jaea-research 2010-025

JAEA-Research

2010-025

Geological Isolation Research UnitGeological Isolation Research and Development Directorate

地層処分研究開発部門地層処分基盤研究開発ユニット

August 2010

Japan Atomic Energy Agency 日本原子力研究開発機構

棚井憲治　菊池広人　中村邦彦　田中幸久　廣永道彦Kenji TANAI Hirohito KIKUCHI Kunihiko NAKAMURAYukihisa TANAKA and Michihiko HIRONAGA

ベントナイト系材料の標準的室内試験法構築に向けての試験法の現状調査と試験による検討

-日本原子力研究開発機構電力中央研究所共同研究成果報告-（共同研究）

Survey on Current Status of Laboratory Test Method and Experimental

Consideration for Establishing Standardized Procedure of Material Containing Bentonite

- Report of Collaboration Research between JAEA and CRIEPI -

(Joint Research)

JAEA

-Research

JAEA-Research 2010-025

i


‐日本原子力研究開発機構電力中央研究所共同研究成果報告‐

（共同研究）

日本原子力研究開発機構地層処分研究開発部門地層処分基盤研究開発ユニット

棚井憲治菊池広人

中村邦彦田中幸久廣永道彦

（2010 年 6 月 4 日受理）

放射性廃棄物処分では施設の構成要素の一つとしてベントナイト系材料を用いることが検

討されているベントナイト系材料に求められている低透水性などはほとんどの場合室内試

験結果により評価されているところが有効粘土密度などの指標が同一でも試験法が標準化

されていないことなどにより室内試験結果にはばらつきがあるためこのことが評価結果の不確

かさの一因となっているそのためベントナイト系材料の標準的室内試験法の確立が望まれて

いるそこでベントナイト系材料の標準的試験法の構築に向け文献調査及び試験を実施し

試験結果に影響を及ぼす要因の抽出と影響程度の把握を行いまたそれらへの対応策の提案や

課題の抽出を行った

本検討ではベントナイト系材料に対する標準的試験法がないことに加え測定法による影響

程度が十分把握されていない透水試験膨潤圧試験及び熱物性値測定（熱伝導率熱拡散率）を

対象とし試験法の現状調査ならびに追加試験を行い試験法（試験装置試験手順）に関して

以下の成果を得た

(1) 透水試験

文献調査の結果定圧透水法と圧密試験法の使用例が多かった一般的な土に対する試験結果

への影響要因として定圧透水試験法では①動水勾配②供試体側面のみずみち③透水圧④

飽和度ならびに⑤供試体寸法また圧密試験法では④⑤に加えて⑥供試体の変形に伴う摩擦

⑦圧密荷重が考えられるベントナイト系材料に対する定圧透水試験法では実用上の範囲で①

②ならびに⑤は試験結果に影響しないことが分かった③は供試体の収縮を避けるために膨潤圧

以下に設定すること④は内部に空気が残存しにくいよう供試体下部から一次元的な通水を行う

ことや背圧の負荷等により容易に影響を排除することができる一方圧密試験法では④につ

本報告書は日本原子力研究開発機構と(財)電力中央研究所との共同研究により実施した研究成果

に関するものである

核燃料サイクル工学研究所（駐在）319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33 技術開発協力員 (財)電力中央研究所


ii

いては圧密試験装置の構造上飽和度を高めるための一次元的な通水と背圧の負荷は困難であ

るまた⑥を完全に排除出来ないため摩擦の影響を補正する等の考慮が必要である⑤の影

響⑦の影響を検討した事例は調査した範囲で見当たらなかった

以上より試験結果に及ぼす影響を容易に排除可能であり不明な影響要因が少ないことから

定圧透水試験法を用いるのが現状望ましいと思われる

(2) 膨潤圧試験

文献調査の結果拘束型の装置と圧密試験装置に類似した装置が用いられていた両装置とも

試験結果に影響を及ぼす要因としては飽和度供試体寸法が考えられる飽和度は拘束型の

装置では一次元的な通水と背圧の負荷により影響を排除できる供試体寸法は有効粘土密度

16Mgm3 程度以上では影響が大きいことが明らかとなった文献調査のみならず同一試料

を用いた追加試験結果でも拘束型の装置による膨潤圧は圧密試験装置に類似した装置による

膨潤圧よりも大きくなる傾向が得られたがその理由の解明は今後の課題である

(3) 熱物性値測定（熱伝導率熱拡散率）

今回調査した針状プローブ法ホットワイヤー法球状プローブ法ホットディスク法であれ

ばどの測定法を用いても特に問題がないただしケイ砂などの混合材を混ぜる場合のばらつ

きや測定中における供試体中の水分移動などが測定結果に影響を及ぼすしたがって供試体

作製時の混合材のばらつきを抑制するため材料の投入を数回に分けるなどして均一に混合した

り測定中の供試体の水分移動を防ぐために供試体を包装フィルムなどで覆うなどの対策が必要

である


iii

Survey on Current Status of Laboratory Test Method and Experimental Consideration for Establishing Standardized Procedure of Material Containing Bentonite

‐Report of Collaboration Research between JAEA and CRIEPI－ (Joint Research)

Kenji TANAI Hirohito KIKUCHI

Kunihiko NAKAMURA Yukihisa TANAKA and Michihiko HIRONAGA

Geological Isolation Research Unit Geological Isolation Research and Development Directorate

Japan Atomic Energy Agency Tokai-mura Naka-gun Ibaraki-ken

(Received June 4 2010)

In the current concept of repository for radioactive waste disposal compacted

bentonite as well as bentonite based material will be used as an engineered barrier mainly for inhibiting migration of radioactive nuclides In most cases properties of bentonite such as low permeability etc are obtained by laboratory tests However results of laboratory tests of bentonite often vary considerably even if index parameter such as effective clay density is constant One of the causes of the variability is considered to be lack of standardized method of laboratory test for bentonite Thus standardization of laboratory test methods for bentonite is needed So investigation for establishing standardized laboratory test method of bentonite is conducted based on the results of survey on current status of laboratory test method for bentonite In particular the literature survey as well as laboratory tests were conducted to find factors affecting the results of laboratory tests for bentonite and to estimate their degree of influence The following conclusions are obtained through this study

(1) Hydraulic conductivity test

According to the results of literature survey it is revealed that constant pressure permeability test and consolidation test are currently used for measuring hydraulic conductivity of bentonite and that (a)hydraulic gradient (b)local seepage flow between lateral surface of the specimen and lateral wall of the container (c)water pressure which is applied to the specimen (d)degree of saturation and (e)size of the specimen possibly affect the results of the constant pressure permeability test while (f)friction between lateral surface of the specimen and lateral wall of the container accompanied by deformation of the specimen (g)consolidation pressure together with factors (d) (e) affect the results of the consolidation test Literature which describes that factors (a) (b) and (e) affect the results of the constant pressure permeability test is not found In the constant pressure permeability test the effect of factor (c) can be avoided by setting applied water pressure difference for seepage flow smaller than the swelling pressure In the constant pressure permeability test the effect of factor (d) is also avoided by infiltrating water into the specimen one-dimensionally so that air does not remain in the specimen and by applying back pressure during seepage flow test

In the consolidation test a correction method for the effect of friction is needed because the effect of the factor (f) is inevitable It is revealed that one-dimensionally infiltration of water into the specimen is difficult because of the structure of the consolidation test apparatus This work has been performed in JAEA as a joint research with Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI) Collaborating Engineer CRIEPI


iv

There is no literature which describes the effects of factors (e) and (g) on the results of the consolidation test conducted for bentonite specimen According to the reasons mentioned above it is currently desirable to use the constant pressure permeability test for compacted bentonite

(2) Swelling pressure test

According to the literature survey confined type testing apparatuses and apparatuses which are similar to the consolidation test apparatuses are used for measuring swelling pressure Factors affecting results of swelling pressure tests are saturation of the specimen size of the specimen and difference of apparatus Saturation of the specimen set in confined type testing apparatus can be raised easily by one-dimensional infiltration of water through the specimen and by applying backpressure It is revealed that size of the specimen affects the test results if effective clay density is larger than 16Mgm3 Though swelling pressure measured by the confined type test apparatus is larger than that by apparatuses which are similar to the consolidation test apparatuses further study is needed to clarify the cause of the difference

(3) Thermophysical properties measurement

There seems no problem in measuring thermal conductivity and thermal diffusivity by the current four methods for uniformly mixed specimens of sand-bentonite mixture However heterogeneity of sand content and moisture content in the specimen affects the results of measurement Therefore procedure for mixing bentonite and admixture uniform and procedure for prohibiting migration of water content by covering the specimen by wrapping are necessary Keywords Bentonite Laboratory Test Method


v

目次

1はじめに1 参考文献3

2共同研究の概要4 21 検討する試験項目について4 22 役割分担7 23 検討手順8 24 適用範囲8 参考文献9

3放射性廃棄物処分でベントナイト系材料の諸特性を評価する場合の試験法における現状調査と

課題の抽出11 31 透水特性11 311 放射性廃棄物処分でベントナイト系材料に求められる透水特性について11 312 透水試験法の調査11 313 影響要因の検討21 314 透水試験法の現状と課題のまとめ47 参考文献50

32 膨潤特性55

321 放射性廃棄物処分でベントナイト系材料に求められる膨潤特性について55 322 膨潤圧試験法の調査55 323 影響要因の検討62 324 膨潤圧試験法の現状と課題のまとめ130

参考文献133

33 熱特性136 331 放射性廃棄物処分でベントナイト系材料に求められる熱特性について136

332 熱物性値測定方法の調査136 333 影響要因の検討142 334 熱物性値に関する測定方法の現状と課題のまとめ160

参考文献165

4 おわりに167

謝辞168

付録文献調査リスト177


vi

Contents

1 Introduction1 References3

2 Outline of collaborative study4 21 Examination item4 22 Segregation of duties7 23 Examination procedure8 24 Scope of application8 References9

3 Current status and issue of experimental method in the case of evaluation of various

characteristic of bentonite material on radioactive waste disposal11 31 Hydraulic properties11

311 Hydraulic property expected bentonite materials on radioactive waste disposal11 312 Hydraulic conductivity test method11 313 Study of influence factor21 314 Summary and further issues47

References50

32 Swelling properties55 321 Swelling property expected bentonite materials on radioactive waste disposal55 322 Swelling pressure test method55 323 Study of influence factor62 324 Summary and further issues130

References133

33 Thermophysical properties136 331 Thermophysical property expected bentonite materials on radioactive waste

disposal136 332 Thermophysical propertiesmeasurement method136 333 Study of influence factor142 334 Summary and further issues160

References165

4 Summary167

Acknowledgement168

Appendix List of bibliographic survey177


- 1 -

1 はじめに

核燃料サイクルで発生する放射性廃棄物のうち低レベル放射性廃棄物（以下LLW という）

及び TRU 廃棄物ならびに高レベル放射性廃棄物（以下HLW という）を処分する施設ではシ

ステムの構成要素の一つとしてベントナイト系材料が用いられることが検討されている例えば 1)

近年放射性廃棄物処分施設に係わる国の安全審査指針や民間規格が策定されつつあるLLW

処分施設の長期安全評価に関する基本的な考え方は「低レベル放射性廃棄物埋設に関する安全規

制の基本的考え方（中間報告）」2)「余裕深度処分の安全評価手法」3)「余裕深度処分の安全評価

における地下水シナリオに用いる核種移行評価パラメータ設定の考え方」4)等により検討されてい

るまた処分施設の建設品質管理検査の考え方が「低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分

に係わる安全規制について」5)「低レベル放射性廃棄物の施設検査標準」6)「余裕深度処分にお

ける地下施設の設計品質管理および検査の考え方」7)等により検討されている今後TRU 廃

棄物や HLW を対象とした地層処分についてもLLW 処分と同様の議論が行われる可能性が高い

と考えられる

これらの議論で重要なものの一つに放射性廃棄物処分における人工バリア状態設定の不確

かさの考え方 8)があるここでいう状態とは人工バリアの将来の状態及びその状態より推定さ

れる性能の状態をいう

原子力安全委員会 8)では放射性廃棄物処分における人工バリア状態設定の不確かさが安全

評価パラメータの設定に与える影響のイメージを図 1-1 のように整理しているここでStep0

の施設等の設計建設（品質管理検査を含む）における不確かさは品質管理方法及び検査方

法ならびに建設方法に関わるものであり人為的な対応により低減可能な不確かさである一方

Step1 からの不確かさは地下施設埋め戻し完了後に発生するものであるため予測技術の精度

より変化する不確かさであるまたStep0 の不確かさはStep1 以降の長期的な人工バリアの特

性評価の不確かさを増大させる可能性があることから第一に重要なことは長期的な予測の初

期条件となる Step0 の人工バリア状態設定の不確かさを低減するために人工バリアの基本的特

性の把握を精度良く行うことである

基本的特性の把握はほとんどの場合室内試験結果によりそれらの特性が評価されている

例えばベントナイト系材料の透水性や膨潤性等は有効粘土密度（単位体積あたりに含まれる

ベントナイト分の乾燥重量をベントナイト以外の混合材の体積を除いた体積で割ることにより

得られる密度算出方法は p43 の式 31-1 に示す）などの指標が同一でも室内試験結果にはば

らつきがあるため室内試験結果に基づく Step0 の人工バリア状態設定には不確かさが存在する

ベントナイト系材料の室内試験結果のばらつきは幾つかの試験法で統一化がなされていないこ

とや試験に関する留意事項などの整理が不十分であることが原因の一つである可能性がある

このため室内試験結果のばらつきを低減するためには標準的なベントナイト系材料の室内試

験法の設定が重要である

そこで本研究では標準的なベントナイト系材料の室内試験法の構築に向けて試験法に関

する基盤情報をとりまとめベントナイト系材料に対する試験について得られる特性値のばらつ

きの要因分析を文献調査及び一部追加試験により実施し推奨方法や留意事項等を取りまとめた


- 2 -

図 1-1 人工バリア状態設定の不確かさとそれを踏まえた安全評価パラメータ設定のイメージ 8)


- 3 -

参考文献 1）核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－

地層処分研究開発第 2 次取りまとめ－分冊 2 地層処分の工学技術rdquoJNC TN1400 99-022

(1999)

2）原子力安全委員会rdquo低レベル放射性廃棄物埋設に関する安全規制の基本的考え方（中間報告）

ldquo (2007)

3）日本原子力学会ldquo日本原子力学会標準余裕深度処分の安全評価手法rdquoAESJ-SC-F012-2008

(2009)

4）土木学会rdquo余裕深度処分の安全評価における地下水シナリオに用いる核種移行評価パラメー

タ設定の考え方ldquoエネルギー委員会低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分に関わる研究小

委員会 (2008)

5）経済産業省資源エネルギー庁総合資源エネルギー調査会原子力安全保安部会廃棄物安全小委

員会ldquo低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分に係わる安全規制についてrdquo廃棄物安全小委員

会(第 32 回) 資料 5-2 (2008)

6）日本原子力学会ldquo低レベル放射性廃棄物の施設検査標準rdquo余裕深度処分施設の施設検査方法

(案) 箇条 1～4第 11 回 LLW 埋設施設検査分科会資料 F15SC11-3-1

7）土木学会ldquo余裕深度処分における地下施設の設計品質管理および検査の考え方rdquoエネルギ

ー委員会低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分に関わる研究小委員会 (2009)

8）原子力安全委員会ldquo人工バリアの長期状態設定の考え方（案）rdquo原子力安全委員会放射性

廃棄物廃止措置専門部会第二種廃棄物埋設分科会（第 15 回）配布資料ニ分第 15-2 号

(2009)


- 4 -

2 共同研究の概要

(財)電力中央研究所（以下電中研という）及び(独)日本原子力研究開発機構（以下原子力

機構という）ではそれぞれ長年にわたって放射性廃棄物の処分に反映するためベントナイト

系材料の特性に関する研究開発を実施してきた文献調査及び試験法の精度や試験結果に及ぼす

影響の要因分析について検討する場合単一の機関で行うよりも両機関で行った方が試験に関

するノウハウやデータを共有化することが出来効率的に検討が行えるため共同研究を平成 21

年度に実施した

21 検討する試験項目について

余裕深度処分では「余裕深度処分における地下施設の設計品質管理および検査の考え方」1)

（表 21-1）にあるように施設の長期安全確保のための設計品質管理及び検査を行う上で考

慮するベントナイト系材料の特性として透水係数強度変形係数膨潤圧鉱物組成厚さ

密度（かさ密度）が挙げられているまたHLW 処分では「わが国における高レベル放射性廃

棄物地層処分の技術的信頼性」2)にあるように緩衝材の設計を行う上で考慮するベントナイト系

材料の特性として低透水性（透水係数）コロイドろ過性自己シール性（膨潤特性）製作

施工性（強度特性）廃棄体支持性（強度特性）熱伝導性（熱特性）が挙げられている

これらの特性とその測定試験法を表 21-2 のように整理したこれらのうち強度変形係

数については地盤工学会における「地盤材料試験の方法と解説」3)の一軸圧縮試験法（JIS A 1216）

や三軸試験法(JGS0520)等が適用可能と考え検討する試験項目より除外したまた部材の寸

法測定（厚さ）についてはレベル測量や 3 次元レーザー測量がベントナイトの膨潤性が発揮

される前の段階で実施されるためベントナイト以外の膨潤性を有しない一般的な土と同様に

レベル測量や 3 次元レーザー測量が適用可能でありベントナイト対して特別に留意することが

ないと考え検討する試験項目より除外した密度（かさ密度）については地盤工学会におけ

る「地盤材料試験の方法と解説」（例えば JIS A 1225 等）3)等が適用可能と考え検討する試験項

目より除外した鉱物組成については日本ベントナイト工業会による試験方法（例えば

JBS-107-91）等が適用可能と考え検討する試験項目より除外したコロイドろ過性については

国内外とも類似した実験により実施されており実験結果に大きな違いは認められないため現

状の試験方法を適用することが可能と考え検討する試験項目より除外した

以上の試験項目を検討する試験項目から除外した結果透水試験膨潤試験（膨潤圧試験）熱

物性値測定試験が検討する項目として考えられた更にこれら 3 つの試験について以下の理

由により検討が必要と考えた

一般の土を対象とした透水試験については「地盤材料試験の方法と解説」3)において「土の透

水試験方法」が示されているしかしベントナイトを用いた透水試験法についてはこれまで

に動水勾配の影響や容器側面における選択的な移行に関する影響など測定結果にばらつきを与

える要因についての研究報告例例えば 4)5)がありこれらの知見を整理しておく必要があると考えた

また透水性は余裕深度処分施設で重要度の高いパラメータとして挙げられている 1)ことも考慮

した


- 5 -

表2

1-1

長期安全確保のための設計品質管理および考慮すべき項目について（例）

1)

人工ﾊﾞﾘｱ

機能

主な

対応部位

重要度の高い

パラメータ

（施工時性能状

態）

性能を支配

する主要な

物理化学

特性

長期状態評価において考慮すべき

主要な現象反応

左記現象反応に影響する

当該部位の主要な特性

（長期状態設定）

考慮すべき特性

施工時性能に係る特性

長期性能に係る特性

ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ

層間ｲｵﾝ組成

交換性陽イオンの変化

鉱物組成（層間ｲｵﾝ組成）

密度（かさ密度）

ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含

有率

ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄの溶解

鉱物

組成

（ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含

有

率）

乾燥密度

力学的変形に伴う密度形状の変化

近接部材隙間等へのﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ流出

強度変形係数

膨潤圧

透水係数

間隙水の水

質

塩水の影響

硝酸塩硫酸塩などの可溶性塩の影響

―

厚さ



強度変形係数

膨潤圧

低透水層

厚さ

短絡経路の

有無

力学的影響による物理的損傷

膨潤による自己シール

膨潤圧

透水係数

厚さ

鉱物組成


強度変形係数

膨潤圧

低透水性

空洞

内充

てん材

強度変形係数（低

透水層の拘束）

密度

鉱物変質

鉱物組成

強度変形係数

鉱物組成

実行拡散係数

基質部の空

隙構造

ｾﾒﾝﾄ水和物の溶脱二次鉱物の生成


鉱物組成

実効拡散係数

ひび割れ開口面

積

ひび割れ幅

長さ

本数

二次鉱物の生成によるひび割れ形成


微生物活動

力学的変形に伴うひび割れの生成進展

低透

水層

の不等沈

下に

伴う応力

発生

による

ひび割れ形成

鉱物組成

圧縮強度

低拡散性

低拡散層

厚さ

厚さ（健全

部）



鉱物組成

実効拡散係数

ひび割れ開口面積

厚さ

鉱物組成

圧縮強度

鉱物組成


熱変質による鉱物変質

鉱物組成

収着分配係数

間隙水の水

質



―

核種

収着性

区画

内充

てん

材

ｺﾝｸﾘｰﾄﾋﾟ

ｯﾄ

低拡

散層

収着体積

当該部位の

体積


鉱物組成

収着分配係数

収着体積

鉱物組成


- 6 -

表 21-2 設計仕様項目と現状用いられている試験方法（考慮すべき特性はLLW 処分については余裕深度処分における地下施設の設計品質管理および検査の考え方

1）HLW 処分についてはわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性2)を参考に設定した）

右に示す考

慮すべき特

性を必要と

する処分

考慮すべき特性現状用いられている試験方法備考

LLW 処分 HLW 処分

透水係数（低透水性）

規格はあるがベントナイト

への適用は議論が必要 JISJGS規格は一般の土を対象としているた

めそのままでのベントナイトへの適用は困難

LLW 処分ベントナイト層の

厚さレベル測量3 次元レーザー

測量等土木構造物の建設で使用されており実績があ

る方法である LLW 処分 HLW 処分

膨潤圧（自己シー

ル性）圧密試験に類似した方法

規格が無い各機関で工夫を加えながら行っている

LLW 処分

鉱物組成（モンモ

リロナイト含有

率層間陽イオン

組成等）

メチレンブルー吸着試験

（JBAS-107-91） JBAS 規格有


密度（かさ密度）土の湿潤密度試験方法（JIS A 1225）等

JIS 規格有


強度変形係数（廃

棄体支持性製作

施工性）

一軸圧縮試験法（JIS A 1216）三軸圧縮試験法（JGS 0524）等

JISJGS 規格有

LLW 処分熱伝導性（熱特性）点熱源法線熱源法面熱源

法等

ベントナイトとケイ砂混合材料の熱伝導率の

測定値のばらつきや各測定法に基づく信頼性

の確認などが必要である


コロイドろ過性透過試験や拡散試験等国内外とも類似した試験方法により実施実験結果に大きな違いはない

また膨潤試験には膨潤圧試験と膨潤変形試験がありいずれも具体的な試験法について規

格化されていないまた図 21-1 に示すように膨潤圧の試験結果には設計上の指標となる

可能性のある有効粘土密度との間に大きなばらつきがあることが確認されており原因を検討す

るための知見を整理しておく必要があると考えたただし本報告では膨潤変形試験の既往の知

見が少なく試験結果のばらつきの把握や試験結果に及ぼす影響要因の検討が困難であると考え

たため膨潤圧試験のみを対象として検討することとした

さらに熱特性についてはHLW 処分で坑道間の離隔距離等は施設のレイアウトコスト

に大きく影響を与えるため設計上重要な項目と考えた熱特性の熱物性値測定は点熱源法

線熱源法面熱源法といった測定方法が現状用いられているが測定法の違いによるデータのば

らつきについてはこれまで検討されていないことから試験法に関して検討しておく必要がある

と考えた

以上の観点から本報告では透水試験法膨潤圧試験法及び熱物性値測定法について検討す

ることとした


- 7 -

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]

有効粘土密度 [Mgm3]

緩衝材基本特性データベースより

前田ほか sup1sup1⁾

小峯緒方 sup1sup2⁾

直井ほか sup1sup3⁾

竹ケ原ほか sup1⁴⁾

大橋ほか sup1⁵⁾

田中中村 sup1⁶⁾

小峯ほか sup2⁰⁾

菅原ほか sup1⁷⁾

工藤ほか sup1⁸⁾

小峯ほか sup1⁹⁾

図 21-1 有効粘土密度と膨潤圧との関係（クニゲル V1蒸留水室温～25）

22 役割分担

電中研及び原子力機構がこれまで進めてきた LLWTRU 廃棄物HLW の放射性廃棄物処分に

関する検討の実績を考慮し共同研究として最終的な取りまとめを効率的に行えるよう表 22-1

のように役割分担を行った

表 22-1 共同研究の役割分担（は主体となりまとめた機関を示す）

原子力機構

電中研

（1）透水特性

　　①国内の文献調査

　　②海外の文献調査

　　③実験結果に及ぼす影響要因の整理

　　④試験方法の現状と課題のまとめ

（2）膨潤特性





（3）熱特性





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性






- 8 -

23 検討手順

21 章において示した透水試験膨潤圧試験の標準化に向けた基盤情報の整理については図

23-1 に示すように行った熱物性値測定法についてはベントナイトとケイ砂混合供試体の熱伝

導率の測定値のばらつきの把握や点熱源法線熱源法面熱源法といった測定方法に基づくデ

ータの信頼性の検討を行った

なお文献調査においては土木学会原子力学会地盤工学会等の学会発表や論文海外に

関しては代表例として R Pusch and Geodevelopment AB による SKB のテクニカルレポート6)7)を対象に行った

対象とする試験の抽出透水試験膨潤圧試験熱特性試験

文献調査を実施し現状の測定技術の問題点やバラツキ等に関する整理を行う

バラツキに影響する因子の抽出を行うとともに本検討で対象とすべき因子の整理を行う

選択された影響因子に基づき既存の試験データや一部追加試験などのデータを用いた詳細分析を行い科学的な論拠や技術的経験等に基づき透水試験膨潤圧試験及び熱

特性試験の標準化に向けた基盤情報の整理を行う

図 23-1 本研究の検討フロー

24 適用範囲

本報告における検討では試験結果に及ぼす影響要因を検討するために一部サンプリング

供試体に対する試験結果を用いた以外は主に室内で要素試験用に作製された圧縮成型体を用い

た試験結果を対象として検討を行っているしかしながら本報告で留意事項として挙げたもの

は室内で要素試験用に作製された圧縮成型体のみならずサンプリング供試体に対しても適用

出来るものと考えられるがサンプリング供試体固有の要因（供試体の成型方法装置への供試

体の設置の仕方等）が試験結果に及ぼす影響については検討していないためサンプリング供

試体に対してはこれらの要因に留意した検討を今後行う必要がある

また文献調査の結果特性値に関するデータの多くは有効粘土密度 10Mgm3～20Mgm3 の

データであり低い有効粘土密度の供試体に対するデータが不足していたため本報告書で試

験法に対する推奨方法の適用範囲は有効粘度密度 10Mgm3～20Mgm3とした

なお本報告の検討は電中研と原子力機構の 2 機関で検討して得られた結果であり更に標

準的な試験法を確立するためには学会や有識者など多くの方々の議論を経なければならないと

考えている


- 9 -

参考文献 1）土木学会ldquo余裕深度処分における地下施設の設計品質管理および検査の考え方rdquoエネルギ

ー委員会低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分に関わる研究小委員会(2009)

2）核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－

地層処分研究開発第 2 次とりまとめ－分冊 2 地層処分の工学技術rdquoJNC TN1400 99-022

(1999)

3）地盤工学会ldquo地盤材料試験の方法と解説rdquo(2009)

4）石井卓中島均白石知成後藤高志ldquo1E-13 ms の透水係数を短時間で測定する高速透水

試験rdquo土木学会第 58 回年次学術講演会pp319-320 (2003)

5）田中幸久中村邦彦ldquo長期透水中のベントナイトの膨潤圧と透水係数の測定rdquo第 44 回地盤

工学研究発表会pp247-248 (2009)

6）R Pusch and Geodevelopment ABrdquoThe buffer and backfill handbook -Part 2 Materials and

techniques-ldquoSKB TR-02-12 (2001)

7）R Pusch and Geodevelopment AB rdquoThe buffer and backfill handbook ndash Part 1 Definitions

basic relationships and laboratory methods ndashldquoSKB TR-02-20 (2002)

8）伊藤弘志ldquo原鉱石から調整した粒状ベントナイトの特性試験(2)～透水特性について～rdquo土

木学会第 59 回年次学術講演会pp85-86 (2004)


工学研究発表会pp247-248 (2009)

10）日本原子力開発機構緩衝材基本特性データベースhttpbufferdbjaeagojpbumdb

11）前田宗宏棚井憲治伊藤勝三原守弘田中益弘ldquoｶﾙｼｳﾑ型化及びｶﾙｼｳﾑ型ベントナイトの

基本特性‐膨潤圧透水係数一軸圧縮強度及び弾性係数‐rdquoPNC TN8410 98-021 (1998)

12）小峯秀雄緒方信英ldquo高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋め戻し材の膨潤評価式

の提案－砂とﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの配合割合およびﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ中の陽イオンの種類組成の影響－rdquo電力中

央研究所報告研究報告 U99013 (1999)

13) 直井優小峯秀雄安原一哉村上哲百瀬和夫坂上武晴ldquo異なる寸法の供試体を用いた

ベントナイト系緩衝材の膨潤圧特性調査rdquo第 39 回地盤工学研究発表会pp2205-2206 (2004)

14）竹ヶ原竜大九石正美川口光夫高尾肇ldquo緩衝材の膨潤透水特性‐隙間の影響‐rdquo土


15）大橋良哉小峯秀雄安原一哉村上哲ldquo短期間の温度履歴を受けたベントナイトの膨潤圧

特性に関する実験的調査rdquo土木学会第 59 回年次学術講演会pp509-510 (2004)

16）田中幸久中村邦彦ldquo海水の濃度と高温履歴がベントナイトの膨潤特性に及ぼす影響rdquo電

力中央研究所報告研究報告 N04007 (2004)

17）菅原宏小峯秀雄緒方信英田代勝浩ldquo締固めたベントナイトの膨潤圧に関する基礎的研

究rdquo第 27 回土質工学研究発表会pp 277-278 (1992)

18）工藤康二田中幸久横倉俊幸北村至ldquo締固めたベントナイト試料の膨潤圧測定方法に関

する検討rdquo第 40 回地盤工学研究発表会pp 2573-2574 (2005)

19）小峯秀雄安原一哉村上哲百瀬和夫坂上武晴ldquo人工海水条件下における各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ


- 10 -

の自己シール挙動に関する実験的研究rdquo第 41 回地盤工学研究発表会pp299-300 (2006)

20) 小峯秀雄緒方信英西好一ldquo高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材の力学特性（その

１）‐締固めたベントナイトの給水膨潤メカニズムの実験的検討‐rdquo電力中央研究所報告

研究報告 U92039 (1992)


- 11 -

3 放射性廃棄物処分でベントナイト系材料の諸特性を評価する場合の

試験法における現状調査と課題の抽出

まず透水試験膨潤試験熱物性値測定でこれまでに取得されている物性値のばらつきの要

因分析を行うため文献調査を行ったまた調査結果をもとにばらつきの要因分析を実施し

ばらつきを低減するための試験での推奨方法を整理したなお膨潤試験熱物性値測定につい

ては調査結果のみで判断がつきにくい要因があったため追加試験を実施した以下に試験測

定毎に行った検討内容を示す

31 透水特性

311 放射性廃棄物処分でベントナイト系材料に求められる透水特性について

LLW処分におけるベントナイト系材料の人工バリアには主として核種移行抑制機能 1)HLW処

分における緩衝材には主として拡散場担保機能 2)が要求されているこれらの要求を満足する

ためにベントナイト系材料にはLLW処分HLW処分共に低透水性が求められる

312 透水試験法の調査

土の透水係数を求める試験法として現状ではJIS規格などがある 12)がベントナイト系材料は

非常に透水性が低いため現実的な時間で試験結果を得ようとする場合供試体サイズや動水勾配

の設定などをそのまま適用することが困難な場合があるそのため各機関で実際に実施されて

いる試験法には装置や試験手順試験条件に差が生じているそこで本節では各機関で実際に

実施されている試験法の現状を把握するとともにベントナイト系材料を対象とした場合の適切

な試験法を検討した

透水試験の現状や問題点等の整理を行うため地盤工学会土木学会及び原子力学会などの学

会発表や論文R Pusch and Geodevelopment AB によるSKBのテクニカルレポート 3) 4)を対象

に文献調査を行ったこれらの文献調査から試験データを収集するとともに電中研や原子力機

構で取得されたデータと合わせて全体的な試験結果のばらつきについて検討を行い313 節にお

ける透水試験結果に及ぼす影響要因の抽出を行った

文献調査に際してはモンモリロナイト含有率ベントナイト土粒子密度混合材の種類と混

合率（）混合材の土粒子密度通水溶液の種類通水溶液のイオン強度供試体の圧縮成型方

法と成型圧透水試験法（試験に用いた試験装置）給水方法供試体の寸法乾燥密度有効粘

土密度試験温度供試体作製時の含水比（以後初期含水比とする）に関する情報を整理した

これらの調査から抽出された透水関係の文献及び論文は88 件であった（付録参照）文献から

の透水係数データの収集は具体的な数値が記載されていない場合にはBiosoft 社の UnGraph5

を使用しグラフから数値データを読み取った表 31-1 に文献内に記載されている透水係数と

グラフから UnGraph5 で読み取った透水係数を比較検討した結果を示す読み取った透水係数は

記載された透水係数に対してplusmn6の誤差でありグラフ上から全体的な試験結果のばらつきを

みるためには問題がないと判断した

試験に用いられているベントナイト材料としてはクニゲルV1 が最も多くそれ以外はボル


- 12 -

クレイクニボンドMX-80ネオクニボンドベントナイト原鉱ベントナイトペレットベ

ントボールが用いられていた透水試験法としては定圧透水試験法と圧密試験法変水位試験

法が多く用いられておりそれ以外にはフローポンプ試験法が 2 件行われていた調査した文

献に記載されていた透水試験装置を図 31-1 に示した透水試験に用いられている供試体の寸法

については直径が 40mm～100mm高さについては 5mm～50mmまでの円柱供試体を用いたも

のが多く直径 300mm高さ 200mmの円柱供試体 65)50mmtimes50mm高さ 20mmの角型供試

体 62)を用いたものもあった試験に用いられている通水溶液は蒸留水またはイオン交換水が最

も多く次いで人工海水例えば 24)が多かった人工海水を用いた試験では人工海水の濃度をパラメ

ータとした試験例えば 24)もあったまたベントナイト系材料の透水性への地下水の影響を把握す

るために通水溶液に地下水を用いている試験 28)も存在した有効粘土密度が記載されている文献

は多かったが有効モンモリロナイト密度を算出するのに必要となるモンモリロナイト含有率

土粒子密度などについては記載されている文献は少なかった

表 31-1 UnGraph5 を用いたデータスキャニングの精度確認結果ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ

配合率

()

乾燥密度

[Mgm3]

記載された

透水係数

[ms]

グラフから読み取

った透水係数

[ms]

グラフから読み取った

透水係数記載された

透水係数()

100 179 571E-13 566E-13 99

100 178 132E-13 133E-13 101

100 184 822E-14 826E-14 100

100 182 191E-13 189E-13 99

100 182 120E-13 118E-13 98

100 186 119E-13 118E-13 99

100 171 282E-13 283E-13 100

100 176 163E-13 163E-13 100

100 180 781E-14 773E-14 99

80 194 530E-13 507E-13 96

80 196 165E-13 158E-13 96

80 198 772E-14 739E-14 96

80 187 121E-13 118E-13 98

80 190 853E-14 830E-14 97

80 194 513E-14 495E-14 96

80 180 173E-13 166E-13 96

80 184 900E-14 871E-14 97

80 188 653E-14 630E-14 96

70 209 735E-13 734E-13 100

70 211 124E-13 124E-13 100

70 213 975E-14 972E-14 100

70 207 102E-13 101E-13 99

70 211 771E-14 765E-14 99

70 214 424E-14 422E-14 100

70 192 141E-13 141E-13 100

70 197 593E-14 592E-14 100

70 200 394E-14 396E-14 101

50 213 102E-12 972E-13 95

50 215 325E-13 309E-13 95

50 210 216E-13 207E-13 96

50 206 247E-12 235E-12 95

50 217 226E-13 216E-13 96

50 213 133E-13 127E-13 95

50 198 278E-13 267E-13 96

50 203 160E-13 154E-13 96

50 206 120E-13 115E-13 96


- 13 -

透水

試験

装置

（A

）15）

透水

試験

装置

（B

）33）

透水

試験

装置

（C

）23）

28)

27)

37)

49)

透水

試験

装置

（D

）21）

34）

透水

試験

装置

（E）

21）

透水

試験

装置

（F）

17）

透水

試験

装置

（G

）42）

透水

試験

装置

（H

）35）

36)

透水

試験

装置

（I）

38）

透水

試験

装置

（J）

39）

図3

1-1(

1) 透水試験に用いられている試験装置

透水

試験

装置

（K）

66）

透水

試験

装置

（L）

67）

32)


- 14 -

透水

試験

装置

（M

）24）

透水

試験

装置

（O

）50）

59)

60)

13)

70)

透水

試験

装置

（P

）58）

透水

試験

装置

（Q

）62）

透水

試験

装置

（R

）63）

透水

試験

装置

（S）

64）

透水

試験

装置

（T）

19）

透水

試験

装置

（N

）65）

図3

1-1(



- 15 -

有効粘土密度に対する試験結果のばらつきを把握するため以下に整理したクニゲル V1MX80

ボルクレイネオクニボンドクニボンドを対象に蒸留水またはイオン交換水海水を用いて行

われた試験結果をそれぞれの材料及び通水溶液の条件毎に有効粘土密度と透水係数の関係で

整理したものを図 31-2～図 31-12 に示すなお図 31-2～図 31-12 は以下の点を考慮して作

成した

海水条件の結果には人工海水（アクアマリンを含む）を通水している結果のみを抽出し

塩濃度（イオン強度）をパラメータとした結果は含めない

混合材を用いている場合混合材の土粒子密度が記載されていないものについては有効

粘土密度を算出することができないため含めない

ベントナイト系材料の種類が記載されていないものについてはベントナイト種類が判断

出来ないため含めない

既往の知見 4) 27)で述べられているように試験結果に対する温度の影響が予想されたが

温度の記載された文献が少なかったため温度の記載されていないものについては室温と

して整理するなお図 31-2～図 31-12 の凡例に温度の記載条件の有無を示したただ

しクニゲルV1 で蒸留水またはイオン交換水を用いた試験については最も試験が実施さ

れていることを踏まえて温度条件に関しては室温または 25以下の温度が記載されたも

のだけで整理した結果も示した（図 31-2）電中研で実施された試験については温度の

記載が無い場合でも室温環境条件で行ったことを確認した試験結果については併せて

図 31-2 にプロットした

また蒸留水で行われた試験により得られているクニゲル V1 の有効粘土密度に対する透水係

数の関係（図 31-3）をみると有効粘土密度によらず透水係数は 1 オーダー～2 オーダー程度

のばらつきを有していることが分かるクニゲル V1 に対して海水で行われた試験結果でも（図

31-4）蒸留水の場合と同様に有効粘土密度によらず透水係数は 1 オーダー～2 オーダー程度

のばらつきを有している

今回の文献調査の範囲においてクニゲル V1 以外の粘土の試験結果（図 31-5～図 31-12）を

見るとクニゲル V1 に対する試験結果（図 31-2～図 31-4）に対して試験結果が少ないことが

分かるクニゲル V1 以外のベントナイトについては試験結果が少なく有効粘土密度に対す

る透水係数のばらつきを把握することは出来ないと判断したためクニゲル V1 に対する試験結

果のみをばらつきの原因の検討の対象とした


- 16 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9

有効粘土密度（Mgm3）

透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

松本ほか27)

長谷川24)

温度記載無工藤ほか

53)

田中中村19)

温度記載無

前田ほか39)

小峯34)

温度記載無佛田ほか

50)

佛田ほか70)

クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの（室温または25以下の温度条件が記載されたもの）

図 31-2 有効粘土密度と透水係数の関係（クニゲル V1蒸留水またはイオン交換水を使用し

たもの室温または 25以下の温度条件が記載されたもの）

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

今村ほか38)温度記載無松本ほか27)

長谷川24)

温度記載無九石ほか44)温度記載無工藤ほか

53)

田中中村19)温度記載無石井ほか42）温度記載無田沼ほか72)温度記載無

前田ほか39)

石井中島36)温度記載無田中ほか47)温度記載無小峯34)温度記載無小峯ほか

59)温度記載無

佛田ほか25)温度記載無佛田ほか

13)温度記載無

佛田ほか50)

佛田ほか70)

クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの


たもの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））


- 17 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

クニゲルV1人工海水（アクアマリンを含む）を使用したもの

小峯ほか60)温度記載無田中ほか64)温度記載無佛田ほか70)

九石ほか44)温度記載無菊池ほか

23)

田中ほか65)温度記載無田中ほか

47)温度記載無

図 31-4 有効粘土密度と透水係数の関係（クニゲル V1人工海水（アクアマリンを含む）を

使用したもの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯ほか59)


50)

MX80蒸留水またはイオン交換水を使用したもの

図 31-5 有効粘土密度と透水係数の関係（MX-80蒸留水またはイオン交換水を使用したもの

（温度条件の記載の有無は凡例に示す））


- 18 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯ほか60)温度記載無

MX80人工海水（アクアマリン含む）を使用したもの

図 31-6 有効粘土密度と透水係数の関係（MX-80人工海水（アクアマリンを含む）を使用し


1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無佛田ほか70)

佛田ほか13)温度記載無

佛田ほか50)

クニボンド蒸留水またはイオン交換水を使用したもの

図 31-7 有効粘土密度と透水係数の関係（クニボンド蒸留水またはイオン交換水を使用した

もの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））


- 19 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)温度記載無佛田ほか70)

クニボンド人工海水（アクアマリン含む）を使用したもの

図 31-8 有効粘土密度と透水係数の関係（クニボンド人工海水（アクアマリンを含む）を使

用したもの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無

ネオクニボンド蒸留水を使用したもの

図 31-9 有効粘土密度と透水係数の関係（ネオクニボンド蒸留水またはイオン交換水を使用

したもの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））


- 20 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無

ネオクニボンド人工海水（アクアマリン含む）を使用したもの

図 31-10 有効粘土密度と透水係数の関係（ネオクニボンド人工海水（アクアマリンを含む）

を使用したもの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

) 長谷川24)温度記載無小峯ほか60)温度記載無佛田ほか13)温度記載無佛田ほか50)

ボルクレイ蒸留水またはイオン交換水を使用したもの

図 31-11 有効粘土密度と透水係数の関係（ボルクレイ蒸留水またはイオン交換水を使用し



- 21 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無小峯ほか60)

温度記載無

ボルクレイ人工海水（アクアマリン含む）を使用したもの

図 31-12 有効粘土密度と透水係数の関係（ボルクレイ人工海水（アクアマリンを含む）を


313 影響要因の検討

ここでは312 節の文献調査結果を基に透水係数のばらつきに及ぼす影響要因について検討

を行う影響要因としては様々な要因が考えられるが本研究では影響要因を「①試験法自

体による影響要因」「②試験手順による影響要因」「③試験条件による影響要因」「④供試体の

特性による影響要因」に大きく分類した

「①試験法自体による影響要因」は試験装置自体の違いなどによって試験結果に影響を及ぼ

す要因である「②試験手順による影響要因」は供試体を飽和させる手順により飽和度が異なる

ことにより試験結果に影響を及ぼす要因である「③試験条件による影響要因」は供試体寸法

や初期含水比などの試験条件が試験結果に影響を及ぼす要因である

また「④供試体の特性による影響要因」は試験に用いているベントナイト系材料の土粒子密

度やモンモリロナイト含有率さらには試験に使用する供試体の圧縮成型による密度の不均一性

によって試験結果に影響を及ぼす要因であるなお供試体の特性による影響要因のうちベン

トナイト系材料の土粒子密度やモンモリロナイト含有率等については定量的な評価が可能な要

因として供試体作製時の密度不均一性等については定量的評価が困難な要因として分類した

以上影響要因の分類をまとめたものを表 31-2 に示す


- 22 -

表 31-2 試験結果に及ぼす影響要因の分類

①試験法自体によ

る影響要因

試験法（試験装置）の影響

②試験手順に

よる影響要因

飽和化の影響

動水勾配透水圧の影響

供試体寸法の影響

初期含水比の影響

通水溶液の種類や組成による影響

③試験条件に

よる影響要因

温度の影響

モンモリロナイト含有率による影響

土粒子密度の影響

a 定量的評価が可能な要因

交換性陽イオン組成の影響

土の微視的構造の影響

④供試体の特性に

よる影響要因

b 定量的評価が困難な要因

密度不均一性の影響

(1) 試験法自体による影響要因

1) 試験法（試験装置）の影響

国内の文献調査の結果既往の研究で行われている試験法の多くは定圧透水試験法変水位

透水試験法圧密試験法であった一方フローポンプ試験法は 2 件のみ実施されていた 7)8)

