビテーションずる岩石屑をノズル近傍で循環させて研磨材として用いるカッを用いた汚染物質の分解に関する基礎的研究」で平成十に関する研究」（代表：松木浩二））。
２）高レベル放射性廃棄物の地層処分問題に関連し、地表傾斜データを用いて地下深部の水理構造を評価する解析コードを開発し、高精度傾斜計を用いて測定した実際の22

Eroded metal plates ((a) WJ, (b) WJ in suspension,(c) circulating system without guide pipe and(d) circulating system).

Coexistence Activity Report 2007４）水溶性天然ガス用生産井および還元井の再生およびその廃坑時の上ガス対策としての原位置パーフォレーション

ティングス循環型ノズルシステムを設計・開発し、水深九年度建設施工と建設機械シンポジウムにおいて優秀ポ1,000m の水圧下での掘削実験を行って基礎的な特性をスター賞を受賞した。

アクティビティレポート

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