R Pusch and Geodevelopment AB によるSKBのテクニカルレポートTR-02-204)では試験法（試

験装置）に対して一般的な供試体径 20～50mmの透水試験装置と粒径の大きな供試体に対し

てそれぞれ剛性のセルの装置を用いた定圧透水試験法が示されているまたゴムメンブレン

を装着した試料での三軸セルを用いた透水試験についても示されているその他の試験法（試験

装置）に対しては記述されていなかったまたベントナイトの膨潤により有効粘土密度が変

化しないように剛性の高い試験装置を用い試験装置のひずみを可能な限り小さくすること

三軸セルを用いた透水試験装置を用いる場合には圧縮しやすい供試体ではセル圧により圧密

が生じる可能性があることが述べられている

ここで各試験法の長所短所等をまとめたものを表 31-3 に示す詳細な試験法の検討につ

いては以下に示すここでは最も実績があり流量のみを単純に測定することで透水係数が求

められるため試験結果のばらつきが小さいと考えられる定圧透水試験法を基準としてその他の試

験法についてまとめる

（a）定圧透水試験法

定圧透水試験法は供試体に一定の透水圧を与えた状態で供試体を通過した通水溶液の流量

を直接測定する試験法である定圧透水試験法は比較的低い有効粘土密度から高い有効粘土密

度まで幅広く実施されていた定圧透水試験法では剛性セルが多く用いられており一部三


- 23 -

軸セルを用いたものもあった 21)

（b）変水位透水試験法

変水位透水試験法は定圧透水試験法と同様に供試体を通過した通水溶液の流量とビューレ

ット内の変化した水位を直接測定する試験法である定圧透水試験法に対して一般的に比較的

大きい透水性を示す供試体に対して用いられることが多いそのため比較的低い有効粘土密度

における透水係数評価に用いられているが有効粘土密度の比較的高い供試体に対しては用いら

れていなかったこれは透水係数が小さい場合には変水位透水試験法で与える動水勾配では

供試体の飽和化を含む試験期間が長期に至るためと考えられる本報告書では有効粘土密度

10Mgm3以上の供試体に対する試験を対象としたため変水位試験法は検討対象としなかった

（c）フローポンプ試験法

フローポンプ試験法については実績が 2 件あった 7)8)フローポンプ試験法とは供試体の透水

係数に応じた速度でフローポンプと呼ばれるシリンジによって供試体内に水を通水させその際

の反力（水圧）を測定する方法であるこの反力から算出される流入側の全水頭とスタンドパイ

プで計測される流出側の全水頭から動水勾配を算出し透水係数を求める一般には定常状態に

なった際の透水係数を求めるがMorin etal 9)やEsaki etal10)による非定常解を適用することによ

り非定常状態においても定常状態での透水係数を求められる 11)畔柳ほか 8)は直径 40mm

高さ 20mmのNa型ベントナイト及びCa型化ベントナイトの供試体に対して（表 31-4）定圧透水

試験法とフローポンプ試験法の両方で透水係数を測定し両試験で得られた透水係数の結果は

ほぼ一致していることを確認している（図 31-13）フローポンプ試験法により透水係数を得る

ために必要な時間は500～300min(約 2 日)であり定圧透水試験法の約 30 日程度から大幅に試

験時間を短縮できると述べられているしかしフローポンプ試験法についても水の流れは非

定常状態で透水係数を測定可能であるが透水圧を与えるまでに供試体を飽和させておく必要が

あるため試験期間の短縮については飽和に要した時間も考慮し判断する必要がある畔柳ほ

か 7)8)では飽和に要した期間については記載がなかったため本検討では試験期間が飽和期間

を考慮しても短縮できるかについては判断することが出来なかったまたフローポンプ試験法

についてはデータ数も少なく試験結果のばらつきの程度を検討することも出来なかったこれ

らより本報告書ではフローポンプ試験法については推奨する試験方法とはしなかった

（d）圧密試験法

圧密試験法による透水性の評価は土の一次元圧密理論をもとに土の骨格の圧縮速さと変形

量から間接的に透水係数を求める方法である「地盤材料試験の方法と解説」12)の「土の段階載荷

による圧密試験法」の規格（JIS A 1217）では透水係数は報告事項としてあげられていないが

報告事項としてあげられている圧密係数と体積圧縮係数を用いてk=ρwgCvmv（k透水係数Cv

圧密係数mv体積圧縮係数）によって直ちに求めることができる

定圧透水試験で得られた透水係数と圧密試験法で得られた透水係数を比較するため図 31-14

図 31-15 にそれぞれ定圧透水試験法圧密試験法で求めた有効粘土密度と透水係数の関係を示し


- 24 -

た図 31-14 によれば定圧透水試験法で得られた透水係数は異なる試験者により得られたデ

ータについてはばらつきが大きいものの同じ試験者により得られたデータのばらつきは小さ

い一方図 313-3 に示す圧密試験法では同じ試験者により得られたデータでもばらつきが大き

い傾向があるちなみに佛田らは試験に用いる変位計の分解能を向上させることによりベント

ナイトの圧密試験結果のばらつきが抑えられると述べている 50)

圧密試験には上述したように試験結果にばらつきをもたらす要因のほかに試験結果に影響

をもたらすが影響程度が不明であったり排除することが困難な要因がいくつかあるそのひ

とつには供試体側面と圧密リングの間の摩擦があげられる 12)特に一般の土と異なりベントナ

イトは膨潤性を有し供試体側面と圧密リングの間に膨潤圧が作用するため供試体と圧密リン

グ間の摩擦の影響は一般の土よりも大きくなる可能性があるしたがってこの摩擦力が圧密試

験から透水係数を評価する上での不確実要因となる

飽和度は透水係数に影響するため飽和透水係数を求めるためには供試体の飽和度を高める

必要がある（詳細は「（2）1）飽和化の影響」に示す）定圧透水試験は構造上一次元で溶液を

通水したり背圧をかける等して飽和化が容易に出来るのに対して圧密試験は水の供給が上

下端面の 2 方向からなので空気が供試体内部に閉じ込められやすく背圧を加えることが構造

的に難しいため飽和化が容易でない

圧密試験結果には上述した摩擦や飽和度の影響のほかに圧密荷重の大きさならびに供試体寸

法も影響すると思われるがベントナイトの圧密試験結果を対象とした圧密荷重の大きさならび

に供試体寸法の影響の検討例は見当たらなかったしたがってこれらの要因もベントナイトの

圧密試験結果を評価する上での不確実要因となるこのように圧密試験結果から透水係数を求

める際には影響程度が不明であったり排除することが困難な要因がいくつか含まれている

（e）まとめ

試験結果に及ぼす影響を容易に排除可能であり不明な影響要因が少ないことから定圧透水

試験法を用いるのが現状望ましいと思われる


- 25 -

表3

1-3

透水試験法の調査結果

剛性

セル

を用

いた

定圧

透水

試験

法三

軸セ

ルを

用い

た定

圧透

水試

験法

剛性

セル

を用

いた

変水

位透

水試

験法

圧密

試験

法フ

ロー

ポン

プ試

験法

実績

試験

時間

長所

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる真

空に

する

背

圧を

上げ

るな

ど飽

和化

の工

夫が

容易

河

野西

垣法

によ

る透

水係

数測

定前

の飽

和度

の確

認が

可能

側

面の

みず

みち

の影

響が

ない

と言

われ

てい

る

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

真

空に

する

など

飽和

化の

工夫

が容

易

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

短所

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

変

形が

生じ

るた

め所

定の

密度

での

測定

が困

難透

水圧

の上

昇に

伴い

側

圧も

制御

する

必要

があ

る

装

置が

大掛

かり

でコ

スト

が高

い

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

高

密度

の場

合

長期

試験

にな

る

動

水勾

配一

定の

実験

が不

可

飽

和化

が容

易に

でき

ない

供

試体

側面

と容

器内

側壁

との

摩擦

がば

らつ

きの

要因

とな

る

透

水係

数を

算出

する

過程

に変

形係

数な

どの

パラ

メー

タが

必要

とな

り

ばら

つき

の要

因が

増加

主

に岩

石材

料で

適用

され

てお

り

ベン

トナ

イト

系材

料の

よう

な変

形性

の高

い材

料に

は適

用が

困難

な可

能性

があ

る

供試

体サ

イズ

初

期飽

和度

が同

一で

あれ

ば

透水

係数

を測

定す

る前

に飽

和さ

せる

時間

は

どの

試験

法も

同じ

時間

を要

する

はず

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

の透

水試

験が

測

定よ

りも

飽和

化に

時間

を要

する

こと

を勘

案す

れば

差

は小

さい


- 26 -

表 31-4 供試体の諸元 8）表内の加圧法は定圧透水試験法に相当する

図 31-13 フローポンプ試験法と定圧透水試験法で得られた透水係数の比較 8）

グラフ内の凡例の加圧法は定圧透水試験法に相当する

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

今村ほか38)温度記載無

松本ほか27)

長谷川24)温度記載無九石ほか44)温度記載無工藤ほか53)

クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの定圧透水試験法で得られた結果

田中中村19)温度記載無

石井ほか42）温度記載無

田沼ほか72)温度記載無

前田ほか39)

石井中島36)温度記載無田中ほか47)温度記載無

図 31-14 有効粘土密度と透水係数の関係（クニゲル V1蒸留水またはイオン交換水を使用した

もの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））（定圧透水試験法）


- 27 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの圧密試験法で得られた結果

小峯緒方34)温度記載無小峯ほか59)

温度記載無小峯緒方21)



佛田ほか50)

佛田ほか70)


もの（温度条件の記載の有無は凡例に示す）（圧密試験法）

(2) 試験手順による影響要因

「(1)試験法自体による影響要因1)試験法（試験装置）の影響」で述べたように定圧透水試験

法を用いるのが現状望ましいと思われるので以下に述べる影響要因の検討は定圧透水試験法

のみを対象とした

1) 飽和化の影響

ベントナイト混合供試体の透水係数に対する飽和度の影響を調べたものに出口ほか 15)の研究

がある出口ほか 15)は20wtのケイ砂を混合した乾燥密度 17Mgm3と 18Mgm3の供試体に対

して透水試験を実施しているそれによれば背圧を加え飽和度をあげた方が若干ではあるが

透水係数が大きくなる傾向があることが示されている（図 31-16）

出口ほか 15)で示されたように飽和度が透水係数に影響するため調査した文献の中でも供試

体の飽和化のため様々な工夫が行われていた以下に例を示す

田中ほか 16)は定圧透水試験法において供試体の飽和度を高めるために真空ポンプによっ

て供試体の空気を除去しその後に飽和度の低下を防止するために炭酸ガスで置き換え最

後に通水によって炭酸ガスを水に置き換えている炭酸ガスを用いる方法は飽和砂の液状化試

験で供試体の飽和度を高めるために用いられている方法である 12)また田中ほか 16)は透水

試験時に背圧を加えることにより飽和度を高める工夫も行っている

石井ほか 17)は図 31-17 に示す定圧透水試験装置を用い供試体をあらかじめ飽和状態で作製

し有効粘土密度 1616Mgm3～1635Mgm3のベントナイト単体の透水試験を実施している飽

和供試体の作製方法は以下に示すように述べられている 17)

イ) ねらった密度の飽和含水比で材料を調整しておく

ロ) 材料調整段階からプレス成型に至るまで炭酸ガス雰囲気にし溶解度の低い空気を排除し

ておく


- 28 -

ハ) プレス成型直前に真空状態にし気相領域がゼロに近くなる雰囲気で所定の密度にプレス

成型する

ニ) 成型した供試体はシリンダー部のカラーと一体にしたまま透水試験モールドにセットす

る

以上により飽和供試体を透水試験装置に装填することを可能としている石井ほか 17)はこの

方法により試験開始から 8 日間程度で透水係数を把握しており有効粘土密度 1621Mgm3 の

供試体に対して19times10-13msの透水係数データを取得している(図 31-18)なお試験終了時

の飽和度は996であったとしている 17)

R Pusch and Geodevelopment AB4)は飽和化させるために背圧をかけることを推奨してい

るその場合には背圧は膨潤圧の 10～20に設定することが適切と述べられている

その他多くの試験においては供試体中に空気が残存しないように試験体下部から一次元

的に通水を行う手法を取っていた例えば 22)

また透水試験で得られている透水係数が飽和状態で得られている透水係数であるか確認して

いる例としては以下に示すような方法がとられていた

①流入側と流出側の透水係数が一致していることを確認する方法例えば 53)

②試験終了時に飽和化していたかを確認するために試験終了後の供試体の飽和度を含水比

から求める方法例えば 21)や

③河野西垣法 14)（透水試験装置を二重管ビューレットを介して加圧した時のビューレット内

の水位変化量から供試体内の空気の体積変化量を計算し飽和度を算出する）で確認する

方法 16)

これらのように試験後の供試体の飽和度は透水係数が飽和状態で得られたものであること

を示したり試験結果を解釈するために記録しておくことが重要である

以上をまとめると透水試験を行う際には飽和度が透水係数に影響を及ぼすため飽和状態

での透水係数を求めるには供試体下部から 1 次元で通水したり背圧を与える等の方法により

供試体の飽和度を高めるとともに試験終了後の飽和度を記録することが必要である


- 29 -

17 1810-13

10-12

背圧をかけたもの（飽和度が高まる）背圧をかけないもの

乾燥密度（Mgm3）

透水係数

（m

s）

図 31-17 飽和供試体の作製方法例 17）図 31-18 飽和供試体の作製方法で作製した供試体で得られた透水係数 17）

(3) 試験条件による影響要因

1) 動水勾配透水圧の影響

動水勾配についてはASTM D5084（米国材料試験協会の設定する試験法規格）によれば

透水係数が 10-9ms 未満の材料に対して動水勾配を 30 未満とすべきことが規定されているベン

トナイト系材料の透水係数は有効粘土密度によっては 1times10-12～1times10-14ms と非常に小さく難

透水性であるため定圧透水試験において動水勾配を 30 未満とすると測定可能な流量を得るた

めに非常に長期間を要するそのためほとんどの場合動水勾配を 30 以上として定圧透水試験

が行われている

図 31-16 飽和度がベントナイト混合土試料の透水係数に及ぼす影響

（出口ほか 15）の試験結果より作図）（供試体は20wtのケイ砂混合）


- 30 -

例えば石井ほか 17)は有効粘土密度 1621Mgm3のベントナイト単体の直径 50mm高さ 50mm

の供試体に対し透水圧 01MPa～04MPa（動水勾配にして約 196～約 744）で透水試験を実施

しこの動水勾配の範囲内においては透水係数が一定であることを示している（図 31-19）

また伊藤 18)はベントナイト原鉱を調整した粒状ベントナイト（粒径は 10mm以下）を動的

に締固めた供試体（有効粘土密度 162Mgm3 程度（グラフから判断））に対して室温条件下で

動水勾配を変化させ透水係数を測定している図 31-20 に示すように動水勾配 500 程度から

2000 程度まで変化させているが透水係数はほぼ一定の結果が得られている

一方動水勾配30未満で透水試験が実施された例もある白石ほか65)はベントナイト混合率

20で乾燥密度174Mgm3の混合供試体に対して20の一定温度条件下で動水勾配を0～6程

度まで変化させ透水係数に及ぼす動水勾配の影響を検討している（図31-21）図31-21に示すよ

うに動水勾配が12～6までの範囲では動水勾配によらずほぼ一定の透水係数を得られること

が示されている65)（動水勾配12未満の結果については測定精度の問題から扱われていない）

また別途実施された動水勾配60以上の透水試験により得られた透水係数とも同じであったと

述べられている65)

これらによればベントナイトの透水係数は動水勾配の依存性が小さいものと考えられる

次に透水圧の設定について供試体と試験装置間におけるみずみちの影響の観点から整理す

る田中中村 19)は透水圧を膨潤圧より小さい値に設定し有効粘土密度が約 121416Mgm3

のクニゲルV1 に対してイオン交換水や人工海水を通水し排水仕切り板を設置した排水側ポーラ

スメタルを用いて供試体中心部を通る排水量と供試体の外周部（壁面近傍）を通る排水量を

別々に測定している(図 31-22)さらに供試体中心部を通る排水量から計算した透水係数と全

排水量から計算した透水係数が等しいことを確認することにより透水圧を膨潤圧以下に設定し

た場合壁面付近の局所的な流れ（みずみち）が透水係数に及ぼす影響はほとんどないとしてい

る（図 31-23）

また図 31-24 にゴムメンブレンで供試体の周囲の漏水を防ぐ三軸セルを用いた透水試験と

剛性セルを用いた透水試験の結果を比較した結果を示す 19)21)24)27)36)38)39)42)44)47)49)53)72)小

峯緒方 21)の実施した三軸セルを用いた透水試験結果とその他の剛性セルを用いて得られた結果

は同程度の有効粘土密度であれば同程度の透水係数を示しているしたがって剛性セルでも

壁面近傍の卓越した水の流れ（みずみち）は発生していないと考えられるこのことはみずみ

ちの影響に関しては既往の研究で設定されているような膨潤圧以下の透水圧の範囲であれば

透水係数に及ぼす透水圧の影響は剛性セルを用いた試験でもないことを示している

以上のような結果からベントナイト系材料に対する透水試験では膨潤圧以下の透水圧を設定

すれば壁面近傍からの漏水は剛性セルであっても生じないものと考えられるこれはベント

ナイト系材料は膨潤性を有するため通常の粘土の透水試験で問題となる壁面と供試体間の卓

越した水のながれ（みずみち）が膨潤圧以下の透水圧では生じにくいためと考えられる

次に透水圧の設定について供試体の変形の観点から考える膨潤圧以上の透水圧を定常圧

として加えた場合供試体の流出側端面の有効土圧は膨潤圧を超えるため供試体は収縮すると

思われる供試体が収縮した場合供試体の有効粘土密度は変化し透水係数も変化するした

がって供試体の収縮を起こさないという観点からも透水圧は膨潤圧を超えないように設定し


- 31 -

なければならないまたR Pusch and Geodevelopment AB4)も透水圧の設定については注意

する項目として述べており供試体の変形のないように透水圧は膨潤圧の 50以下とすること

を推奨している

以上より動水勾配については透水係数に影響を及ぼさないため留意する必要はないが

透水圧については供試体が変形し透水係数に影響を及ぼす可能性があるため透水圧は膨潤

圧を超えない値に設定する必要があるただし土圧計などが装着されておらず厳密に膨潤圧を

把握出来ない場合には予想される膨潤圧に基づいて透水圧を設定することとなる

図31-20 流速-動水勾配の関係と透水係数（供試体は原鉱より調整した10mm以下粒状ベント

ナイトを最適含水比最大乾燥密度で締固めたもの）18）

図 31-19 乾燥密度 1621kgm3 供試体の圧力-流量特性と平均的透水係数

(50mmφtimes50mmH 供試体) 17）


- 32 -

図 31-21 動水勾配と透水係数の関係 65)

図31-22 透水試験装置概要19）

（本装置は流出量を供試体の中心部と外周部で測定しているため壁面のみずみちの影響を把

握することが可能な装置である）


- 33 -

図31-23 リング内外透水係数の比較19）

（供試体はクニゲルV1を自然含水比で密度を121416Mgm3に締固めて作製したもの）

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)

長谷川24)

温度記載無九石ほか44)温度記載無工藤ほか53)

クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの小峯緒方21)が三軸セルで得られた透水係数それ以外は剛性セルで得られた透水係数




前田ほか39)

石井中島36)温度記載無

田中ほか47)温度記載無

図 31-24 三軸セルと剛性セルで得られた透水係数の比較

2) 初期含水比の影響

透水係数に及ぼす初期含水比の影響を検討したものは文献調査では見当たらずまた初期

含水比について記載されているデータが少なかったため検討出来なかった

一方膨潤圧試験の場合には初期含水比の影響を検討した例が幾つかあり本共同研究での

追加試験による結果も踏まえると高有効粘土密度領域（18Mgm3程度）では初期含水比の影


- 34 -

響を受けるとの結果が得られている（詳細は 323 節を参照されたい）以上より透水係数に及

ぼす初期含水比の影響については現状知見がないため判断出来ないが透水係数が膨潤圧と密

接に関係していると考えた場合高有効粘土密度領域では初期含水比が透水係数にも影響を及

ぼす可能性もあるため記録しておくことが望ましい

3) 供試体寸法の影響

透水試験における供試体の寸法は例えば「地盤材料試験の方法と解説」12)では透水円筒の

内径と高さは試料の最大粒径の 10 倍以上とするという規定がなされているR Pusch and

Geodevelopment AB4)も同様に供試体寸法の径は最大粒径の 10 倍以上を推奨しているまた

ASTM D 2434-68（米国材料試験協会の設定する試験法規格）では許容される試料の最大粒径を

透水円筒内径の 112～18 としている

図 31-2531-26 は菊池ほか 23)の報告で示されているベントナイト（クニゲルV1）と 3 号ケ

イ砂5 号ケイ砂の粒径加積曲線であるこれを見るとクニゲルV1 の最大粒径は01mm程度

であり「地盤材料試験の方法と解説」12)の規定に当てはめると内径と高さは 1mm程度以上必要

となるまたASTM D2434-68 の規定に当てはめると透水円筒内径は08mm～12mm以上

必要となる文献調査の結果では供試体サイズが記載されているものについては全て 5mm程度

以上でありどちらの基準も満足している

ベントナイト混合供試体を用いた場合には例えば 3 号ケイ砂を用いた場合には最大粒径が

約 25mm であるため「地盤材料試験の方法と解説」12)の規定に当てはめると内径と高さは約

25mm 以上必要となるまたASTM D2434-68 の規定に当てはめると透水円筒内径は約 20mm

～30mm 以上必要となる

図 31-27 に透水係数と有効粘土密度との関係のデータを供試体の直径で色分けして示す赤で

プロットしたものが直径 60mmのもの黒でプロットしたものが直径 50mmの供試体に対するデ

ータ青でプロットしたものが直径 40mmの供試体に対するデータであるデータにはベント

ナイト単体のみならず混合供試体も対象としたデータを含んでいる図 31-27 を見ると直径

40mmの供試体に対するデータが少なくその他の直径の供試体に対するデータとの比較を行わ

なかった直径 50mmと 60mmの供試体に対するデータについては透水係数に明確な差は認め

られなかった一方田中ら 74)は同一の試料や試験条件のもとクニゲルV1 を有効粘土密度

14Mgm3程度で作製した 2 種類の直径（60mmと 200mm）で高さの等しい（20mm）供試体に対

して透水係数を求めている田中ら 74)の結果によれば直径 60mmの供試体で得られた透水係数

は37times10-13～38times10-13msであり直径 200mmの供試体では37times10-13～43times10-13msであ

るこのように直径の違いによらず同程度の透水係数が得られているこれらより直径 50mm

～200mmの供試体を用いれば供試体の直径の違いが透水係数に及ぼす影響は小さいといえる

またこのことはクニゲルV1 原鉱を対象とした透水試験結果でも示されている 77)

さらに田中ら 74)はクニゲルV1 を直径 60mmで有効粘土密度 14 程度で作製した異なる 3

種類の高さ（20mmと 40mmと 80mm）の供試体に対して透水試験を実施しているその結果

高さ 20mm40mm80mmの供試体の透水係数は各々324times10-13273times10-13245times10-13ms

と同程度となっており透水係数に及ぼす高さの影響は20～80mmでは小さいことが明らかと


- 35 -

なっているまたこのことはクニゲルV1 原鉱を対象とした透水試験結果でも示されている 77)

図 31-29 に透水係数と有効粘土密度との関係のデータを高さで色分けしたものを示した赤で

プロットしたものが高さ 20mmの供試体で得られたデータ青でプロットしたものが高さ 10mm

の供試体で得られたデータ黒でプロットしたものが高さ 5mmの供試体で得られたデータである

高さ 5mmの供試体で得られたデータはその他の高さの供試体で得られたデータに比べて大きく

なる傾向が見受けられる一方供試体の高さ 10mmと 20mmで得られたデータは差が小さい

ことが明らかである前述した田中ら 74)のデータと併せて考えた場合供試体の高さが 10mm～

80mmであれば供試体の高さの違いが透水係数に及ぼす影響は小さいと考えられる

以上より直径については 50mm～200mm 程度高さについては10mm～80mm 程度であれ

ば供試体の寸法が透水係数に及ぼす影響は小さいため供試体寸法を影響要因として考慮する

必要はないなおこの範囲外の寸法の供試体を用いる場合は透水係数に及ぼす寸法効果の影

響がないことを異なる寸法の試験データとの比較から確認することが望ましい

図 31-25 クニゲル V1 の粒度分布 23）図 31-26 ケイ砂の粒度分布 23）


- 36 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)



クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの(赤は直径60mm黒は直径50mm青は直径40mmの供試体で得られたデータ)




図 31-27 供試体の直径が透水係数に与える影響

（赤は直径 60mm黒は直径 50mm青は直径 40mm で得られたデータ）

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)



クニゲルV1蒸留水またはイオン交換水を使用したもの(赤は高さ20mm青は高さ10mm黒は高さ5mmの供試体で得られたデータ)

田中中村19)温度記載無石井ほか42）温度記載無石井中島36)温度記載無田中ほか47)温度記載無鈴木ほか49)

鈴木ほか49)

図 31-28 供試体の高さが透水係数に与える影響

（赤は高さ 20mm青は高さ 10mm黒は高さ 5mm で得られたデータ）


- 37 -

4) 通水溶液の種類や組成の影響

菊池ほか 23)は通水溶液に人工海水（ASTM D-1141-98 基準）を用いてベントナイト単体と

ベントナイトとケイ砂の混合供試体の透水係数を測定している使用したベントナイトはクニゲ

ルV1 であり混合試料にはクニゲルV1 と 3 号ケイ砂と 5 号ケイ砂を混合したものを用いてい

る有効粘土密度と透水係数との関係が整理されたものを図 31-29 に示した人工海水を通水溶

液とした場合蒸留水に比べて透水係数は 1 桁程度大きくなること有効粘土密度が低密度か

ら高密度になるにしたがって人工海水を通水した時の透水係数は蒸留水を通水した時の透水係

数に近づく傾向がある結果が得られている同様の傾向は長谷川 24)でも確認されている

菊池棚井 28)は有効粘土密度 140Mgm3のクニゲルV1 単体を用いた供試体に対して透水

係数に及ぼす通水溶液の影響について検討を行っている試験では直径 50mm高さ 10mmの

供試体に対して図 31-1(1)の透水試験装置（C）に示す定圧透水試験装置により透水試験を実施

している通水溶液には幌延の地下水（表 31-5）及びNaCl溶液（034072086150200

342moll）が用いられている図 31-30 はイオン強度と固有透過度の関係が示されたものであ

るここでは通水溶液の粘性や通水溶液の密度の影響を排除して供試体の透過性を見るために

透水係数ではなく固有透過度を用いて整理されている通水溶液のイオン強度が大きくなるに従

いベントナイトの固有透過度（透水係数）が大きくなる傾向があることが明らかとされている

また図 31-30 に示すように2molkg程度のイオン強度を超えることにより固有透過度が変化

しないことも示されている

R Pusch and Geodevelopment AB4)もNaClと蒸留水をベントナイトに通水した場合の透水係数

を求めており菊池ほか 23)長谷川 24)菊池棚井 28)と同様に蒸留水に比べてNaClを通水し

た方が透水係数が増大することを示している

以上よりベントナイト系材料の透水係数は通水溶液の影響を大きく受けるため通水溶液

についてはイオン交換水蒸留水海水地下水等の溶液の種類や溶液中のイオン組成等を

記録しておくことが必要である

図 31-29 透水係数に及ぼす溶液の種類の影響 23）


- 38 -

表 31-5 幌延地下水の組成分析結果 28）

5) 温度の影響

松本ほか 27)は図 31-1(1)の透水試験装置（C）に示す定圧透水試験装置を用いてベントナイ

ト系材料の透水係数に及ぼす温度の影響について試験を行っているクニゲルV1 単体（モンモリ

ロナイト含有率 46~49）を対象として試験温度 2540608090の環境下で蒸留水を

用いて試験を実施している円柱供試体の寸法は直径 50mm高さ 10mm（低有効粘土密度の

図 31-30 透水係数に及ぼすイオン強度の影響 28）

（有効粘土密度 140Mgm3クニゲル V1）


- 39 -

ケース）または高さ 5mm（高有効粘土密度のケース）である図 31-31 は温度と透水係数と

の関係が示されたものの一例である温度が高くなるに従い透水係数が大きくなることが明ら

かとなっている

R Pusch and Geodevelopment AB4)も 22～75の温度条件でMX-80 に対して透水試験を実

施しベントナイトの透水係数に温度が影響し温度の高い方が透水係数が大きくなることを示

しているまた透水係数の温度依存性を計測する場合粘土も容器も熱膨張するため間隙水圧

の変化が重要であり事前に確認する必要があると述べられている

既往の試験法での温度の取り扱い方法としては例えば一般の土を対象に規格化されている

JISA1218 土の透水試験法 12)があり試験結果の報告の整理方法として温度 15に対する透水

係数k15 を報告することとなっているk15 を求めるための温度補正係数を決定するために測

定時の水温を記録することが必要となっているまたR Pusch and Geodevelopment AB4)は

透水係数に試験時の温度が影響を及ぼすため一定温度状態の下で試験を実施することを推奨し

ている

以上より透水係数には温度が影響するため試験を実施する際にはなるべく温度が一定の

環境条件下で透水試験を実施することが必要であるなお温度の制御が困難な場合には測定

期間中の温度を記録することが必要である

(4) 供試体の特性による影響要因

1) 定量的評価が可能な要因

（a）モンモリロナイト含有率の影響

長谷川 24)はモンモリロナイト含有率が透水係数に及ぼす影響を調べるためクニゲル V1ク

ニボンドネオクニボンドボルクレイに対して蒸留水人工海水人工海水の濃度の 12 の

図 31-31 透水係数の温度依存性 27）

（クニゲル V1 単体）


- 40 -

溶液を通水溶液として試験を実施している装置は図 31-1(2)の透水試験装置（M）に示す定圧透

水試験装置を用いている用いられたベントナイトの基本的な特性は表 31-5 に示すとおりであ

る表 31-5 に示したモンモリロナイト含有率が異なるベントナイトに対して有効モンモリロ

ナイト密度（単位体積あたりに含まれるモンモリロナイトの乾燥重量をモンモリロナイト以外

の土粒子の体積を除いた体積で割ることにより得られる密度算出方法は p43の式 31-2に示す）

と透水係数の関係が整理されているものが図 31-32 である図 31-32 ではモンモリロナイト含

有率が異なるベントナイトでも主な交換性陽イオンが Na 型のベントナイトであれば有効モン

モリロナイト密度と透水係数の関係には蒸留水人工海水ごとに相関性があることが示されて

いる

定圧透水試験結果以外の結果であるが佛田ほか 25)は表 31-7 に示すクニゲルV1ボルクレ

イクニボンドMX-80 に対して高圧での圧密試験を実施している供試体は直径 60mm高さ

10mmとなっている透水係数と有効粘土密度の関係透水係数と有効モンモリロナイト密度の

関係透水係数とモンモリロナイトの膨潤体積ひずみの関係が図 31-33 のように示されている

佛田ほかは有効粘土密度よりも有効モンモリロナイト密度や膨潤体積ひずみで整理した方が

透水係数のばらつきが抑えられることからベントナイトの透水係数を評価するには有効モン

モリロナイト密度や膨潤体積ひずみを指標として用いることが有効であると述べている

これらの文献 24)25)を参考に今回の文献調査で得られたデータについて有効モンモリロナイト

密度と透水係数の関係で整理した結果を図 31-34 に示した有効粘土密度と透水係数の関係で

整理した図 31-2 と比較すると透水試験結果のばらつきが若干小さくなっているようであるが

データ数に違いがあるためこれらの（図 31-2 と図 31-34）比較からは有効モンモリロナイ

ト密度で整理した方が試験結果のばらつきが小さくなるという結論を得ることは出来なかった

ちなみにクニゲル V1 を用いて試験が実施された研究事例からモンモリロナイト含有率が

記載されているものを調べた結果モンモリロナイト含有率は 46～593と広く分布していた

そこでクニゲルV1 の有効粘土密度 16Mgm3の供試体の場合にモンモリロナイト含有率が

46～593の幅でどの程度有効モンモリロナイト密度が異なるか以下に検討したクニゲルV1

のモンモリロナイト以外の鉱物の土粒子密度を小峯緒方 26)を参考に 281 とした場合有効モ

ンモリロナイト密度は107～124Mgm3となったこの範囲（107～124Mgm3）の有効モン

モリロナイト密度に対する透水係数を図 31-32 の有効モンモリロナイト密度と透水係数の関係

を基に推定した場合透水係数は 1 桁近く変動する言い換えれば同じ有効粘土密度のクニゲ

ルV1 を供したとしてもモンモリロナイト含有率が 46～59まで異なっていた場合透水係

数は 1 桁近く変動するしたがってクニゲルV1 中のモンモリロナイト含有率の違いも有効粘土

密度で透水係数を整理した場合の結果のばらつきの大きな要因になっていると考えられる

以上のように有効粘土密度と透水係数の関係にはベントナイトのモンモリロナイト含有率

の違いが影響するため有効モンモリロナイト密度と透水係数の関係で整理することが重要であ

るそのためには供試体中のベントナイトのモンモリロナイト含有率については必要に応じ

て記録しなければならない


- 41 -

表 31-6 試験に用いたベントナイトの基本的性質 24）

図 31-32 各種ベントナイトの有効モンモリロナイト密度と透水係数の関係 24）


- 42 -

図 31-33 ベントナイトの種類ごとの透水係数と各種指標の比較 25）

ベントナイト ABCE に対応するベントナイトの名称は表 31-7 に示す

05 1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9

有効モンモリロナイト密度（Mgm3）

透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)



図 31-34 有効モンモリロナイト密度と透水係数の関係（クニゲル V1蒸留水またはイオン交換

水を使用したもの（温度条件の記載の有無は凡例に示す））

表 31-7 各種ベントナイトの基本的性質（佛田ほか 25））

ただし直井ほか 71)を引用


- 43 -

（b）土粒子密度の影響

透水試験結果を解釈または表示する際に混合供試体の有効粘土密度有効モンモリロナイト

密度試験終了後の供試体の飽和度を用いる場合がある有効粘土密度有効モンモリロナイト

密度飽和度の計算式はそれぞれ式(31-1)式(31-2)（式 31-3）で表される

有効粘土密度 )( abbb VVM +=ρ

)100()100( ssdsd RR ρρρ minusminus= （式 31-1）

ここで bρ 有効粘土密度[Mgm3] bM ベントナイトの乾燥重量[Mg] bV ベントナイトの容

積[m3] aV 空隙の容積[m3] dρ 乾燥密度[Mgm3] sR 混合材の混合率[wt] sρ 混合材の土粒子

密度[Mgm3]である

有効モンモリロナイト密度 )( ammem VVM +=ρ

))100(100( nmmbmb CC ρρρ minusminus= )100()100( ssdsd RR ρρρ minusminus=

))100(100( nmmbm CC ρρ minusminus

)100()100( ssdsd RR ρρρ minusminus=

))100(100( 100 nmmb CMBCMBC ρρ minusminus

MBCRR ssdsd )100()100( ρρρ minusminus= )))(100100(100( 100100 nmb MBCMBCMBC ρρ minusminus

（式 31-2）

ここで emρ 有効モンモリロナイト密度[Mgm3] mM モンモリロナイトの重量[Mg] mV モンモ

リロナイトの容積[m3] mC モンモリロナイト含有率[] nmρ ベントナイト中に含まれるモンモ

リロナイト以外の随伴鉱物の土粒子密度[Mgm3]MBC ベントナイトのメチレンブルー吸着量

[mmol100g] 100MBC 純モンモリロナイトのメチレンブルー吸着量[mmol100g]

飽和度 eGsSr ω= ))(100())(100)100(( wsSwb RRs ρρρρ +minus=

（式 31-3）

ここで rS 飽和度[]Gs 試験に用いた供試体の土粒子密度ω 含水比[] e 間隙比 wρ

水の密度[Mgm3]

（式 31-1）によれば有効粘土密度を計算する場合は混合材の土粒子密度[Mgm3]ならびに

試験に用いた供試体の土粒子密度が必要となる

（式 31-2）によれば有効モンモリロナイト密度を計算する場合はベントナイト中に含まれ

るモンモリロナイト以外の随伴鉱物の土粒子密度が必要となるベントナイト中に含まれるモン


- 44 -

モリロナイト以外の随伴鉱物の土粒子密度の測定は容易には行えないためモンモリロナイト含

有量やモンモリロナイトの土粒子密度から推定すること等が別の方法として考えられる

（式 31-3）によれば供試体の飽和度を計算する場合は試験に用いた供試体の土粒子密度が

必要となる

以上より透水試験結果を指標となるパラメータとともに表示する際にはパラメータに応じ

て混合材の土粒子密度ベントナイトの土粒子密度ベントナイト中に含まれるモンモリロナイ

ト以外の随伴鉱物の土粒子密度供試体の土粒子密度を記録する必要がある

（c）交換性陽イオン組成の影響

小峯 29)はベントナイト系材料の透水係数の評価式を提案しているこの透水係数の評価式は

モンモリロナイトの結晶レベルの膨潤挙動を考えモンモリロナイトの結晶層間の距離を計算し

モンモリロナイトの結晶層間の水の流れを二次元的な平行平板間を流れる定常で非圧縮性流体

の層流と仮定して透水係数を求めるものである 29)ここでモンモリロナイトの結晶レベルで

の膨潤挙動を考える際に交換性陽イオンがパラメータの 1 つとなっている小峯らの理論評価

式によれば交換性陽イオンやベントナイトのモンモリロナイト含有率が異なっていてもモン

モリロナイトの結晶層間の距離が計算できれば通水溶液が蒸留水の場合の透水係数は評価可能

であることを示している

田中ほか 30)は交換性陽イオン組成や通水溶液の変化に伴う膨潤圧ならびにモンモリロナイト

結晶間の反発力の変化によりモンモリロナイト結晶の凝集の程度が変化しこのことがベント

ナイトの透水性に影響を及ぼすとしてNa 型及び Ca 型ベントナイトの蒸留水及び人工海水の通

水溶液に対して適用し得るモデルを提案している

以上どちらのモデルでも交換性陽イオン組成は透水係数に影響を及ぼすため試験結果を

解釈しやすいように供試体の交換性陽イオン組成を必要に応じて記録しておくことが望ましい

2) 定量的評価が困難な要因

（a）土の微視的構造の影響

土（ベントナイトのみならず一般的な土も含む）の透水係数には有効粘土密度のほかに土粒

子の配列など土の微視的構造が影響している可能性がある例えば 12)が土の微視的構造を詳細に把

握することは困難であるためもっぱら透水係数に及ぼす異方性の影響が検討されてきた例えば 75)

締固めた土の透水係数は一般的には締固め方向と締固めに対して直角な方向で異なることが知

られている 75)

締固めたベントナイトの透水係数に及ぼす異方性の影響については田中ほか 32)が検討している

粒径が 20mm以下のクニゲルV1 原鉱をコンクリートピット内で含水比約 21層厚約 10cmで

締固めた地盤からサンプリングした直径約 60mm高さ約 20mmの供試体に対して定圧透水試

験を実施し鉛直方向供試体（締固め方向と透水の方向が一致）と水平方向供試体（透水の方向

が締固め方向に垂直）の透水係数に及ぼす異方性の影響を検討している用いられた透水試験装

置は図 31-1(1)の透水試験装置（L）に示したものである図 31-35 に示されたように両方向で

得られた透水係数はほぼ一致しておりベントナイト系材料の透水性に及ぼす異方性の影響が小


- 45 -

さいことを示している

工藤ほか 76)は締固めたクニゲルV1 供試体の自然含水比から飽和までの過程で発生する膨潤圧

を測定し締固め方向と締固め方向に垂直な方向の膨潤圧がほぼ一致していることを報告してい

るこのことと田中ほか 32)が実施した透水試験結果を考え合わせると飽和したベントナイトの微

視的構造は等方的でありモンモリロナイト結晶はランダムな方向に配列していることが推定で

きる

以上より透水係数に及ぼす微視的構造の異方性の影響は小さいと思われる一方透水係数

に及ぼす異方性以外の微視的構造の影響についてはその有無や程度を調べた研究がなく今後

の研究によらねばならない現時点では供試体の作製方法を必要に応じて記録しておくことと

した

図 31-35 透水係数に及ぼす異方性の影響 32）

（b）密度不均一性の影響

供試体の密度不均一性を考えた場合室内で締固めや静的圧縮により作製される供試体中の密

度分布は成層構造に近い状態となると考えられる透水係数k1k2knの土が

H1H2Hnの層厚で水平に体積していると考えた場合層全体での層に対する鉛直方向

の透水係数は式 31-4 により求められる 73)

sum=

=n

j j

jk

HHk1

（式 31-4）

ここでH供試体の高さ

ここで一例として平均有効粘土密度は 16Mgm3で等しいが密度分布が成層構造となってい

る供試体を以下の 3 通り設定し層全体での鉛直方向での透水係数を計算したなお有効粘土


- 46 -

密度から透水係数を算出するに際してはクニゲル V1 に対して提案されている式 31-5 を用いた23)

)80324801781529exp( 2bbk ρρ minus+minus= （式 31-5）

ここで bρ 有効粘土密度

イ）有効粘土密度 14～有効粘土密度 18Mgm3まで10 層で 004Mgm3ずつばらついていると

した場合（層毎の透水係数 30times10-14ms～45times10-13ms）（平均有効粘土密度 16Mgm3）

ロ）有効粘土密度 15～有効粘土密度 17Mgm3まで10 層 002Mgm3ずつばらついているとし

た場合（透水係数 66times10-14ms～26times10-13ms）（平均有効粘土密度 16Mgm3）

ハ）有効粘土密度 16Mgm3 で10 層とも均一な場合（透水係数 14times10-13ms）（平均有効粘土

密度 16Mgm3）

計算した透水係数の結果を図 31-36 に示す図 31-36 に示すように層毎の透水係数の分布

に対して層全体での透水係数は平均有効粘土密度（16Mgm3）の透水係数の値に近くなること

が分かるイ)のように有効粘土密度が 14~18Mgm3 までの層が供試体に分布していたとして

も層全体での透水係数は88times10-14ms であり有効粘土密度 16Mgm3に対する透水係数 14

times10-13ms に対して 065 倍程度であったロ)の場合の層全体での透水係数は12times10-13ms で

あり有効粘土密度 16Mgm3 に対する透水係数 14times10-13ms に対して 089 倍程度であった

本検討では供試体作製時の密度の不均一性が 14～18Mgm3 程度までとしたが実際の透水試

験では供試体の不均一性がここまで生じないものと考えられることベントナイト系材料は膨

潤性を有するため時間に伴い均質化する方向へと向かうことを考えると透水係数に及ぼす密度不

均一性の影響は更に小さくなるものと予想される

以上より透水係数に及ぼす密度不均一性の影響は大きくないものと考えられるしかしな

がら供試体の密度不均一性が透水係数に及ぼす影響が全く無い訳ではないことを考えると

透水係数と有効粘土密度等の関係を求める場合可能な限り均一な供試体を用いることが望まし

いそのためには次節の「32 膨潤特性」で示すように供試体作製時に圧縮成型治具や容器に

焼結金属フィルターなどを設置し空気を抜けやすくするか上下面圧縮により供試体を作製する

といった方法が有効である


- 47 -

10-14 10-13 10-12

イ)　有効粘土密度 14～18Mgm3の層毎の透水係数イ)　有効粘土密度 14～18Mgm3の層全体での透水係数ロ)　有効粘土密度 15～17Mgm3

の層毎の透水係数ロ)　有効粘土密度 15～17Mgm3の層全体での透水係数ハ)　有効粘土密度 16Mgm3の透水係数

透水係数（ms）

314 透水試験法の現状と課題のまとめ

313 節で文献調査をもとに透水係数に及ぼす影響要因について整理した以下の推奨方法を取

ることにより定圧透水試験により飽和透水係数を正しく評価することが可能である

(1) 試験法自体によるもの


試験結果に及ぼす影響を容易に排除でき不明な影響が少ないという観点からは定圧透水試

験法を用いるのが現状望ましいと考えられる

(2) 試験手順によるもの


飽和状態での透水係数を求めるためには供試体下部から一次元で通水したり背圧を与える

等の方法により飽和度を高めるとともに試験終了後の飽和度を記録することが必要である

(3) 試験条件によるもの


動水勾配については透水係数に影響を及ぼさないため留意する必要はないが透水圧につ

いては供試体が変形し透水係数に影響を及ぼす可能性があるため透水圧は膨潤圧を超えな

い値に設定する必要があるただし土圧計などが装着されておらず厳密に膨潤圧を把握出来な

い場合には予想される膨潤圧に基づいて透水圧を設定することとなる


直径は 50mm～200mm 程度高さは10mm～80mm 程度であれば供試体の寸法が透水係数

に及ぼす影響は小さいため寸法に対して留意する必要はないなおこの範囲外の寸法の供試

図 31-36 透水係数に及ぼす不均一性の影響検討結果


- 48 -

体を用いる場合は透水係数に及ぼす寸法効果の影響がないことを異なる寸法の試験データと

の比較から確認することが望ましい


初期含水比の影響については現状知見がないため判断出来ないが透水係数が膨潤圧と密接

に関係していると考えた場合高有効粘土密度領域では初期含水比が透水係数にも影響を及ぼ

す可能性もあるため記録しておくことが望ましい


透水係数は通水溶液の種類や組成の影響を大きく受けるため通水溶液についてはイオン交

換水蒸留水海水地下水等の溶液の種類や溶液中のイオン組成などを記録することが必要

である

5) 温度の影響

透水係数には温度が影響するため試験を実施する際にはなるべく温度が一定の環境条件下

で透水試験を実施するなお温度の制御が困難な場合には測定期間中の温度を記録する必要

がある



(a) モンモリロナイト含有率の影響

有効粘土密度と透水係数の関係にはベントナイトのモンモリロナイト含有率の違いが影響す

るため有効モンモリロナイト密度と透水係数の関係で整理することが重要であるそのために

は供試体中のベントナイトのモンモリロナイト含有率については必要に応じて記録する

(b) 土粒子密度の影響

透水試験結果の指標となるパラメータとともに表示する際にはパラメータに応じて混合材の

土粒子密度ベントナイトの土粒子密度ベントナイト中に含まれるモンモリロナイト以外の随

伴鉱物の土粒子密度試料の土粒子密度を記録する必要がある

(c) 交換性陽イオン組成の影響

交換性陽イオン組成は透水係数に影響を及ぼすため試験結果を解釈しやすいように供試体

の交換性陽イオン組成を必要に応じて記録しておくことが望ましい


(a) 土の微視的構造の影響

透水係数に及ぼす微視的構造の異方性の影響は小さいと思われる一方透水係数に及ぼす異


- 49 -

方性以外の微視的構造の影響についてはその有無や程度を調べた研究がなく今後の研究によ

らねばならない現時点では供試体の作製方法を必要に応じて記録する

(b) 密度不均一性の影響

密度の不均一性が透水係数に及ぼす影響について検討した計算結果によれば透水係数に及ぼ

す密度不均一性の影響は大きくないものと考えられが供試体の密度不均一性が透水係数に及

ぼす影響が全く無い訳ではないことを考えると透水係数と有効粘土密度等の関係を求める場合

可能な限り均一な供試体を用いることが望ましいそのためには次節の「32 膨潤特性」で示す

ように供試体作製時に圧縮成型治具や容器に焼結金属フィルターなどを設置し空気を抜けやす

くするか上下面圧縮により供試体を作製するといった方法が有効である


- 50 -

参考文献

1) 土木学会エネルギー委員会低レベル放射性廃棄物の余裕深度処分に関わる研究小委員

会ldquo余裕深度処分における地下施設の設計品質管理および検査の考え方rdquo(2009)

2) 核燃料サイクル開発機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性-地

層処分研究開発第 2 次とりまとめ-分冊 2 地層処分の工学技術rdquoJNC TN1400 99-022 (1999)

3) R Pusch and Geodevelopment ABldquoThe buffer and backfill handbook -Part 2 Materials and

techniques-rdquoSKB TR-02-12 (2001)

4) R Pusch and Geodevelopment AB ldquoThe buffer and backfill handbook ndash Part 1 Definitions

basic relationships and laboratory methods ndashrdquoSKB TR-02-20 (2002)

5) 横山信吾黒田真人筒井政則佐藤勉鈴木啓三榎戸洋之ldquo月布ベントナイト鉱床におけ

る川向坑産ベントナイトと梅ノ木田坑産ベントナイトの鉱物学的比較rdquo粘土科学第 44 巻第

2 (2004)

6) 小峯秀雄ldquo同一名称ベントナイトの算出年度による違いと膨潤特性評価式の適用性rdquo土木学

会第 60 回年次学術講演会pp251-252 (2005)

7) 畔柳幹雄岡本道孝笹倉剛ldquoベントナイト系難透水性材料に対する透水圧密試験時間短

縮の試みrdquo土木学会第 57 回年次学術講演会pp451-452 (2002)

8) 畔柳幹雄岡本道孝小林一三笹倉剛ldquoベントナイト系難透水性材料の透水圧密試験時

間短縮の試みrdquo土木学会第 58 回年次学術講演会pp321-322 (2003)

9) MorinRH and OlsenHWldquoTheoretical analysis of the transient response from a constant flow

rate hydraulic conductivity testrdquoWater Resource Research Vol23 No8 pp1461-1470

(1987)

10) T Esaki M Zhang A Takeshita and Y MitanildquoRigorous theoretical analysis of a flow pump

permeability testrdquoGeotechnical Testing Journal Vol19 No3 pp241-246 (1996)

11) 笹倉剛小林一三ldquo放射性廃棄物地層処分におけるバリア材料の性能評価技術の開発rdquo鹿

島技術研究所年報第 52 号 (2004)

12) 地盤工学会ldquo地盤材料試験の方法と解説rdquo(2009)

13) 佛田理恵小峯秀雄安原一哉村上哲ldquo高圧圧密試験装置を用いたベントナイト系緩衝材

の透水係数算出における試験方法の高度化rdquo第 39 回地盤工学研究発表会pp1203-1204

(2004)

14) 河野伊一郎西垣誠ldquo室内透水試験法に関する 23 の考察rdquo土質工学論文報告集 Vol22

No4pp181-190 (1982)

15) 出口朗小野文彦雨宮清今井久トランデュクフィオアンldquo緩衝材原位置締固め工法

の検討－透水試験－rdquo土木学会第 56 回年次学術講演会pp14-15 (2001)

16) 田中幸久広永道彦ldquo人工バリア天然バリアのガス透気特性rdquo電力中央研究所報告研

究報告申請中 (2010)

17) 石井卓中島均白石知成後藤高志ldquo1E-13 ms の透水係数を短時間で測定する高速透水


18) 伊藤弘志ldquo原鉱石から調整した粒状ベントナイトの特性試験(2)～透水特性について～rdquo土


- 51 -


19) 田中幸久中村邦彦ldquo長期透水中のベントナイトの膨潤圧と透水係数の測定rdquo第 44 回地盤

工学研究発表会pp247-248 (2009)

20) 谷澤房郎今村聡安部聡古賀善雄後藤聡ldquoベントナイト砂混合土の透水特性rdquo土

木学会第 48 回年次学術講演会Ⅲ-514 (1993)

21) 小峯秀雄緒方信英ldquo高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋戻し材の透水特性rdquo

電力中央研究所報告研究報告 U00041 (2001)

22) 中村邦彦田中幸久ldquoX 線 CT スキャンによるベントナイト原鉱の透水特性検討rdquo第 40 回

地盤工学研究発表会pp1305-1306 (2005)

23) 菊池広人棚井憲治松本一浩佐藤治夫上野健一鐵剛志ldquo緩衝材の飽和透水特性-II

－海水性地下水が緩衝材の透水性に及ぼす影響－rdquoJNC TN8430 2003-002 (2003)

24) 長谷川琢磨ldquoベントナイトの透水浸潤特性への海水影響rdquo電力中央研究所受託報告

N04005 (2004)

25) 佛田理恵小峯秀雄安原一哉村上哲百瀬和夫坂上武晴ldquoベントナイトの透水係数に

対する各種評価指標値の有効性比較rdquo土木学会第 59 回年次学術講演会pp631-632 (2004)

26) 小峯秀雄緒方信英ldquo放射性廃棄物処分のための砂ベントナイト混合材料の膨潤特性とそ

の評価法rdquo電力中央研究所報告研究報告 U96029 (1997)

27) 松本一浩菅野毅藤田朝雄鈴木英明ldquo緩衝材の飽和透水特性rdquoPNC TN8410 97-296

(1997)

28) 菊池広人棚井憲治ldquo幌延地下水を用いた緩衝材埋め戻し材の基本特性試験rdquoJNC TN8430

2004-005 (2005)

29) 小峯秀雄ldquo各種ベントナイトの透水係数に対するモンモリロナイト結晶層間流モデルに基づ

く透水係数理論評価式の適用性rdquo土木学会第 59 回年次学術講演会pp87-88 (2004)

30) 田中幸久長谷川琢磨中村邦彦ldquo海水の濃度が各種ベントナイトの透水係数ならびに膨潤

圧に及ぼす影響のモデル化rdquo土木学会論文集 CVol65N01pp66-84 (2009)

31) 小峯秀雄緒方信英ldquo高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋戻し材の膨潤評価式の

提案－砂とベントナイトの配合割合およびベントナイト中の陽イオンの種類組成の影響－rdquo


32) 田中幸久中村邦彦工藤康二広永道彦仲神元順小松進一ldquo地盤統計学手法により不

均一性を考慮した締固めたベントナイト地盤の透水性評価rdquo土木学会論文集 C Vol63 No1

pp207-223 (2007)

33) 関根一郎田中徹中村隆浩高木努小峯秀雄ldquoNa 型Ca 型ベントナイトを使用した

放射性廃棄物処分施設用埋め戻し材料への塩分の影響rdquo土木学会第 61 回年次学術講演会

pp341-342 (2006)

34) 小峯秀雄ldquo「モンモリロナイトの膨潤体積ひずみ」によるベントナイト系緩衝材遮水材の

透水特性評価rdquo第 36 回地盤工学研究発表会pp2521-2522 (2001)

35) 石井卓中島均ldquo1E-13 ms の透水係数を短時間で測定する高速透水試験（その 2）浸

潤方式飽和法透水試験との比較rdquo土木学会第 59 回年次学術講演会pp91-92 (2004)


- 52 -

36) 石井卓中島均ldquo放射性廃棄物処分施設における小型ベントナイトブロック定置工法（その

２）ブロックの継ぎ目の透水性変化rdquo土木学会第60回年次学術講演会pp631-632 (2005)

37) MChijimatsuTFujitaYSugita and WTaniguchildquoEvaluation of Coupled

Thermo-Hydro-Mechanical Phenomena in the Near Field for Geological Disposal of High-Level

Radioactive WasterdquoJNC TN8400 2000-008 (2000)

38) 今村雅弘千々松正和杉田裕菊池広人村田澄彦雨宮清斎藤敏明ldquo高レベル放射性

廃棄物の地層処分におけるベントナイト緩衝材継目部の力学および浸潤特性rdquo土木学会論文

集 No673Ⅲ-54pp61-70 (2001)

39) 前田宗宏棚井憲治伊藤勝三原守弘田中益弘ldquoカルシウム型化及びカルシウム型ベン

トナイトの基本特性－膨潤圧透水係数一軸圧縮強度及び弾性係数－rdquoPNC TN8410 98-021

(1998)

40) 古市光昭奥津一夫田中益弘ldquo高レベル放射性廃棄物処分場の埋戻しの検討（その 2）rdquo

原子力バックエンド研究 Vol5 No2pp51-57 (1999)

41) 小野文彦庭瀬一仁谷智之中越章雄千々松正和ldquo現場締固め工法における締固め層境

での透水係数測定結果rdquo土木学会第 61 回年次学術講演会pp323-324 (2006)

42) 石井卓中島均後藤高志ldquo強制乾燥真空注水飽和法によるベントナイト系難透水材の短時

間透水試験現場サンプリング供試体の透水試験rdquo土木学会第 59 回年次学術講演会

pp93-94 (2004)

43) 竹ヶ原竜大増田良一千々松正和高尾肇上坂文哉ldquoベントナイトペレットの特性試験

（その 3）－ベントナイトペレットの熱物性及び透水特性－rdquo土木学会第 58 回年次学術講演

会pp309-310 (2003)

44) 九石正美川口光夫竹ヶ原竜大高尾肇ldquo緩衝材の膨潤透水特性－隙間の影響－rdquo

土木学会第 60 回年次学術講演会pp101-102 (2005)

45) 中越章雄千々松正和ldquo粒状ベントナイトの最大粒径がバリア性能に与える影響に関する検

討rdquo日本原子力学会「2009 年秋の大会」p596 (2009)

46) 庭瀬一仁池田秀康鳴海惠一郎大西利満佐藤泰岸野敏彦ldquoベントナイト原鉱

石を用いた遮水土の特性調査（その２）rdquo土木学会第 61 回年次学術講演会pp321-322 (2006)

47) 田中益弘笹倉剛藤澤理岡本道孝ldquoNa 型ベントナイトの塩水化による透水及び膨潤特

性の変化rdquo土木学会第 55 回年次学術講演会 (2000)

48) 田中幸久中村邦彦ldquo海水の濃度と高温履歴がベントナイト膨潤特性に及ぼす影響rdquo電力

中央研究所研究報告 N04007 (2004)

49) 鈴木英明柴田雅博山形順二広瀬郁郎寺門一馬ldquo緩衝材の特性試験（Ⅰ）rdquoPNC-TN8410

92-057 (1992)

50) 佛田理恵小峯秀雄安原一哉村上哲ldquo高圧圧密試験装置を用いたベントナイトの透水係

数算出における試験方法の高度化rdquo土木学会論文集 C Vol62 No3 pp573-578 (2006)

51) 角脇三師山口徹治向井雅之飯田芳久田中忠夫ldquoCa 型化率とイオン強度をパラメータと

したベントナイトの透水係数の実験的取得rdquo日本原子力学会「2008年秋の大会」p669 (2008)

52) 五十嵐孝文水品知之今村聡末岡徹ldquoベントナイト砂混合土の透水特性rdquo第 31 回地


- 53 -

盤工学研究発表会pp329-330 (1996)

53) 工藤康二田中幸久川西光弘北村至ldquo締固めたベントナイト試料の真空脱気方法による

飽和時間短縮に関する検討rdquo第 39 回地盤工学研究発表会pp2207-2208 (2004)

54) 佐川修兵動正幸中田幸男吉本憲正村田秀一ldquoNa 型ベントナイト混合砂の Ca 置換

に伴う透水係数の経時変化rdquo第 39 回地盤工学研究発表会pp1209-1210 (2004)

55) 佐藤泰大西利満横田茂幸佐藤努米田哲郎河原木千恵ldquoベントナイト鉱床から採

取した試料の長期透水試験rdquo日本原子力学会「2007 年春の年会」p427 (2007)

56) 三好悟田島孝敏久保博山本修一ldquo圧縮ベントナイト再冠水時のカルシウムイオン浸入

の影響についてrdquo日本原子力学会「2009 年春の大会」p595 (2009)

57) 緒方信英小峯秀雄堀江義博石井卓三谷泰浩ldquoベントナイト混合土の透水性と骨材と

の関係についてrdquo土木学会第 48 回年次学術講演会pp1080-1081 (1993)

58) 小峯秀雄緒方信英菅原宏ldquo砂とベントナイト混合材料の膨潤変形前後の透水係数rdquo 土


59) 小峯秀雄安原一哉村上哲佛田理恵山口憲治竹内靖典ldquo広範囲な乾燥密度における

各種ベントナイトの透水係数測定rdquo第 42 回地盤工学研究発表会pp1027-1028 (2007)

60) 小峯秀雄安原一哉村上哲佛田理恵山口憲治竹内靖典ldquo人工海水環境下における各

種ベントナイトの透水係数に関する実験的研究rdquo土木学会第 62 回年次学術講演会

pp193-194 (2007)

61) 杉田裕千々松正和雨宮清ldquoベントナイトペレットを用いた緩衝材の隙間充填性に関する

検討（その１）ベントナイトペレット膨潤後の止水性に関する検討rdquo土木学会第 56 回年次学

術講演会pp2-3 (2001)

62) 和田隆太郎山口憲治竹内靖典本郷隆夫ldquo高品質高施工性ベントナイト系成型品の開

発-４ベントボール粒径配合充填施工状態の透水係数測定rdquo日本原子力学会「2005 年秋の大

会」p587 (2005)

63) 嘉門雅史勝見武中島晃ldquo難透水性粘土材料の透水性評価に関する研究rdquo第 31 回地盤工

学研究発表会pp337-338 (1996)

64) 田中幸久ldquo蒸留水人工海水長期通水中のベントナイトの膨潤圧透水係数測定rdquo日本原

子力学会「2008 年秋の大会」p727 (2008)

65) 白石知成中島均石井卓ldquoベントナイト系材料の透水係数に与える動水勾配の影響rdquo土


66) 菅野毅棚井憲治平和男近藤嘉広末吉隆信ldquo圧縮ベントナイトブロック集合体の高水

圧透水試験rdquo第 32 回地盤工学研究発表会pp2009-2010 (1997)

67) 片岡哲之田中幸久工藤康二中村邦彦山崎直庭瀬一仁小松進一ldquo高密度な不撹

乱ベントナイト試料を対象とした透水係数の測定方法に関する検討rdquo第 38 回地盤工学研究発

表会pp1177-1178 (2003)

68) 末岡徹小林淳志今村聡小川輝繁ldquo高圧縮ベントナイトの土質力学的性質についてrdquo

第 25 回土質工学研究発表会pp301-302 (1990)

69) 伊藤裕紀庭瀬一仁鈴木康正千々松正和ldquoベントナイトクニゲル GX の基本特性試験


- 54 -

（その１）膨潤挙動に関する検討rdquo土木学会第 63 回年次学術講演会pp195-196 (2008)

70) 佛田理恵小峯秀雄安原一哉村上哲ldquo高圧圧密試験装置を用いて算出した Na 型および

Ca 型ベントナイトの透水係数に及ぼす人工海水の影響rdquo第 40 回地盤工学研究発表会

pp1303-1304 (2005)

71) 直井優小峯秀雄安原一哉村上哲百瀬和夫坂上武晴ldquo各種ベントナイト系緩衝材の

膨潤特性に及ぼす人工海水の影響rdquo土木学会論文集 No785Ⅲ-70pp51-60 (2005)

72) 田沼進子安徹人樋口奈津子田辺博三本島禎二中島均石井卓ldquoベントナイト系人

工バリアのカルシウム水通水時の膨潤挙動rdquo土木学会第 56 回年次学術講演会pp8-9 (2001)

73) 山口柏樹土質力学(全改訂)技報堂出版 (1969)

74) 田中幸久広永道彦工藤康二ldquo飽和したベントナイトのガス移行メカニズムとそのモデル

化rdquo電力中央研究所研究報告 N07005 (2007)

75) 近藤武ldquo締固め土の透水係数の異方性rdquo土と基礎 Vol32No11pp55-58 (1984)

76) 工藤康二田中幸久横倉俊幸北村至ldquo締固めたベントナイト試料の膨潤圧測定方法に関

する検討rdquo第 40 回地盤工学研究発表会発表講演集pp2573-2574 (2005)

77) 田中幸久廣永道彦ldquo飽和した高密度ベントナイト原鉱のガス移行特性rdquo電力中央研究所

研究報告 N09014 (2010)


- 55 -

32 膨潤特性

321 放射性廃棄物処分でベントナイト系材料に求められる膨潤特性について

ベントナイトが膨潤する性質は施工上生じた隙間の閉塞や何らかの外力による損傷で形成さ

れた水みちや地下水移行経路となる岩盤亀裂の閉塞さらには劣化によって生じた施設内部の空

隙の閉塞などといった自己シール性という要求機能上重要な役割を担うものであるまた膨潤

圧は長期的な人工バリアの力学的な状態を評価する上で重要な物性値であるただし過大な

膨潤圧の発生は周辺部位（セメント系材料やオーバーパック岩盤埋め戻し材など）に対し

て力学的影響を及ぼすことが考えられるためそれらへの力学的影響を考慮した材料設計を行う

必要がある

現状はベントナイト系材料の膨潤特性（膨潤圧膨潤変形特性）を求める試験法は規格化さ

れていない測定される試験結果の不確かさを低減するためには試験法について調査し問題

点や留意点を整理しておく必要がある本報告では膨潤変形特性を把握するための膨潤変形試

験の事例が少なく試験結果のばらつきの把握や試験結果に及ぼす影響要因の検討が困難である

と考えたため膨潤圧試験のみを対象に検討を行ったなお既往の試験例では平衡膨潤圧

平衡膨潤応力膨潤応力膨潤圧膨潤圧力などの用語が用いられているがここでは報告書の

取りまとめ上これらを便宜的に総称して「膨潤圧」ということとするしたがって文献等か

ら引用した図表と文章中の用語が整合していない箇所もある

322 膨潤圧試験法の調査

ここでは膨潤圧試験を対象として地盤工学会土木学会及び原子力学会などの学会発表や

論文発表R Pusch and Geodevelopment AB による SKB のテクニカルレポート 1)2)をもとに

試験法の現状や問題点などの整理を行うまたこれらの文献調査から試験データを収集すると

ともに原子力機構や電中研で取得されたデータと合わせて全体的な試験結果のばらつきについ

て検討を行い323 節における影響要因の検討に資する

文献調査に際してはクニゲル V1 に限らずクニピア FボルクレイクニボンドMX-80

ネオクニボンドベントナイト原鉱などベントナイト系材料全般を対象にモンモリロナイト

含有率ベントナイト土粒子密度混合材とその有無混合材土粒子密度水質イオン強度

供試体の圧縮成型方法と成型圧力給水方法供試体の寸法乾燥密度有効粘土密度試験温度

含水比及び試験に用いた試験装置に関する情報を整理したまたこれらの文献から測定データ

を収集した測定データの収集に関しては31 章でも示したように文献内に具体的な数値が明記

されていない場合にはBiosoft 社の UnGraph5 を使用し論文や予稿に掲載されたグラフから結

果をスキャニングしたこれらの調査から抽出された膨潤関係の文献及び論文は70 件であった

（付録参照）試験に用いられているベントナイト系材料としてはクニゲル V1 がも多くそ

れ以外のベントナイト系材料に関しては種々の環境条件下における膨潤圧の比較という観点な

どから試験が行われている例が多い膨潤圧試験に用いられている供試体の寸法については直

径が 20mm～150mm高さについては 5mm～60mm まで多様であった試験装置には図 32-1

に示すような装置が用いられていた供試体の圧縮成型方法としては自然充てんといった方法

を除いては主に供試体の上端面から荷重を載荷する方法（以下「上面加圧」という）と供試

体上下両

縮成型し

の給水方

初期含水

程度のも

両端面から荷

した後成型

方法に関して

水比としては

ものまでを対

膨潤

膨

荷重を載荷す

型治具から一

ては供試体下

は具体的な数

対象とした試

潤圧試験装置

膨潤圧試験装

JAEA

する方法（以

一旦供試体を

下面から給水

数値は不明で

試験が行われ

置（A）3)

膨潤圧

装置（D）5)

A-Research 201

- 56 -

以下「上下面

を抜き出して

水する方法

であるがldquo自

れていた

膨

圧試験装置

10-025

面加圧」とい

て試験に供す

上下両端面

自然含水比rdquoで

膨潤圧試験装

（C）7)

膨潤圧試

いう）に区分

する方法など

面から給水す

で行っている

装置（B）4)

試験装置（E）

分されるま

もあった供

る方法に区分

るものから

）6)

また圧

供試体へ

分され

大 20


- 57 -

図 32-1(1) 膨潤圧試験に用いられている試験装置の例

膨潤圧試験装置（F）8) 膨潤圧試験装置（G）9)

膨圧試験装置（H）10) 膨潤圧試験装置（I）11)

膨潤圧試験装置（J）12) 膨潤圧試験装置（K）13)


- 58 -


文献調査から得られたデータをもとにデータのばらつきの傾向を把握可能な結果としてク

ニゲル V15)10)12)14)15)16)17)18)19)20)21)22)MX-808)17)23)24)及びクニボンド 5)8)10)17)を対象に整理し

た具体的には蒸留水や海水を用いてかつ室温（～25）で行われた試験例が多く存在した

ことからそれぞれの材料及び水質条件毎に有効粘土密度と膨潤圧の関係で整理した（図 32-2

～図 32-7）なお海水条件の結果には人工海水（アクアマリンを含む）を使用した結果のみを

抽出しており塩濃度をパラメータとした結果は含めていないこれらの結果から総じて言える

ことは有効粘土密度 15Mgm3程度以下の密度領域での膨潤圧はそれほどばらついていないが

有効粘土密度 16Mgm3程度以上の密度領域になると膨潤圧のばらつきが顕著になっている有効

粘土密度が高い領域では膨潤圧そのものが大きくなり試験装置の違いや供試体の寸法など種々

の要因が結果に大きく影響を与えているものと推測される

膨潤圧はモンモリロナイト含有率にも大きく依存することが知られているまた市販されて

いるクニゲル V1 のモンモリロナイト含有率も常に一定ではなく採取場所等によってその量は変

動している今回の文献調査で抽出された論文の中にはモンモリロナイト含有率まで記載されて

いるものが数少なかったことからここでは基本的には有効粘土密度で整理したなおモンモ

リロナイト含有率が記載された文献のデータをもとに有効モンモリロナイト密度で再整理した結

果を図 32-8 に示す図 32-2 と図 32-8 の結果を比較すると膨潤圧のばらつきに違いは見られな

かった

図 32-2 有効粘土密度と膨潤圧の関係（クニゲル V1蒸留水条件）

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]



前田ほか ⁵⁾

小峯緒方 sup1⁰⁾

直井ほか sup1⁴⁾

竹ケ原ほか sup1⁵⁾

大橋ほか sup1⁶⁾

田中中村 sup1⁷⁾

小峯ほか sup1⁸⁾

菅原ほか sup1⁹⁾

工藤ほか sup1sup2⁾



- 59 -

図 32-3 有効粘土密度と膨潤圧の関係（クニゲル V1海水条件）

図 32-4 有効粘土密度と膨潤圧の関係（MX-80蒸留水条件）

0

1

2

3

4

5

6

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾


田中 sup2sup1⁾


田中中村 sup3sup3⁾

0

10

20

30

40

50

60

70

12 14 16 18 20 22

膨潤

圧[M

Pa]


鈴木ほか sup2sup3⁾

直井ほか ⁸⁾


直井ほか sup2⁵⁾


- 60 -

図 32-5 有効粘土密度と膨潤圧の関係（MX-80海水条件）

図 32-6 有効粘土密度と膨潤圧の関係（クニボンド蒸留水条件）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14 15 16 17 18 19 20

膨潤

圧[M

Pa]


直井ほか ⁸⁾


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

08 10 12 14 16 18

膨潤

圧[M

Pa]


前田ほか ⁵⁾


直井ほか ⁸⁾



- 61 -

図 32-7 有効粘土密度と膨潤圧の関係（クニボンド海水条件）

図 32-8 有効モンモリロナイト密度と膨潤圧の関係

0

2

4

6

8

10

12

1 12 14 16

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾

00

20

40

60

80

100

07 09 12 14

JNC関係式 2005

komine model


小峯緒方10）

前田ほか5）

笹倉ほか24）

直井ほか25）

直井ほか14）

膨潤

圧 [

MPa]

有効モンモリロナイト密度[Mgm3]


- 62 -


ここでは31 章の透水特性と同様に①試験法自体による影響要因②試験手順による影響要

因③試験条件による影響要因④供試体の特性による影響要因に区分し既往の試験データや

追加で実施した試験データをもとに膨潤圧試験の結果のばらつきに与える影響要因について検

討を行う


1）試験法（試験装置）の影響

試験装置の影響としては装置自体の剛性の問題や装置自体の構造の違いなどが考えられる

装置自体の剛性の問題については膨潤圧により試験装置がひずみ結果的に供試体の密度に影

響を与えることであり装置のひずみ量を測定し実測データを補正する必要がある例えば児

玉ほか 30)はベントナイトケイ砂混合供試体の高温環境下での膨潤特性（膨潤圧膨潤変形特

性）を把握するための試験において装置の熱膨張を補正するための較正試験のほかに供試体

の膨潤圧を受けて収縮すると考えられるステンレス製シャフトキャップポーラスストーン

ろ紙やペデスタルのひずみ量を測定するシステム較正試験も実施しているまた小峯緒方 7)

は砂ベントナイト混合供試体の膨潤特性（膨潤圧膨潤変形特性）試験で使用する装置の鋼

製フレームについてその変形量が膨潤圧の測定値にどの程度影響するかを計算し鋼製フレー

ムが十分剛性を有していることを確認して試験を行っているさらにR Pusch and

Geodevelopment AB2)は膨潤圧試験装置としては非常に剛性の高い装置が必要であり軸荷

重とひずみを測定するためにロードセルとひずみ計測用のセンサーの設置を推奨している

装置自体の構造の違いに関してはこれまでの研究例から拘束型の試験装置（以下ここで

は便宜的に「拘束型試験装置」という）かまたは圧密試験装置に類似した装置（以下ここで

は便宜的に「圧密類似型試験装置」という）を用いたものかに大きく区分できるここで拘束

型試験装置とは図 32-1 に示す装置のうち例えば膨潤圧試験装置（A）や（B）などであり

背圧を加えることも可能なものであるまた圧密類似型試験装置は図 32-1 に示す装置のう

ち膨潤圧試験装置（F）や（H）であり上部載荷板と容器内側面の間が止水されておらず背

圧を加えることができないものである322 節の高密度部の膨潤圧データのばらつきから膨潤

圧が高い傾向を示しているデータは拘束型試験装置を用いて得られたものであり膨潤圧が低

い傾向を示しているデータは圧密類似型試験装置で取得されたものであるしかしながらこれ

らは別々の機関で取得されたデータであるため試験装置の違いだけではなく用いたベント

ナイトの違いや温度条件など様々な要因が関係していることが考えられるそこでモンモリ

ロナイト含有率や陽イオン交換容量等が等しい同一のベントナイトを用いて水質温度条件等

を一致させ装置の違いのみの影響を把握する目的で圧密類似型試験装置を用い膨潤圧試験を

実施したまた本試験では供試体の飽和化の影響に関する観点も考慮して実施した

(a) 装置の違いによる影響に関する再確認試験

① 試験条件及び方法

本試験で使用したクニゲル V1 の物理化学特性を表 32-1 にまた膨潤圧試験結果に及ぼす試

験条件（装置の違いなど）の影響を調べるために電中研が実施した追加試験の試験条件一覧を表


- 63 -

32-2 に示す表 32-2 に示す全ての試験はクニゲル V1 単体で実施しておりケイ砂等は混合

していない通水溶液にはイオン交換水を使用し試験は 23～25で制御した温度条件下で実

施した表 32-2 には拘束型試験装置による試験ケースと圧密類似型試験装置による試験ケース

を示したここでは圧密類似型試験装置による試験ケースについて述べ拘束型試験装置の結

果に関しては「(2) 試験手順による影響」以降で後述する

試験は圧密類似型試験装置を用い膨潤圧試験を実施した試験装置の概略を図 32-9 に示す

供試体はアムスラーを用い上下面加圧により圧縮成型した成型後アムスラーより試験

リング内にスライドして設置する供試体サイズは直径 60mm高さ 5mm である膨潤圧は

上部載荷ロッドとフレームの間に設置されたロードセルにより測定した（写真 32-1）また試

験ケース B-0-1～B-0-4 については試験時の鉛直方向への変位を変位計で計測し密度の補正を行

った試験ケース B-1-1～B-1-4 については三軸セルを設置したため鉛直変位を計測することが

できなかったしかしながら鉛直変位を計測した B-0-1～B-0-4 の変位量は0009～0118mm

程度でありこの結果から鉛直変位による乾燥密度の変化の影響は小さいと考えられる試験手

順については飽和化の影響を調べるため試験ケース B-0-1～B-0-4 と B-1-1～B-1-4 では真

空引きの有無及び給水方法が異なるこれらの試験手順は以下のとおりである

【試験ケース B-0-1～B-0-4】

締固めた供試体を作製しリング内にスライドさせ装置にセットした後供試体の上下端

面からイオン交換水を給水させ膨潤圧を測定したなお給水は大気圧条件下で実施した

試験終了後は含水比から飽和度を推定した

【試験ケース B-1-1～B-1-4】

締固めた供試体を作製しリング内にスライドさせ装置にセットした後真空ポンプに接

続し真空近くまで減圧した状態で 1 日間放置したその後炭酸ガスを供試体内部に充填

し 3 日間放置した後供試体の下部よりイオン交換水を通水し膨潤圧を測定したなお

通水は大気圧条件下で実施した試験終了後は含水比から飽和度を推定した

表 32-1 試験に使用したクニゲル V1 の物理化学特性試料名クニミネ工業製クニゲル V1 ロット No 303292 自然含水比 [] 104～111 土粒子密度 [Mgm3] 2744 メチレンブルー吸着量 [mmol100g] 72 モンモリロナイト含有率 [wt] 514 浸出陽イオン [meq100g] Na

+ 584 K+ 20 Mg++ 28 Ca++ 424 Total 1057


- 64 -

表 32-2 試験条件一覧試験装置

着目した

試験条件試験ｹｰｽ名

有効粘土密度 (Mgm3)

初期含水比

()

初期飽和度

()

試験後の

飽和度 ()

供試体寸法 (mm)

飽和のた

めの給水

条件

膨潤圧

(MPa)

拘束型

試験装

置

基本ケース

A-0-1 1217

112 (自然含水比)

244 1060

高さ 10 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0347

A-0-2 1417 327 1036 0755

A-0-3 1612 437 1036 2687 給水条件 A-1-1 1210


170 10721供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0252 A-1-2 1408 227 10661 0541 A-1-3 1600 301 10811 1836

初期含水

比 A-2-1 1220 229 502 1023 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0442 A-2-2 1401 192 549 1082 0769 A-2-3 1592 163 617 1049 2137 A-2-4 1216 350 764 1030 0462 A-2-5 1389 270 758 1011 0925 A-2-6 1617 212 832 1035 2464

初期乾燥

密度の不

均一性

A-3-1 平均 1399 (1593

1404 1200)


平均 326 (422

320 237)

10292

高さ 30 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0605

A-3-2 平均 1593 (1683

1594 1501)

平均 425 (484 423 369)

9352 2191

A-3-3 平均 1598 (1788

1600 1406)

平均 439 (571

427 320)

9082 2128

圧密類

似型試

験装置

基本ケース

B-0-1 1214


243 1303

高さ 5 直径 60

供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0342

B-0-2 1420 329 1249 0752

B-0-3 1609 435 1312 1379

B-0-4 1808 593 1679 2410

給水条件 B-1-1 1206 238 1263 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0196 B-1-2 1399 315 1322 0389 B-1-3 1590 423 1479 0914 B-1-4 1796 582 1625 2164

1上表中の膨潤圧測定後背圧を変化させてその後試験を終了し供試体を取出して飽和度

を測定したため上記膨潤圧測定時の飽和度は測定されていない 2試験後供試体内の含水比分布を測定するため供試体を 2mm 程度の厚さにスライスした

この含水比は測定した個々のスライスの含水比の平均値から算出した

注）上記表中の試験ケースで用いた試料はいずれもクニゲル V1 単体であるしたがって各供

試体の有効粘土密度は各供試体の乾燥密度に等しい


- 65 -

図 32-9 圧密類似型試験装置の概略

モールド一式（上下面加圧リングへスライドさせた供試体試験装置へのリングの設置（ピストンモールド）

内セルの設置状況試験開始前の様子

写真 32-1 試験状況

② 試験結果

経過時間と膨潤圧及び軸変位量の関係を図 32-10～図 32-12 にまた有効粘土密度と膨潤圧

の関係に及ぼす試験装置と給水方法の影響を図 32-13 にそれぞれ示す図 32-13 によればいず

れの試験装置も給水方法によって膨潤圧の値が変化するが有効粘土密度 16Mgm3の場合圧密

類似型試験装置による膨潤圧は拘束型試験装置で得られた膨潤圧よりも小さいこのことから

モンモリロナイト含有率などが等しく同一の材料を使用して試験を実施した場合でも試験装置

ロッドロッド固定用ナット

ロードセル

供試体(Φ60mmH5mm）

ステンレス製リング(Φ60mmH5mm）

アクリル製セル容器

ポーラスメタル

イオン交換水

イオン交換水を供給

排気

キャップ

変位計


ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


- 66 -

の違いにより膨潤圧が異なる傾向があることが示されたこの原因については以下に考察する

表 32-2 によれば図 32-13 に示した試験ケースの供試体の試験後に測定した飽和度は拘束

型試験装置で 103~107圧密類似型試験装置で 125~167でありいずれも 100を超え

ているこれは試験後の除荷により供試体が吸水膨張したことによると思われる除荷による

吸水膨張は供試体高さが小さいほど迅速に生じるため供試体高さが 5mm の圧密類似型試験装

置では供試体高さが 10mm の拘束型試験装置の場合より試験後の供試体の飽和度の測定値が

大きくなりやすいものと思われるこのことは寸法の小さなベントナイト供試体の試験後の飽

和度測定には注意が必要であることを示すとともに試験後の飽和度測定結果に基づく試験中の

供試体の飽和度の評価にも注意すべきこと図 32-13 に示した膨潤圧の測定結果への供試体飽和

度の影響を定量的に議論することは困難であることを示している

「(3) 試験条件による影響要因」の「1) 供試体寸法の影響」で後述するように供試体寸法は膨

潤圧の測定結果に影響を及ぼしその影響程度は図 32-21 に示すように供試体の有効粘土密度が

高いほど大きくなる傾向がある図 32-13 に示した膨潤圧の測定結果に影響を及ぼす試験装置の

影響も有効粘土密度が比較的高い場合に生じているため供試体寸法が影響している可能性があ

る均質で寸法のみ異なる土質供試体に対する要素試験結果に差を生じさせる原因としては粒

径と供試体寸法の比の影響と自重の影響があることが知られているがベントナイトの粒径は通

常の土質材料に比べると小さいため膨潤圧に関する寸法効果の原因になるとは考えられない

一方図 32-21 によれば供試体が扁平であるほど膨潤圧は小さくなる傾向があり図 32-13

においても圧密類似型試験装置の供試体（高さ 5mm直径 60mm）は拘束型試験装置の供試

体（高さ 10mm直径 60mm）と比べると直径は同一で高さは小さく扁平であるため図 32-21

と同様な傾向が表れていると解釈することができるしかし供試体が扁平であるほど供試体の

高さ方向の有効粘土密度の変化は小さいと思われるが図 32-86 に示す結果では供試体内密度が

均一である方が膨潤圧は大きく図 32-21 から予想される結果とは逆の結果になっているした

がって供試体内の有効粘土密度の不均一性が図 32-13 に示した膨潤圧の測定結果に影響を及ぼ

す試験装置の影響の原因であるとは考えにくいところで一般に粘土の力学特性は密度が同

一であっても正規圧密か過圧密かなどの応力履歴の違いによって異なることが知られているこ

れは応力履歴による粘土の微視的構造の変化が力学特性に影響を及ぼすことを意味している

供試体寸法が異なると供試体作製時に供試体に加える応力が異なり作製された供試体の微視的

な構造が異なりそのことが膨潤圧の違いとして表れている可能性があるしたがって図 32-13

や図 32-21 に示される試験結果の原因には供試体作製方法の違いに伴う供試体の微視的な構造

の違いが考えられるただし現状では微視的な構造の違いが試験結果に及ぼす影響を定量的に

説明することは困難である微視的な構造の違いの影響を定量的に調べるためには一定の方法

で作製した地盤から大きな寸法の供試体を切り出して膨潤圧試験を行い膨潤圧を比較すること

などが有効であると思われる

以上に記述した理由により図 32-13 に示した試験装置による膨潤圧の差の原因を特定するこ

とはできなかったなお給水方法等の異なる試験ケース B-0-1～B-0-4 及び B-1-1～B-1-4 のデ

ータを比較した飽和化の影響に関する考察については「(2) 試験手順による影響」の「1) 飽和化

の影響」にて後述する


- 67 -

図 32-10 膨潤圧の経時変化（試験ケース B-0-1～B-0-4真空引き無し上下両端面給水）

図 32-11 鉛直変位の経時変化（試験ケース B-0-1～B-0-4真空引き無し上下両端面給水）

図 32-12 膨潤圧の経時変化（試験ケース B-1-1～B-1-4真空引き有り下端給水）

0 10 20 30 40 500

1

2

経過時間（日）

膨潤

圧(M

Pa)

試験ケースB-0-4　有効粘土密度1808Mgm3




0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa) 試験ケースB-1-3　

有効粘土密度1590Mgm3




0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M







- 68 -

図 32-13 有効粘土密度と膨潤圧の関係に及ぼす試験装置と給水方法の影響

以上の結果から装置の違いによる影響については供試体の作製方法初期含水比給水方

法供試体寸法など全ての条件を統一した実験によりデータを拡充することが必要であり今

後の課題となるなお試験装置は試験体の膨潤圧に見合った剛性を有するとともに必要に応

じて装置のひずみを把握するためのひずみ計を設置しなればならない

(2) 試験手順による影響

1）飽和化の影響

田中中村 33)は吸水後の膨潤圧に及ぼす初期の不飽和の影響について試験結果に基づいて

理論的な検討を行っている試験に使用されたクニゲル V1 の基本的性質は表 32-3 でありモン

モリロナイト含有率については大きな差はなく陽イオン交換容量については荷重計付き箱型

（本報告書で称するldquo拘束型試験装置rdquoである）に用いられた材料の方が大きい田中中村は

拘束型試験装置と圧密類似型試験装置によって測定した膨潤圧の大きさの差は給水方法の違い

による膨潤圧測定時の供試体の飽和度の違いであるとして完全に飽和した時の膨潤圧と供試体

内部に空気が残留した場合の膨潤圧をモデル計算しているつまり拘束型試験装置では通水溶

液を一次元的に供給するため供試体内に空気が残留せず完全に飽和するのに対して圧密類似

型試験装置では供試体の上下両端面より給水するため初期に供試体内に存在する空気は排出

先を失いサクションと空気圧がバランスするまで体積収縮するため膨潤圧測定時にも供試体は

不飽和であると考えられている図 32-14 は自然含水比で締め固められたベントナイトの乾燥

密度と吸水後の膨潤圧の関係が示されたものであるまた有効粘土密度 17Mgm318 Mgm3

の初期飽和度(Sw0)さらにボイル則とサクション‐水飽和度関係を用いて吸水後の飽和度(Sw1)

が計算され式 32-1 による計算結果に飽和度 100の実測膨潤圧を加えることによって得られ

た計算結果が同図ので示されているさらにSw0が同一で Sw1とした式 32-1 による計算結果

に浸透圧による膨潤圧を加えた結果が同図ので示されているいずれの計算結果も実測結果と

整合的であるこのことから図 32-14 中のとの差は試験法の違いが原因である可能性を

0

1

2

3

4

5

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧（MPa

）


試験ケースA‐0‐1～A‐0‐3（拘束型試験装置一方向から給水透水）

試験ケースA‐1‐1～A‐1‐3（拘束型試験装置両方向から給水透水）

試験ケースB‐1‐1～B‐1‐4（圧密類似型試験装置一方向から給水のみ）

試験ケースB‐0‐1～B‐0‐4（圧密類似型試験装置両方向から給水のみ）


- 69 -

示唆している

P S S K U SSS

S US S

Kσprime U

P

式 32-1

ここでS は吸水過程における供試体の飽和度S S はそれぞれ供試体作製時吸水後の水

飽和度P S S は飽和度S で作製した供試体が吸水後に飽和度S に達した時の膨潤圧U

はサクションK は供試体の体積弾性係数σprime は平均有効応力K は定数P は規準圧力

（=01MPa）である

表 32-3 試験に使用したクニゲル V1 の基本的性質 33) 文献改良標準圧密装

置型（小峯緒

方1999）

荷重計付箱型（田

中ほか20092）

土粒子の密度 (Mgm3) 279 279 液性限界() 4739 3943 塑性限界() 2661 263 塑性指数 4473 3680 活性度 693 120 塑性比 1681 1398 ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含有率注 1) () 48 50 陽イオン交換容量注 2) (meqg) 0732 1169 交換性 Na イオン量注 3) (meqg) 0405 0642 交換性 Ca イオン量注 3) (meqg) 0287 0480 交換性 K イオン量注 3) (meqg) 0009 0023 交換性Mgイオン量注 3) (meqg) 003 0024 注 1) メチレンブルー吸着量試験により測定注 2) 交換性 Na Ca K Mg イオン量の総和注 3) 1N 酢酸アンモニウム(CH3COONH4)抽出法により測定

図 32-14 ベントナイト乾燥密度と膨潤圧の関係 33)


- 70 -

図 32-13から圧密類似型試験装置ならびに拘束型試験装置における給水方法が膨潤圧に及ぼす

影響を読み取ることができる拘束型試験装置の場合一方向から給水透水した方が有効粘土

密度 16Mgm3における膨潤圧は大きく有効粘土密度 12Mgm3ならびに 14Mgm3における膨

潤圧は一方向から給水透水した場合と両方向から給水透水した場合とではほぼ同一である

有効粘土密度 16Mgm3の場合は一次元的な給水透水により飽和度が高まり膨潤圧が高まっ

たものと思われる一方圧密類似型試験装置の場合拘束型試験装置の場合とは異なり一方

向から給水した場合の膨潤圧は両方向から給水した場合の膨潤圧より小さいしたがって膨潤

圧に及ぼす給水方法の影響を今回行った追加実験結果から明確にすることはできなかったまた

表 32-2 に試験後の供試体の飽和度が記されているが「(a) 装置の違いによる影響に関する再確

認試験」で述べたように圧密類似型試験装置では供試体が高さ 5mm と小さいため試験後

の除荷に伴う吸水膨張により試験後の飽和度の測定値は過大となっているまた表 32-2 の1

に記したように試験ケース A-1-1A-1-2A-1-3 では膨潤圧測定時の飽和度は測定されていな

いなど図 32-13 に示した実験結果に及ぼす供試体飽和度の影響を定量的に議論することは困難

であるしかし供試体の飽和度が低下すれば膨潤圧は低下すると考えるのが合理的であるた

め供試体の飽和度を高める努力はすべきである

R Pusch and Geodevelopment AB1)は試験期間の影響について次のようなことを述べてい

る「拘束状態において高密度の圧縮成型体を用いた膨潤圧試験では水和途中で大値をとり

一旦減少した後再度増加して第二の大値に達する挙動を示すまた密度が低い場合では

膨潤圧は単調に増加するという傾向を示すさらに供試体の密度や寸法などにもよるが膨潤

圧が 1 週間で十分平衡に達する場合や数週間あるいは数か月を要する場合などがあるこのこ

とから膨潤圧の発生挙動のみから供試体の飽和の可否を判断するのではなく十分な給水時間

を確保するなど供試体の飽和化に十分留意して試験を進めることが必要である」また河野

西垣の方法 43)などのように背圧の変動により試験時の供試体の飽和度を測定する方法があるため

こうした方法により供試体の飽和を確認することが有効である


1) 供試体の寸法の影響

鈴木藤田は 3)クニゲル V1 単体を用い乾燥密度 18 Mgm3を対象として供試体の高さと

直径の比（供試体の高さdivide直径であり以下縦横比と記載する）をパラメータとした膨潤圧試験

を実施している供試体の作製は上面加圧による圧縮成型であり初期含水比は約 10供試

体の直径は 1020 及び 30mm の 3 種類とし高さは 510203040及び 60mm通水溶

液は蒸留水試験温度は室温としているなお試験に用いられた装置は拘束型試験装置であ

る試験の結果から供試体の縦横比が大きいほど膨潤圧も大きくなっていること（図 32-15）

供試体作製時の成型圧力は縦横比が大きくなるにしたがって大きく膨潤圧は成型圧力に比例し

て大きくなることを示している（図 32-16）なお供試体の縦横比に比例して膨潤圧が増大する

理由の一つとして供試体作製時の密度のばらつきを挙げている具体的には上面加圧により

圧縮成型された供試体は圧縮面である供試体上部の密度が高くなり上下面加圧により圧縮成

型された供試体の場合は供試体上下面の密度が高く中央部の密度が低くなるといった試験結果


- 71 -

を示しているそれらの結果から圧縮成型により生じた高密度領域が膨潤圧の増大に寄与して

いることを示唆しているなお密度の不均一性に関する検討の概要については「(4) 2) (b) 密

度不均一性の影響」で後述する

図 32-15 供試体の直径に対する高さの比と膨潤圧の関係 3)

図 32-16 供試体作製の際の圧縮成型圧力と膨潤圧の関係 3)

直井ほか 14)は異なる寸法の供試体を用いた膨潤圧試験を行っている試験で用いられた試料

はクニゲル V1 でありケイ砂は混合せず供試体作製時の含水比は776となっている供試

体の寸法は直径 28mmtimes高さ 10mm直径 60mmtimes高さ 10mm の 2 種類が用いられている試

験に用いられたベントナイトの基本的性質は表 32-4 のとおりである図 32-17 に試験で用い

られた試験装置（圧密類似型試験装置）の概要を示す試験の手順としては所定の乾燥密度（14

～19Mgm3）になるよう専用の締固め装置で圧縮成型した後試験で使用するステンレス製リン

グへ移動させ作製した供試体をリングと一緒に図 32-17 に示す装置に移動しピストン及びキ

ャップを載せ蒸留水をアクリル製セル水槽及びリング内に供給し試験を開始している供試体

の鉛直方向の変位量鉛直反力はそれぞれ変位計及びロードセルによって計測されている試

験期間は1 週間とされているなお膨潤圧の経時変化から膨潤圧の大値（以後大膨潤


- 72 -

圧と記述する）が求められている（図 32-18）試験により得られた大膨潤圧と初期乾燥密度の

関係から供試体の直径が異なる条件でも初期乾燥密度によらず大膨潤圧には大きな差は認

められない結果が得られている（図 32-19）このことから直井ほか 14)はベントナイト系材

料の膨潤圧に及ぼす供試体直径の影響は極めて小さいことを示唆している

田中ほか 40)は直径 60mm と直径 200mm のクニゲル V1 供試体の膨潤圧を拘束型試験装置を

用いて測定しているいずれの供試体の高さも 20mmであり有効粘土密度は 1391～1426Mgm3

でほぼ同一である測定結果によれば直径 60mm と直径 200mm の平均膨潤圧はそれぞれ

0668MPa0680MPa でありほとんど一致しているという結果を得ている

表 32-4 ベントナイトの基本的性質 14) 名称クニゲル V1タイプ Na 型土粒子密度（Mgm3

） 279液性限界（） 4581塑性限界（） 237塑性指数 4344モンモリロナイト含有率（） 57陽イオン交換容量（meqg） 0732交換性 Na イオン量（meqg） 0405交換性 Ca イオン量（meqg） 0287交換性 K イオン量（meqg） 0009交換性 Mg イオン量（meqg） 0030

図 32-17 試験装置の概要（圧密類似型試験装置）14)


- 73 -

図 32-18 膨潤圧の経時変化曲線 14)

図 32-19 大膨潤圧に及ぼす供試体直径の影響 14)

棚井菊池 32)は供試体の寸法による膨潤圧への影響について把握するため図 32-20 に示す

ような拘束型試験装置を用い膨潤圧試験を実施している試験にはクニゲル V1 単体を使用

し供試体の直径を 20mm高さを 102030 及び 40mm として乾燥密度 121416 及

び 18 Mgm3を対象としているまた供試体の作製は上面加圧による圧縮成型により行い

試験には蒸留水を用い1000～5000 時間程度の測定を実施している棚井菊池 32)は試験結

果の取りまとめに際して供試体の縦横比と膨潤圧との関係を整理している試験の結果（図

32-21）から①乾燥密度 14 Mgm3 までは供試体の縦横比の違いによる影響はほとんど見られ


- 74 -

ないのに対して乾燥密度 18 Mgm3では供試体の縦横比が大きくなるのに伴い膨潤圧も増加す

る傾向を示すこと②乾燥密度 16 Mgm3については縦横比が 15 程度までは膨潤圧の変化が

見られないのに対して15 以上で膨潤圧が増大する結果となっていることが示されているまた

これらの影響に関する理由の一つとして供試体作製時の密度勾配があげられている

図 32-20 拘束型試験装置概略図 32)

図 32-21 供試体の縦横比と膨潤圧の関係 32)

田中廣永 41)は乾燥密度16Mgm3のクニゲルV1原鉱を締固めた直径60mmで高さを20mm

40mm80mm（縦横比はそれぞれ 033067133）の 3 通りに変化させた供試体の膨潤圧

を拘束型試験装置を用いて測定した（図 32-22）図 32-22 より膨潤圧は「供試体の高さととも

にわずかに増加するかまたは一定であった」としているこの試験結果は図 32-21 に示される

棚井菊池の試験結果と整合している

ゴムバルーン

試験カラム

圧力調整弁

コンプレッサー

加圧タンク

試験水

供試体テフロンフィルター

ポーラスストーン

123456789123456789123456789123456789

データロガ

ロードセル

0

2

4

6

8

00 05 10 15 20 25

乾燥密度120Mgm3

乾燥密度140Mgm3

乾燥密度160Mgm3

乾燥密度180Mgm3

膨潤

応力

[M

Pa]

縦横比ｈｄ　[-]


- 75 -


以上これまでの研究例からは16Mgm3程度以上の密度になると供試体の寸法が膨潤圧に影

響するというデータと供試体の寸法による影響は極めて小さいというデータがそれぞれ得られ

ているそこでこれらの結果を再確認するため再度供試体の寸法をパラメータとした膨潤圧試

験を行った試験に際しては結果のばらつきの大きい有効粘土密度（乾燥密度）18 Mgm3を

対象に行った以下にそれらの結果を示す

(a) 供試体寸法の影響に関する再確認試験


試験で使用したベントナイトはクニゲル V1 単体でありその物理特性及び粒度構成を表 32-5

に化学特性を表 32-6 に示す試験に使用する供試体は上面加圧による圧縮方法により成型し

供試体下面より蒸留水を給水し膨潤圧の測定を行った膨潤圧は写真 32-2～写真 32-5 に示す

ように試験容器のピストンと反力枠の間に設置したロードセル（東京測器製）にて約 3000 時

間計測したまた写真 32-3 及び写真 32-5 の装置では1100mm の精度を有した変位計を設

置しピストンの変位量を測定した試験は20plusmn3で制御された温度条件下で行った試験

条件は表 32-7 に示したなお直径 20mm直径 50mm 及び直径 100mm の供試体を用いた試

験装置は拘束型試験装置であり直径 60mm の供試体を用いた試験装置は圧密類似型試験装置に

該当する

試験に際しては供試体の寸法以外に以下に示す観点も考慮した

「(4) 2) (b) 密度不均一性の影響」での結果も踏まえ上面加圧による圧縮成型方法での

フィルターの有無を対象とした密度分布の影響

圧縮成型治具内で供試体を圧縮成型後そのまま膨潤圧試験を始める場合と成型治具か

ら供試体を一旦取り出し別の容器にて膨潤圧試験を開始した場合の影響（後者の供試

体の有効粘土密度は別の容器に移し替える都合上当初の 18 Mgm3より若干高密度に

作製し膨潤した段階で所定の密度となるようにした具体的に直径 50mm高さ 10mm

20

15

10

05

00

膨潤圧 (MPa)

100806040200

供試体高さ (mm)

高密度原鉱(クニゲルGX)

いずれも供試体直径は60mm

乾燥密度の範囲1598～1606 Mgm3


- 76 -

の試験を一例とすれば圧縮成型後治具から取出した時点の供試体の直径及び高さは

個々にリバウンド量などが異なることから直径が 4950～4984mm高さは 1002～

1008mm であった試験容器に移し替え時の有効粘土密度は1797～1824 Mgm3程度

となるまた試験終了後の重量測定によって算出された有効粘土密度は1793～1802

Mgm3程度である）

表 32-5 試験に使用したクニゲル V1 の物理特性及び粒度構成

試料名クニゲル V1reg

ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85

pH 100

膨潤力 [ml2g] 20

土粒子密度 [Mgm3] 2733

液性限界 [] 4860

塑性限界 [] 314

塑性指数 [] 4546

粒度構成

大粒径 [mm] 0075

礫分 [] 0

砂分 [] 00

シルト分 [] 132

粘土分 [] 868


- 77 -

表 32-6 試験に使用したクニゲル V1 の化学特性試料名クニミネ工業（製）クニゲル V1reg

ﾒﾁﾚﾝﾌﾞﾙｰ吸着量 [mmol100g] 78 ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含有率 [wt] 557 浸出陽イオン

[meq100g]

Na+ [meq100g] 678 K+ [meq100g] 47 Mg++ [meq100g] 27 Ca++ [meq100g] 475 Total [meq100g] 1227

陽イオン交換容量 [meq100g] 762

化学組成 [wt]

SiO2 697 TiO2 014 Al2O3 158 Fe2O3 169 MgO 219 CaO 200 Na2O 204 K2O 024 MnO 004 ZnO 001 SrO 002 ZrO2 - CuO 001 Cr2O3 002 P2O5 003 Y2O3 001 BaO 017

Ig-loss[] 529 Total 1000

Cl - SO4 061

写真 32-2 直径 20mm 試験容器（拘束型試験装置）

反力枠

容器本体

ﾛｰﾄﾞｾﾙ（反力枠がキャップ上になっているため中に入って見えない）

ﾛｰﾄﾞｾﾙの配線


- 78 -


写真 32-4 直径 60mm 試験容器

（通常の圧密試験装置を転用しているため圧密類似型試験装置に分類される）


容器本体

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠


- 79 -

表 32-7 供試体の寸法を考慮した膨潤圧試験条件供試体の直径 [mm] φ20 φ50 φ60 φ100

供試体

寸法

[mm]

試験 NoA

上面加圧による圧縮

成型方法ﾌｨﾙﾀｰな

し成型後そのまま

試験を実施

φ20timesh10

（試験 NoA20）

φ50timesh10

（試験 NoA50）

試験 NoB



し一旦成型供試体

を取出して試験を実

施

φ20timesh10

（試験 NoB20-1）

φ20timesh20


φ20timesh30


φ20timesh40


φ50timesh10

（試験 NoB50）

φ100timesh10

（試験 NoB100-1）

φ100timesh50

（試験 NoB100-2）

試験 NoC


成型方法ﾌｨﾙﾀｰ有

り一旦成型供試体


施

φ20timesh10

（試験 NoC20）

φ50timesh5

（試験 NoC50-1）

φ50timesh10


φ60timesh20

（試験NoC60）

φ100timesh10

（試験 NoC100-1）

φ100timesh50

（試験 NoC100-2）

試験温度 20plusmn3

初期含水比 [] 65～85 65～145 67 70～145

② 試験結果

試験 NoB（フィルター無し）及び試験 NoC（フィルター有り）の試験結果をもとに供試体

の縦横比（供試体高さと供試体直径の比であり以下ldquoHDrdquoという）と膨潤圧及び圧縮成型圧

力の関係で整理したものを図 32-23 に示すこれらの結果から322 節の文献調査で示した既

存の研究 3) 25) 32)と同様に HD に比例して膨潤圧が大きくなる傾向を示す結果が得られたまた

HD と圧縮成型圧力圧縮成型圧力と膨潤圧の関係に関しては試験 NoB では HD に比例して

圧縮成型圧力が増大しかつ圧縮成型圧力に比例して膨潤圧も大きい結果となったこのこと

は文献調査の結果でも示した研究例 3)と同様である一方試験 NoC に関してはHD と圧縮

成型圧力ならびに圧縮成型圧力と膨潤圧との相関性は見られなかったこのふたつの試験の違

いは圧縮成型治具の底板に 5μm のフィルターを設けているか否かであるこのような結果を

踏まえると圧縮成型圧力の増加は供試体と容器壁面の摩擦もあるが成型時における供試体

内部の空気の排出の抵抗が大きく寄与していることが推測されるなお供試体の試験後に測定

した飽和度は106～119でありいずれも 100を超えている

一方前述した鈴木藤田 3)により示唆されている密度不均一性の影響に関して検討するため

試験 NoB（上面加圧による圧縮フィルター無し開放型）を一例として試験終了後の密度分

布測定結果（図 32-24～図 32-26）を整理した圧縮成型時の密度分布データがないことから

試験前後の密度比較はできないためどの程度密度が変化したかは不明であるが試験終了後の

ばらつきとしてはおおよそ 16～20Mgm3 の範囲であったまた必ずしも供試体上部が高密

度で下部が低密度になっているわけでもなく密度分布の傾向もばらばらである図32-23（NoB）

と図 32-24～図 32-26 の結果を照らしてみると密度のばらつきの小さかった直径 20mm高さ

20mm（HD=10）の供試体の膨潤圧は供試体縦横比と膨潤圧の全体的な傾向に比べて若干膨潤


- 80 -

圧が小さいこの結果から密度不均一性が膨潤圧に影響を与えている可能性も否定できないが

現時点のデータのみでは確定できないさらに後述する「(4) 2) (b) 密度不均一性の影響」では

異なった密度の供試体を重ねた試験を行い平均的な密度の膨潤圧が発生するという結果が得ら

れているしたがって本試験の密度分布測定結果から供試体の平均密度を算出しHD の関係

で整理した（図 32-27）同図には膨潤圧も併記したがここでの試験結果からは平均乾燥密度

と膨潤圧との相関性は確認できなかった

No B（上面加圧による圧縮成型フィルター無し）

NoC（上面加圧による圧縮成型フィルター有り）

図 32-23 供試体の縦横比と膨潤圧及び圧縮成型圧力の関係

0

20

40

60

80

100

120

140

0

2

4

6

8

10

12

14

00 05 10 15 20 25 圧

縮成

型圧

[MPa]

膨潤

圧[M

Pa]

供試体の縦横比（HD） [‐]

膨潤圧

圧縮成型圧

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

00 01 02 03 04 05 06

圧縮

成型

圧[M

Pa]

膨潤

圧[M

Pa]

供試体の縦横比（HD) [‐]

膨潤圧

圧縮成型圧


- 81 -

(a) 供試体高さ10mm (b) 供試体高さ20mm

(c) 供試体高さ 30mm (d) 供試体高さ 40mm

図 32-24 直径 20mm 供試体の試験終了後における密度分布（フィルター無し開放型）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0 2 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目


- 82 -

図 32-25 直径 50mm高さ 10mm 供試体の試験終了後における密度分布

（フィルター無し開放型）

(a) 供試体高さ 10mm (b) 供試体高さ 50mm


00

20

40

60

80

100

120

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0

10

20

30

40

50

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]



- 83 -

図 32-27 試験 NoB における試験終了後の平均有効粘土密度と膨潤圧

以上これまでの研究例及び追加試験データなど現状での知見から有効粘土密度が 15Mgm3

程度以下では膨潤圧への供試体の寸法効果による影響は顕著ではないが有効粘土密度

16Mgm3 程度以上では供試体の寸法により膨潤圧が異なる可能性があるこれらの知見から

有効粘土密度 16Mgm3程度以上では供試体の寸法を規定することが望ましいが具体的な提案に

際しては更なるデータの拡充など今後の課題である


鈴木ほかは 3)23)初期含水比の異なる供試体を用いて膨潤圧の測定を行い試験的に膨潤圧の

初期含水比依存性について調べている使用したベントナイトはクニゲル V1（鉱物化学組成及

び物理特性は表 32-8 を参照）でありケイ砂は混合せずに試験を行っている試験条件及び試

験に用いられた装置（拘束型試験装置）はそれぞれ表 32-9図 32-28 に示すとおりである

供試体は図 32-28 に示した試験カラム内に試験材料を充てんし上面加圧により圧縮成型され

た図 32-29 は供試体の初期含水比を飽和度に換算し膨潤圧との関係で整理されたものであ

る図 32-29 によれば膨潤圧は初期飽和度が小さいほど大きくなる結果が得られている 3)ま

たこのような膨潤圧の初期含水比依存性は供試体内のエネルギーの蓄積という観点から供試

体作製時の成型圧力に依存することも考え供試体作製の際の成型圧力と初期飽和度との関係（図

32-30）や成型圧力と膨潤圧との関係（図 32-31）などについて検討を加えており成型圧力が

大きいほど膨潤圧が大きくなるという結果を示している

00

50

100

150

200

170

175

180

185

190

00 05 10 15 20 25

膨潤

圧[M

Pa]

有効

粘土

密度

[Mg m

‐3]

供試体縦横比 [‐]

試験終了後の平均有効粘土密度

膨潤圧


- 84 -

表 32-8 試験に使用したクニゲル V1 の鉱物化学組成及び物理特性 3)

表 32-9 膨潤圧の初期含水比依存性に関する試験条件 3)

乾燥密度 [Mgm3] 170 180

供試体寸法 [mm] φ20timesh20 φ20timesh20 φ50timesh20

初期含水比 [] 49213 04995117145 09261389

試験温度室温

通水溶液蒸留水

図 32-28 膨潤圧試験装置概略図（拘束型試験装置）3)


- 85 -

図 32-29 初期飽和度と膨潤圧の関係 3)

図 32-30 初期含水比と成型圧力との関係 3)

図 32-31 成型圧力と膨潤圧との関係 3)

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

平衡

膨潤

圧力

[MPa]

初期飽和度 []

18Mgm3

17Mgm3


- 86 -

杉浦ほかは 26)ベントナイト原鉱石を対象として膨潤圧に初期含水比が及ぼす影響について

検討を行っている試験では大粒径 2mm のベントナイト GX（表 32-10）を使用し初期含水

比は 151821 及び 24の 4 ケースとしている初期含水比の調整には霧吹きを用いて行い 24

時間以上の養生を行っている供試体の成型に際しては動的締固め容器内に（写真 32-6）試料

を 4 分割投入し質量 50156g直径 1995mm の変水位透水試験用突棒を用いた突固めにより

直径 60mm高さ 10mm を目標とした円柱型の供試体を作製している膨潤圧試験に用いられた

試験容器は図 32-32 に示すように圧密類似型試験装置であり試験期間は 14 日間試験期間

中での大値を大膨潤圧としている膨潤圧試験の結果初期含水比 15の供試体の大膨潤

圧に対し初期含水比 1821及び 24の供試体の大膨潤圧は低下しておりベントナイ

ト GX の膨潤圧は初期含水比の影響を受けることが示されている（図 32-33）また試験結果

から得られた指数近似曲線よりベントナイト GX の大膨潤圧と初期含水比の関係が示されてい

る（図 32-34）さらに杉浦ほか 26)は膨潤圧試験後の供試体周辺（図 32-32 に示すステンレ

ス製リング内及びアクリルセル内の残留水）の Na+Ca+K+及び Mg+イオン濃度をイオンクロマ

トグラフにより測定し陽イオン濃度の総和が初期含水比の増加に伴って増加していることから

初期含水比の増加に伴うベントナイト GX の膨潤圧の低下の要因の一つとしてあげている

表 32-10 ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ GX の基本的性質 26)

ベントナイト GX

大粒径 2mm

タイプ Na 型

土粒子密度 (Mgm3) 265

液性限界 () 3551

塑性限界 () 228

塑性指数 3323

ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含有率 () 41

陽イオン交換容量 (meqg) 0854

交換性 Na イオン量 (meqg) 0521

交換性 Ca イオン量 (meqg) 0314

交換性 Kイオン量 (meqg) 0005

交換性 Mg イオン量 (meqg) 0015


- 87 -

写真 32-6 動的突固め容器 26)

図 32-32 膨潤圧試験に用いた装置（圧密類似型試験装置）26)


- 88 -

図 32-33 初期含水比を変化させた大膨潤圧と初期乾燥密度の関係 26)

図 32-34 近似式から算出した大膨潤圧と初期含水比の関係 26)

林ほかは 27)クニゲル V1 を用い乾燥密度 136 Mgm3直径 60mm高さ 10mm の円柱型の

供試体で自然含水比～飽和度 95相当の含水比までを対象に膨潤圧に及ぼす初期含水比の影響

についての試験を行っている供試体は静的圧縮にて作製され供試体下面より水頭（約 50cm）


- 89 -

のみで給水されている試験に用いられた装置（圧密類似型試験装置）は写真 32-7 に示すよう

に圧密類似型試験装置である試験は30 日ないし 78 日の期間で実施されている林ほかは 27)

初期飽和度 80の試験結果が若干小さな値を示しているもののその他の結果は同程度の膨潤圧

を示していることから膨潤圧に及ぼす初期含水比の影響は小さいものとしている（図 32-35）

写真 32-7 試験に用いた試験装置（圧密類似型試験装置）27)


伊藤ほかは 28)クニゲル GX を用いた完全拘束状態での膨潤圧試験を実施している試験条件

は表 32-11 に示すとおりである本検討の中で膨潤圧に与える初期飽和度の影響について述

べられており乾燥密度が低い時は膨潤圧に与える初期飽和度の影響は小さいが乾燥密度が高

くなるにつれその影響は顕著になるという結果が示されているまたその理由として乾燥

密度が高い場合初期飽和度の違いにより供試体作製時の成型圧力が大きく異なっていることか

ら圧縮成型圧力の影響の可能性を示唆している（図 32-36 参照）


- 90 -

表 32-11 試験ケース 28)

図 32-36 完全拘束状態での膨潤圧試験結果の例 28)

今井ほかは 9)29)緩衝材を原位置締固め工法にて設置する際に緩衝材に要求される性能を満た

す材料配合を把握することを目的としてクニゲル V1 を用いて膨潤圧試験を実施している試

験に用いられた装置（圧密類似型試験装置）及び材料配合条件を図 32-37表 32-12表 32-13

にそれぞれ示す試験に用いられたケイ砂は34567 号ケイ砂を同じ重量比で配合され

たものであり供試体の寸法は直径 60mm高さ 20mm となっている本検討の中で初期含

水比が膨潤圧に与える影響について述べられており初期含水比の小さい Case 9 は Case 8 より

も大きな膨潤圧を示し初期含水比が膨潤圧の大きさに影響することが示唆されている（図 32-38

図 32-39 参照）


- 91 -

図 32-37 膨潤圧試験器 9)29)

（圧密類似型試験装置）

表 32-13 試験ケース 29)

表 32-12 試験ケース 9)


- 92 -

図 32-38 計測された膨潤圧と乾燥密度 9)

図 32-39 大膨潤圧と乾燥密度ケイ砂混合率 29)

以上これまでの研究例で得られた知見を示したがこれらの検討結果から有効粘土密度

17Mgm3程度以上の供試体を用いた試験では初期含水比の影響は顕著に認められるものの有効

粘土密度 16Mgm3 程度以下の供試体を対象とした試験では顕著な影響を示さないという傾向が

得られているなおこれらの試験はそれぞれ試験時期も異なることから先述したようにモ

ンモリロナイト含有率も異なっている可能性もあるそこで同一ロットのベントナイトを用い

初期含水比の影響を再確認するために有効粘土密度をパラメータとして初期含水比を変化させ

た膨潤圧試験を実施した以下にそれらの結果を示す


- 93 -

(a) 初期含水比の影響に関する再試験


試験条件を表 32-2 に示すまた本試験では表 32-1 で示したクニゲル V1 を使用した試

験はクニゲル V1 単体で実施しておりケイ砂等は混合していない通水溶液にはイオン交

換水を使用し試験は 23～25で制御した温度条件下で実施した試験に使用する供試体はア

ムスラーを用い上面加圧により圧縮成型した供試体の寸法は直径 60mm高さ 10mm であ

る膨潤圧は供試体の下部に設置したロードセルと上部の土圧計（共和電業PGM-50KD

容量 5MPa中央から 15mm）で測定した上部土圧計は中心から 15mm の位置に設置してあ

る図 32-40 に試験装置（拘束型試験装置）の概略を示す

試験の手順を以下に示す供試体間隙の空気をスムーズに排出し飽和度を高めるため一次元に

通水して飽和させた

(i) 締固めた供試体を作製し容器にセットした後に流入側流出側のバルブを真空ポンプに

接続し真空近くまで減圧した状態で 7 日間放置したその後炭酸ガスを供試体内部に

充填し１晩放置した後再度供試体内の流入側流出側バルブより真空近くまで減圧を半

日ほど行った

(ii) 上記(i)の後流出側のバルブを閉じ流入側のバルブを開け供試体下部よりイオン交

換水を通水した後に膨潤圧を測定した

(iii) 試験終了後は供試体の含水比測定を行い含水比から飽和度を推定した

図 32-40 試験装置（拘束型試験装置）の概要図

② 試験結果

経過時間と膨潤圧との関係を図 32-41～図 32-43 に示した膨潤圧については土圧計の値か

ら流入側の水圧を差し引いた値を用いている試験終了時の下部ロードセルならびに上部土圧計

で得られた値の平均値を膨潤圧とし有効粘土密度ごとに初期飽和度と膨潤圧の関係で整理しな

おしたものを図 32-44 に示す乾燥密度が 1214 及び 16Mgm3のクニゲル V1 に対して実施

した今回の試験結果によれば初期含水比が膨潤圧に与える影響は小さかった

ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ

ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ


- 94 -

図 32-41 膨潤圧の経時変化に及ぼす初期含水比の影響（有効粘土密度 12Mgm3）



0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)

試験ケースB-0-1

試験ケースA-2-1


0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)





- 95 -

図 32-44 膨潤圧と初期飽和度の関係

以上これまでの研究例と追加試験の検討結果を示したがこれらの検討結果から有効粘土密

度 18Mgm3程度では初期含水比の影響は顕著に認められるものの有効密度が低下するにした

がって影響程度は低下し有効粘土密度が 16Mgm3以下の場合ではほとんど影響がないこのよ

うに初期含水の影響は有効粘土密度によってその影響程度が変化するが現状においては初期

含水比が試験結果に及ぼすメカニズムが明らかでないため試験結果の解釈とその解釈を踏まえ

た試験結果の利用のため試験時の供試体の初期含水比を記録しておくことが必要であるなお

今後ベントナイトの種類毎にこれらの影響をより定量的に評価するためのデータ取得が望まれ

る

3) 通水溶液の種類や組成による影響

早川ほか 35)はNaCl 濃度の違いによりベントナイトの膨潤圧がどのような影響を受けるのか確

認することを目的とした試験を行っている試験にはクニゲル V1（70wt）とケイ砂（30wt）

を混合した供試体と MX-80 単体の供試体が用いられている供試体の寸法は直径 60mm高さ

20mm試験期間は 3 週間とされているまた試験終了後供試体を 3 分割し高さ方向の乾燥

密度及び含水比分布測定が実施されている試験条件を表 32-14に膨潤圧の経時変化を図 32-45

にそれぞれ示すなお試験に用いられた装置に関する情報は記載されていなかった終的

な膨潤圧の値はNaCl 濃度が低いほど高くなっておりケイ砂混合供試体に比べて MX-80 の方

が NaCl 濃度による影響は大きいという結果となっている早川ほかは 35)NaCl 濃度の違いによ

る終的な膨潤圧のみならず浸潤挙動膨潤圧の発生状況等の違いに関しても比較を行ってお

りその結果ケイ砂を混合した供試体の場合浸潤挙動及び膨潤圧の発生挙動にMX-80 の場

合は終的な膨潤圧の値に関してNaCl 濃度の影響が見られることを示している

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

膨潤

圧(M

Pa)

初期飽和度 ()

試験ケースA‐0‐1 A‐2‐1 A‐2‐4（有効粘土密度1216～1220Mgm3）




- 96 -

表 32-14 膨潤圧試験条件 35)

図 32-45 膨潤圧の経時変化 35)

田中中村 17)は海水や高温履歴が各種ベントナイトの膨潤圧に及ぼす影響を把握するととも

にそれらの定量的評価方法を提案するため人工海水濃度（海水相当海水の 110 相当濃度

海水の 1100 相当濃度）や高温履歴の温度（6090110200）と期間（121 日間12

年間）を変えて膨潤圧試験を行っている試験に用いられた材料はクニゲル V1MX-80ボル

クレイクニボンドネオクニボンドでありこれらの基本的性質は表 32-15 に示すとおりであ

る供試体はいずれの試験でも直径 60mm高さ 5mm の円柱状であり静的荷重を載荷するこ

とにより作製されているなお試験には圧密類似型試験装置が用いられた田中中村による17)試験結果の一例を図 32-46 に示す図 32-46 によれば人工海水濃度が膨潤圧に及ぼす影響の

程度はベントナイトの種類により異なりCa 型ベントナイトでは影響がほとんどないのに比

べてNa 型や Na 交換型ベントナイトでは人工海水濃度が大きいほど膨潤圧は小さい結果が示

されている


- 97 -

表 32-15 試験に使用したベントナイトの基本的性質 17)

図 32-46 初期乾燥密度と大膨潤圧の関係に及ぼす人工海水濃度の影響 17)


- 98 -

直井ほか 8)は海外産ベントナイトを含む 5 種類のベントナイトに対して蒸留水及び海水を

通水溶液とした膨潤圧試験を実施し膨潤圧に及ぼす海水の影響に関して検討している試験に

用いられた各ベントナイトの基本的性質は表 32-16 に示すとおりであり試験開始前の供試体

の含水比はA が 81～85B が 91～109C が 166～197D が 94～125E が 148

～158の範囲とされている供試体は円柱型とし直径 28mm高さ 10mm を目標値として上

下面加圧により圧縮成型された成型された供試体は圧縮成型用のモールドから試験で使用す

るステンレス製リングへ移動させて用いられている試験に用いられた人工海水は八洲薬品（株）

製アクアマリンであるまた試験に用いられた装置は圧密類似型試験装置である図 32-47

に直井ほか 8)が膨潤圧試験により得た結果を示すこれらの結果からベントナイトの膨潤圧は

ベントナイトの種類によらず海水の影響が比較的小さいこと乾燥密度を高めることにより膨

潤圧に及ぼす人工海水の影響割合をより一層軽減できることが示されている

表 32-16 各種ベントナイトの基本的性質 8) ベントナイト A B C D E

タイプ Na 型 Na 型 Ca 型 Na 交換型 Na 型土粒子密度（Mgm3

） 279 284 271 268 288

液性限界() 4581 5650 1287 4533 4373 塑性限界() 237 472 384 421 380 塑性指数 4344 5178 903 4112 3993 ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含有率()

57 71 84 71 80

陽イオン交換容量 (meqg)

1166 1054 0795 1035 1348

交換性 Na イオン量 (meqg)

0631 0572 0119 0620 0646

交換性 Ca イオン量 (meqg)

0464 0328 0585 0333 0522

交換性 K イオン量 (meqg)

003 0026 0019 0019 0038

交換性 Mg イオン量 (meqg)

0041 0128 0072 0063 0142


- 99 -

図 32-47 各種ベントナイトの大膨潤圧と初期乾燥密度の関係 8)

原子力機構では拘束型試験装置を用いASTM D-1141-98 基準の人工海水幌延の深地層の

研究施設計画で採取された地下水及び NaCl 水溶液などのイオン種が異なる溶液を用いてイオン

強度をパラメータとした膨潤圧試験を行っている 36)図 32-48 に示すイオン強度と膨潤圧の関係

から有効粘土密度 158 Mgm3以上では各通水溶液ともに膨潤圧は同等の値を示すものの有

効粘土密度 137 Mgm3では蒸留水に比して幌延地下水人工海水及び NaCl 水溶液ともに膨潤

圧が低下するという結果を示しているまた蒸留水及び海水系地下水条件でのデータを有効粘

土密度と膨潤圧の関係を図 32-49 のように整理している

（有効粘土密度 158 Mgm3）（有効粘土密度 137 Mgm3）

図 32-48 イオン強度と平衡膨潤圧の関係 36)


- 100 -

図 32-49 有効粘土密度と膨潤圧 36)

R Pusch and Geodevelopment AB1)は密度と間隙水塩分濃度に関して密度が低い場合膨

潤圧は塩分濃度や吸着陽イオンの種類に強く依存するとしているまた塩分濃度の膨潤圧の影

響は低密度で顕著であるが湿潤密度がおおむね 20 Mgm3より大きくなるとあまり影響しない

ことが述べられている

以上で示した研究例は一例であり各機関及び大学の研究者が各種ベントナイトを用いて人

工海水のみならず種々の水質を用いた試験を行っている

これらの結果からベントナイトの種類や試験に用いた溶液の種類によって膨潤圧に及ぼす影

響に大小はあるものの試験結果の解釈やその解釈を踏まえた試験結果の利用のため試験に用

いた溶液の種類溶液中のイオン組成などを記録しておくことが必要である

4) 温度の影響

クニゲル V1 及びクニゲル OT-9607 ベントナイト単体クニゲル V1 にケイ砂を 30wt混合し

た供試体に対し鈴木藤田は 3)膨潤圧に及ぼす温度の影響に関する検討を実施している供

試体は試験カラムに材料を充てんし上面加圧により圧縮成型し直径 20mm高さ 20mm に

成型させている供試体への溶液の供給はコンプレッサーの圧縮空気が利用され 005MPa の水圧

で行い通水溶液には蒸留水が用いられている試験温度は供試体を充てんした装置を恒温槽

内に設置して制御させている温度条件は以下の 2 通りとなっている

① 同一供試体に対し温度を段階的に変化させるケース（Case A）

② 所定の一定温度とするケース（Case B）

試験に用いられた装置（拘束型試験装置）及び試験条件をそれぞれ図 32-50表 32-17 に示す

試験結果から得られた温度と飽和時の膨潤圧との関係（図 32-51）から温度の上昇とともに膨

潤圧は低下し試験温度が 70の条件での膨潤圧は試験温度が 25に比べおおよそ 30低下

する結果となっている温度の上昇による膨潤圧の低下はベントナイトの変形係数の低下が膨

潤圧を低下させる大きな要因であるとしている

10-3

10-2

10-1

100

101

102

00 050 10 15 20 25

蒸留水

人工海水　064[mol l-1]

幌延地下水021[mol l-1]

NaCl溶液　020[mol l -1]

NaCl溶液　 050[mol l -1]




平衡

膨潤

応力

[MP

a]

有効粘土密度[Mg m-3]

降水系地下水

海水系地下水

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)


- 101 -

図 32-50 試験装置（拘束型試験装置）3)

表 32-17 試験条件 3)


- 102 -

図 32-51 温度と膨潤圧との関係 3)

東畑ほかは 31)は室温と 90で体積一定の状態でベントナイトの膨潤圧を測定したところ

90での終的な膨潤圧は室温より低くなる結果を示しているこの結果の理由として東畑ほ

かはベントナイトを加熱すると体積収縮する傾向が強まるため膨潤圧が低くなったとしている

またRPusch and Geodevelopment AB1)は温度の影響に関しては22と 75間で温度を

昇降させた試験を行っており昇温により膨潤圧が低下することを示している

さらに原子力機構で行った拘束型試験装置による膨潤圧試験の結果を温度の経時変化と合わ

せて図 32-52 に示す原子力機構では空調によって温度管理した試験室内において膨潤圧試験を

行っているこの図は停電等により空調が停止し室内の温度変化が生じた際の膨潤圧の変化を

強調して示したものであるがこの図からもわかるように温度の変化に伴って膨潤圧が変動して

いる例であるこのように空調の停止や季節変動等による温度変化があった場合には膨潤圧

結果の変動要因となりうる結果も得られている

田中

トし飽

温槽中の

32-53(a

大きな差

(a) 有効

以上で

すと思わ

また温

35

30

25

20

15

10

05

00

有効膨潤圧 (MPa)

図

横山 42)は

飽和させた後

の供試体の膨

a)参照）恒温

差はないこと

効膨潤圧の経

図 32-53

で示した文献

われるした

温度管理がで

200

加熱開

　　　実験ケ

No No No

図 32-52 膨

乾燥密度 1

後に 609

膨潤圧は時間

温槽から取出

と（図 32-53

経時変化に及

飽和した高

献によれば

がってでき

できない場合

40000

開始後の経過

ケース乾燥密度加

(Mgm3)

o1 1518 o2 1514 o3 1512

試

試

試

JAEA

膨潤圧試験に

12141

90120

間とともに低

出し室温下

3(b)参照）な

ぼす温度の影

高密度ベン

いずれの場

きるだけ温度

合は試験中

6000

日数

加熱温度

() 60 90 120

試験ケースNo1

試験ケースNo2

試験ケースNo3

加熱前膨潤圧

A-Research 201

- 103 -

における膨潤

6Mgm3のク

の恒温槽に

低下しその

下で測定した

などの実験結

影響 (

トナイトの膨

場合も試験時

度管理が可能

中の温度測定

10-025

潤圧と温度の

クニゲル V1

に 1 年程度入

程度は温度

た膨潤圧は恒

結果を示して

(b) 加熱前後

膨潤圧に及ぼ

時の温度は膨

能な環境条件

定を行い記録

経時変化の例

供試体を拘

入れて膨潤圧

が高いほど大

恒温槽に入れ

ている

後における膨

ぼす高温履歴

膨潤圧の測定

件で試験を行

しておくこ

例

束型試験装置

を測定してい

大きいこと

る前に測定

膨潤圧の比較

歴の影響 42)

定結果に影響

うことが望ま

とが必要であ

置にセッ

いる恒

（図

した値と

較

響を及ぼ

ましい

ある


- 104 -




鈴木ほかは 23)ベントナイト中に含有するモンモリロナイト含有率と膨潤圧との関係を把握す

るためクニピア F（モンモリロナイト含有率約 99）MX-80（モンモリロナイト含有率約

75）クニゲル V1（モンモリロナイト含有率約 50）を対象とした試験を行っているクニ

ピア F については5 号ケイ砂を 02030405060wtで混合し供試体中のモンモリロ

ナイト含有率を調整して試験に用いている供試体の寸法は直径 20mm高さ 20mm であり通

水溶液には蒸留水が使用され室温にて試験が行われているまた試験には拘束型試験装置が

用いられた鈴木ほか 23)による試験条件及び試験結果をそれぞれ表 32-18図 32-54 に示す図

32-54 から供試体中のモンモリロナイト含有率が多くなると膨潤圧は増大しモンモリロナイト

含有率と膨潤圧の対数にはほぼ直線の関係が認められているまたR Pusch and

Geodevelopment AB1)もモンモリロナイト含有率の影響に関して含有率の増加に伴って膨潤圧

が大きくなることを示している

以上のことからモンモリロナイト含有率が膨潤圧に影響するという結果が得られているまた

ベントナイトの採取場所や採掘時期の違いによりモンモリロナイト含有率が異なる原子力機構

が Web 公開している緩衝材基本特性データベースに収録されているベントナイト組成表でもモ

ンモリロナイト含有率が約 46～49と約 59の 2 つのデータが示されている

膨潤圧試験の実施に際してはモンモリロナイト含有率が膨潤圧試験に影響するためベント

ナイト供試体中のモンモリロナイト含有率を必要に応じて記録しなければならない

表 32-18 試験条件 23) 乾燥密度 180 [Mgm3] 通水溶液蒸留水温度室温

供試体の寸法直径 20mmtimesh20mm

供試体名ケイ砂混合率[]

モンモリロナイト含有率

[] 膨潤圧 [MPa]

クニピア F+ケイ砂

0 99 373 20 80 191 30 70 104 120 40 60 46 50 50 35 22 27 60 40 14 17

クニゲル V1 0 50 37（n=19 の平均） MX-80 0 75 247


- 105 -

図 32-54 モンモリロナイト含有率と膨潤圧の関係 23)


31 章における透水特性における記述と同様に膨潤圧と有効粘土密度や有効モンモリロナイト

密度などとの関係を求める場合や試験終了後の供試体の飽和度を求める場合には土粒子密度を

用いるのが一般的であるしたがって膨潤圧を上記指標により評価しようとする場合計算上

用いた土粒子密度の違いが影響を及ぼす一例としてこれまでの研究で用いられてきたクニゲ

ル V1 の土粒子密度は272733279Mgm3などである文献調査の結果これらの情報が記

載されていないものもあった膨潤圧試験を実施する際には混合材及びベントナイトの土粒子

密度等の情報を記録することが必要である


小峯緒方例えば10)はベントナイトの膨潤圧や膨潤変形特性が間隙水のイオン濃度等の化学

的な環境条件に大きく影響されることを踏まえた膨潤評価式の検討を行っている具体的には

ベントナイトの主要な交換性陽イオンである Na+Ca2+K+Mg2+の 4 種類に対してそれぞれ

の交換性陽イオンに起因する粘土結晶層間に作用する反発力と引力を算出し各イオンの交換容

量を用いて加重平均し評価する方法であり下式に示すようなものであるまた膨潤評価式の

パラメータの一部を表 32-19 に示す

P1

CEC EXC f f

K

ここでpはベントナイトを含有する緩衝材埋め戻し材の発生する圧力（kPa）CECは陽イ

オン交換容量（mequivg）EXCiは交換性陽イオン i の交換容量（mequivg）(fr)iは交換性陽イ

オン iに起因する反発力(fa)iは交換性陽イオン iに起因する引力（kPa）である


- 106 -

表 32-19 膨潤評価式における材料パラメータ（クニゲル V1 相当）10) モンモリロナイトの土粒子密度 277 Mgm3

モンモリロナイト以外の鉱物の土粒子密度 281 Mgm3 砂の土粒子密度 266 Mgm3

モンモリロナイトの比表面積 810 m2g モンモリロナイト以外の鉱物の比表面積 0 m2g ベントナイトのモンモリロナイト含有率 48

陽イオン交換容量 0732 mequivg 交換性 Na イオン量 0405 mequivg 交換性 Ca イオン量 0287 mequivg 交換性 K イオン量 0009 mequivg 交換性 Mg イオン量 0030 mequivg

交換性 Na イオンの非水和イオン半径 0098 nm 交換性 Ca イオンの非水和イオン半径 01115 nm 交換性 K イオンの非水和イオン半径 0133 nm 交換性 Mg イオンの非水和イオン半径 00835 nm

交換性 Na イオンの価数 1 交換性 Ca イオンの価数 2 交換性 K イオンの価数 1 交換性 Mg イオンの価数 2

モンモリロナイト結晶層厚 960 X 10-10 m

また小峯 38)は同一名称ベントナイトの産出年度による膨潤圧の変化についてモンモリロ

ナイト含有率の影響に加えて陽イオン交換容量等の影響に関しても検討を行っている具体的

には表 32-20 に示すパラメータを用いるとともに間隙水のイオン濃度(n0)については試験

より採取したベントナイト供試体周辺の水溶液の水質分析から推定しn0=40molm3と 50molm3

と設定し計算されているなお試験で用いられた装置は圧密類似型試験装置である図 32-55

は産出年度の異なるクニゲル V1 の大膨潤圧と膨潤特性理論評価式による計算結果が示され

たものである 38)これらの結果から産出年度の違いによるクニゲル V1 の膨潤圧の変化はモ

ンモリロナイト含有率陽イオン交換容量の変化に起因することが示唆されている

以上のことから交換性陽イオン組成はベントナイト供試体の膨潤圧に影響を及ぼすと考え

られるためベントナイト供試体の交換性陽イオン組成を必要に応じて記録する

表 32-20 計算に使用したパラメータ 38)


- 107 -

図 32-55 産出年度の異なるクニゲル V1 の膨潤圧と膨潤特性理論評価式による計算結果 38)



中野ほか 39)は拘束された不飽和粘土の膨潤圧について粘土粒子の層間水に発生する膨潤圧

と粒子の配向について考察しておりこれらを考慮した計算結果が実測値の傾向をよく表現でき

ることを示唆しているこの検討例は土の微視的構造が膨潤圧に影響するという一つの結果で

あると考えられるが現状この他に知見が見当たらなく土の微視的構造が膨潤圧に及ぼす影

響については判断が出来ない今後土の微視的構造の影響については更なる検討が必要であ

る

(b)密度不均一性の影響

鈴木藤田は 3)前述した供試体の寸法が膨潤圧に及ぼす影響要因の検討の一つとして供試

体の圧縮成型方法による密度のばらつきについて検討を行っている圧縮成型方法は上面加圧

により圧縮成型する方法（乾燥密度 18Mgm3 を対象に実施）と上下面加圧により圧縮成型（図

32-56）する方法（乾燥密度 16 Mgm3を対象に実施）をとっており供試体の寸法は直径 50mm

高さ 100mm となっている用いられた材料はクニゲル V1 にケイ砂を 30wt混合したもので

あるなお試験には拘束型試験装置が用いられた試験の結果上面加圧による圧縮成型方法

（乾燥密度 18 Mgm3）をとった場合供試体中には 16～195 Mgm3の密度勾配が生じ圧縮面

である供試体上部の密度が高くなることが示されている（図 32-57）一方上下面加圧による圧

縮成型方法（乾燥密度 16 Mgm3）をとった場合供試体の上部と下部での密度が高く中央部で

の密度が低くなり（図 32-58）上面加圧による圧縮成型方法に比して密度のばらつきが小さくな

ることが示されている


- 108 -

図 32-56 上下面加圧による圧縮成型方法 3)

図 32-57 上面加圧による圧縮成型方法での密度分布（乾燥密度 18 Mgm3）3)

図 32-58 上下面加圧による圧縮成型方法での密度分布乾燥密度 16 Mgm3）3)


- 109 -

鈴木藤田 3)の結果を踏まえ圧縮成型方法の違いによる密度の不均一性ならびに密度の不

均一性が膨潤圧に及ぼす影響を把握する観点から確認試験を行った以下にそれらの結果を示す

a) 圧縮成型方法による密度不均一性に関する再確認試験


室内試験で用いる供試体の圧縮成型方法については上面加圧による圧縮成型方法と上下面加

圧による圧縮成型方法に大別できるまた圧縮成型に際してはベントナイト系材料のリバウ

ンドを考慮して成型した後成型治具より取り出し試験に用いる場合や成型を容易にするため

に圧縮成型用モールドに焼結金属フィルターを設ける場合などがあるそこで①圧縮方法②

圧縮成型後の拘束時間③圧縮成型を容易にするための排気方法を条件とした試験を行い成型

後の供試体の密度分布に関するデータの取得を実施した試験にはクニゲル V1 を用い有効粘

土密度 16 Mgm3に関しては直径 30mm高さ 10mm の供試体寸法で上述した①～③の影響を把

握したまた有効粘土密度 18 Mgm3では直径 50mm高さ 10mm 及び高さ 50mm を対象とし

て供試体の高さの影響に関するデータの取得も実施したなおこれらの試験はクニゲル V1

単体で実施し試験温度は室温である試験に使用したクニゲル V1 の物理特性及び粒度構成を

表 32-21 に試験条件を表 32-22 にまた化学特性を表 32-23 にそれぞれ示すまた圧縮

成型状況を写真 32-8～写真 32-11 に示す

密度分布の測定に際しては圧縮成型し所定の拘束時間保持後2mm ずつ供試体を押し出し

スクレーパーにて切断炉乾燥前後の重量測定により算出した供試体の押し出しから供試体切

断状況を写真 32-12～写真 32-15 に示すなお供試体の押し出し量はノギスにて 3 点計測を

行いその平均値としたまた供試体を抜き出しながら切断していく過程で供試体の変形など

により当初の供試体の高さよりも大で 6程度の増減が認められたしたがって終的な密

度の算出に際してはこれらの変形量分を補正して求めている

表 32-21 試験に使用したクニゲル V1 の物理特性及び粒度構成試料名クニゲル V1reg

ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85 pH 100

膨潤力 [ml2g] 20 土粒子密度 [Mgm3] 2733

液性限界 [] 4860 塑性限界 [] 314 塑性指数 [] 4546

粒度構成

大粒径 [mm] 0075 礫分 [] 0 砂分 [] 00 シルト分 [] 132 粘土分 [] 868


- 110 -

表 32-22 圧縮成型方法による密度分布測定試験条件

試験No

有効粘土密度 [Mgm3] 16 18 18ケイ砂混合率 0 初期含水比 [] 7 ～ 10

圧縮方向拘束時間

供試体の寸法排気方法

φ30timesh10[mm]

φ50timesh10 [mm]

φ50timesh50[mm]

No1

上面加圧

0 分

胴部及びピストンとのクリアランスから自然に排気

No2 15 分 No3 30 分 No4 60 分 No5 180 分 No6 240 分 No7

上面加圧 0 分圧縮成型用モールド底部に焼結

金属フィルター（5μm）を設け排気

No8 15 分 No9

上面加圧 0 分

圧縮成型用モールド底部に焼結金属フィルター（5μm）を設け圧縮成型時に真空ポンプで吸引し排気

No10 15 分 No11

上下面加圧 0 分胴部及び上下ピストンとのクリアランスから自然に排気

表 32-23 試験に使用したクニゲル V1 の化学特性

試料名クニミネ工業（製）クニゲル V1reg ﾒﾁﾚﾝﾌﾞﾙｰ吸着量 [mmol100g] 78 ﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ含有率 [wt] 557 浸出陽イオン

[meq100g]

Na+ [meq100g] 678 K+ [meq100g] 47Mg++ [meq100g] 27 Ca++ [meq100g] 475 Total [meq100g] 1227


化学組成 [wt]

SiO2 697

TiO2 014

Al2O3 158

Fe2O3 169

MgO 219

CaO 200

Na2O 204

K2O 024

MnO 004

ZnO 001

SrO 002

ZrO2 -

CuO 001

Cr2O3 002

P2O5 003

Y2O3 001

BaO 017

Ig-loss[] 529

Total 1000

Cl -

SO4 061


- 111 -


写真 32-8 上面加圧による写真 32-9 上下面加圧による

圧縮成型方法+自然排気圧縮成型方法

（有効粘土密度 18 Mgm3φ50timesh50mm）写真 32-11 真空ポンプによる吸引

写真 32-10 上下面加圧による圧縮成型方法

写真 32-12 圧縮成型後の供試体の押し出し写真 32-13 供試体押し出し後の状況

写真 32-14 供試体の切断状況（2mm）写真 32-15 切断供試体の重量測定


- 112 -

② 試験結果

試験における各供試体の成型圧力初期含水比及び成型後の密度分布測定結果などを表 32-24

～32-26 に示すなおここでいう成型圧力はベントナイトのリバウンド分を考慮して負荷し

た値であるまたこれらの表中に示した試験 Noは表 32-22 で示した試験 Noと整合するも

のであることからそれぞれの試験条件は同表を参照されたいなお表 32-24 には試験 No1

711 にそれぞれ枝番（例えばNo1-1 や No1-2 といったように）が付いているがこれらにつ

いては初期含水比の違いによる影響すなわち初期飽和度の影響を把握するための試験を行って

いる

有効粘土密度 16 Mgm3の供試体における密度分布の結果を図 32-59～図 32-69 に示すまた

これらの試験の結果を平均分散値として整理したものを図 32-70 に示す

試験 No1～6（上面加圧による圧縮成型方法フィルターなし）の結果から密度のばらつき

の程度としてはおおよそ 14 Mgm3～18 Mgm3の範囲にあり圧縮面（供試体上面）あるいは

供試体下面のどちらかが特に密度が高くなるなどといった傾向は見られなかった一方試験

No7～10（上面加圧による圧縮成型方法フィルター有又は真空ポンプで吸引したケース）の

結果に示すようにフィルターを設けるなどしてエアーを抜けやすくすることで密度のばらつ

きの範囲は狭まる傾向になるまた料上下面加圧による圧縮成型に関しては供試体上下の密

度のばらつきはあるものの供試体中央部ではほぼ目標の乾燥密度に近づく傾向にある図 32-70

から上面加圧による圧縮成型方法（図中試験 No1～No6）と上下面加圧による圧縮成型方法

（図中試験 No11）とでは若干後者の方が密度のばらつきは小さくなるもののそれほど大

きな効果はなくむしろフィルターの有無（図中試験 No78）あるいは真空ポンプによる吸

引（図中試験 No910）の効果の方が大きいことが分かる

有効粘土密度 18 Mgm3供試体高さ 10mm の結果を図 32-71～図 32-77 に供試体高さ 50mm

における結果を図 32-78～図 32-81 に示す供試体高さ 10mm の試験では図 32-77 よりフィ

ルターの設置の効果（図中試験 No7-1）よりも上下面加圧による圧縮成型方法（図中試験

No11-1）の効果が大きくまた若干初期含水比の効果（図中試験 No7-211-2）も見られ

る結果となった供試体高さ 50mm では図 32-81 より上面加圧による圧縮成型方法（フィルタ

ー無し図中試験 No１）＞上面加圧による圧縮成型方法（フィルター有り図中試験 No

７）＞上下面加圧による圧縮成型方法（フィルター無し図中試験 No11）の順で平均分散値

が小さくなる傾向は示しているがそれほど顕著な効果として表れるような結果とはならなかっ

たその理由の一つとして供試体が硬く切断し難いことに加え供試体高さ 50mm の場合は切

断時の誤差がかなり結果に含まれたものと考えられる

以上のことから圧縮成型方法によって供試体内の密度のばらつきは生じるものの圧縮成型

方法によって供試体内の密度のばらつきをある程度抑制することが可能である


- 113 -

表 32-24 有効粘土密度 18 Mgm3φ50mmtimesh10mm


上面（圧縮面）

下面平均値

1974 1771 1951 1799 1514 1802 7000 7921971 1612 2091 1764 1511 1790 8000 7961818 2004 1501 1896 1816 1807 7300 7901967 1669 1816 1728 1735 1783 7000 10032005 1741 1667 1714 1661 1757 8000 9931910 1723 2029 1641 1518 1764 7300 10011944 1541 1823 1784 1875 1793 6700 8021895 1668 1945 1851 1451 1762 7000 8071894 1807 1901 1844 1549 1799 6900 7991926 1708 1848 1602 1878 1792 6800 10071863 1637 1640 1744 1945 1766 6700 9971945 1736 1804 1896 1552 1787 6900 9901785 1856 1836 1876 1625 1796 8300 7981850 1849 1795 1776 1726 1799 8300 7911777 1826 1879 1689 1741 1782 8600 7901712 1877 1823 1941 1538 1778 7600 10211747 1761 1740 1921 1720 1778 7500 10131684 1857 1852 1780 1755 1786 7700 1004

平均含水比

[]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

成型圧力[kgf]lt------------------------gt

試験No11-1

試験No11-2


下面 1731 1643 1729 1410 1550 1779 2048 1843 20921495 1416 1760 1863 1684 1756 1834 1983 18721585 1894 1777 1557 1823 1706 1884 1935 18171695 1745 1733 1852 2052 1765 1914 1877 18311842 1563 1752 1621 1644 1778 1871 1872 18271655 1829 1626 1840 1692 1794 1766 1793 18841840 1649 1883 1840 1893 1814 1853 1843 17921555 1850 1806 1818 1739 1726 1804 1659 18192019 1859 1762 1889 1791 1903 1703 1817 19171786 1803 1667 1702 1814 1812 1906 1947 17871794 1791 1709 1786 1777 1853 1884 1684 17681773 1830 1791 1811 1847 1875 1824 1857 18911749 1886 1987 1627 1834 1762 1731 1613 17561833 1795 1782 1832 1779 1818 1828 1796 18091852 1922 1771 1916 1867 1854 1810 1865 17281841 1736 1869 1735 1868 1767 1837 1818 17211851 1723 1884 1901 1856 1829 1671 1809 18321769 1747 1941 1893 1842 1887 1801 1742 18401950 1912 1776 1673 1868 1837 1846 1819 17941785 1871 1813 1850 1846 1700 1738 1822 17891797 1738 1465 1779 1625 1734 1824 1837 1726

1818 1789 1690 1949 1731 1440 1642 19352035 1514 2009 1728 1755 1578

上面（圧縮面） 1806

1771 1774 1776 1779 1790 1804 1806 1810 1818

9850 10309 10146 10258 10103 10237 7403 8616 8392

982 983 986 931 968 950 972 979 970

成型圧 [kgf]

平均含水比 []

試験No1 試験No7 試験No11

lt------------------------------------------gt

有効

粘土

密度

[M

gm

3]

平均有効粘土密度

[Mgm3]


- 114 -



下面平均値

1852 1683 1541 1426 1421 1585 830 8051418 1448 1542 1678 1826 1582 830 7641673 1559 1726 1596 1533 1617 800 6671678 1668 1652 1606 1542 1629 900 6691470 1529 1670 1679 1713 1612 1120 7061596 1597 1570 1570 1567 1580 1060 7081654 1675 1664 1318 1686 1599 850 7751546 1526 1473 1729 1542 1563 820 7661724 1406 1618 1576 1585 1582 860 7771549 1624 1577 1609 1546 1581 1020 7391641 1609 1585 1521 1659 1603 940 7241505 1715 1670 1511 1499 1580 1000 7691535 1655 1491 1544 1597 1564 980 7351606 1562 1569 1427 1699 1573 990 7861667 1608 1645 1596 1535 1610 1010 7161643 1697 1578 1595 1519 1606 1080 6911637 1686 1564 1483 1459 1566 1050 7181653 1650 1542 1471 1466 1556 820 8251529 1556 1675 1589 1587 1587 900 8181591 1530 1744 1463 1637 1593 920 7821564 1617 1511 1525 1626 1569 900 8101506 1700 1583 1486 1549 1565 850 7681743 1650 1488 1416 1486 1557 850 7521534 1596 1555 1479 1654 1563 870 8021529 1565 1590 1465 1684 1567 820 7531546 1752 1594 1462 1501 1571 800 8131514 1532 1701 1450 1652 1570 800 8131631 1497 1622 1507 1552 1562 860 8441542 1565 1693 1469 1584 1571 820 7871540 1661 1562 1597 1655 1603 850 8351539 1560 1659 1473 1665 1579 800 8311670 1605 1602 1566 1537 1596 980 7101632 1567 1566 1566 1545 1575 990 7241519 1656 1582 1503 1636 1579 880 8181616 1527 1479 1604 1598 1565 870 6911577 1624 1546 1651 1574 1594 1100 7391567 1564 1578 1562 1610 1576 1100 7181568 1524 1662 1513 1595 1573 1120 8431578 1591 1542 1595 1568 1575 1080 7241592 1644 1598 1564 1569 1593 1080 7231606 1533 1595 1576 1583 1579 1050 7501557 1628 1537 1626 1648 1599 980 7881526 1620 1651 1679 1532 1602 940 7691518 1673 1533 1600 1603 1585 960 7491574 1633 1615 1529 1492 1569 940 8041635 1547 1572 1478 1478 1542 890 7781593 1579 1544 1502 1680 1579 800 7741507 1520 1573 1490 1503 1518 1150 8271408 1483 1615 1628 1547 1536 1150 8101507 1731 1604 1588 1435 1573 1150 790

試験No9

試験No10

試験No11

成型圧力[kgf]

平均含水比

[]


試験No1

lt-----------------------gt

試験No2

試験No8

試験No3

試験No4

試験No5

試験No6

試験No7


- 115 -

図 32-59 有効粘土密度 16 Mgm3φ30timesh10上面加圧による圧縮成型方法

フィルターなし拘束時間 0 分



00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 116 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 117 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 118 -


フィルターあり拘束時間 0 分



00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 119 -


フィルターあり真空ポンプによる吸引拘束時間 0 分



00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目


- 120 -

図 32-69 有効粘土密度 16 Mgm3φ30timesh10上下面加圧による圧縮成型方法


図 32-70 有効粘土密度 16 Mgm3における各試験での平均分散値

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

000

002

004

006

008

010

012

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

平均

分散

値[-

]

試験No

試験No1 試験No2

試験No3 試験No4

試験No5 試験No6

試験No7 試験No8

試験No9 試験No10

試験No11


- 121 -

図 32-71 有効粘土密度 18 Mgm3φ50timesh10mm上面加圧による圧縮成型方法

フィルターなし拘束時間 0 分初期含水比約 79



00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 122 -


フィルターあり拘束時間 0 分初期含水比約 8



00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 123 -

図 32-75 有効粘土密度 18 Mgm3φ50timesh10mm上下面加圧による圧縮成型方法




00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 124 -

図 32-77 有効粘土密度 18 Mgm3φ50timesh10ｍｍおける各試験での平均分散値



000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1‐1

試験No1‐2

試験No7‐1

試験No7‐2

試験No11‐1

試験No11‐2

1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 125 -





00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 126 -

図 32-81 有効粘土密度 18 Mgm3φ50timesh50mm における各試験での平均分散値

b) 供試体の不均一性の影響に関する再確認試験

ここでは密度の不均一性が膨潤圧に及ぼす影響について把握するため平均有効粘土密度 16

Mgm3と 14 Mgm3を対象とした膨潤圧試験を実施した以下に試験法及び結果について示す


ここで述べる試験ケースは表 32-2 中の A-3-1A-3-2 及び A-3-3 である本試験では表 32-1

で示したクニゲル V1 を使用しておりケイ砂等は混合していない溶液にはイオン交換水を

使用し試験は 23～25で制御した温度条件下で実施した試験に使用する供試体はアムスラ

ーを用い上面加圧により圧縮成型した（写真 32-16~写真 32-22）供試体は直径 60mm10mm

のものを作製し3 つを重ねた直径 60mm高さ 30mm のものの膨潤圧を測定した試験ケース

A-3-1 は初期有効粘土密度 161412 Mgm3のものを 3 つ重ねて平均有効粘土密度 14 Mgm3

A-3-2 は初期有効粘土密度 171615 Mgm3で平均有効粘土密度 16 Mgm3A-3-3 は初期有

効粘土密度 1816 14 Mgm3で平均有効粘土密度 16 Mgm3となっている膨潤圧は供試

体の下部に設置したロードセルと上部の土圧計（共和電業PGM-50KD容量 5MPa中央か

ら 15mm）で測定した上部土圧計は中心から 15mm の位置に設置されている図 32-82 に拘

束型試験装置の概略を示す



締固めた供試体を作製し容器にセットした後に流入側流出側のバルブを真空ポンプに


000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1

試験No7

試験No11

1 7 11


- 127 -


日ほど行った

その後流出側のバルブを閉じ流入側のバルブを開け供試体下部よりイオン交換水

を通水し膨潤圧を測定した通水では飽和度を高めるために圧力を試験ケース A-3-1

は 02MPa試験ケース A-3-2 及び A-3-3 は 05MPa を設定した

試験終了後は供試体を約 2mm 毎に切り分け乾燥密度と含水比の分布を測定した

（ピストンリングモールド）写真 32-16 モールド一式写真 32-17 試料計量

写真 32-18 成型モールド組み込み写真 32-19 試料挿入

写真 32-20 モールド組み立て写真 32-21 成型機への設置


- 128 -

写真 32-22 供試体端面成形

図 32-82 拘束型試験装置の概要図

② 試験結果


ら流入側の水圧を差し引いた値を用いている

試験終了時の下部ロードセルならびに上部土圧計で得られた値の平均値を膨潤圧とし同一の

ベントナイトで行った初期含水比の影響に関する追加試験（表 32-2 参照）のうち同程度の初

期含水比のベントナイトを用いて行った試験ケース A-0-1A-0-2A-0-3 で得られた結果を図

32-86 に併記した試験ケース A-3-1A-3-2A-3-3 の膨潤圧は有効粘土密度が近いそれぞ

れ試験ケース A-0-2A-0-3 の 80程度であったこのように供試体密度の不均一性が膨潤圧に

影響を及ぼすことが明らかとなったしかしその影響は 20程度であり図 32-2 や図 32-8

に示されるデータのばらつきの主たる原因であるとは思われない

ロードセル

排水仕切り用リングリング内流出リング外流出ボルト


流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体

直径60mm高さ10mmtimes3段

ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体



- 129 -

図 32-83 膨潤圧の経時変化（試験ケース A-3-1上部 16Mgm3中部 14Mgm3下部 12Mgm3）



0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100

経過時間（day）

膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)

下部ロードセル

上部土圧計

下部ロードセルと上部土圧計の平均

0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)

下部ﾛｰﾄﾞｾﾙ

上部土圧


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)





- 130 -

図 32-86 密度の不均一性が膨潤圧に及ぼす影響の検討結果（表 32-2 参照）

これまでの研究例や確認試験の結果から供試体作製時に密度のばらつきは生じるものの圧

縮成型方法やフィルターの設置などばらつきを低減することは可能である具体的にはでき

るだけエアーを抜けやすくするため焼結金属フィルターなどを設置するか上下面加圧による圧

縮成型方法を用いることが有効である密度の不均一性が膨潤圧にどの程度影響を与えるかにつ

いては追加試験の結果からは平均的な密度の膨潤圧が発生するという結果が得られたしか

しながら供試体の寸法による影響においても述べたように乾燥密度 18Mgm3では平均的な有

効粘土密度で整理できないという結果も得られている以上のことから密度不均一性が膨潤圧

に及ぼす影響に関しては供試体の寸法による影響と合わせて今度の課題である

324 膨潤圧試験法の現状と課題のまとめ

322 節及び 323 節における検討を踏まえ現状の知見を整理するとともにこれらの知見か

ら推奨できる方法の提案と今後の課題を以下に示す



膨潤圧試験には拘束型試験装置と圧密型試験装置が用いられており既往の研究例や追加

で行った実験結果などから圧密型試験装置で得られた膨潤圧が拘束型試験装置で得られた

膨潤圧に比べて小さくなる傾向が見られ装置の違いにより膨潤圧が異なる可能性が考えら

れる

膨潤圧試験装置は供試体の膨潤圧に見合った剛性を有することまた必要に応じて装置の

ひずみを把握するためのひずみ計を設置する

装置の違いによる影響については供試体寸法などが異なるためこれらの要因を含めて今

後の検討課題である

00

05

10

15

20

25

30

1 11 12 13 14 15 16 17

膨潤

圧(M

Pa)


試験ケースA‐0‐1 A‐0‐2 A‐0‐3（初期密度均一供試体）

試験ケースA‐3‐1（初期密度不均一供試体）




- 131 -



これまでの研究例などから飽和度が小さいと膨潤圧は小さくなる傾向を示すまた供試体

の寸法にもよるが膨潤圧が平衡に達するには1 週間～数週間高密度になると数カ月程

度必要となることから飽和時の膨潤圧を求めるため飽和度を高める工夫としては真空ポ

ンプによる吸引や間隙内空気の炭酸ガス置換飽和確認方法として給排水量の測定などに関

する検討がそれぞれ行われている

供試体内に空気が残留することで供試体が飽和に達しない可能性があることから供試体内

の空気の排出も考慮し供試体下部から一次元で給水するまたは河野西垣による背圧

を用いた飽和度確認方法をとるなお全ての試験において試験終了後の飽和度を記録する



これまでの研究例から膨潤圧が供試体の寸法により異なるという結果と影響しないという結

果があるまた供試体の寸法により膨潤圧が異なるという結果は有効粘土密度 16Mgm3

程度以上から顕著である有効粘土密度 18Mgm3を対象に追加実験を行った結果供試体の

直径と高さの比に比例して膨潤圧が大きくなるという結果が得られた

標準的な供試体の寸法を決定することが望ましいが供試体寸法の影響が何に起因している

か現状では不明であるしたがって具体的な提案を行うためには更なるデータの拡充が

今後の課題である


初期含水比の影響に関しては低い有効粘土密度ではその影響は小さいものの高い有効粘

土密度になるほど顕著に表れる結果が得られたまた有効粘土密度 12Mgm314Mgm3

16Mgm3を対象に追加実験を行った結果初期含水比が膨潤圧に与える影響はあまり大きく

ないという結果が得られたこれらの結果から有効粘土密度が 16Mgm3を超える範囲では

初期含水比の影響の可能性がある

有効粘土密度によっては初期含水比による膨潤圧が異なる可能性があることから全ての

試験で初期含水比を記録する

3) 通水溶液の水類や組成の影響

これまでの実験の結果通水溶液の種類や組成により膨潤圧が異なるという結果があること

からイオン交換水蒸留水海水地下水等の溶液の種類や溶液中のイオン組成などを記

録する

4) 温度の影響

膨潤圧は温度の影響を受けるとのデータがあるこれまでの研究例をみるとldquo室温rdquoと示さ

れた文献が多数存在するが試験の実施場所によっては季節変動によって室温が大きく異な


- 132 -

ることが予想されるしたがって試験を実施する際には温度が一定の環境条件下で膨潤

圧試験を実施するなお温度の制御が困難な場合には試験期間中の温度を記録する



(a) モンモリロナイト含有率による影響

膨潤圧はモンモリロナイト含有率の影響を受けるまた同じ名称のベントナイトでも採掘

場所や採掘時期の違いによりモンモリロナイト含有率は異なるしたがって試験に用い

る材料のモンモリロナイト含有率を必要に応じて記録する


膨潤圧試験の結果を有効粘土密度有効モンモリロナイト密度及び飽和度といった指標を用

いて整理する際にはそれらの指標が混合材の土粒子密度ベントナイト中に含まれるモン

モリロナイト以外の随伴鉱物の土粒子密度試験に用いた供試体の土粒子密度等の影響を受

けるためそれらの情報を必要に応じて記録する

(c) 交換性陽イオン組成

これまでの研究結果から交換性陽イオン組成が膨潤圧に影響する可能性があることから

ベントナイト供試体の交換性陽イオン組成を必要に応じて記録する



土の微視的構造を考慮した計算から影響があるとの結果もあるが現状知見が少なく更なる

検討が必要であるなお異方性の影響を考慮し供試体の圧縮成型方法を必要に応じて記

録する


圧縮成型方法の違いによる供試体中の密度不均一性を把握するための追加実験を行った結果

圧縮成型方法によって密度のばらつきの範囲をある程度抑制できることがわかったまた

「(4)2)(b)b) 供試体の不均一性の影響に関する再確認試験」で実施した 3 か月程度の追加試

験の範囲において試験終了後の供試体の密度のばらつきを調べた結果成型時に比べて小

さくなる傾向を示すが必ずしも均一にはならないさらに膨潤圧へ及ぼす初期の不均一性の

影響は大きくないとする実験結果が示された密度不均一性が膨潤圧に及ぼす影響に関して

は供試体の寸法による影響と合わせて今後の課題である

密度の不均一性をできるだけ抑制する方法として供試体作製時に圧縮成型治具や容器に空

気を抜けやすくするため焼結金属フィルターなどを設置するか密度不均一性がも小さか

った上下面圧縮により供試体を作製するといった方法が有効である


- 133 -

参考文献

1) R Pusch and Geodevelopment AB ldquoThe buffer and backfill handbook -Part 2 Materials and

techniques- SKB TR-02-12 (2001)


basic relationships and laboratory methods - SKB TR-02-20 (2002)

3) 鈴木英明藤田朝雄ldquo緩衝材の膨潤特性rdquo核燃料サイクル開発機構技術資料JNC TN8400

99-038 (1999)


2004-005 (2005)


トナイトの基本特性‐膨潤圧透水係数一軸圧縮強度及び弾性係数‐rdquoPNC TN8410

98-021 (1998)

6) 足立格一郎鈴木絵理子田邉亮黄西朱ldquo高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるベン

トナイト緩衝材の膨潤特性に関する研究rdquo土木学会第56回年次学術講演会CS1-003pp6-7

(2001)

7) 小峯秀雄緒方信英ldquo放射性廃棄物処分のための砂ベントナイト混合試料の膨潤特性とそ



膨潤特性に及ぼす人工海水の影響rdquo土木学会論文集 No 785III-7039-49 (2005)

9) 今井久小野文彦増田良一トランデュクフィオアン雨宮清ldquo緩衝材原位置締固め工法

の検討‐膨潤試験‐rdquo土木学会第 55 回年次学術講演会CS-193 (2000)

10) 小峯秀雄緒方信英ldquo高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋め戻し材の膨潤評価式

の提案‐砂とベントナイトの配合割合及びベントナイト中の陽イオンの種類組成の影響‐rdquo


11) 藤崎勝利北本幸義小林一三中嶌誠門田中俊行笹倉剛ldquo飽和過程におけるベントナ

イトの膨潤挙動に関する実験的研究rdquo土木学会第 60 回年次学術講演会3-058pp115-116

(2005)



13) 大森浩司小峯秀雄安原一哉村上哲ldquo供給水循環環境下でのベントナイト膨潤変形特性

とその実験装置の構築rdquo第 40 回地盤工学研究発表会pp 351-352 (2005)


ベントナイト系緩衝材の膨潤圧特性調査rdquo第 39 回地盤工学研究発表会pp2205-2206

(2004)

15) 竹が原竜大九石正美川口光夫高尾肇ldquo緩衝材の膨潤透水特性‐隙間の影響‐rdquo土


16) 大橋良哉小峯秀雄安原一哉村上哲ldquo短期間の温度履歴を受けたベントナイトの膨潤特

性の変化rdquo第 39 回地盤工学研究発表会pp213-214 (2004)


- 134 -

17) 田中幸久中村邦彦ldquo海水の濃度と高温履歴がベントナイトの膨潤特性に及ぼす影響rdquo電




研究報告 U92039 (1992)

19) 菅原宏小峯秀雄緒方信英田代勝浩ldquo締固めたベントナイトの膨潤圧に関する基礎的研


20) 小峯秀雄安原一哉村上哲百瀬和夫坂上武晴ldquo人工海水条件下における各種ベントナ

イトの自己シール挙動に関する実験的研究rdquo第 41 回地盤工学研究発表会pp299-300

(2006)


子力学会「2008 年秋の大会」pp727 (2008)


工学研究発表会pp247-248 (2009)

23) 鈴木英明山形順二寺門一馬柴田雅博広瀬郁郎ldquo緩衝材の特性試験（Ⅰ）rdquoPNC TN8410

92-057 (1992)

24) 笹倉剛畔柳幹雄岡本道孝ldquoベントナイト変遷挙動のモデル化のデータ取得及び調査rdquo

JNC TJ8400 2002-025 (2002)

25) 直井優小峯秀雄安原一哉村上哲大久保嘉雄坂上武晴ldquoベントナイト系緩衝材の膨

潤圧特性評価のための小口径供試体用膨潤特性試験装置の開発rdquo第 38 回地盤工学研究発表

会pp2407-2408 (2003)

26) 杉浦航小峯秀雄安原一哉村上哲ベントナイト原鉱石の膨潤特性に及ぼす初期含水比

の影響第 44 回地盤工学研究発表会 pp235-236 (2009)

27) 林秀郎朝野英一高橋真一志村友行廣田謙ベントナイトの初期含水比が飽和膨潤特

性に及ぼす影響土木学会第 64 回年次学術講演会CS5-049pp231-232 (2009)

28) 伊藤裕紀庭瀬一仁鈴木康正千々松正和ldquoベントナイトクニゲル GX の基本特性（その

１）膨潤挙動に関する検討土木学会第 63 回年次学術講演会CS05-14pp195-196 (2008)

29) 今井久出口朗小野文彦トランデュクフィオアン雨宮清ldquo緩衝材原位置締固め

工法の検討‐膨潤圧試験‐rdquo土木学会第 56 回年次学術講演会（平成 13 年 10 月）pp 16-17

(2001)

30) 児玉潤足立格一郎田邉亮鈴木絵理子山元茂弘ldquoベントナイト珪砂混合試料の高温

環境下での膨潤特性rdquo土木学会論文集 No764 III-67 319-328 (2004)

31) 東畑郁生ピシットクンティワタナクン大石幹太竹内直樹ldquo粘土の工学的性質に及ぼ

される高温環境の影響rdquo土と基礎Vol 46 No10 pp27-30 (1998)

32) 棚井憲治菊池広人ldquo緩衝材の膨潤応力測定手法に関する現状と課題rdquo日本原子力学会

「2008 年秋の大会」pp722 (2008)

33) 田中幸久中村邦彦ldquoベントナイトの膨潤圧に及ぼす供試体飽和度の影響の考察rdquo土木学

会第 64 回年次学術講演会pp 229-230 (2009)


- 135 -

34) 田代勝浩小峯秀雄緒方信英ldquo締固めたベントナイトの膨潤変形に及ぼす水質の影響‐

Na+Ca2+K+イオンの影響‐第 31 回地盤工学研究発表会pp339-340 (1996)

35) 早川幸恵千々松正和六川武平賀健史小峰秀雄ldquoベントナイトの膨潤特性に与える

NaCl 濃度の影響土木学会第 58 回年次学術講演会pp349-350 (2003)

36) 核燃料サイクル開発機構ldquo高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する知識基盤の構築‐

平成 17 年とりまとめ‐rdquoJNC TN1400 2005-015 (2005)

37) 小峯秀雄緒方信英中島晃高尾肇植田浩義木元崇宏ldquo一次元模型実験によるベント

ナイト系緩衝材の自己シール性評価rdquo土木学会論文集 No757Ⅲ-66pp101-112 (2004)

38) 小峯秀雄ldquo同一名称ベントナイトの産出年度による違いと膨潤特性理論評価式の適用性rdquo


39) 中野政詩雨宮悠藤井克己石田朋靖石井明俊ldquo拘束された不飽和粘土の浸潤と膨張圧rdquo

農業土木学会論文集第 112 号pp55-66 (1984)

40) 田中幸久廣永道彦工藤康二ldquo飽和したベントナイトのガス移行メカニズムとそのモデル

化rdquo電力中央研究所報告研究報告 N07005 (2007)


報告研究報告 N09010 (2010)

42) 田中幸久横山信吾ldquo飽和した高密度ベントナイトの膨潤圧透水係数に及ぼす高温履歴の

影響rdquo日本原子力学会「2010 春の年会」予稿集pp400 (2010)

43) 河野伊一郎西垣誠ldquo室内透水試験法に関する 23 の考察rdquo土質工学会論文報告集vol22

No4 pp 181-190 (1982)


- 136 -

33 熱特性

331放射性廃棄物処分でベントナイト系材料に求められる熱特性について

HLW処分における廃棄体の埋設レイアウトはニアフィールド（人工バリアとその設置等

により影響を受けると考えられる人工バリア近傍の岩盤と合わせた領域）の温度空洞安定

性人工バリアに必要な寸法地質環境特性等からくる制限や条件を満たし合理的な処分

坑道離間距離及び廃棄体ピッチの組み合せによって設定されるこのうちニアフィールド

の温度については廃棄体が核種の崩壊により発熱するためガラス固化体緩衝材及び周

辺岩盤の特性に対する熱的影響の観点から最大温度許容値を超えないよう制限されるこの

ため処分場周辺の温度場を把握するために廃棄体の埋設密度廃棄体の定置方式処分深度

等の種々の条件でのニアフィールド熱解析を実施する必要がある 1）

また人工バリアを設置する際の特徴としては設置場所が地下空洞であることや放射能

レベルの高い廃棄物直近での作業には遠隔操作が必要となることが挙げられている 2）特に

緩衝材の施工管理については遠隔操作を考慮した緩衝材の施工手法と適切な品質管理が必

要となることから近年緩衝材の施工時の品質管理には緩衝材の品質特性である乾燥密

度や水分との相関が認められる熱伝導率に着目することにより熱物性値の測定が遠隔操作

施工時の密度と含水比の管理方法として有望であることが検討されている 2）余裕深度処分において想定される廃棄体の発熱特性や施設形態に基づけば廃棄体の発熱

に伴う人工バリア（充填材セメント系材料ベントナイト系材料）の最高温度は埋め戻し

後数年程度で発生することから人工バリアへの影響は短期間で終了するものと考えられて

いる3）しかしながら温度変化による変質作用がベントナイト系材料に生じた場合その

影響は発熱期間の終了後も継続する可能性があるため温度予測のための熱伝導解析を実施

しておくことは重要である

設計における温度予測評価は熱伝導解析については汎用コードが整備されているため

人工バリアの温度分布の変化に関して対応可能であるただし境界条件として熱伝達境界

を用いる場合には熱伝導率の設定が必要となり基本的には伝熱ハンドブック3）等が参考

となるが熱解析に使用する熱伝導率や比熱等の物性値は試験等に基づいて設定すること

が望ましい4）とされていることからベントナイト系材料に係わる熱特性値測定に及ぼす影

響要因について把握しておくことが必要である

332熱物性値測定方法の調査ここでは熱物性値の測定に係わる測定概論を調査するとともにベントナイト系材料

に係わる測定法を対象として地盤工学会土木学会及び日本原子力学会等の学会発表や論

文発表RPusch and Geodevelopment ABによる SKBのテクニカルレポート 5)6)さらに

は原子力機構等で発刊されている研究報告書類を基にした文献調査からベントナイト系材料

を対象とした代表的な測定手法を把握するとともに測定データを収集するまた現状の知

見について整理し333節における影響要因の検討に資する

ここでいう熱物性値とは熱伝導率及び熱拡散率を表す


- 137 -

(1) 測定概論人工バリアとして用いられるベントナイト系材料に求められる熱物性値としては上述し

たようにニアフィールドの熱解析を実施するためにldquo熱伝導率rdquoと比熱を導きだすためのldquo熱拡

散率rdquoが必要となる熱伝導率も熱拡散率も測定法の基本原理は極めて簡単であるが実際の

測定においては移動流量や温度分布の測定に大きな誤差が含まれてしまう場合が多いそ

のため測定精度を上げるためには測定原理に合致しない移動熱量をできる限り少なくす

ることが必要であるまたそれを避けることができない場合はその量を正確に把握し

補正することが必要である 7）

熱伝導率や熱拡散率を把握するための測定方法としては非常に多くの種類があり解説書

等も多数出版されているが大きくは図 33-1に示すような定常法と非定常法の 2つの手法

に分類される 7)8)

径方向非定常熱流による測定法

定常昇温法

面熱源法

熱線法(線熱源法)

点熱源法

針状ﾌﾟﾛｰﾌﾞ法

一次元軸方向非定常熱流による

測定法

パルス加熱法

ステップ加熱法

周期加熱法(ｵﾝｸﾞｽﾄﾛｰﾑ法)

任意加熱法

ﾚｰｻﾞｰﾌﾗｯｼｭ法

フラッシュ法ｸｾﾉﾝﾌﾗｯｼｭ法

径方向定常熱流による測定法

同心円筒法（直接法）

同心球法

同心円筒法（比較法）

定常法熱線法

一次元軸方向定常熱流による

測定法平板直線法（保護熱板法ＧＨＰ法）

縦型比較法

平板比較法（平板熱流法）

縦型直線法

非定常法測定法

定常法測定法

熱伝導率熱拡散率

測定法

ﾎｯﾄﾜｲﾔｰ法

球状ﾌﾟﾛｰﾌﾞ法

ﾎｯﾄﾃﾞｨｽｸ法

図 33-1 熱伝導率熱拡散率の測定法 7）8）（一部加筆）

このうち定常法は測定物質中に水分が含有されていない場合に精度が良い測定法となる

が水分を含有している物質を測定する場合においては定常の温度勾配によって測定物質

中の水分の再配分が生じ測定誤差に繋がる可能性がある

これに対し非定常法は測定物質中の水分の再配分が起こらない程度の短い時間で測定

を行うものであるため土壌等の熱物性値を測定する場合非定常法による測定が通例であ

るこのため水分を含有しているベントナイト系材料のような物質の熱物性値測定に関し

ては非定常法が使用されていると考えられる


- 138 -

(2) 国内外の文献調査

文献調査に際してはクニゲル V1 に限らずMX-80粒状ベントナイト（OT-9607粒

径-φ17mmφ17-45mmφ45-10mm）等ベントナイト系材料全般を対象に調査を実

施するとともに供試体の寸法測定時間乾燥密度含水比（飽和度）混合材とその有無

測定温度及び熱物性値の測定方法に関する情報について整理したまたこれらの文献から

熱物性値に係わる測定データを収集したなお測定データの収集に関しては31 章と同

様に文献中に具体的な数値が記載されていない場合にはBiosoft社製の UnGraph5を用いて

グラフから数値データを読み取ったまたこれらの調査から抽出された熱物性値関係の文

献及び論文等は27件であった

文献調査の結果からベントナイト系材料に係わる熱物性値の測定法に関しては大きくは

以下に示す 4つの非定常法に関して実施されている

1 つ目の方法としては非定常法として最も一般的な針状のプローブを用いた線熱源法で

あるこれまでに同様な測定原理であるにも係わらずヒートプローブ法や Hot wire

Probe(加熱用細線)法またはTransient Hot Strip method等と呼称されている例 9)10)11)も

あるがここでは針状のプローブを用いた非定常線熱源法（以下針状プローブ法とする）

と称する針状プローブ法は図 33-2 に示すような試料の直径に対して十分に長い長さを

持った加熱線を試料の中心部に孔を開け線熱源を挿入し一定の出力を与えて加熱する方

法である 9）温度は図 33-3 に示すようなプローブの中心部に設置されている熱電対によ

って測定しその温度上昇の結果を基に熱伝導率を測定するまた熱伝導率の測定に利用

した試料に対して図 33-4 に示すように熱伝導率測定用プローブに加え3 箇所に熱電対

を挿入することによって熱拡散率を測定することも可能である

2 つ目の方法としては通常の線熱源法よりも素早く概略的な評価に簡便な測定法とし

て広く利用されている細く直線状に張られたプローブを用いた線熱源法であるこの測定法

はコンクリートや木材プラスチック等のように熱伝導率が小さい材料に対して有効であ

るこれまでに測定装置の名称（迅速熱伝導率計（Quick Thermal Conductivity MeterQTM））

から QTM法やホットワイヤー法等と呼称されている例 12)13)14)もあるがここではホットワ

イヤーを用いた非定常線熱源法（以下ホットワイヤー法とする）と称するホットワイヤ

ー法は図 33-5 に示すように一方を熱伝導率が既知の断熱性に富んだ材料に置き換えプ

ローブを試料に押し当てるだけで熱伝導率を測定することができるただし測定装置自体

が熱伝導率の測定に限定されるため同一試料による熱拡散率の測定はできない

3つ目の方法としては熊田 15)16)17)18)や信太ほか 19）によって医学分野で生体の熱物性値

の測定に利用されているサーミスタを点熱源とする測定法を改良したものである従来から

の測定法である針状プローブ法等に比べ短時間で低い温度上昇で熱物性値を測定できるこ

とや試料との熱的接触抵抗による測定結果へのばらつきを低減すること等ベントナイト系

材料の熱物性値をより高い精度で測定することを目的として開発された測定法であるここ

ではサーミスタ（球状のプローブ）を用いた非定常点熱源法（以下球状プローブ法とする）

と称する球状プローブ法は図 33-6 に示すようにサーミスタ微粒子に白金リード線を取

り付けそれをガラスで保護した構造であるまたサーミスタ自体が熱源であるとともに


- 139 -

温度測定も行える測定は2 片の試料でサーミスタを挟み込みサーミスタと可変抵抗を

直列に繋ぎサーミスタの発熱で変化するサーミスタ端子間と可変抵抗間の電圧を基に熱物

性値を測定する

4 つ目の方法としてはセンサーがニッケルの二重ら旋構造の面状で測定の際に試料表

面の場を平均的に加熱することができ温度上昇に伴う水分の蒸発や部分的な試料の不均一

性に伴う測定誤差が少ないと考えられている非定常面熱源法（Transient Plane Source (TPS)

Technique）を応用した測定法であるここではホットディスクを用いた非定常面熱源法

（以下ホットディスク法とする）と称するホットディスク法は図 33-7 に示すように

球状プローブ法と同様に2 片の試料でホットディスクセンサーを挟み込み試料温度が十

分に安定した後センサーに一定熱量を加え過渡昇温特性を基に熱物性値を測定する 20）

なお測定法ごとに係わる測定原理等に関しては引用した文献等を参照して頂きたい

図 33-2 線熱源を用いた測定装置 15）

図 33-3 熱伝導率測定用針状プローブ 9）


- 140 -

図 33-4 温度伝導率（熱拡散率）測定装置 9）

プローブ

供試体熱電対

加熱線

電流計電流 A

λ

λp

50mm

100mm

図 33-5 迅速熱伝導率計を用いた測定原理図及び装置図 12)13)


- 141 -

図 33-6 非定常点熱源法の装置構成 13)15)

図 33-7 非定常面熱源法（ホットディスク法）の装置構成 20）

球状プローブ

測定回路

測定装置


- 142 -


ここではベントナイト系材料を対象とした代表的な熱物性値の測定法として挙げられる

①針状プローブ法②ホットワイヤー法③球状プローブ法④ホットディスク法の 4つの

測定法ごとに既往の研究例から抽出された測定法に関する現状の知見及び影響要因を示す

またホットディスク法のみとなるが圧縮成型方法の違いによる密度の不均一性が熱物性

値の測定結果に及ぼす影響について追加の測定を行い検討した

(1) 針状のプローブを用いた非定常線熱源法

針状プローブ法に関しては熱伝導率及び熱拡散率ともに測定が可能であり測定時間が

15分程度と比較的時間を要するまたプローブの長さはプローブ両端からの熱損失を検

討して決定する必要があるため媒体が土や岩石のような熱の不良導体の場合にはプロー

ブの半径に対して 60 倍の長さがあれば熱損失の影響が無視できることが報告されている9)21)このことから供試体寸法が比較的大きなものとなり例えば藤田ほか 9）は供試体

寸法に直径 110mm高さ 120mmの試料を用いた測定を行っている（図 33-8参照）

針状プローブ法を用いて熱物性値を測定する場合前述したように供試体寸法が比較的大

きなものとなるため供試体を圧縮成型する際には1回のプレスでは装置の性能や圧縮成

型時の摩擦により供試体を作製することができない可能性がある 9）また供試体を圧縮成

型する際にはケイ砂等の混合材を混ぜた混合材料を一度にモールドに投入した場合土粒

子密度の高いケイ砂等の方が先に落下し局所的にケイ砂が溜まり不均一な状態を形成す

ることによって測定結果に影響を及ぼす可能性も考えられるしたがって供試体を製作す

る際には混合材の混合状態による影響を考慮し数回に分けて材料を投入することが必要

であるなお32章にて前述したように密度の不均一性をできるだけ抑制する方法として

供試体作製時に圧縮成型治具や容器内の空気を抜けやすくするために焼結金属フィルタ等を

下部に設置するか密度不均一性が最も小さい上下面加圧により圧縮成型するといった方法

が有効である

また藤田ほか 9）は熱物性値に及ぼす温度の影響を確認するため温度条件をパラメ

ータとした測定を行っているこの際温度の影響によって供試体中の水分が蒸発する等の

水分移動が生じ測定結果に影響を及ぼすことが考えられるため図 33-9 に示すように供

試体と測定容器との隙間にシリコンゴムを充填することや発泡スチロール等の断熱材を用い

て測定容器周辺を覆い供試体中の水分移動を防ぐ対策を講じた測定を行っている

RPusch and Geodevelopment AB6）においては供試体として三軸試験で用いた試料も

しくは幾つかの圧密試験で用いた試料を合わせて直径50mm高さ80mmの供試体を作製し

熱伝導率の測定を行っているまた供試体は密着性の良い筒状のプラスチックチューブに

挿入しプローブは試料の削孔穴に挿入しているただしプローブを供試体の削孔穴に

挿入する際には完全に密着するようにプローブと同じ径にはつり密着度を増し接触抵抗

を低減するためにプローブをシリコングリスでコーティングする等の対策を講じた測定を行

っているまた熱伝導率を評価するための適切な時間間隔は片対数グラフで温度を時間

の関数としてプロットすることにより決定できることから測定開始後ある一定時間の温


- 143 -

度が直線的になる傾きを利用して熱伝導率を評価しているその測定精度は約plusmn10程度

であることが報告されている 22）なお熱拡散率に関しては既往の研究報告において具体

的な測定範囲や精度を明記した検討例は見当たらなかった

針状プローブ法を用いたベントナイト系材料に係わる熱物性値の測定に関してはこれま

でに末岡ほか 10）が圧縮ベントナイトにおける熱伝導率測定法としての有効性について

供試体寸法が直径 60mm高さ 130mmもしくは高さ 160mmの試料を用いて検討を行

っている測定温度 40～60の範囲における熱伝導率の測定結果から針状プローブ法が熱

伝導率の測定法として十分有効な方法であることを報告しているなお温度条件が 60に

おいて測定を行った際供試体中に亀裂が入り供試体中に発生する熱応力もしくは水分

の蒸発が原因で熱伝導率の測定ができなかったことを報告している

藤田ほか 9）は圧縮ベントナイトの基本特性の把握の一環としてベントナイト系材料に

クニゲル V1単体を用いて乾燥密度 142～182 Mgm3の範囲を対象に測定温度 2040

60100飽和度をパラメータとした熱物性値の測定を行い温度及び飽和度の影響に

ついてまとめている温度の影響に関しては図 33-10に示すように測定温度 100以下で

は熱伝導率への影響は少なくほぼ一定の値を示すことや熱伝導率と同様に熱拡散率も温度

の影響は小さくほぼ一定の値を示すことが報告されているまた測定数は少ないもの

の図 33-11 に示すように飽和度の増加に伴い熱伝導率も増加傾向にあることが報告されて

いる

Boumlrgesson11）はベントナイト系材料に MX-80を用いて間隙比 08の供試体を対象に飽和

度をパラメータとした熱伝導率の測定を行い飽和度の増加に伴い熱伝導率も増加すること

を報告している

竹ヶ原ほか 23）は隙間充填材を廃棄体と緩衝材の間及び緩衝材と処分孔の間に入れた場

合等の熱特性評価を行うためベントナイト系材料にクニゲル V1 や粒状ベントナイト（粒

径-17mm17-45mm 45-10mm の 3 種類）供試体寸法が直径 300mm高さ 460mm

の試料を用いて測定温度を 153045607590とした熱物性値の測定

を行っている図 33-12に示すように熱伝導率は各供試体ともに温度の上昇に伴い大きく

なる傾向を示すことや熱拡散率は温度の影響は小さくほぼ一定の値であることが報告され

ている


- 144 -

図 33-8 熱伝導率測定用試験体 9）図 33-9 温度条件における密閉処理 9）

図 33-10 温度と熱伝導率の関係 9）図 33-11 飽和度と熱伝導率の関係 9）

00

01

02

03

04

05

20 40 60 80 100 120

クニゲルV1

粒状ベントナイト（＜φ17mm）

粒状ベントナイト（φ17～45mm）


Therm

al c

onduc

tivi

ty [

W

mK]

Temperature T []

図 33-12 温度と熱伝導率の関係 23）

（2）ホットワイヤーを用いた非定常線熱源法

ホットワイヤー法に関しては熱伝導率のみの測定となるが測定時間が 60秒程度で供

試体に対しプローブを押し当てるだけで測定が可能であるなお市販品であるため測定

範囲が 002～12WmKと幅広く標準プローブを用いた場合における測定精度はカタログ

値で約plusmn5程度である 24）なお測定前に測定対象物と同程度の熱物性値を有する標準材


- 145 -

料等を用いて測定精度を確認しておくことが必要であるホットワイヤー法を用いて測定す

る場合は標準プローブの寸法が幅 50mm長さ 100mm程度となり供試体の厚さが 20mm

以上 24）必要であることから針状プローブ法と同様に比較的供試体寸法が大きなものとな

るそのためベントナイト系材料にケイ砂等の混合材を混合した場合供試体中にケイ砂

が局所的に溜まり不均一な状態を形成し測定結果に影響を及ぼす可能性も考えられる

したがって供試体の作製に際しては混合材のばらつきを抑制するために数回に分けて材

料を投入することが必要であるなお密度の不均一性をできるだけ抑制する方法として



が有効である鈴木谷口 13）は熱伝導率に及ぼす温度の影響を確認するため恒温槽を用いて温度条

件を制御した測定を行っているこの際温度の影響によって供試体中の水分が蒸発する等

の水分移動が生じ測定結果に影響を及ぼすことが考えられることから事前に食用品包装

フィルムが熱伝導率の測定に影響を及ぼさないことを確認した後食品用包装フィルムで供

試体を包むことによって供試体中の水分を均一に保つ対策を講じた測定を行っている

ホットワイヤー法を用いたベントナイト系材料に係わる熱物性値の測定に関しては比較

的簡便に熱伝導率の測定が可能であることから多くの報告がされている

例えば雨宮ほか 25）は熱伝導率に及ぼす影響要因を明らかにするためケイ砂混合率

間隙率（乾燥密度）含水比及びケイ砂の粒度を幾通りか組み合わせた測定を行い最も有意

な影響を及ぼす要因の組合せを確認しているクニゲル V1 を用いてケイ砂の混合率を 30

60wt間隙率を 4528含水比を 815に設定して熱伝導率の測定を行っている各

要因や要因の組合せによる分散分析の結果から熱伝導率に最も有意な影響を及ぼすのは間

隙率と含水比の組合せであることを報告している

鈴木ほか 12）は人工バリア及び処分場周辺の熱解析用の入力データとするためクニゲ

ル V1単体を用いて乾燥密度 14～20 Mgm3の範囲を対象に初期含水比 0～飽和含水比

程度までをパラメータとした熱伝導率の測定を行っているまた熱伝導性の向上を目的と

してケイ砂の混合率と熱伝導率の関係を把握するため乾燥密度 16～20 Mgm3の範囲を対

象に初期含水比 10ケイ砂混合率 0203040wtをパラメータとした測定も行って

いるさらに温度の影響を把握するために乾燥密度 16～20 Mgm3の範囲を対象に初期

含水比 0測定温度に室温（20）406080100とした測定を行っている

初期含水比の影響に関しては図 33-13に示すように乾燥密度が高く初期含水比が増加す

るほど熱伝導率も大きくなることが報告されているまたケイ砂の混合率による影響に関

しては図 33-14に示すように乾燥密度が高くケイ砂の混合率が増加するほど熱伝導率も

大きくなることが報告されているさらに温度の影響に関しては図 33-15に示すように

熱伝導率への影響は小さいことを報告している

Fujita etal26）は釜石原位置試験場において人工バリアの品質性能の確認及びその実

岩盤条件下でのニアフィールド連成挙動を評価することを目的として粒状ベントナイト

（OT-9607）を用いた緩衝材の基本特性試験を行っており乾燥密度 165 Mgm3を対象に


- 146 -

初期含水比 0～飽和含水比程度までの熱伝導率を測定している図 33-16に示すように含

水比の増加に伴い熱伝導率は大きくなることが報告されている

鈴木谷口 13）はニアフィールドの熱解析に用いる緩衝材の熱物性値の整理を目的とし

てクニゲル V1を用いて乾燥密度 18 Mgm3を対象にケイ砂混合率 0wt初期含水比 0

～飽和含水比程度のベントナイト単体供試体及び乾燥密度 16 Mgm3を対象にケイ砂混合

率 30wt初期含水比 0～飽和含水比程度のケイ砂混合供試体を対象に測定温度 20

406090をパラメータとした熱伝導率の測定を行っているまたホットワイヤー

法と異なる測定法である針状プローブ法を用いて得られた熱伝導率との比較を行っている

その結果図 33-17に示すように異なる測定法で得られた値と比較しても良く一致すること

が示されたまた図 33-17 及び図 33-18 に示すベントナイト単体及びケイ砂混合供試体

の測定結果から初期含水比が増加するほど熱伝導率も大きくなることが報告されている熱

伝導率の温度の影響に関しては図 33-19 及び図 33-20 に示すベントナイト単体及びケイ

砂混合供試体の測定結果から測定温度 20～90の範囲では温度によらず熱伝導率はほぼ

一定の値を示すことが報告されている

谷口ほか 27）は緩衝材の設計を行う上で物理的に成立する緩衝材密度の下限値を確認

することを目的としてクニゲル V1を用いて乾燥密度 10～20 Mgm3の範囲を対象に初

期含水比 0～飽和含水比程度ケイ砂混合率 0～40wtをパラメータとした測定を行って

いる図 33-21に示すように初期含水比と熱伝導率の関係から含水比の増加とともに熱伝導

率は大きくなりケイ砂混合率が同じ場合乾燥密度が大きいほど熱伝導率は大きくなるこ

とが報告されているまた測定精度を考慮するため縦 50mm横 100mm厚さ 50mm

の立方体の測定供試体を圧縮成型し供試体の 4側面に対して 3回ずつ熱伝導率の測定を行

っている測定値の平均値に対する標準偏差は凡そplusmn2～6であり使用した装置の測定

精度が約plusmn5程度であることから測定時のばらつきを考慮した熱伝導率を用いてニアフ

ィールドの熱解析を実施している

増田ほか 28）はケイ砂混合率初期含水比乾燥密度の 3 つの因子を考慮した熱伝導率

の定式化を図るためクニゲル V1を用いて表 33-2に示す測定条件で熱伝導率を測定してい

る図33-22に示すように初期含水比と熱伝導率の関係から3つの因子は熱伝導率に影響し

乾燥密度が大きいほど熱伝導率に含水比の及ぼす影響が大きくなることを報告しているま

た乾燥密度 02 Mgm3の幅でグループ分けしグループ毎の線形近似から相関式を重回帰

分析より求め3つの因子から熱伝導率の推定式を導出している

小林ほか 14）は近年緩衝材の施工時の品質管理を目的として遠隔操作による施工時

の品質管理手法の適用性を把握するため非破壊での計測が可能であり緩衝材の乾燥密度

との相関関係が認められる熱伝導率に着目した実験的評価を行っている測定条件としては

クニゲル V1を用いて3 号ケイ砂と 5 号ケイ砂を重量比 11 で混合したものを使用して

いる乾燥密度は 14～18 Mgm3の範囲で初期含水比 126140153程度ケイ砂混

合率 30wtをパラメータとした測定を行っているなお供試体寸法が直径 600mm高さ

500mm と大きいため密度の不均一性が測定精度の影響要因とならないように1 層あた

りの仕上がり厚さを 25mm に抑え500mm の高さの試料を 20 層に分けて供試体を作製し


- 147 -

ている図 33-23に示すように熱伝導率と乾燥密度の関係と原子力機構が Web公開して

いる緩衝材基本特性データベース 29）の熱伝導率と乾燥密度の関係は概ね同程度の結果が得

られていることが報告されている

図 33-13 含水比と熱伝導率の関係 12）図 33-14 ケイ砂混合率と熱伝導率の関係 12）


00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

The

rmal

conduc

tivi

ty [

Wm

]

Water content []

図 33-16 Thermal conductivity at various water content 26）

9601arak
長方形
9601arak
長方形


- 148 -

図 33-17 熱伝導率の測定結果 13）図 33-18 熱伝導率の測定結果 13）

（ベントナイト単体供試体乾燥密度 18Mgm3）（ケイ砂混合供試体乾燥密度 16Mgm3）



図 33-21含水比と熱伝導率の関係 27）


- 149 -

表 33-2 熱伝導率測定条件 28）

ケイ砂混合率 0wt ケイ砂混合率 30wt

図 33-22熱伝導率と含水比 28）

（凡例の DD13-15は乾燥密度 13-15Mgm3の範囲の試料であることを示す）

図 33-23 JAEAデータベースと熱伝導率計測結果の比較 14）

(3) 球状のプローブを用いた非定常点熱源法

球状プローブ法に関しては熱伝導率及び熱拡散率ともに測定が可能であり測定時間が

30 秒程度と比較的迅速に測定できるが供試体寸法が直径 20mm高さ 10mm の円柱状の

試料を 2片用いて球状プローブを挟んで測定する必要がある 15）また供試体寸法は上

述するように比較的小さいため粒度が大きい混合材を混合した場合供試体作製時の混合

方法によってはケイ砂が局所的に溜まり密度のばらつきが生じることによって測定精


- 150 -

度に影響を及ぼす可能性があるしたがって供試体の作製に際しては混合材のばらつき

を抑制するために数回に分けて材料を投入することが必要であるなお密度の不均一性を

出来るだけ抑制する方法として供試体作製時に圧縮成型治具や容器内の空気を抜けやすく

するために焼結金属フィルタ等を下部に設置するか密度不均一性が最も小さい上下面加圧

により圧縮成型するといった方法が有効である

熊田 15）は熱伝導率に係わる測定範囲と精度の確認として既知の標準物質にゼラチン

水溶液トルエンメタノール等を用いた球状プローブの校正を行い熱伝導率の測定範囲

として 013～029 WmKの測定が可能であることを示しているまたベントナイト系材

料に係わる測定精度としては約plusmn3～5程度であることを示している

なお熱拡散率に関しては具体的な測定範囲や精度に係わる検討例は見当たらなかった

が測定前に測定対象物と同程度の熱物性値を有する標準材料等を用いて測定精度を確認し

ておくことが必要である

また鈴木谷口 13）は熱拡散率に及ぼす温度の影響を確認するため恒温槽を用いて

温度条件をパラメータとした測定を行っている温度の影響によって供試体中の水分が蒸発

する等の水分移動が生じ測定結果に影響を及ぼすことが考えられることから供試体中の

水分移動を防ぐための対策として供試体を測定容器内に設置した後隙間部をシリコン製

樹脂で充填することや測定容器を断熱材で覆う等の対策を講じた測定が行われている

球状プローブ法を用いたベントナイト系材料に係わる熱物性値の測定に関してはこれま

でに熊田 15)16)17)18)によって既存の測定値と併せて新しい信頼性の高い熱物性値の推算法

を確立することを目的としてクニゲル V1を用いて乾燥密度 141～179 Mgm3の範囲を対

象にケイ砂混合率 0wt飽和度 20から飽和度 90程度のベントナイト単体供試体及び

乾燥密度 16～20 Mgm3の範囲を対象にケイ砂の体積率 117～440飽和度 0～60程

度のケイ砂混合供試体の熱伝導率を測定している図 33-24に示すように初期含水比の増

加に伴い熱伝導率は大きくなることが示されているまたこれまでに針状プローブ法によ

って得られた熱伝導率と球状プローブ法によって得られた熱伝導率の比較を行い球状プロ

ーブ法で得られた熱伝導率は針状プローブ法に比べ数低い値もあるが極めて良く一致し

ており比較した値とともに測定精度が極めて高いことを報告している 16）

また坂下熊田 30）はベントナイトの実効熱伝導率をより正確に推算する方法を確立

するためベントナイトを連続母材中の立方体の間隙が分散した分散物質として簡略化して

間隙率や飽和度が熱伝導率に及ぼす影響を考慮した熱伝導モデルを提案している

Cherif etal31）はクニゲル V1やMX-80等を用いた既往の熱伝導率の測定結果に基づき

表 33-3 に示すこれまでに報告されているベントナイト系材料の熱伝導率の各種推算式に対

して評価を行っている図 33-25に示すようにベントナイト単体の熱伝導率を推算する場合

坂下熊田の式が最も良い精度で推算が可能であり図 33-26に示すようにケイ砂混合供試

体の熱伝導率を推算する場合Frikeの式等により実用上十分な精度で推算できることが報告

されているただしベントナイト系材料にケイ砂等の混合材を混合した場合測定データ

にばらつきが多いためより精度の高いデータの拡充が必要であることも示されている

鈴木谷口 13）はニアフィールドの熱解析に用いる緩衝材の熱物性値を整理することを


- 151 -

目的としてクニゲル V1を用いて乾燥密度 18 Mgm3を対象にケイ砂混合率 0wt初期

含水比 0～飽和含水比程度のベントナイト単体供試体及び乾燥密度 16 Mgm3を対象に

ケイ砂混合率 30wt初期含水比 0～飽和含水比程度のケイ砂混合供試体を対象に測定温

度 206090をパラメータとし熱拡散率を測定している図 33-27に示すように

ベントナイト単体及びケイ砂混合供試体ともに熱拡散率は含水比によらずほぼ一定の値とな

ることが示されているまた熱拡散率は温度の上昇とともに若干ではあるが大きくなるこ

とが報告されている

図 33-24線熱源法と点熱源法の測定値比較 16）

表 33-3 熱伝導率の各種推算式 31）

ベントナイト単体混合物質（ケイ砂混合材）

Kahr etalの式 Maxwellの式

Kuntssonの式 Broggemanの式

Kiyohasi etalの式 Frickeの式

坂下熊田の式 Johnsonの式

Yamadaの式


- 152 -

図 33-25 Sakashita-Kumada correlation31）図 33-26 Fricke correlation31）

ベントナイト単体供試体ケイ砂混合供試体

図 33-27 熱拡散率の測定結果 13）

(4) ホットディスクを用いた非定常面熱源法

ホットディスク法に関しては熱伝導率及び熱拡散率を同時に測定可能であり測定時間

が 150秒程度で測定が可能であるまたホットワイヤー法と同様に市販品の熱物性値測定

装置であるため熱伝導率の測定範囲としては 001～400 WmK熱拡散率の測定範囲とし

ては 002～100mm2sと幅広い標準プローブを用いた場合における測定精度は熱伝導率

の場合カタログ値で約plusmn5程度であり熱拡散率の場合約plusmn7程度である 32）なお

測定前に測定対象物と同程度の熱物性値を有する標準材料等を用いて測定精度を確認してお

くことが必要である

ホットディスク法を用いて熱物性値を測定する場合供試体寸法としては選定したプロ

ーブ直径の 3倍以上の広さを有した直径とプローブ直径以上の厚みのある試料 2片を用いて

ホットディスクセンサーを挟んで測定する必要があるこれまでに既往の研究報告としては

菊池棚井 20）によって供試体寸法が直径 50mm高さ 10mmの試料 2片を用いた測定が行

われているなお選定したプローブによっては比較的供試体寸法が大きくなることも考


- 153 -

えられベントナイト系材料にケイ砂等の混合材を混合した場合供試体中にケイ砂が局所

的に溜まり不均一な状態を形成することによって測定結果に影響を及ぼす可能性も考えら

れるしたがって供試体の作製に際しては混合材のばらつきを抑制するために数回に

分けて材料を投入することが必要である

ホットディスク法を用いたベントナイト系材料に係わる熱物性値の測定に関してはこれ

までに菊池棚井 20）によってデータの品質保証という観点から同一供試体を用いた熱物

性値測定やホットディスク法と異なる測定法である針状プローブ法ホットワイヤー法なら

びに球状プローブ法を用いて得られた既往の研究成果との比較を行うとともに熱物性値に係

わる関係式化が図られているクニゲル V1を用いて乾燥密度 12～18 Mgm3の範囲を対象

に含水比 0～飽和含水比程度のベントナイト単体供試体及び乾燥密度 14～18 Mgm3の

範囲を対象にケイ砂混合率 30wt含水比 0～飽和含水比程度のケイ砂混合供試体の熱

物性値を測定している熱伝導率に係わる初期含水比の影響に関しては図 33-28 及び図

33-29に示すベントナイト単体供試体及びケイ砂混合供試体の測定結果から乾燥密度が高く

また初期含水比が増加するほど熱伝導率も大きくなることが報告されているさらにホ

ットディスク法で得られた熱伝導率は針状プローブ法やホットワイヤー法で得られた熱伝

導率と良く一致することが報告されている

熱拡散率に係わる初期含水比の影響に関しては図 33-30 及び図 33-31 に示すベントナ

イト単体供試体及びケイ砂混合体供試体の測定結果から乾燥密度や含水比の増加に関わらず

ほぼ一定の値になることが報告されているしかしながら異なる測定法で得られた成果と

併せて比較した場合針状プローブ法や球状プローブ法に比べホットディスク法は多少

低い値を示しておりこの要因についてホットディスク法に比べ針状プローブ法球状プ

ローブ法ともに測定点周辺の温度変化のみを測定してしまったため熱拡散率が低くなった

ものと報告されている

菊池棚井 33）は実際の地質環境条件下における緩衝材及び埋め戻し材の基本特性を把

握するためクニゲル V1を用いて乾燥密度 14～18 Mgm3の範囲を対象にケイ砂混合率

0wt飽和度 100程度のベントナイト単体供試体及び乾燥密度 14～18 Mgm3の範囲を

対象にケイ砂混合率 30wt飽和度 100程度のケイ砂混合供試体を用いてベントナイ

ト中に含水させた人工海水（ASTM D-1141-98基準）や幌延地下水（幌延の深地層の研究施

設計画で採取された地下水（HDB-6孔 GL-300m以深の地下水））のイオン濃度をパラメータ

とした熱伝導率と熱拡散率を測定している

ベントナイト単体供試体に対するイオン強度と熱伝導率の関係ベントナイト単体供試体

に対するイオン強度と熱拡散率の関係が図 33-32図 33-33のようにそれぞれ示されている

菊池棚井 33）は塩濃度がベントナイト系材料の熱伝導率及び熱拡散率に及ぼす影響は少

ないことを報告している

以上文献調査により4 つの測定法に対して既往の知見及び測定結果に及ぼす影響要因

をまとめた

一方これまでに供試体内の密度不均一性が熱物性値の測定結果に対してどの程度の影


- 154 -

響を及ぼすかについて検討されている事例は見当たらなかったここでは圧縮成型方法の

違いによる密度の不均一性が熱物性値の測定結果にどの程度の影響を及ぼすかについて検討

するため323節において実施した圧縮成型方法に着目しクニゲル V1を用いて追加の確

認測定を実施したなお用いたクニゲル V1 の特性については32 章の表 32-21 及び表

32-23に示す物理特性及び化学特性の材料を用いて実施した

圧縮成型時の目標乾燥密度は供試体中の密度の不均一性が生じやすいように 18 Mgm3

としたまた飽和度は0～100程度を目標に調整し供試体の圧縮成型方法としては

図 33-34に示すように①圧縮成型治具内にベントナイト系材料を充填した後上面加圧によ

り圧縮成型する方法（Press Type1）②圧縮成型治具下板部に金属焼結フィルタを設け

Press Type1 と同様に上面加圧しつつ下板部よりエアーを抜きながら圧縮成型する方法

（Press Type2）③上下面加圧により圧縮成型する方法（Press Type3）の 3つの圧縮成

型方法を用いた

32章において実施した圧縮成型方法の違いから供試体中の密度分布を平均分散値を用い

て評価した結果を図 33-35に示す

図 33-35から Press Type1に比べPress Type2の方が密度勾配は少なく圧縮成型され

ることが分かるまたPress Type2に比べPress Type3の方がさらに密度勾配は少なく

圧縮成型される傾向が示されており圧縮成型方法の違いによって供試体中の密度分布に不

均一性が生じる結果が得られた

なお熱物性値の測定に関しては京都電子工業製のホットディスク法熱物性測定装置 32）

（TPA-501）を用いて測定した測定条件を表 33-4に示す

圧縮成型方法ごとに得られた熱物性値の測定結果を表 33-5(1)～(3)に示すなお表 33-5

に示す測定結果において1測定値当りに対して供試体が 2つある理由としては前述した

ようにホットディスク法を用いて熱物性値の測定を実施する場合2 片の試料でホットディ

スクセンサーを挟んで測定する必要があるそのため2片の試料の平均が 1測定値当りの

平均乾燥密度となるまた圧縮成型方法と熱伝導率の関係を図 33-36に示すとともに圧

縮成型方法と熱拡散率の関係を図 33-37に示す

図 33-35 に示すように圧縮成型方法の違いによって供試体中に密度分布の不均一性が生

じるにも拘らずPress Typeごとに圧縮成型した供試体から得られた熱伝導率の測定結果は

図 33-36に示すように極めて良く一致しておりPress Type123のどの Press Typeを

用いて圧縮成型してもあまり変わらない結果が得られている

また図 33-37に示すように Press Typeごとに圧縮成型した供試体から得られた熱拡散

率の測定結果も熱伝導率と同様に極めて良く一致しており圧縮成型方法の違いによって

生じる 005から 025程度の平均分散値の違いでは熱伝導率や熱拡散率に及ぼす影響は極

めて小さいことが示された


- 155 -

00

050

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []

Line-source method (HP)

Surface-source method (HD)

Line-source method (QTM)

ρd=12[Mgm3]ρd=14[Mgm3]ρd=16[Mgm3]ρd=18[Mgm3]

ρd=12[Mgm3]ρd=14[Mgm3]ρd=16[Mgm3]ρd=18[Mgm3] ρd=18[Mgm3]

ρd=14[Mgm3]

00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []



ρd=14[Mgm3]ρd=16[Mgm3]ρd=18[Mgm3]



(ベントナイト単体供試体) (ケイ砂混合供試体)

10-7

10-6

10-5

0 10 20 30 40

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []



Pointe-source method (PBT-43-S2)

ρd=12[Mgm3]ρd=14[Mgm3]ρd=16[Mgm3]ρd=18[Mgm3] ρd=18[Mgm3] ρd=18[Mgm3]

10-7

10-6

10-5

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []




ρd=16[Mgm3]

図 33-30 熱拡散率の測定結果 19）図 33-31 熱伝導率の測定結果 19）


10

12

14

16

18

20

-02 0 02 04 06 08

熱伝導率[W m-1K-1 ]

イオン強度 [moll]

ρd=14[Mgm3]ρd=16[Mgm3]ρd=18[Mgm3] ρd=180[Mgm3]

ρd=140[Mgm3]ρd=160[Mgm3]

ρd=180[Mgm3]


蒸留水人工海水幌延地下水

10-7

10-6

10-5

-02 0 02 04 06 08

熱拡散率[m2 s-1 ]

イオン強度 [mol l-1]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]ρd=180[Mg m-3] ρd=180[Mg m-3]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]

ρd=180[Mg m-3]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]


図 33-32 ｲｵﾝ強度と熱伝導率の関係 33）図 33-33 ｲｵﾝ強度と熱拡散率の関係 33）

(ベントナイト単体供試体) (ベントナイト単体供試体)


- 156 -

表 33-4 測定条件ベントナイト系材料クニゲル V1reg （ロット NO 304464）熱物性値測定方法ホットディスク法熱物性値測定装置測定する熱物性値熱伝導率熱拡散率装置の測定精度[] plusmn5 plusmn7 測定データの再現性[] plusmn2 plusmn5 目標乾燥密度 ρd[Mgm3] 18 ケイ砂混合率 Rs[wt] 0 目標含水比 w[] 0 (00)8 (422)10 (527)14 (738)18 (949) 含水比調整溶液蒸留水供試体の直径 d[mm] 50 供試体の厚さ h[mm] 10 圧縮成型法 Press Type1 Press Type2 Press Type3 測定温度 T [] 室温（20程度）

目標含水比の ( )内は飽和度 Sr[]を表す

Press Type1 Press Type2 Press Type3

図 33-34供試体の圧縮成型方法

ピストンピストン成型治具

プレス方向

エアー抜き用フィルタ

治具下板治具下板

試料試料

試料

ピストン

ピストン


- 157 -

表 33-5 (1) Press Type1で得られた熱物性値の測定結果 Press Type NO 乾燥密度

ρd[Mgm3] 平均乾燥密度 ρd[Mgm3]

含水比 ω[]

飽和度 Sr[]

平均飽和度Sr[]

熱伝導率 λ[Wm K]

熱拡散率α[m2s]times10-7

1

1 179

179

043 227

242 04906 440179 048 257

2 179

179

043 227

242 04851 416179 048 257

3 179

179

043 227

242 05034 414179 048 257

1

4 179

179

792 413

409 09962 539179 780 405

5 179

179

792 413

409 1032 592 179 780 405

6 179 179

792 413409 1024 580 179 780 405

1

7 176

177

1004 500

501 1018 542 177 1002 503

8 176

177

1004 500

501 1077 589177 1002 503

9 176

177

1004 500

501 1140 525 177 1002 503

1

10 180

180

1427 747

747 1295 542180 1426 747

11 180

180

1426 748

750 1405 589180 1422 752

12 180

180

1426 747

747 1367 525180 1426 747

1

13 182

182

1820 990

987 1365 533182 1800 984

14 182

182

1820 990

987 1464 505182 1800 984

15 182

182

1820 990

987 1510 550182 1800 984


- 158 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



2

1 178

177

045 23

24 04860 443177 048 24

2 178

177

045 23

24 04969 457177 048 24

3 178

177

045 23

24 04832 388177 048 24

2

4 180

179

763 400

405 09319 462179 790 411

5 180

179

763 400

405 1013 622179 790 411

6 180

179

763 400

405 1012 583179 790 411

2

7 177

177

1006 503

503 1028 562177 1010 503

8 177

177

1006 503

503 1014 520177 1010 503

9 177

177

1006 503

503 1047 572177 1010 503

2

10 180

180

1409 748

744 1376 639180 1411 741

11 180

180

1409 748

744 1353 608180 1411 741

12 180

180

1409 748

744 1376 641180 1411 741

2

13 180

180

1834 9791

985 1483 545180 1875 990

14 180

180

1834 9791

985 1505 534180 1875 990

15 180

180

1834 9791

985 1473 511180 1875 990


- 159 -


ρd [Mgm3] 平均乾燥密度 ρd[Mgm3]

含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



3

1 180

180

037 194

186 05686 483180 034 178

2 180

180

037 194

186 05195 440180 034 178

3 180

180

037 194

186 04876 384180 034 178

3

4 180

180

777 411

412 1015 590180 788 413

5 180

180

777 411

412 1059 562180 788 413

6 180

180

777 411

412 1085 619180 788 413

3

7 180

180

1012 514

5162 1096 588180 1016 519

8 180

180

1012 514

5162 1131 561180 1016 519

9 180

180

1012 514

5162 1134 542180 1016 519

3

10 181

181

1401 756

7552 1302 492181 1415 754

11 181

181

1401 756

7552 1428 595181 1415 754

12 181

181

1401 756

7552 1431 596181 1415 754

3

13 182

182

1821 998

993 1483 519182 1818 987

14 182

182

1821 998

993 1410 463182 1818 987

15 182

182

1821 998

993 1414 446180 1818 987


- 160 -

図 33-35乾燥密度 18Mgm3φ50timesh10mmにおける各試験での平均分散値

00

050

10

15

20 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱伝

導率

λ[W

m K

]

圧縮成型方法

Press Type1 Press Type2 Press Type33 10-7

4 10-7

5 10-7

6 10-7

7 10-7

8 10-7 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱拡

散率

　α

　[m

2s

]

圧縮成型方法


図 33-36 圧縮成型方法と熱伝導率の関係図 33-37 圧縮成型方法と熱拡散率の関係

334熱物性値に関する測定方法の現状と課題のまとめ

332節及び 333節における調査及び検討結果を踏まえ現状の知見から得られた影響要

因を整理するとともに得られた知見から推奨できる測定方法の提案と今後の課題を以下に

示す

(1) 測定法自体による影響要因

1) 測定法（測定装置）の影響

ベントナイト系材料の熱物性値測定に関しては針状プローブ法ホットワイヤー法

球状プローブ法ホットディスク法の 4つの非定常法による測定が実施されている測

定法の影響に関しては上記 4つの測定法により得られた測定値を基にした比較が実施

されており測定法ごとに得られた結果に顕著な相違は見られなかった

この結果からベントナイト系材料の熱物性値の測定法としては針状プローブ法ホ

000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[-

]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

試験No11-2

試験No1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

Press Type3

Press Type2

Press Type1


- 161 -

ットワイヤー法球状プローブ法ホットディスク法のどの測定法を用いても特に問題

がないただし用いる測定法の測定精度は測定前に測定対象物と同程度の熱物性値

を有する標準材料等を用いて確認しておくことが必要である

(2) 測定手順による影響要因

1) 混合材の混合状態による影響

ベントナイト系材料にケイ砂等の混合材を混合した混合材料を一度にモールドに投

入した場合土粒子密度の高いケイ砂等の方が先に落下し供試体中にケイ砂が局所的

に溜まり不均一な状態を形成することによって測定結果に影響を及ぼす可能性が考え

られるただしその影響の程度は 4つの測定法とも明確になっていないまたベン

トナイト系材料の熱伝導率に対する各種推算式の提案や評価が実施されておりこれま

でにベントナイト単体供試体に対しては実用上十分な精度で推算できることが評価さ

れているがケイ砂等の混合材を混合した場合測定結果にばらつきが多いためより

精度の高いデータの拡充が必要であることが示されている

したがって測定法ごとに混合材の不均一性の影響を定量的に評価するためには混

合材の粒径や混合方法等を考慮したデータの拡充が今後の課題である

なお供試体の作製に際しては数回に分けて材料をモールドに投入して混合材のば

らつきを抑制する

2) 水分移動の影響

供試体中や測定容器の隙間等から水分が蒸発する等の水分移動が生じ測定結果に影

響を及ぼすことが針状プローブ法ホットワイヤー法球状プローブ法に対して示され

ている例えば針状プローブ法を用いて温度条件が 60において熱伝導率の測定を行

った際供試体に亀裂が入り供試体中に発生する熱応力もしくは水分の蒸発が原因

で測定ができなかったことが報告されているなおホットディスク法について検討され

た事例はなかった

供試体中の水分移動を防ぐための対策としては針状プローブ法の場合供試体と測

定容器との隙間にシリコンゴムを充填することや発泡スチロール等の断熱材を用いて

測定容器周辺を覆うまたホットワイヤー法の場合供試体を食品用包装フィルム等

で包むさらには球状プローブ法の場合供試体を測定容器内に設置した後隙間部

をシリコン製樹脂で充填することや測定容器を断熱材で覆う等の対策が必要である

なおホットディスク法に関してはこれまでに水分移動を防ぐための対策を講じて

測定を行った検討例が見当たらなかったことから今後供試体中の水分移動の影響が

どの程度あるか把握することが今後の課題である

(3) 測定条件による影響要因


針状プローブ法を用いて測定する場合はプローブの長さがプローブ両端からの熱損


- 162 -

失を検討して決定する必要があるそのため媒体が土や岩石のような熱の不良導体の

場合にはプローブの半径に対して 60 倍の長さがあれば熱損失の影響が無視できるこ

とから使用するプローブ半径に対して 60倍の供試体高さが必要となる

ホットワイヤー法を用いて測定する場合は標準プローブの寸法が幅 50mm長さ

100mm程度となり供試体の厚さが 20mm以上必要となる

球状プローブ法を用いて測定する場合は供試体寸法が直径 20mm高さ 10mm の

円柱状の試料を 2片用いて球状プローブを挟んで測定する必要がある

ホットディスク法を用いて測定する場合は供試体寸法として選定したプローブ直

径の 3倍以上の広さを有した直径としプローブ直径以上の厚みのある試料を 2片用い

てホットディスクセンサーを挟んで測定する必要がある


初期含水比による熱物性値への影響に関しては熱伝導率の場合初期含水比が増加

するほど大きくなることが 4つの測定法で示されていたしたがって熱伝導率の測定

においては供試体中の水分量の変化が大きく測定結果に影響を及ぼすことから4 つ

の測定法とも測定前後の含水比を記録しておくことが必要である

また熱拡散率の場合初期含水比の影響を受けずほぼ一定の値を示す結果が針状

プローブ法球状プローブ法ホットディスク法で得られているなお熱拡散率に関

しては測定上供試体中の水分量の変化による影響は受けないものの含水比を用い

たデータ整理を行う場合には4 つの測定法とも測定前後の含水比を記録しておくこと

が必要である


通水溶液の種類や組成による熱物性値への影響に関してはこれまでにホットディス

ク法を用いた熱伝導率及び熱拡散率の測定が行われており通水溶液として人工海水

幌延地下水を用いて供試体中の水分を調整した場合塩濃度の影響は少なくイオン交

換水等を用いて供試体中の水分を調整した場合と比べても変わらない測定結果が報告

されているなおここでの検討は人工海水や幌延地下水を対象とした塩濃度の影響

について検討した結果であり種々の溶液の種類や組成を考慮した場合種々の溶液等

に対して影響がないと判断することは難しい

針状プローブ法ホットワイヤー法球状プローブ法については通水溶液の種類や

組成に係わる検討された事例は見当たらなかったため上記 3つの測定法に関しても通

水溶液の種類や組成の影響を確認することが今後の課題である

以上のことを踏まえ測定を実施する際にはイオン交換水蒸留水海水地下水

等の溶液の種類や溶液中のイオン組成などを記録しておくことが必要である


- 163 -

4) 温度の影響

温度による熱物性値への影響に関しては熱伝導率の場合針状プローブ法を用いて

測定を行った結果測定温度が 100以下であれば熱伝導率への影響は少なくほぼ一

定の値を示す結果と測定温度の上昇とともに熱伝導率は大きくなる傾向を示すといっ

た異なる結果が報告されているまた熱拡散率の場合針状プローブ法を用いて測定

を行った結果温度の影響は小さくほぼ一定の値を示す結果と球状プローブ法を用い

測定を行った結果温度の上昇に伴い若干ではあるが熱拡散率が大きくなるといった異

なる結果が報告されているこのように既往の研究例の中には温度の影響があるとい

う結果も得られていることから現時点で温度の影響を無視することはできないした

がって測定を実施する際には恒温槽等を用いて温度が一定の環境条件下で熱物性値

測定を実施する必要があるまた温度の測定が困難な場合は測定期間中の温度を記

録することが必要であるなお現状で検討事例が見当たらなかった測定法についても

温度の影響に係わるデータの拡充が今後の課題である




文献調査の結果熱物性値に及ぼすモンモリロナイト含有率の影響を検討した事例は

4つの測定法とも見当たらなかった

現時点においてモンモリロナイト含有率の影響の有無に関しては明確に判断する

ことは難しいしたがってモンモリロナイト含有率の影響に関して確認することが今

後の課題であるなお現時点ではベントナイト系材料に含まれるモンモリロナイトや

それ以外の随伴鉱物の含有率を必要に応じて記録することが必要である


文献調査の結果熱物性値に及ぼす土粒子密度の影響を検討した事例は 4つの測定法

とも見当たらなかった

現時点においては土粒子密度の影響の有無に関して明確に判断することは難しい

またその影響に関しても無視することができないしたがって土粒子密度の影響に

関して確認することが今後の課題であるなお31 章や 32 章に記述されるように試

験終了後に飽和度を求める際に土粒子密度を用いる場合にはベントナイト系材料及

び混合材の土粒子密度を記録することが必要である


文献調査の結果熱物性値に及ぼす交換性陽イオン組成の影響を検討した事例は 4

つの測定法ともは見当たらなかった

現時点においては交換性陽イオン組成の影響の有無に関して明確に判断すること

は難しいしたがって交換性陽イオン組成の影響に関しては例えばNa 型のクニ


- 164 -

ゲル V1と Ca型化させたクニゲル V1を用いて測定等を行いその測定値の比較から影

響に関して確認することが今後の課題であるなお現時点ではベントナイト系材料に

含まれる交換性陽イオン組成を必要に応じて記録することが必要である



文献調査の結果熱物性値に及ぼす土の微視的構造の影響を検討した事例は 4つの測

定法とも見当たらなかった

現時点においては土の微視的構造の影響の有無に関して明確に判断することは難

しいしたがって今後土の微視的構造の影響に関して確認しておくことが必要であ

るなお現時点では供試体の圧縮成型方法を必要に応じて記録する


密度不均一性による供試体への影響を確認するため供試体を上面加圧により圧縮成

型する方法（Press Type1）と圧縮成型治具下板部に金属焼結フィルタを設けPress

Type1 と同様に上面加圧しつつ下板部よりエアーを抜きながら圧縮成型する方法

（Press Type2）及び上下面加圧により圧縮成型する方法（Press Type3）の 3つの圧

縮成型方法によって生じた供試体中の密度不均一性の影響を確認するためホットディ

スク法を用いた追加試験を実施した結果密度の不均一性が熱物性値の測定結果に及ぼ

す影響は小さいことが示されたただし本結果はホットディスク法のみの確認であ

ることから針状プローブ法ホットワイヤー法球状プローブ法の 3つの測定法に関

しても密度不均一性の影響に関して確認することが今後の課題であるしたがってこ

れら 3つの測定法に対する密度不均一性の影響の有無が判断できない現状では密度の不均一性をできるだけ抑制するため供試体作製時に圧縮成型治具や容器に空気を抜け

やすくするため焼結金属フィルターなどを設置するか密度不均一性が最も小さかっ

た上下面圧縮により供試体を作製するといった方法が有効である


- 165 -

参考文献

1) 核燃料サイクル機構ldquoわが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性－

地層処分研究開発第 2 次取りまとめ－分冊 2 地層処分の工学技術rdquoサイクル機構技術

資料JNC TN1400 99-022 (1999)

2) (財) 原子力環境整備促進資金管理センターldquo平成 20年度地層処分技術調査等委託費

高レベル放射性廃棄物処分関連処分システム工学要素技術高度化開発報告書（第 1分冊）

‐遠隔操作技術高度化開発‐（22）rdquo(2008)

3) 日本機械学会ldquo伝熱ハンドブックrdquo社団法人日本機械工学会(1993)

4) (社) 土木学会ldquo余裕深度処分の安全評価における地下水シナリオに用いる核種移行評

価パラメータ設定の考え方rdquo(2008)

5) R PuschldquoThe Buffer and Backfill Handbook -Part2 Materials and techniques-rdquoSKB

Technical ReportTR-02-12 (2001)

6) R PuschldquoThe Buffer and Backfill Handbook -Part1 Definitions basic relationships and

laboratory methods-rdquoSKB Technical ReportTR-02-20 (2002)

7) 日本機械学会ldquo熱物性値測定法－その進歩と工学的応用－rdquo社団法人日本機械工学会

(1991)

8) 長崎誠三監修ldquo熱分析実験技術入門第 2集rdquo科学技術社 (1982)

9) 藤田朝雄杉田裕納多勝幾世橋広ldquo緩衝材の熱物性試験rdquo動燃技術資料PNC N1410

92-052 (1992)

10) 末岡徹小林淳志今村聡小川輝繁村田重美ldquo高圧縮ベントナイトの熱的特性－高

レベル放射性廃棄物地層処分に関する基礎的研究その 2‐rdquo大成建設技術研究報告書

第 23号pp91~96 (1990)

11) L Boumlrgesson A Fredrikson LE Johannesson ldquoHeat conductivity of

buffermaterialsrdquoSKB Technical Report TR-94-29 SKB Stockholm (1994)

12) 鈴木英明柴田雅博山形順二広瀬郁郎寺門一馬ldquo緩衝材の特性試験(I)rdquo動力炉

核燃料開発事業団動燃技術資料PNC TN8410 92-057 (1992)

13) 鈴木英明谷口航ldquo緩衝材の熱物性試験(II)rdquoサイクル機構技術資料JNC TN8430

99-006 (1999)

14) 小林一三戸井田克中嶌誠門戸栗智仁朝野英一ldquo高レベル放射性廃棄物地層処分

の遠隔ハンドリング定置技術の開発(7) 緩衝材の施工品質管理手法の検討（その 2）

熱伝導率による緩衝材の密度管理方法rdquo日本原子力学会日本原子力学会 2008年春の

大会要旨集 I56p459 (2008)

15) 熊田俊明ldquo点熱源法による緩衝材の熱物性値測定法の開発rdquo動燃技術資料PNC

TJ1600 97-004 (1997)

16) 熊田俊明ldquo点熱源法によるベントナイトの熱物性値の測定rdquo動燃技術資料PNC

TJ1600 98-003 (1998)

17) 熊田俊明ldquo点熱源法による緩衝材の熱物性値の測定(II)rdquo核燃料サイクル開発機構JNC

TJ8400 99-065 (1999)


- 166 -

18) 熊田俊明ldquo点熱源法による緩衝材の熱物性値の測定(埋め戻し材の物性測定と計測装置

の改良)rdquo核燃料サイクル開発機構JNC TJ8400 2000-017 (2000)

19) 信太拓坂下弘人熊田俊明ldquo点熱源法による緩衝材の熱物性値測定方法の開発rdquo日

本原子力学会原子力学会 1997年秋の大会要旨集 E86 p379 (1997)

20) 菊池広人棚井憲治ldquo緩衝材の熱物性測定試験(III)－面熱源法による緩衝材熱物性の取

得－rdquoサイクル機構技術資料JNC TN8430 2003-009 (2003)

21) 幾世橋広ldquo高温高圧下における岩石の熱物性値と地熱開発(2)rdquo地熱エネルギー

Vol13No2 (1988)

22) R Pusch O Karnland A Lajudie J Lechelle A Bouchet ldquoHydrothermal field test with

French candidate clay embedding steel heater in the Stripa minerdquoSKB Technical

ReportTR-93-02 SKB Stockholm(1993)

23) 竹ヶ原竜大高尾肇佐藤由子和田英孝荒尾邦明中嶋幸房幾世橋広植田浩義

木元崇宏ldquoすきま充填材としてのベントナイトの特性に関する研究(その 2) ‐すきま充

填材の熱物性値評価‐rdquo土木学会土木学会第 55回年次講演会 CS-190 (2000)

24) 京都電子工業株式会社迅速熱伝導率計（Quick Thermal Conductivity Meter）「QTM-500」

製品カタログ

25) 雨宮清鈴木英明柴田雅博広瀬郁郎石川博久湯佐泰久佐々木憲明ldquo緩衝材特

性に影響をおよぼす要因の検定‐高レベル廃棄物処分における緩衝材の開発‐rdquo動燃技

術資料PNC TN8410 90-005 (1990)

26) TFujita HSuzuki KMatsumoto MChijimatsu and HIshikawa ldquo Coupled

Thermo-Hydro-Mechanical Experiment at Kamaishi Mine Technical Note 11-96-04

Fundamental Properties of bentonaite OT-9607rdquoPNC Technical note PNC TN8410

97-071 (1997)

27) 谷口航鈴木英明杉野弘幸松本一浩千々松正和柴田雅博ldquo熱的特性の緩衝材仕

様に対する影響rdquoサイクル機構技術資料JNC TN8400 99-052 (1999)

28) 増田良一小野文彦雨宮清千々松正和ldquoベントナイト系緩衝材の仕様と熱伝導率の

関係rdquo日本原子力学会日本原子力学会 2004年春の大会要旨集 H23p829 (2004)

29) 緩衝材基本特性データベースhttpbufferdbjaeagojpbmdb

30) 坂下弘人熊田俊明ldquoベントナイトの熱伝導率推算のための伝熱モデルの提案rdquo日本

原子力学会日本原子力学会誌Vol40 NO3 pp75-80 (1998)

31) O L CHERIF 坂下弘人熊田俊明ldquo緩衝材の熱伝導率の測定と推算式の評価rdquo日本


32) 京都電子工業株式会社ホットディスク法熱物性率測定装置（TPA-501）取扱説明書

33) 菊池広人棚井憲治ldquo幌延地下水を用いた緩衝材埋め戻し材の基本特性試験rdquoサイ

クル機構技術資料JNC TN8430 2004-005 (2005)


- 167 -

4おわりに

本研究ではベントナイト系材料を対象とした透水試験膨潤試験及び熱特性値測定法に着目

し今後の試験法の標準化に向けて必要となる基盤情報の整備を目的として

①文献調査による現状の試験法の現状把握試験法の問題点やデータのばらつきに関する整

理の実施

②文献調査の結果をもとにしたデータのばらつきに与える影響要因の抽出

③影響要因に基づき既存データや一部試験によって得られたデータによる詳細分析

を行い標準的なベントナイト系材料の室内試験法の構築に向けての検討を行った具体的には

透水試験膨潤圧試験及び熱物性値測定（熱伝導率熱拡散率）を対象にベントナイト試験法

の現状調査ならびに試験を行い試験結果に影響を及ぼす要因の抽出影響程度の把握ならびに

それらへの対応策を検討し試験法（試験装置試験手順）に関して以下の成果を得た

透水試験に関しては文献調査の結果定圧透水法と圧密試験法の使用例が多かった一般的

な土に対する試験結果への影響要因として定圧透水試験法では①動水勾配②供試体側面のみ

ずみち③透水圧④飽和度ならびに⑤供試体寸法また圧密試験法では④⑤に加えて⑥供試

体の変形に伴う摩擦⑦圧密荷重が考えられるベントナイト系材料に対する定圧透水試験法で

は実用上の範囲で①②ならびに⑤は試験結果に影響しないことが分かった③は供試体の収

縮を避けるために膨潤圧以下に設定すること④は内部に空気が残存しにくいよう供試体下部か

ら一次元的な通水を行うことや背圧の負荷等により容易に影響を排除することができる一方

圧密試験法では④については圧密試験装置の構造上飽和度を高めるための一次元的な通水

と背圧の負荷は困難であるまた⑥を完全に排除出来ないため摩擦の影響を補正する等の考

慮が必要である⑤の影響⑦の影響を検討した事例は調査した範囲で見当たらなかった以

上より試験結果に及ぼす影響を容易に排除可能であり不明な影響要因が少ないことから定圧

透水試験法を用いるのが現状望ましいと思われる

膨潤圧試験に関しては文献調査の結果拘束型の装置と圧密試験装置に類似した装置が用い

られていた両装置とも試験結果に影響を及ぼす要因としては飽和度供試体寸法が考えられ

る飽和度は拘束型の装置では一次元的な通水と背圧の負荷により影響を排除できる供試体

寸法は有効粘土密度 16Mgm3程度以上では影響が大きいことが明らかとなった文献調査の

みならず同一試料を用いた追加試験結果でも拘束型の装置による膨潤圧は圧密試験装置に

類似した装置による膨潤圧よりも大きくなる傾向が得られたがその理由の解明は今後の課題で

ある

熱物性値測定に関しては今回調査した針状プローブ法ホットワイヤー法球状プローブ法

ホットディスク法であればどの測定法を用いても特に問題がないただしケイ砂などの混合

材を混ぜる場合のばらつきや測定中における供試体中の水分移動などが測定結果に影響を及ぼ

すしたがって供試体作製時の混合材のばらつきを抑制するため材料の投入を数回に分ける

などして均一に混合したり測定中の供試体の水分移動を防ぐために供試体を包装フィルムなど

で覆うなどの対策が必要である

なお文献調査等によって得られた知見と推奨方法の提案ならびに今後の課題について試

験毎に表 4-1～表 4-3 にまとめて示す


- 168 -

謝辞

本報告書を取りまとめるにあたっては岡山大学西垣教授茨城大学小峯教授ならびに

北海道大学坂下准教授には貴重なご指導ご助言を賜ることができここに深く感謝申し上げ

ます


- 169 ～ 170 -

表4-

1 抽出された影響要因と知見及び推奨方法の提案（透水試験）

試験結果に影響を及ぼす要因

現状での知見

推奨方法の提案

今後の課題

試験法自体によるもの

試験法（試験装置）

の影響

文

献調

査の

結果

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

に対

する

透水

試験

の大半は圧密試験法と定圧透水試験法であった

圧密試験法では供試体側面と圧密リングの間の摩擦の

影響が透水係数を評価する上での不確実要因となる

定圧透水試験は構造上供試体の飽和化が容易に出来る

のに対して圧密試験は供試体の飽和化が容易に行えない

圧密試験法において圧密荷重の影響供試体寸法の影響

について検討されている事例は見当たらなかった

試験結果に及ぼす影響を容易に排除出

来不明な影響が少ないという観点から

は定圧

透水試験法を用いるのが現状望ま

しいと考えられる

試験手順によるもの

飽和化の影響

飽和度が小さいと透水係数は小さくなる傾向を示す結

果がある

飽和状

態での透水係数を求めるには供

試体下部

から一次元で通水したり背圧を

与える等

の方法により飽和度を高めると

ともに

試験終了後の飽和度を記録する

動水勾配透水圧

の影響

動水勾配が透水係数の評価に影響を及ぼすというデータ

は見当たらない

定圧透水試験法において透水圧が膨潤圧以下であれば

剛性セルと供試体間のみずみちの影響は小さいことを示す

結果がある

膨潤圧以上の透水圧を加えると供試体が圧縮変形し有

効ベントナイト密度が変化する可能性がある

動水勾配については留意する必要はな

い

透水圧は膨潤圧を超えない値に設定す

るただし土圧計などが装着されておら

ず厳密に膨潤圧を把握出来ない場合には

予想される膨潤圧に基づいて設定する


JI

S規格では供試体の内径及び高さは最大粒径の

10倍以上が推奨されるとともに供試体の内径

10cm

およ

び高

さ12

cmが推

奨されている

既往の試験データによればφ5

0mm～φ2

00m

mでは

供

試体寸法が透水係数に影響を及ぼす結果が見られなかっ

た

既往の試験データから判断すると粉末状のベントナイ

トの場合供試体高さについては

10m

m～

80m

m程度

であ

れば透水係数に及ぼす高さの影響はほとんどない

直径が

50m

m～

200m

m程

度であれば

直径に対する留意は必要ないなおこの

範囲外の直径の供試体を用いる場合は透

水係数に及ぼす寸法効果の影響がないこ

とを異なる寸法の試験データとの比較に

より確認する

高さが

10m

m～

80m

m程

度であれば高

さに対する留意は必要ないなおこの範

囲外の高さの供試体を用いる場合は透水

係数に及ぼす寸法効果の影響がないこと

を異なる高さの試験データとの比較によ

り確認する


検討事例は見当たらなかった

膨潤圧については初期含水比に依存するデータがあり

透水係数が膨潤圧と関係していると考えた場合には初期

含水比の影響がある可能性も考えられる

現状では記録しておくことが望ましい

通水溶液の種類や

組成の影響

通水溶液の種類や組成の影響を受けるとのデータがある

通水溶液についてはイオン交換水蒸

留水海

水地下水等の溶液の種類や溶

液中のイオン組成などを記録する

試験条件によるもの

温度の影響

温度の影響を受けるとのデータがある

試験を

実施する際にはなるべく温度が

一定の環

境条件下で透水試験を実施する

なお温

度の制御が困難な場合には測定

期間中の

温度を記録する

モンモリロナイト

含有率の影響

モンモリロナイト含有率の影響を受けるとのデータがあ

るまた一般には名称が同じベントナイトでも採掘場所

や採掘時期の違いによりモンモリロナイト含有率は異な

る

有効粘土密度と透水係数の関係にはベントナイトのモ

ンモリロナイト含有率の違いが影響するため有効モンモ

リロナイト密度と透水係数の関係で整理することが重要で

ある

供試体中のベントナイトのモンモリロナ

イト含有率については必要に応じて記録

する


透水試験結果を解釈または表示する際

に有効粘土密度飽和度を指標として用

いる場合には混合材の土粒子密度ならび

にベントナイトの土粒子密度を記録する

モンモリロナイトの土粒子密度は必要

に応じて記録する

定量的評価が可能な要因

交換性陽イオン組

成の影響

小峯ほかのモデルや試験結果田中ほかのモデルによれ

ば影響する可能性がある

供試体の交換性陽イオン組成を必要に応

じて記録する

土の微視的構造の

影響

透水係数に及ぼす微視的構造の異方性の影響は小さいと

する結果がある

一方透水係数に及ぼす異方性以外の微視的構造の影響

についてはその有無や程度を調べた研究がほとんどなか

った

供試体の作製方法を必要に応じて記録す

る

透水係数に及ぼす異

方性以外の微視的構

造の影響の検討につ

いては今後の課題で

ある

供試体の特性によるもの

定量的評価が困難な要因

密度

不均

一性

の影

響

密度不均一性の影響は現実的な有効粘土密度のばらつ

きの範囲では大きくないものと考えられる

密度の不均一性をできるだけ抑制するた

め供試

体作製時に圧縮成型治具や容器に

焼結金属フィルターなどを設置し空気を

抜けやすくするか若しくは上下面圧縮

により供試体を作製するといった方法が

有効である

注）上記

の表のうち「

試験法自体に

よるもの」以外の記述は定圧透水法を対象としたものである


- 171 ～ 172 -

表4-

2 抽出された影響要因と知見及び推奨方法の提案（膨潤圧試験）


現状での知見


今後の課題



の影響

文献

調査

の結

果

膨潤

圧試

験に

は

拘束

型試

験装

置と

圧密

類似

型試

験装

置が

用い

られ

てお

り

圧密

類似

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤

圧が

拘束

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤

圧に比べて小さくなる傾向が見られる

試験装置の影響を把握するため圧密類似型試験装置

を用いて追加試験を行った結果有効粘土密度

16M

gm

3程度においては拘束型試験装置の値よりも

小さくなる傾向が示されたただしこの試験では

装置の違いに伴い飽和度や供試体寸法も異なるため

装置の違いのみの影響とは断定出来なかった

文献調査や追加試験の傾向から装置の違いにより膨

潤圧が異なる可能性が考えられる

試験装置

は供試体の膨潤圧に見合

った剛性を有すること

必要に応

じて装置のひずみを把握す

るためのひずみ計を設置する

装置の違いによる影響につ

いては供試体の作製方

法初期含水比給水方法

及び供試体寸法など全て

の条件を統一した試験に

よりデータを拡充するこ

とが必要であり今後の検

討課題である


飽和化の影響

文献調査の結果飽和度が小さいと膨潤圧は小さく

なる

傾向を示す結果がある

飽和化の方法について追加試験を行った結果拘束型

試験装置の場合有効粘土密度

12及

び1

4Mg

m3では

給水方法による膨潤圧の違いは見られなかったが有

効粘土密度

16M

gm

3では一次元的な給水方法による

結果が両方向から給水した場合の結果よりも大きい結

果が得られた圧密類似型試験装置の場合は両方向

から給水した場合の結果が大きくなる傾向が示され

た

供試体内に空気が残留することで供

試体が飽和に達しない可能性がある

ことから供試体内の空気の排出も

考慮し供試体下部から一次元で通

水するまたは河野西垣の方法

などのように背圧を用いた飽和度確

認方法をとるなお全ての試験に

おいて試験終了後の飽和度を記録

する

装置の違いや供試体寸法に

よる影響と合わせて今後

の検討課題である


文献調査の結果膨潤圧が供試体の寸法により異なる

とい

う結果と影響しないという結果がある

供試体の寸法により膨潤圧が異なるという結果は有

効粘土密度

16M

gm

3程度以上から顕著である

有効

粘土密度

18M

gm

3を

対象に追加試験を行った結

果供試体の直径

(d)と

高さ

(h)の

比(h

d)に

比例して膨潤

圧が大きくなるという結果が得られた

文献

調査や追加試験の結果などから有効粘土密度が

15M

gm

3程度以下では供試体の寸法効果による影響

は件

ではないが有効粘土密度が

16M

gm

3程度以上で

は供試体の寸法により膨潤圧が異なる可能性がある

有効粘土密度

16M

gm

3程

度以上では供試体の寸法

を規定することが望まし

いが具体的な提案に際し

ては更なるデータの拡充

など今後の課題である


文献

調査の結果密度

17M

gm

3程度以上の供試体を用

いた試験では初期含水比の影響が顕著に認められる

ものの密度

16M

gm

3程度以下の供試体を対象とした

試験

では顕著な影響を示さないという結果がある

初期含水比の影響を把握するため有効粘土密度

12M

gm

3 1

4Mg

m3及び

16M

gm

3を対象に追加試験

を行った結果初期含水比が膨潤圧に与える影響はあ

まり大きくないという結果が得られた

文献調査と追加試験の結果から有効粘土密度

16M

gm

3を超える範囲では初期含水比の影響の可能

性が

ある

有効粘土密度によっては初期含水

比により膨潤圧が異なる可能性があ

ることから全ての試験で初期含水

比を記録する

ベントナイトの種類毎にこ

れらの影響を定量的に評

価するためのデータの拡

充が今後の課題である


組成の影響

文献調査の結果通水溶液の種類や組成により膨潤圧

が異なるという結果がある

通水溶液についてはイオン交換水

蒸留水海水地下水等の溶液の種

類や溶液中のイオン組成などを記

録する


温度の影響

文献調査の結果温度により膨潤圧が異なるという結

果がある

試験を実

施する際には温度が一定

の環境条件下で膨潤圧試験を実施す

るなお温度の制御が困難な場合

には試験期間中の温度を記録する


含有率の影響

文献調査の結果モンモリロナイト含有率により膨潤

圧が

異なるという結果がある

名称が同じベントナイトでも採掘場所や採掘時期の違

いによりモンモリロナイト含有率は異なる

ベントナ

イト供試体中のモンモリロ

ナイト含有率を必要に応じて記録す

る


膨潤圧試験の結果を整理する際混合材の土粒子密度

ベントナイト中に含まれるモンモリロナイト以外の随

伴鉱物の土粒子密度試験に用いた供試体の土粒子密

度等によりこれらの値をもとに算出される有効粘土

密度有効モンモリロナイト密度及び飽和度が異なる

混合材の

土粒子密度ならびにベン

トナイトの土粒子密度を記録する

モンモリロナイトの土粒子密度は

必要に応じて記録する



成の影響

文献調査の結果交換性陽イオン組成が膨潤圧に影響

する可能性がある

ベントナイト供試体の交換性陽イオ

ン組成を必要に応じて記録する


影響

文献調査の結果土の微視的構造を考慮した計算から

影響

があるとの結果もあるが現状知見が少ない

異方性の

影響を考慮し供試体の圧

縮成型方法を必要に応じて記録す

る

土の微視的構造の影響の検

討については今後の課題

である



密度

不均

一性

の影

響

圧縮成型方法の違いによる供試体中の密度不均一性を

把握

するための追加試験の結果圧縮成型方法によっ

て

密度のばらつきの範囲をある程度抑制できる

3か月程度の

試験の範囲において試験終了後の供試体

の密度のばらつきを調べた結果成型時に比べて小さ

くなる傾向を示すが必ずしも均一にはならない

平衡膨潤圧へ及ぼす初期の不均一性の影響は大きくな

いとする試験結果がある

密度の不

均一性をできるだけ抑制す

るため供試体作製時に圧縮成型治

具や容器に空気を抜けやすくするた

め焼結金属フィルターなどを設置す

るか密度不均一性が最も小さかっ

た上下面圧縮により供試体を作製す

るといった方法が有効である

密度不均一性が膨潤圧に及

ぼす影響に関しては供試

体の寸法による影響と合

わせて今後の課題である


- 173 ～ 174 -

表4-

3 (1

2)

抽出された影響要因と知見及び推奨方法の提案（熱物性値測定）


現状での知見


今後の課題

測定法自体によるもの

測定法（測定装置）

の影響

ベントナイト系材料に対する熱物性値（熱伝導率熱

拡散率）測定に関しては針状プローブ法ホットワ

イヤー法球状プローブ法ホットディスク法の

4つ

の非定常法による測定が実施されている

4つの

測定法に

より得られた測定値を基に比較されて

おり測定法ごとに得られた結果に顕著な相違は見ら

れていない

4つの測定法で

あれば顕著な相違の

ない測定結果が得られることから

ここで示したどの測定法を用いても

ベントナイト系材料の熱物性値測定

法として特に問題がないただし

用いる測定法の測定精度は測定前

に測定対象物と同程度の熱物性値を

有する標準材料等を用いて確認す

る

混合材料の混合状

態による影響

ケイ砂等の混合材を混合した混合材料を一度にモール

ドに投入した場合土粒子密度の高いケイ砂等の方が

先に落下し供試体中にケイ砂が局所的に溜まり不

均一な状態を形成することによって測定結果に影響を

及ぼす可能性が考えられるただしその影響の程度

は4つの測定

法とも明確になっていない

ケイ砂等の混合材を混合した場合測定結果にばらつ

きが多いためより精度の高いデータの拡充が必要で

あることが示されている

供試体の作

製に際しては数回に分

けて材料を

モールドに投入して混

合材のばら

つきを抑制する

測定法ごとに混合材の不均

一性の影響を定量的に評価

するため混合材の粒径や

混合方法等を考慮したデー

タの拡充が今後の課題であ

る

測定手順によるもの

水分移動の影響

文

献調

査の

結果

温

度条

件が

60

にお

いて

熱伝

導率

の測定を行った際供試体に亀裂が入り供試体中の

発生する熱応力もしくは水分の蒸発が原因で測定が

できなかったことが報告されている

供

試体

中や

測定

容器

の隙

間等

から

水分

が蒸

発す

る等

の水分移動が生じ測定結果に影響を及ぼすことが針

状プローブ法ホットワイヤー法球状プローブ法に

対して示されているなおホットディスク法につい

て検討された事例はなかった

針状プローブ法の場合供試体と測

定容器との隙間にシリコンゴムを充

填することや発泡スチロール等の断

熱材を用いて測定容器周辺を覆う

ホ

ットワイヤー法の場合供試体を

食品用包装フィルム等で包む

球

状プローブ法の場合供試体を測

定容器内に設置した後隙間部をシ

リコン製樹脂で充填することや測定

容器を断熱材で覆う

ホットディスク法の場合

これまでに水分移動を防ぐ

ための対策を講じて測定を

行った検討例が見当たらな

かったことから供試体中

の水分移動の影響がどの程

度あるか把握することが今

後の課題である


測定法ごとに供試体寸法が異なるため以下に供試体

寸法例を示す

針状プローブ法の場合これまでに供試体寸法が

φ110

timesh12

0mmφ3

00timesh

460m

mφ5

0timesh8

0mm

等の試

料を

用いた測定が行われている

ホットワイヤー法の場合これまでに供試体寸法が

W50

timesL10

0timesH

50m

mφ6

00timesh

500m

m等の試

料を用い

た測定が行われている

球状プローブ法の場合これまでに供試体寸法が

φ20times

h10m

mの

試料

2片を用

いた測定が行われてい

る

ホットディスク法の場合これまでに供試体寸法が

φ50times

h10m

mの

試料

2片を用


る

測定法ごとに標準的な供試体寸法を

以下に示す

針状プローブ法の場合使用するプ

ローブ半径に対して

60倍の

供試体

高さの試料を用いる

ホットワ

イヤー法の場合標準プロ

ーブの寸法が幅

50m

m長

さ

100m

m程度と

なり供試体の厚さ

が20

mm

以上

の試料を用いる

球状プローブ法の場合供試体寸法

が直径

20m

m高さ

10m

mの円柱

状の試料を

2片用いる

ホットディスク法の場合選定した

プローブ直径の

3倍以上の

広さを

有した直径としプローブ直径以上

の厚みのある試料を

2片用

いる


熱伝導率の場合各測定法ともに初期含水比が増加す

るほど大きくなる

熱拡散率の場合初期含水比の影響を受けずほぼ一

定の値を示す結果が針状プローブ法球状プローブ

法ホットディスク法で得られている

熱伝導率は供試体中の水分量の変

化が大きく測定結果に影響を及ぼす

ことから

4つ

の測定法とも測定前後

の含水比を記録する

熱拡散率は

水分量の変化による影

響は受けな

いが含水比を用いたデ

ータ整理を

行う場合

4つの

測定法と

も測定前後の含水比を記録する


組成の影響

通水溶液の種類や組成の影響に関してはこれまでに

ホットディスク法を用いた熱伝導率及び熱拡散率の測

定が行われており通水溶液として人工海水幌延地

下水を用いて供試体中の水分を調整した場合塩濃度

の影響は少なくイオン交換水等を用いて供試体中の

水分を調整した場合と比べても変わらない測定結果が

ある

現状では限られた通水溶液に対する

結果しかないので種々の溶液組成を

考慮した場合影響がないと判断する

のは難しいしたがって現状ではイ

オン交換水蒸留水海水地下水等

の溶液の種類や溶液中のイオン組成

などを記録する

針状プローブ法ホットワ

イヤー法球状プローブ法

は通水溶液の種類や組成

に係わる検討例が見当たら

なかったため今後上記

3つの測定法に

関しても通

水溶液の種類や組成の影響

を確認することが今後の課

題である

測定条件によるもの

温度の影響

熱伝導率の場合針状プローブ法を用いて測定を行っ

た結果測定温度が

100

以下であれば熱伝導率への

影響は少なくほぼ一定の値を示す結果と測定温度の

上昇とともに熱伝導率は大きくなる傾向を示すといっ

た異なる結果がある

熱拡散率の場合針状プローブ法を用いて測定を行っ

た結果温度の影響は小さくほぼ一定の値を示す結

果と球状プローブ法を用いて測定を行った結果温度

の上昇に伴い若干ではあるが熱拡散率が大きくなると

いった異なる結果がある

測定を実施

する際には恒温槽等を

用いて温度

が一定の環境条件下で熱

物性値測定

を実施する必要がある

また温度

の測定が困難な場合は

測定期間中

の温度を記録する

現状で検討事例が見当たら

なかった測定法について

も温度の影響に係わる熱

物性値データの拡充が今後

の課題である


- 175 ～ 176 -

表4-

3 (2

2)



現状での知見


今後の課題


含有率の影響

文献調査の結果モンモリロナイト含有率の影響に係

わる検討例は


モンモリロナイト含有率の影響の有無に関して明確

に判断することは難しい

モンモリロナイトやそれ以外の随伴

鉱物の含有率を必要に応じて記録す

る


の影響に関して確認する

ことが今後の課題である


文献

調査の結果土粒子密度の影響に係わる検討例は


土粒

子密度の影響の有無に関して明確に判断するこ

とは

難しくその影響に関しても無視することができ

ない

試験終了

後に飽和度を求める際に

土粒子密

度を用いる場合にはベン

トナイト

系材料及び混合材の土粒子

密度を記

録する

土粒子密度の影響に関し

て確認することが今後の

課題である



成の影響

文献調査の結果交換性陽イオン組成の影響に係わる

検討例は


交換性陽イオン組成の影響の有無に関して明確に判

断することは難しい

交換性陽イオン組成を必要に応じて

記録する

交換性陽イオン組成の影

響に関しては例えば

Na

型のクニゲル

V1と

Ca型

化させたクニゲル

V1を用

いて測定等を行いその測

定値の比較から影響に関

して確認することが今後

の課題である


影響

文献調査の結果土の微視的構造の影響に係わる検討

例は


土の微視的構造の影響の有無に関して明確に判断す

ることは難しい

供試体の圧縮成型方法を必要に応じ

て記録する

土の微視的構造の影響に

関して確認することが今




密度不均一性の影

響

圧縮成型法の違いによる密度不均一性の影響を確認す

るためホットディスク法を用いた追加試験を実施し

た結果密度の不均一性が測定結果のばらつきに与え

る影響は小さいことが示された

ホットディスク法に関しては現状

の供試体寸法を用いれば密度の不均

一性の影響に関しては問題ない

他の測定法に対する影響の有無が判

断できない現状では密度の不均一

性を出来るだけ抑制するため供試

体作製時に圧縮成型治具や容器に空

気を抜けやすくするため焼結金属

フィルターなどを設置するか密度

不均一性が最も小さかった上下面圧

縮により供試体を作成するといった

方法が有効である



の3つの測定

法を用いて

密度不均一性の影響に関


の課題である


- 177 -

付録文献調査リスト

This is a blank page


- 179 -

著者

発行年

論文名

発行元

番号等

項目

1

末岡徹ほか

19

90年

高レベル放射性廃棄物地層処分に関する基礎的研究

-2-高圧

縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの熱的特性

大成建設

大成建設技術研究所報（２３）

熱

2 末岡徹ほか

19

90年

高圧縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの土質力学的性質について

地盤工学会

第

25回地盤工学研究発表会講演発表集

透水

3

緒方信英ほか

19

91年

温度履歴を受けたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの熱特性

地盤工学会

第


熱

4

末岡徹ほか

19

91年

高圧縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの熱伝導率

土木学会

第

46回年次学術講演会第

3部

pp4

28-4

29熱

5

藤田朝雄ほか

19

92年

緩衝材の熱物性試験

動力炉核燃料開発事業団

PNC

TN

1410

92-

052

熱

6 鈴木英明ほか

19

92年

緩衝材の特性試験（Ⅰ）


PNC

TN

8410

92-

057

膨潤

熱

透水

7

菅原宏ほか

19

92年

締固めたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤圧に関する基礎的研究

地盤工学会

第


膨潤

8

小峯秀雄ほか

19

92年

砂とﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合材料の膨潤度変形前後の透水係数

土木学会

第

47回年次学術講演会

pp6

66-6

67

透水

9 小峯秀雄ほか

19

92年

高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材の力学特性（その

１）－締固めたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの吸水膨潤ﾒｶﾆｽﾞﾑの実験的検討－

電力中央研究所

電力中央研究所報告

U92

039

膨潤

10 尾上篤生

19

92年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合珪砂の圧密膨潤特性について

土木学会

第


膨潤

11

尾上篤生

19

93年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合珪砂の膨潤率と膨潤圧について

土木学会

第


3部

pp3

58-3

59膨潤

12

三谷泰浩ほか

19

93年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合土の透水性と骨材のとの関係について

土木学会

第


3部p

p10

80-1

081透水

13

谷澤房郎ほか

19

93年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ砂混合土の透水特性

土木学会

第


3部p

p10

82-1

083透水

14

中島均ほか

19

94年

放射性廃棄物処分施設におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合土の膨潤圧の取

り扱いに関する一考察

地盤工学会

第


膨潤

15 緒方信英ほか

19

94年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲ砂混合材料の透水係数に関する一考察

地盤工学会

第


透水

16

八鍬昇ほか

19

94年

礫混入ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合土の透水係数に関する一考察

地盤工学会

第


透水

17

中村裕昭ほか

19

94年

除荷過程を考慮した低透水性材料の封圧下透水試験

土木学会

第


3部

pp2

02-2

03透水

18 田代勝浩ほか

19

95年

締固めたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形に及ぼす

Naｲｵﾝ濃度の影響

地盤工学会

第


膨潤

19

五十嵐孝文ほか

1996年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ砂混合土の透水係数

地盤工学会

第


透水

20

中島晃ほか

19

96年

難透水性材料の透水性評価に関する研究

地盤工学会

第


透水

21

田代勝浩ほか

19

96年

締固めたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形に及ぼす水質の影響

地盤工学会

第


膨潤

22

吉田弘明

19

96年

低レベル放射性廃棄物処分施設におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合土の膨

潤時の透水特性

土木学会

第


pp5

44-5

45

透水

23 三谷泰浩ほか

19

96年

低レベル放射性廃棄物処分施設におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合土のせ

ん断変形時の透水特性

土木学会

第


pp5

46-5

47

透水


- 180 -


19

97年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形に及ぼす温度と加熱時間の影響

地盤工学会

第


膨潤

25

小峯秀雄ほか

19

97年

温度履歴によるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形の低下に関する一考察

地盤工学会

第


膨潤

26

雨宮清ほか

19

97年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ固化体の膨潤圧特性に関する一考察

地盤工学会

第


膨潤

27

菅野ほか

19

97年

圧縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄﾌﾞﾛｯｸ集合体の高水圧透水試験

地盤工学会

第


透水

28

竹ケ原竜大ほか

1997年

すきま存在でのﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系材料の膨潤圧

土木学会

第


3部

(A)

pp1

2-13膨潤

29

熊田俊明ほか

19

97年

点熱源による緩衝材の熱物性測定方法の開発

日本原子力学会

日本原子力学会「

1997年秋の大会」要旨集

E86

熱

30 松本一浩ほか

19

97年

緩衝材の飽和透水特性


PNC

TN

8410

97-

296

透水

31

小峯秀雄ほか

19

97年

放射性廃棄物処分のための砂ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合材料の膨潤特性

とその評価法



U96

029

膨潤

32 前田宗弘ほか

19

98年

ｶﾙｼｳﾑ型化およびｶﾙｼｳﾑ型ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの基本特性－膨潤圧透水

係数一軸圧縮強度および弾性係数－


PNC

TN

8410

98-

021

膨潤

33 坂下弘人ほか

19

98年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの熱伝導率推算のための伝熱モデルの提案


日本原子力学会誌

40(３

)19

9810

06

熱


19

98年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄを含有する土質材料の膨潤特性の評価の試み

地盤工学会

第


膨潤

35

小峯秀雄ほか

19

98年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄを含有する土質材料の膨潤評価式の提案

地盤工学会

第


膨潤

36

中島晃ほか

19

98年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄを含有する土質材料の膨潤評価式の高レベル放射性

廃棄物処分への利用

地盤工学会

第


膨潤


19

98年

砂とﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合材料の長期透水特性

土木学会

第


3部(A

)pp

584

-585透水

38

古市光昭ほか

19

99年

高レベル放射性廃棄物処分場の埋戻しの検討（その２）


原子力バックエンド研究

vol5

No

2 膨潤

透水

39

長田徹ほか

19

99年

高レベル放射性廃棄物処分における緩衝材の自己シール性

に関する研究（その１）－一元ﾓﾃﾞﾙ実験による検討－

地盤工学会

第


膨潤


19

99年

各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤特性に関する実験的研究

土木学会

第

54回年次学術講演会Ⅲ

-B37

2 膨潤


19

99年

緩衝材の膨潤特性

核燃料サイクル開発機構

JN

C T

N84

00 9

9-03

8 膨潤

42

高治一彦ほか

19

99年

緩衝材の静的力学特性


JN

C T

N84

00 9

9-04

1 膨潤

43

鈴木英明ほか

19

99年

緩衝材の熱物性試験（Ⅱ）


JN

C T

N84

30 9

9-00

6 熱

44 谷口航ほか

19

99年

熱的特性の緩衝材仕様に対する影響


JN

C T

N84

00 9

9-05

2 熱

45

小峯秀雄ほか

19

99年

高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋め戻し材の膨

潤評価式－砂とﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの配合割合およびﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ中の陽ｲｵﾝ

の種類組成の影響－



U99

013

膨潤


20

00年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの交換性陽ｲｵﾝの種類組成を考慮した緩衝材埋戻

し材の膨潤評価式の提案

地盤工学会

第


膨潤


- 181 -


20

00年

各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤特性への緩衝材埋戻し材の膨潤評価式

の適用性

地盤工学会

第


膨潤

48 長田徹ほか

20

00年

高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋戻し材の膨潤

評価式の適用性に関する研究－一元ﾓﾃﾞﾙ実験における隙間

充填後の緩衝材発生圧力の予測－

地盤工学会

第


膨潤

49 竹ケ原竜大ほか

2000年

すきま充填材としてのﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ特性に関する研究（その２）

－すきま充填材の熱物性値評価－

土木学会

第


CS

CS-

190

熱

50 今井久ほか

20

00年

緩衝材原位置締固め工法の検討－膨潤試験－

土木学会

第


CS

CS-

193

膨潤

51

田中益弘

20

00年

Na型ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの塩水化による透水及び膨潤特性の変化

土木学会

第


CS

CS-

198

透水

52

千々松正和ほか

2000年

高レベル放射性廃棄物の地層処分における熱

-水-応力連成

モデルを用いたﾆｱﾌｨｰﾙﾄﾞ解析評価


JN

C T

N84

00 2

000-

008

熱

53 佐藤由子ほか

20

01年

粒状体の熱伝導率測定

地盤工学会

第


熱

54

田中益弘ほか

20

01年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの三軸膨潤圧試験について

地盤工学会

第


膨潤

55

長谷川琢磨ほか

2001年

圧縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの浸潤過程に関する実験的研究

地盤工学会

第


56

小峯秀雄ほか

20

01年

「モンモリロナイトの膨潤体積ひずみ」によるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩

衝材遮水材の透水特性評価

地盤工学会

第


透水

57 杉田裕ほか

20

01年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄﾍﾟﾚｯﾄを用いた緩衝材の隙間充填性に関する検討（そ

の１）ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄﾍﾟﾚｯﾄの膨潤後の止水性に関する検討

土木学会

第


CS

pp2

-3

透水

58 石井卓ほか

20

01年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系バリアの等価な透水係数の推定方法

土木学会

第


CS

pp2

0-21

透水

59

足立格一郎

20

01年

高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ緩衝材の

膨潤特性に関する研究

土木学会

第


CS

CS1

-003

膨潤

60 中島均ほか

20

01年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系人工バリアのｶﾙｼｳﾑ水通水時の膨潤挙動

土木学会

第


CS

CS1

-004

透水

61

雨宮清

20

01年

緩衝材原位置締固め工法の検討－透水試験－

土木学会

第


CS

CS1

-007

透水

62

今井久ほか

20

01年

緩衝材原位置締固め工法の検討－膨潤圧試験－

土木学会

第


CS

CS1

-008

膨潤

63

小峯秀雄

20

01年

高レベル放射性廃棄物処分のための緩衝材埋戻し材の透水

係数に関する理論的考察

土木学会

第


CS

CS1

-007

透水

64 白石知成ほか

20

01年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系材料の透水係数に与える動水勾配の影響

土木学会

第


CS

CS1

-011

透水

65

CH

ER

IFほか

20

01年

緩衝材の熱伝導率の測定と推算式の評価



43(9

)20

0109

30

熱


20

01年

高ﾚﾍﾞﾙ放射性廃棄物処分のための緩衝材埋戻し材の透水特

性



U00

041

透水

67 千々松正和ほか

2001年

高レベル放射性廃棄物の地層処分におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ緩衝材継

目部の力学特性および膨潤特性

土木学会

土木学会論文集Ⅲ

673巻

54号

pp6

1-70膨潤


- 182 -

68 長谷川琢磨ほか

2002年

各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの浸潤特性に関する実験的研究

地盤工学会

第


69

崔紅斌ほか

20

02年

一次元下でのﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄと砂との混合材の膨張圧密特性

地盤工学会

第


膨潤

70 小峯秀雄

20

02年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材埋戻し材の膨潤変形前後における透水係

数の変化に対する透水特性理論評価式の適用性

地盤工学会

第


透水

71 井上誠ほか

20

02年

ﾒｽｼﾘﾝﾀﾞｰを用いたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材埋戻し材の浸潤膨潤

特性の簡易な実験法の提案

地盤工学会

第


膨潤

72 畔柳幹雄ほか

20

02年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系難透水性材料に対する透水圧密試験時間短縮の

試み

土木学会

第


CS

CS1

0-03

5 透水

73 雨宮清ほか

20

02年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄﾍﾟﾚｯﾄの特性試験（その２）－ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾍﾟﾚｯﾄの熱物性

および膨潤特性－

土木学会

第


CS

CS1

0-04

7 膨潤

74 直井優ほか

20

03年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材の膨潤特性評価のための小口径供試体用膨

潤特性試験装置の開発

地盤工学会

第


膨潤


20

03年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの熱伝導率に及ぼす影響因子について

地盤工学会

第


熱

76

片岡哲之ほか

20

03年

高密度な不撹乱ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ試料を対象とした透水係数の測定方

法に関する検討

地盤工学会

第


透水

77 崔紅斌ほか

20

03年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄと砂の混合土の三軸応力条件下での浸水膨潤変形特

性

地盤工学会

第


膨潤

78 小松賢司ほか

20

03年

各種室内試験によるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ硅砂混合土の力学特性

土木学会

第


3部Ⅲ

-513

pp1

025-

1026

膨潤


20

03年

熱特性からみた隙間充填材としてのﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄﾍﾟﾚｯﾄの適用性土木学会

第


CS

CS7

-017

pp3

11-3

12

熱

80 石井卓ほか

20

03年

1E

-13

sの透水係数を短時間で測定する高速透水試験

土木学会

第


CS

CS7

-021

pp3

19-3

20

透水


20

03年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系難透水性材料の透水圧密試験時間短縮の試み

土木学会

第


CS

CS7

-022

pp3

21-3

22

透水

82 菊池広人ほか

20

03年

海水条件下における圧縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水性

土木学会

第


CS

CS7

-033

pp3

43-3

44

透水

83 早川幸恵ほか

20

03年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤特性に与える

NaC

l濃度の影響

土木学会

第


CS

CS7

-036

pp3

49-3

50

膨潤


20

03年


-Ⅱ－海水性地下水が緩衝材の透水性

に及ぼす影響－


JN

C T

N84

30 2

003-

002

透水


2003年

緩衝材の熱物性測定試験（Ⅲ）－面熱源法による緩衝材熱物

性の取得－


JN

C T

N84

30 2

003-

009

熱


- 183 -

86 増田良一

20

04年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材の仕様と熱伝導率の関係



2004年春の大会」

熱

87

崔紅斌ほか

20

04年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄと砂の混合土の一次元的な浸水変形特性

土木学会

土木学会論文集

No

764Ⅲ

-67

pp2

75-2

85

88

直井優ほか

20

04年

異なる寸法の供試体を用いたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材の膨潤圧特性

評価

地盤工学会

第


膨潤

89 佐川修ほか

20

04年

Na型ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合砂の

Ca置換に伴う透水係数の経時変化地盤工学会

第


透水

90 佛田理恵ほか

20

04年

高圧圧密試験装置を用いたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材の透水係数算出

における試験方法の高度化

地盤工学会

第


透水

91 田中幸久ほか

20

04年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤特性に及ぼす人工海水濃度の影響とその表示地盤工学会

第


膨潤

92 大橋良哉ほか

20

04年

短時間の温度履歴を受けたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤特性の変化

地盤工学会

第


膨潤

93 工藤康二ほか

20

04年

締固めたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ試料の真空脱気方法による飽和時間短縮に

関する検討

地盤工学会

第


透水

94 長谷川琢磨

20

04年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水湿潤特性への海水影響


電力中央研究報告

N04

005

透水

95

田中幸久ほか

20

04年

海水の濃度と高温履歴がﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤性に及ぼす影響



N04

007

膨潤

96 児玉潤ほか

20

04年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ珪砂混合材料試料の高温環境下での膨潤特性

土木学会


No

764

pp3

19-3

28

膨潤


20

04年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数に対する各種評価指標値の有効性比較

土木学会

第

59回年次講演会第

3部

pp 6

31-6

32

透水


20

04年

短期間の温度履歴を受けたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤特性に関する実験

的調査

土木学会

第


3部

3-25

5 膨潤

99 伊藤弘志ほか

20

04年

原鉱石から調整した粒状ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ特性試験

(2)～透水特性に

ついて～

土木学会

第


CS

CS1

-43

透水


20

04年

各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数に対するﾓﾝﾓﾘﾛﾅｲﾄ結晶層間流ﾓﾃﾞﾙに

基づく透水係数理論評価式の適用性

土木学会

第


CS

CS1

-44

透水

101 中島均ほか

20

04年

1E

-13

sの透水係数を短時間で測定する高速透水試験－湿潤

方式飽和法透水試験との比較－

土木学会

第


CS

CS-

46

透水

102 石井卓ほか

20

04年

強制乾燥真空注水飽和法によるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系難透水性材の短時

間透水試験－現場サンプリング供試体の透水試験－

土木学会

第


CS

C

S1-4

7 透水


20

05年

幌延地下水を用いた緩衝材埋め戻し材の基本特性試験


JN

C T

N84

30 2

004-

005

膨潤

熱

透水


- 184 -

104 高治一彦ほか

20

05年

幌延の地下水環境下におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ混合土の力学特性に関

する研究（Ⅱ）


JN

C T

J540

0 20

04-0

02

膨潤


20

05年

締固めたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ試料の膨潤圧測定方法に関する検討

地盤工学会

第

40回地盤工学研究発表会

pp 2

573-

2574膨潤

10

6 中村邦彦ほか

20

05年

X線

CTｽｷｬﾝによるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ原鉱の透水性検討

地盤工学会

第


pp 1

305-

1306透水

10


20

05年

温度履歴を受けたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形特性とﾒﾁﾚﾝﾌﾞﾙｰ吸着量

の変化

地盤工学会

第


pp 2

65-2

66 膨潤


20

05年

高圧圧密試験装置を用いて産出した

Na型および

Ca型ﾍﾞﾝﾄ

ﾅｲﾄの透水係数に及ぼす人工海水の影響

地盤工学会

第


pp 1

303-

1304透水

109 大森浩司ほか

20

05年

供給水循環環境下でのﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形特性とその実験装

置の構築

地盤工学会

第


pp 3

51-3

52 膨潤

110 竹内靖典ほか

20

05年

高品質高施工性ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系成型品の開発

-4

ﾍﾞﾝﾄﾎﾞｰﾙ粒径配合充填施工状態の透水係数測定




Ｌ33

透水

111 直井優ほか

20

05年

各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ系緩衝材の膨潤特性に及ぼす人工海水の影響

土木学会


No

785Ⅲ

-70

pp3

9-49

膨潤


2005年

緩衝材の膨潤透水特性－隙間の影響－

土木学会

第


3部

pp 1

01-1

02

膨潤

113 藤崎勝利ほか

20

05年

飽和過程におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤挙動に関する実験的研究

土木学会

第


3部

pp 1

15-1

16

膨潤

114 石井卓ほか

20

05年

放射性廃棄物処分施設における小型ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄﾌﾞﾛｯｸ定置工法

（その２）－ﾌﾞﾛｯｸの継ぎ目の透水性変化－

土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

05年

人工海水環境下における各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水性に及ぼす影響

の評価

土木学会

第


3部

3-32

2 透水


20

06年

高圧圧密試験装置を用いたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数算出における

試験方法の高度化

土木学会

土木学会論文章Ｃ

vol6

2N

o3

pp5

73-5

78透水


20

06年

塩水環境下におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの特性に関する考察

地盤工学会

第


透水

11


20

06年

人工海水環境下における各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの自己ｼｰﾙ挙動に関す

る実験的研究

地盤工学会

第


pp 2

99-3

00 膨潤

119 高尾肇ほか

20

06年

塩水環境下における隙間存在下での緩衝材の膨潤透水特性地盤工学会

第


膨潤

透水

12

0 庭瀬一仁ほか

20

06年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ原鉱石を用いた遮水土の特性調査

(その２

) 土木学会

第


pp 3

21-3

22

透水

12


2006年

現場締固め工法における締固め層境での透水係数測定結果土木学会

第


膨潤透水

122 佐藤治夫

20

06年

ｽﾒｸﾀｲﾄ表面の水の熱力学特性の膨潤圧への適用




B43

膨潤


- 185 -

123 尾崎充弘ほか

20

06年

放射性廃棄物処分施設の土質系埋戻し土の特性




B47

膨潤

透水

12

4 佐藤泰ほか

20

07年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ鉱床から採取した試料の長期透水試験



2007年春の大会」要旨集

I47

透水

125 後藤宣彦ほか

20

07年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの不飽和膨潤圧実験と膨潤挙動ﾒｶﾆｽﾞﾑ

地盤工学会

第


膨潤

12

6 浅野純ほか

20

07年

浸水によるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄケイ砂混合土の膨潤圧縮挙動

地盤工学会

第


膨潤


20

07年

広範囲な乾燥密度における各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数測定

地盤工学会

第


pp 1

027-

1028透水


20

07年

人工海水環境下における各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数に関する実

験的研究

土木学会

第


pp 1

93-1

94

透水


20

07年

海水の濃度が各種ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数にならびに膨潤圧に及

ぼす影響のモデル化



N07

008

膨潤

透水

13

0 佐藤治夫

20

08年

緩衝材及び埋め戻し材の膨潤圧に及ぼす塩濃度の影響に関

する熱力学的ｱﾌﾟﾛｰﾁ




I1

膨潤

131 杉浦航ほか

20

08年

高ｱﾙｶﾘ環境下におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ原鉱石の膨潤圧特性調査

地盤工学会

第


pp2

127-

2128膨潤


20

08年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数に関する既往研究データに対する透水係

数理論評価式の適用性

地盤工学会

第


透水


20

08年

海水の濃度がﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数ならびに膨潤圧に及ぼす影

響のモデル化

地盤工学会

第


膨潤

透水

13


20

08年

不飽和状態におけるﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤変形特性

地盤工学会

第


膨潤

13

5 伊藤裕紀ほか

20

08年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄｸﾆｹﾞﾙＧＸの基本特性試験

(その１

)膨潤挙動に関す

る検討

土木学会

第


pp 1

95-1

96

膨潤

136 田中幸久

20

08年

蒸留水人工海水長期通水中のﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤圧透水係数

測定




M31

膨潤

透水

13

7 角脇三師ほか

20

08年

Ca型化率とｲｵﾝ強度をﾊﾟﾗﾒｰﾀとしたﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水係数の実

験的取得




L29

透水

138 杉浦航ほか

20

09年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ原鉱石の膨潤特性に及ぼす初期含水比の影響

地盤工学会

第

44回地盤工学研究発表会1

18p

p23

5-23

6膨潤


20

09年

長期透水中のﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤圧と透水係数の測定

地盤工学会

第


124

膨潤

透水

14

0 小峯秀雄

20

09年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの透水現象と拡散現象に関する一考察

地盤工学会

第


124

透水


- 186 -

141 田中幸久

20

09年

ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの膨潤圧に及ぼす土骨格と飽和度の影響の考察




L32

膨潤

142 三好悟ほか

20

09年

圧縮ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄ再冠水時のｶﾙｼｳﾑｲｵﾝ浸入の影響について




L33

膨潤

143 中越章雄ほか

20

09年

粒状ﾍﾞﾝﾄﾅｲﾄの最大粒径がﾊﾞﾘｱ性能に与える影響に関する検

討


20

09年秋の大会

L34

pp5

96

膨潤

透水

国際単位系（SI）

乗数　接頭語記号乗数　接頭語記号

1024 ヨタＹ 10-1 デシ d1021 ゼタＺ 10-2 センチ c1018 エクサＥ 10-3 ミリ m1015 ペタＰ 10-6 マイクロ micro1012 テラＴ 10-9 ナノ n109 ギガＧ 10-12 ピコ p106 メガＭ 10-15 フェムト f103 キロｋ 10-18 アト a102 ヘクトｈ 10-21 ゼプト z101 デカ da 10-24 ヨクト y

表５SI 接頭語

名称記号 SI 単位による値

分 min 1 min=60s時 h 1h =60 min=3600 s日 d 1 d=24 h=86 400 s度 deg 1deg=(π180) rad分 rsquo 1rsquo=(160)deg=(π10800) rad秒 rdquo 1rdquo=(160)rsquo=(π648000) rad

ヘクタール ha 1ha=1hm2=104m2

リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg

表６SIに属さないがSIと併用される単位

名称記号 SI 単位で表される数値

電子ボルト eV 1eV=1602 176 53(14)times10-19Jダルトン Da 1Da=1660 538 86(28)times10-27kg統一原子質量単位 u 1u=1 Da天文単位 ua 1ua=1495 978 706 91(6)times1011m

表７SIに属さないがSIと併用される単位でSI単位で表される数値が実験的に得られるもの


キュリー Ci 1 Ci=37times1010Bqレントゲン R 1 R = 258times10-4Ckgラド rad 1 rad=1cGy=10-2Gyレム rem 1 rem=1 cSv=10-2Svガンマ γ 1γ=1 nT=10-9Tフェルミ 1フェルミ=1 fm=10-15mメートル系カラット 1メートル系カラット = 200 mg = 2times10-4kgトル Torr 1 Torr = (101 325760) Pa標準大気圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

1cal=41858J（｢15｣カロリー）41868J（｢IT｣カロリー）4184J（｢熱化学｣カロリー）

ミクロン micro 1 micro =1microm=10-6m

表10SIに属さないその他の単位の例

カロリー cal

(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できるしかし接頭語を付した単位はもはや　コヒーレントではない(b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で量についての情報をつたえるために使われる

　実際には使用する時には記号rad及びsrが用いられるが習慣として組立単位としての記号である数字の１は明　示されない(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中にそのまま維持している

(d)ヘルツは周期現象についてのみベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される

(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称でセルシウス温度を表すために使用されるセルシウス度とケルビンの

　単位の大きさは同一であるしたがって温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである

(f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）はしばしば誤った用語でrdquoradioactivityrdquoと記される

(g)単位シーベルト（PV200270205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照

（a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度

　　（substance concentration）ともよばれる（b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるがそのこと　　を表す単位記号である数字の１は通常は表記しない

名称記号SI 基本単位による

表し方

秒ルカスパ度粘 Pa s m-1 kg s-1

力のモーメントニュートンメートル N m m2 kg s-2

表面張力ニュートン毎メートル Nm kg s-2

角速度ラジアン毎秒 rads m m-1 s-1=s-1

角加速度ラジアン毎秒毎秒 rads2 m m-1 s-2=s-2

熱流密度放射照度ワット毎平方メートル Wm2 kg s-3

熱容量エントロピージュール毎ケルビン JK m2 kg s-2 K-1

比熱容量比エントロピージュール毎キログラム毎ケルビン J(kg K) m2 s-2 K-1

比エネルギージュール毎キログラム Jkg m2 s-2

熱伝導率ワット毎メートル毎ケルビン W(m K) m kg s-3 K-1

体積エネルギージュール毎立方メートル Jm3 m-1 kg s-2

電界の強さボルト毎メートル Vm m kg s-3 A-1

電荷密度クーロン毎立方メートル Cm3 m-3 sA表面電荷クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA電束密度電気変位クーロン毎平方メートル Cm2 m-2 sA誘電率ファラド毎メートル Fm m-3 kg-1 s4 A2

透磁率ヘンリー毎メートル Hm m kg s-2 A-2

モルエネルギージュール毎モル Jmol m2 kg s-2 mol-1

モルエントロピーモル熱容量ジュール毎モル毎ケルビン J(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1

照射線量（Ｘ線及びγ線）クーロン毎キログラム Ckg kg-1 sA吸収線量率グレイ毎秒 Gys m2 s-3

放射強度ワット毎ステラジアン Wsr m4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3

放射輝度ワット毎平方メートル毎ステラジアン W(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3

酵素活性濃度カタール毎立方メートル katm3 m-3 s-1 mol

表４単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例

組立量SI 組立単位

名称記号

面積平方メートル m2

体積立法メートル m3

速さ速度メートル毎秒 ms加速度メートル毎秒毎秒 ms2

波数毎メートル m-1

密度質量密度キログラム毎立方メートル kgm3

面積密度キログラム毎平方メートル kgm2

比体積立方メートル毎キログラム m3kg電流密度アンペア毎平方メートル Am2

磁界の強さアンペア毎メートル Am量濃度 (a) 濃度モル毎立方メートル molm3

質量濃度キログラム毎立法メートル kgm3

輝度カンデラ毎平方メートル cdm2

屈折率 (b) （数字の）　１ 1比透磁率 (b) （数字の）　１ 1

組立量SI 基本単位

表２基本単位を用いて表されるSI組立単位の例

名称記号他のSI単位による

表し方SI基本単位による

表し方平面角ラジアン(ｂ) rad 1（ｂ） mm立体角ステラジアン(ｂ) sr(c) 1（ｂ） m2m2

周波数ヘルツ（ｄ） Hz s-1

ントーュニ力 N m kg s-2

圧力応力パスカル Pa Nm2 m-1 kg s-2

エネルギー仕事熱量ジュール J N m m2 kg s-2

仕事率工率放射束ワット W Js m2 kg s-3

電荷電気量クーロン A sC電位差（電圧）起電力ボルト V WA m2 kg s-3 A-1

静電容量ファラド F CV m-2 kg-1 s4 A2

電気抵抗オーム Ω VA m2 kg s-3 A-2

コンダクタンスジーメンス S AV m-2 kg-1 s3 A2

バーエウ束磁 Wb Vs m2 kg s-2 A-1

磁束密度テスラ T Wbm2 kg s-2 A-1

インダクタンスヘンリー H WbA m2 kg s-2 A-2

セルシウス温度セルシウス度(ｅ) Kンメール束光 lm cd sr(c) cd

スクル度照 lx lmm2 m-2 cd放射性核種の放射能（ｆ）ベクレル（ｄ） Bq s-1

吸収線量比エネルギー分与カーマ

グレイ Gy Jkg m2 s-2

線量当量周辺線量当量方向

性線量当量個人線量当量シーベルト（ｇ） Sv Jkg m2 s-2

酸素活性カタール kat s-1 mol

表３固有の名称と記号で表されるSI組立単位SI 組立単位

組立量


バール bar １bar=01MPa=100kPa=105Pa水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133322Paオングストローム Å １Å=01nm=100pm=10-10m海里Ｍ１M=1852mバーン b １b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2

ノット kn １kn=(18523600)msネーパ NpベルＢ

デジベル dB

表８SIに属さないがSIと併用されるその他の単位

SI単位との数値的な関係は　　　　対数量の定義に依存

名称記号

長さメートル m質量キログラム kg時間秒 s電流アンペア A熱力学温度ケルビン K物質量モル mol光度カンデラ cd

基本量SI 基本単位

表１SI 基本単位


エルグ erg 1 erg=10-7 Jダイン dyn 1 dyn=10-5Nポアズ P 1 P=1 dyn s cm-2=01Pa sストークス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1

スチルブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2

フォト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lxガル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マクスウｪル Mx 1 Mx = 1G cm2=10-8Wbガウス G 1 G =1Mx cm-2 =10-4Tエルステッド（ｃ） Oe 1 Oe　 (1034π)A m-1

表９固有の名称をもつCGS組立単位

（c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため等号「　　」

　　は対応関係を示すものである

（第8版2006年改訂）

この印刷物は再生紙を使用しています


i


‐日本原子力研究開発機構電力中央研究所共同研究成果報告‐

（共同研究）

日本原子力研究開発機構地層処分研究開発部門地層処分基盤研究開発ユニット

棚井憲治菊池広人

中村邦彦田中幸久廣永道彦

（2010 年 6 月 4 日受理）

放射性廃棄物処分では施設の構成要素の一つとしてベントナイト系材料を用いることが検

討されているベントナイト系材料に求められている低透水性などはほとんどの場合室内試

験結果により評価されているところが有効粘土密度などの指標が同一でも試験法が標準化

されていないことなどにより室内試験結果にはばらつきがあるためこのことが評価結果の不確

かさの一因となっているそのためベントナイト系材料の標準的室内試験法の確立が望まれて

いるそこでベントナイト系材料の標準的試験法の構築に向け文献調査及び試験を実施し

試験結果に影響を及ぼす要因の抽出と影響程度の把握を行いまたそれらへの対応策の提案や

課題の抽出を行った

本検討ではベントナイト系材料に対する標準的試験法がないことに加え測定法による影響

程度が十分把握されていない透水試験膨潤圧試験及び熱物性値測定（熱伝導率熱拡散率）を

対象とし試験法の現状調査ならびに追加試験を行い試験法（試験装置試験手順）に関して

以下の成果を得た

(1) 透水試験

文献調査の結果定圧透水法と圧密試験法の使用例が多かった一般的な土に対する試験結果

への影響要因として定圧透水試験法では①動水勾配②供試体側面のみずみち③透水圧④

飽和度ならびに⑤供試体寸法また圧密試験法では④⑤に加えて⑥供試体の変形に伴う摩擦

⑦圧密荷重が考えられるベントナイト系材料に対する定圧透水試験法では実用上の範囲で①

②ならびに⑤は試験結果に影響しないことが分かった③は供試体の収縮を避けるために膨潤圧

以下に設定すること④は内部に空気が残存しにくいよう供試体下部から一次元的な通水を行う

ことや背圧の負荷等により容易に影響を排除することができる一方圧密試験法では④につ

本報告書は日本原子力研究開発機構と(財)電力中央研究所との共同研究により実施した研究成果

に関するものである

核燃料サイクル工学研究所（駐在）319-1194 茨城県那珂郡東海村村松 4-33 技術開発協力員 (財)電力中央研究所


ii






(2) 膨潤圧試験













である


iii














iv







v

目次





32 膨潤特性55


参考文献133



参考文献165

4 おわりに167

謝辞168



vi

Contents






References50


References133



References165

4 Summary167

Acknowledgement168



- 1 -

1 はじめに












と考えられる


























- 2 -



- 3 -



(1999)


ldquo (2007)


(2009)



委員会 (2008)



会(第 32 回) 資料 5-2 (2008)







(2009)


- 4 -




































した


- 5 -

表2

1-1


1)

人工ﾊﾞﾘｱ

機能

主な

対応部位

重要度の高い

パラメータ


態）

性能を支配

する主要な

物理化学

特性















有率


鉱物

組成


有

率）

乾燥密度



強度変形係数

膨潤圧

透水係数

間隙水の水

質

塩水の影響


―

厚さ



強度変形係数

膨潤圧

低透水層

厚さ

短絡経路の

有無



膨潤圧

透水係数

厚さ

鉱物組成


強度変形係数

膨潤圧

低透水性

空洞

内充

てん材



密度

鉱物変質

鉱物組成

強度変形係数

鉱物組成

実行拡散係数

基質部の空

隙構造



鉱物組成

実効拡散係数


積

ひび割れ幅

長さ

本数



微生物活動


低透

水層

の不等沈

下に

伴う応力

発生

による

ひび割れ形成

鉱物組成

圧縮強度

低拡散性

低拡散層

厚さ

厚さ（健全

部）



鉱物組成

実効拡散係数


厚さ

鉱物組成

圧縮強度

鉱物組成



鉱物組成

収着分配係数

間隙水の水

質



―

核種

収着性

区画

内充

てん

材


ｯﾄ

低拡

散層

収着体積

当該部位の

体積


鉱物組成

収着分配係数

収着体積

鉱物組成


- 6 -



右に示す考

慮すべき特

性を必要と

する処分














LLW 処分




組成等）





JIS 規格有




施工性）


JISJGS 規格有


法等
















と考えた


ることとした


- 7 -

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]














22 役割分担





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性






- 8 -

23 検討手順













24 適用範囲













考えている


- 9 -





(1999)





工学研究発表会pp247-248 (2009)








工学研究発表会pp247-248 (2009)





















- 10 -




研究報告 U92039 (1992)


- 11 -








31 透水特性





























- 12 -














配合率

()

乾燥密度

[Mgm3]

記載された

透水係数

[ms]


った透水係数

[ms]



透水係数()

100 179 571E-13 566E-13 99

100 178 132E-13 133E-13 101

100 184 822E-14 826E-14 100

100 182 191E-13 189E-13 99

100 182 120E-13 118E-13 98

100 186 119E-13 118E-13 99

100 171 282E-13 283E-13 100

100 176 163E-13 163E-13 100

100 180 781E-14 773E-14 99

80 194 530E-13 507E-13 96

80 196 165E-13 158E-13 96

80 198 772E-14 739E-14 96

80 187 121E-13 118E-13 98

80 190 853E-14 830E-14 97

80 194 513E-14 495E-14 96

80 180 173E-13 166E-13 96

80 184 900E-14 871E-14 97

80 188 653E-14 630E-14 96

70 209 735E-13 734E-13 100

70 211 124E-13 124E-13 100

70 213 975E-14 972E-14 100

70 207 102E-13 101E-13 99

70 211 771E-14 765E-14 99

70 214 424E-14 422E-14 100

70 192 141E-13 141E-13 100

70 197 593E-14 592E-14 100

70 200 394E-14 396E-14 101

50 213 102E-12 972E-13 95

50 215 325E-13 309E-13 95

50 210 216E-13 207E-13 96

50 206 247E-12 235E-12 95

50 217 226E-13 216E-13 96

50 213 133E-13 127E-13 95

50 198 278E-13 267E-13 96

50 203 160E-13 154E-13 96

50 206 120E-13 115E-13 96


- 13 -

透水

試験

装置

（A

）15）

透水

試験

装置

（B

）33）

透水

試験

装置

（C

）23）

28)

27)

37)

49)

透水

試験

装置

（D

）21）

34）

透水

試験

装置

（E）

21）

透水

試験

装置

（F）

17）

透水

試験

装置

（G

）42）

透水

試験

装置

（H

）35）

36)

透水

試験

装置

（I）

38）

透水

試験

装置

（J）

39）

図3

1-1(


透水

試験

装置

（K）

66）

透水

試験

装置

（L）

67）

32)


- 14 -

透水

試験

装置

（M

）24）

透水

試験

装置

（O

）50）

59)

60)

13)

70)

透水

試験

装置

（P

）58）

透水

試験

装置

（Q

）62）

透水

試験

装置

（R

）63）

透水

試験

装置

（S）

64）

透水

試験

装置

（T）

19）

透水

試験

装置

（N

）65）

図3

1-1(



- 15 -





成した


























- 16 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

松本ほか27)

長谷川24)


53)

田中中村19)

温度記載無

前田ほか39)

小峯34)


50)

佛田ほか70)




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


長谷川24)


53)


前田ほか39)


59)温度記載無


13)温度記載無

佛田ほか50)

佛田ほか70)





- 17 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)




23)


47)温度記載無



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯ほか59)


50)





- 18 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)



佛田ほか50)





- 19 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無





- 20 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms






- 21 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)


温度記載無




















- 22 -



る影響要因


②試験手順に

よる影響要因

飽和化の影響





③試験条件に

よる影響要因

温度の影響







よる影響要因
























- 23 -





































- 24 -






















（e）まとめ




- 25 -

表3

1-3


剛性

セル

を用

いた

定圧

透水

試験

法三

軸セ

ルを

用い

た定

圧透

水試

験法

剛性

セル

を用

いた

変水

位透

水試

験法

圧密

試験

法フ

ロー

ポン

プ試

験法

実績

試験

時間

長所

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる真

空に

する

背

圧を

上げ

るな

ど飽

和化

の工

夫が

容易

河

野西

垣法

によ

る透

水係

数測

定前

の飽

和度

の確

認が

可能

側

面の

みず

みち

の影

響が

ない

と言

われ

てい

る

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

真

空に

する

など

飽和

化の

工夫

が容

易

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

短所

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

変

形が

生じ

るた

め所

定の

密度

での

測定

が困

難透

水圧

の上

昇に

伴い

側

圧も

制御

する

必要

があ

る

装

置が

大掛

かり

でコ

スト

が高

い

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

高

密度

の場

合

長期

試験

にな

る

動

水勾

配一

定の

実験

が不

可

飽

和化

が容

易に

でき

ない

供

試体

側面

と容

器内

側壁

との

摩擦

がば

らつ

きの

要因

とな

る

透

水係

数を

算出

する

過程

に変

形係

数な

どの

パラ

メー

タが

必要

とな

り

ばら

つき

の要

因が

増加

主

に岩

石材

料で

適用

され

てお

り

ベン

トナ

イト

系材

料の

よう

な変

形性

の高

い材

料に

は適

用が

困難

な可

能性

があ

る

供試

体サ

イズ

初

期飽

和度

が同

一で

あれ

ば

透水

係数

を測

定す

る前

に飽

和さ

せる

時間

は

どの

試験

法も

同じ

時間

を要

する

はず

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

の透

水試

験が

測

定よ

りも

飽和

化に

時間

を要

する

こと

を勘

案す

れば

差

は小

さい


- 26 -




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)






前田ほか39)





- 27 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)






佛田ほか50)

佛田ほか70)
























ておく


- 28 -


成型する


る
















方法 16)







- 29 -

17 1810-13

10-12



透水係数

（m

s）













- 30 -























る（図 31-23）

















- 31 -













- 32 -






- 33 -



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)

長谷川24)






前田ほか39)










- 34 -







































- 35 -















- 36 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)









1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)





鈴木ほか49)




- 37 -



























- 38 -


5) 温度の影響








- 39 -













ている












- 40 -









いる





























- 41 -




- 42 -



05 1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)








- 43 -
















（式 31-2）






（式 31-3）


水の密度[Mgm3]






- 44 -




必要となる

























られている 75)









- 45 -






きる




した







sum=

=n

j j

jk

HHk1

（式 31-4）





- 46 -









密度 16Mgm3）


















- 47 -

10-14 10-13 10-12


























- 48 -










である

5) 温度の影響



がある


















- 49 -











- 50 -

参考文献











2 (2004)









(1987)








(2004)


No4pp181-190 (1982)









- 51 -



工学研究発表会pp247-248 (2009)










N04005 (2004)






(1997)


2004-005 (2005)










pp207-223 (2007)



pp341-342 (2006)






- 52 -








集 No673Ⅲ-54pp61-70 (2001)



(1998)







pp93-94 (2004)



会pp309-310 (2003)












92-057 (1992)







- 53 -


















pp193-194 (2007)



術講演会pp2-3 (2001)



会」p587 (2005)


学研究発表会pp337-338 (1996)


子力学会「2008 年秋の大会」p727 (2008)







表会pp1177-1178 (2003)





- 54 -




pp1303-1304 (2005)












研究報告 N09014 (2010)


- 55 -

32 膨潤特性








必要がある





























体上下両

縮成型し

の給水方

初期含水

程度のも

両端面から荷

した後成型

方法に関して

水比としては

ものまでを対

膨潤

膨

荷重を載荷す

型治具から一

ては供試体下

は具体的な数

対象とした試

潤圧試験装置

膨潤圧試験装

JAEA

する方法（以

一旦供試体を

下面から給水

数値は不明で

試験が行われ

置（A）3)

膨潤圧

装置（D）5)

A-Research 201

- 56 -

以下「上下面

を抜き出して

水する方法


れていた

膨

圧試験装置

10-025

面加圧」とい

て試験に供す

上下両端面


膨潤圧試験装

（C）7)

膨潤圧試

いう）に区分

する方法など

面から給水す

で行っている

装置（B）4)

試験装置（E）

分されるま

もあった供

る方法に区分

るものから

）6)

また圧

供試体へ

分され

大 20


- 57 -






- 58 -


















かった


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]



前田ほか ⁵⁾











- 59 -



0

1

2

3

4

5

6

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾


田中 sup2sup1⁾



0

10

20

30

40

50

60

70

12 14 16 18 20 22

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾




- 60 -



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14 15 16 17 18 19 20

膨潤

圧[M

Pa]


直井ほか ⁸⁾


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

08 10 12 14 16 18

膨潤

圧[M

Pa]


前田ほか ⁵⁾


直井ほか ⁸⁾



- 61 -



0

2

4

6

8

10

12

1 12 14 16

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾

00

20

40

60

80

100

07 09 12 14

JNC関係式 2005

komine model


小峯緒方10）

前田ほか5）

笹倉ほか24）

直井ほか25）

直井ほか14）

膨潤

圧 [

MPa]



- 62 -





討を行う


































- 63 -
















【試験ケース B-0-1～B-0-4】




【試験ケース B-1-1～B-1-4】






+ 584 K+ 20 Mg++ 28 Ca++ 424 Total 1057


- 64 -


着目した



初期含水比

()

初期飽和度

()

試験後の

飽和度 ()


飽和のた

めの給水

条件

膨潤圧

(MPa)

拘束型

試験装

置

基本ケース

A-0-1 1217


244 1060

高さ 10 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0347

A-0-2 1417 327 1036 0755

A-0-3 1612 437 1036 2687 給水条件 A-1-1 1210


170 10721供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0252 A-1-2 1408 227 10661 0541 A-1-3 1600 301 10811 1836

初期含水

比 A-2-1 1220 229 502 1023 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0442 A-2-2 1401 192 549 1082 0769 A-2-3 1592 163 617 1049 2137 A-2-4 1216 350 764 1030 0462 A-2-5 1389 270 758 1011 0925 A-2-6 1617 212 832 1035 2464

初期乾燥

密度の不

均一性

A-3-1 平均 1399 (1593

1404 1200)


平均 326 (422

320 237)

10292

高さ 30 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0605

A-3-2 平均 1593 (1683

1594 1501)

平均 425 (484 423 369)

9352 2191

A-3-3 平均 1598 (1788

1600 1406)

平均 439 (571

427 320)

9082 2128

圧密類

似型試

験装置

基本ケース

B-0-1 1214


243 1303

高さ 5 直径 60

供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0342

B-0-2 1420 329 1249 0752

B-0-3 1609 435 1312 1379

B-0-4 1808 593 1679 2410

給水条件 B-1-1 1206 238 1263 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0196 B-1-2 1399 315 1322 0389 B-1-3 1590 423 1479 0914 B-1-4 1796 582 1625 2164







- 65 -





② 試験結果







ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


- 66 -








































- 67 -




0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M






0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M







- 68 -

























0

1

2

3

4

5

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧（MPa

）







- 69 -

示唆している

P S S K U SSS

S US S

Kσprime U

P

式 32-1






置型（小峯緒

方1999）


中ほか20092）




- 70 -







































- 71 -

















- 72 -













- 73 -











- 74 -












ゴムバルーン

試験カラム

圧力調整弁


加圧タンク

試験水



123456789123456789123456789123456789

データロガ

ロードセル

0

2

4

6

8

00 05 10 15 20 25

乾燥密度120Mgm3

乾燥密度140Mgm3

乾燥密度160Mgm3

乾燥密度180Mgm3

膨潤

応力

[M

Pa]



- 75 -

















該当する








20

15

10

05

00

膨潤圧 (MPa)

100806040200






- 76 -








ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85

pH 100

膨潤力 [ml2g] 20


液性限界 [] 4860

塑性限界 [] 314

塑性指数 [] 4546

粒度構成

大粒径 [mm] 0075

礫分 [] 0

砂分 [] 00

シルト分 [] 132

粘土分 [] 868


- 77 -



[meq100g]



化学組成 [wt]



Cl - SO4 061


反力枠

容器本体




- 78 -





容器本体

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠


- 79 -


供試体

寸法

[mm]

試験 NoA




試験を実施

φ20timesh10

（試験 NoA20）

φ50timesh10

（試験 NoA50）

試験 NoB





施

φ20timesh10


φ20timesh20


φ20timesh30


φ20timesh40


φ50timesh10

（試験 NoB50）

φ100timesh10

（試験 NoB100-1）

φ100timesh50

（試験 NoB100-2）

試験 NoC





施

φ20timesh10

（試験 NoC20）

φ50timesh5


φ50timesh10


φ60timesh20

（試験NoC60）

φ100timesh10

（試験 NoC100-1）

φ100timesh50

（試験 NoC100-2）


初期含水比 [] 65～85 65～145 67 70～145

② 試験結果






















- 80 -










0

20

40

60

80

100

120

140

0

2

4

6

8

10

12

14

00 05 10 15 20 25 圧

縮成

型圧

[MPa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

00 01 02 03 04 05 06

圧縮

成型

圧[M

Pa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧


- 81 -




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0 2 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目


- 82 -





00

20

40

60

80

100

120

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0

10

20

30

40

50

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]



- 83 -



















00

50

100

150

200

170

175

180

185

190

00 05 10 15 20 25

膨潤

圧[M

Pa]

有効

粘土

密度

[Mg m

‐3]



膨潤圧


- 84 -



乾燥密度 [Mgm3] 170 180


初期含水比 [] 49213 04995117145 09261389

試験温度室温




- 85 -




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

平衡

膨潤

圧力

[MPa]

初期飽和度 []

18Mgm3

17Mgm3


- 86 -


















大粒径 2mm

タイプ Na 型


液性限界 () 3551

塑性限界 () 228

塑性指数 3323








- 87 -




- 88 -







- 89 -














- 90 -

表 32-11 試験ケース 28)









図 32-39 参照）


- 91 -

図 32-37 膨潤圧試験器 9)29)


表 32-13 試験ケース 29)

表 32-12 試験ケース 9)


- 92 -











- 93 -















日ほど行った





② 試験結果






ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ

ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ


- 94 -




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)





- 95 -









る













0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

膨潤

圧(M

Pa)

初期飽和度 ()





- 96 -












されている


- 97 -




- 98 -














） 279 284 271 268 288


57 71 84 71 80


1166 1054 0795 1035 1348


0631 0572 0119 0620 0646


0464 0328 0585 0333 0522


003 0026 0019 0019 0038


0041 0128 0072 0063 0142


- 99 -












- 100 -











4) 温度の影響














10-3

10-2

10-1

100

101

102

00 050 10 15 20 25

蒸留水








平衡

膨潤

応力

[MP

a]


降水系地下水

海水系地下水

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)


- 101 -


表 32-17 試験条件 3)


- 102 -













田中

トし飽

温槽中の

32-53(a

大きな差

(a) 有効

以上で

すと思わ

また温

35

30

25

20

15

10

05

00


図

横山 42)は

飽和させた後

の供試体の膨

a)参照）恒温

差はないこと

効膨潤圧の経

図 32-53

で示した文献

われるした

温度管理がで

200

加熱開

　　　実験ケ

No No No

図 32-52 膨

乾燥密度 1

後に 609

膨潤圧は時間

温槽から取出

と（図 32-53

経時変化に及

飽和した高

献によれば

がってでき

できない場合

40000

開始後の経過


(Mgm3)

o1 1518 o2 1514 o3 1512

試

試

試

JAEA

膨潤圧試験に

12141

90120

間とともに低

出し室温下

3(b)参照）な

ぼす温度の影

高密度ベン

いずれの場

きるだけ温度

合は試験中

6000

日数

加熱温度

() 60 90 120

試験ケースNo1

試験ケースNo2

試験ケースNo3

加熱前膨潤圧

A-Research 201

- 103 -

における膨潤

6Mgm3のク

の恒温槽に

低下しその

下で測定した

などの実験結

影響 (

トナイトの膨

場合も試験時

度管理が可能

中の温度測定

10-025

潤圧と温度の

クニゲル V1

に 1 年程度入

程度は温度

た膨潤圧は恒

結果を示して

(b) 加熱前後

膨潤圧に及ぼ

時の温度は膨

能な環境条件

定を行い記録

経時変化の例

供試体を拘

入れて膨潤圧

が高いほど大

恒温槽に入れ

ている

後における膨

ぼす高温履歴

膨潤圧の測定

件で試験を行

しておくこ

例

束型試験装置

を測定してい

大きいこと

る前に測定

膨潤圧の比較

歴の影響 42)

定結果に影響

うことが望ま

とが必要であ

置にセッ

いる恒

（図

した値と

較

響を及ぼ

ましい

ある


- 104 -

























[] 膨潤圧 [MPa]


0 99 373 20 80 191 30 70 104 120 40 60 46 50 50 35 22 27 60 40 14 17

クニゲル V1 0 50 37（n=19 の平均） MX-80 0 75 247


- 105 -

















P1

CEC EXC f f

K





- 106 -




















- 107 -









る














- 108 -





- 109 -
























ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85 pH 100


液性限界 [] 4860 塑性限界 [] 314 塑性指数 [] 4546

粒度構成



- 110 -


試験No




φ30timesh10[mm]

φ50timesh10 [mm]

φ50timesh50[mm]

No1

上面加圧

0 分





No8 15 分 No9

上面加圧 0 分


No10 15 分 No11




[meq100g]



化学組成 [wt]

SiO2 697

TiO2 014

Al2O3 158

Fe2O3 169

MgO 219

CaO 200

Na2O 204

K2O 024

MnO 004

ZnO 001

SrO 002

ZrO2 -

CuO 001

Cr2O3 002

P2O5 003

Y2O3 001

BaO 017

Ig-loss[] 529

Total 1000

Cl -

SO4 061


- 111 -









- 112 -

② 試験結果







いる



























- 113 -




下面平均値

1974 1771 1951 1799 1514 1802 7000 7921971 1612 2091 1764 1511 1790 8000 7961818 2004 1501 1896 1816 1807 7300 7901967 1669 1816 1728 1735 1783 7000 10032005 1741 1667 1714 1661 1757 8000 9931910 1723 2029 1641 1518 1764 7300 10011944 1541 1823 1784 1875 1793 6700 8021895 1668 1945 1851 1451 1762 7000 8071894 1807 1901 1844 1549 1799 6900 7991926 1708 1848 1602 1878 1792 6800 10071863 1637 1640 1744 1945 1766 6700 9971945 1736 1804 1896 1552 1787 6900 9901785 1856 1836 1876 1625 1796 8300 7981850 1849 1795 1776 1726 1799 8300 7911777 1826 1879 1689 1741 1782 8600 7901712 1877 1823 1941 1538 1778 7600 10211747 1761 1740 1921 1720 1778 7500 10131684 1857 1852 1780 1755 1786 7700 1004

平均含水比

[]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

成型圧力[kgf]lt------------------------gt

試験No11-1

試験No11-2


下面 1731 1643 1729 1410 1550 1779 2048 1843 20921495 1416 1760 1863 1684 1756 1834 1983 18721585 1894 1777 1557 1823 1706 1884 1935 18171695 1745 1733 1852 2052 1765 1914 1877 18311842 1563 1752 1621 1644 1778 1871 1872 18271655 1829 1626 1840 1692 1794 1766 1793 18841840 1649 1883 1840 1893 1814 1853 1843 17921555 1850 1806 1818 1739 1726 1804 1659 18192019 1859 1762 1889 1791 1903 1703 1817 19171786 1803 1667 1702 1814 1812 1906 1947 17871794 1791 1709 1786 1777 1853 1884 1684 17681773 1830 1791 1811 1847 1875 1824 1857 18911749 1886 1987 1627 1834 1762 1731 1613 17561833 1795 1782 1832 1779 1818 1828 1796 18091852 1922 1771 1916 1867 1854 1810 1865 17281841 1736 1869 1735 1868 1767 1837 1818 17211851 1723 1884 1901 1856 1829 1671 1809 18321769 1747 1941 1893 1842 1887 1801 1742 18401950 1912 1776 1673 1868 1837 1846 1819 17941785 1871 1813 1850 1846 1700 1738 1822 17891797 1738 1465 1779 1625 1734 1824 1837 1726

1818 1789 1690 1949 1731 1440 1642 19352035 1514 2009 1728 1755 1578


1771 1774 1776 1779 1790 1804 1806 1810 1818

9850 10309 10146 10258 10103 10237 7403 8616 8392

982 983 986 931 968 950 972 979 970

成型圧 [kgf]

平均含水比 []


lt------------------------------------------gt

有効

粘土

密度

[M

gm

3]


[Mgm3]


- 114 -



下面平均値

1852 1683 1541 1426 1421 1585 830 8051418 1448 1542 1678 1826 1582 830 7641673 1559 1726 1596 1533 1617 800 6671678 1668 1652 1606 1542 1629 900 6691470 1529 1670 1679 1713 1612 1120 7061596 1597 1570 1570 1567 1580 1060 7081654 1675 1664 1318 1686 1599 850 7751546 1526 1473 1729 1542 1563 820 7661724 1406 1618 1576 1585 1582 860 7771549 1624 1577 1609 1546 1581 1020 7391641 1609 1585 1521 1659 1603 940 7241505 1715 1670 1511 1499 1580 1000 7691535 1655 1491 1544 1597 1564 980 7351606 1562 1569 1427 1699 1573 990 7861667 1608 1645 1596 1535 1610 1010 7161643 1697 1578 1595 1519 1606 1080 6911637 1686 1564 1483 1459 1566 1050 7181653 1650 1542 1471 1466 1556 820 8251529 1556 1675 1589 1587 1587 900 8181591 1530 1744 1463 1637 1593 920 7821564 1617 1511 1525 1626 1569 900 8101506 1700 1583 1486 1549 1565 850 7681743 1650 1488 1416 1486 1557 850 7521534 1596 1555 1479 1654 1563 870 8021529 1565 1590 1465 1684 1567 820 7531546 1752 1594 1462 1501 1571 800 8131514 1532 1701 1450 1652 1570 800 8131631 1497 1622 1507 1552 1562 860 8441542 1565 1693 1469 1584 1571 820 7871540 1661 1562 1597 1655 1603 850 8351539 1560 1659 1473 1665 1579 800 8311670 1605 1602 1566 1537 1596 980 7101632 1567 1566 1566 1545 1575 990 7241519 1656 1582 1503 1636 1579 880 8181616 1527 1479 1604 1598 1565 870 6911577 1624 1546 1651 1574 1594 1100 7391567 1564 1578 1562 1610 1576 1100 7181568 1524 1662 1513 1595 1573 1120 8431578 1591 1542 1595 1568 1575 1080 7241592 1644 1598 1564 1569 1593 1080 7231606 1533 1595 1576 1583 1579 1050 7501557 1628 1537 1626 1648 1599 980 7881526 1620 1651 1679 1532 1602 940 7691518 1673 1533 1600 1603 1585 960 7491574 1633 1615 1529 1492 1569 940 8041635 1547 1572 1478 1478 1542 890 7781593 1579 1544 1502 1680 1579 800 7741507 1520 1573 1490 1503 1518 1150 8271408 1483 1615 1628 1547 1536 1150 8101507 1731 1604 1588 1435 1573 1150 790

試験No9

試験No10

試験No11

成型圧力[kgf]

平均含水比

[]


試験No1

lt-----------------------gt

試験No2

試験No8

試験No3

試験No4

試験No5

試験No6

試験No7


- 115 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 116 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 117 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 118 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 119 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目


- 120 -




00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

000

002

004

006

008

010

012

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

平均

分散

値[-

]

試験No

試験No1 試験No2

試験No3 試験No4

試験No5 試験No6

試験No7 試験No8


試験No11


- 121 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 122 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 123 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 124 -




000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1‐1

試験No1‐2

試験No7‐1

試験No7‐2

試験No11‐1

試験No11‐2

1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 125 -





00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 126 -





















000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1

試験No7

試験No11

1 7 11


- 127 -


日ほど行った









- 128 -



② 試験結果










ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体


ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体



- 129 -




0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧計


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)





- 130 -


















れる





00

05

10

15

20

25

30

1 11 12 13 14 15 16 17

膨潤

圧(M

Pa)







- 131 -































録する

4) 温度の影響




- 132 -





















録する













- 133 -

参考文献






99-038 (1999)


2004-005 (2005)



98-021 (1998)



(2001)












(2005)







(2004)






- 134 -





研究報告 U92039 (1992)





(2006)


子力学会「2008 年秋の大会」pp727 (2008)


工学研究発表会pp247-248 (2009)


92-057 (1992)


JNC TJ8400 2002-025 (2002)



会pp2407-2408 (2003)









(2001)






「2008 年秋の大会」pp722 (2008)


会第 64 回年次学術講演会pp 229-230 (2009)


- 135 -
















報告研究報告 N09010 (2010)




No4 pp 181-190 (1982)


- 136 -

33 熱特性



































- 137 -












定常昇温法

面熱源法


点熱源法



測定法

パルス加熱法



任意加熱法





同心球法


定常法熱線法



縦型比較法


縦型直線法


定常法測定法


測定法













- 138 -








































- 139 -















- 140 -


プローブ

供試体熱電対

加熱線

電流計電流 A

λ

λp

50mm

100mm



- 141 -



球状プローブ

測定回路

測定装置


- 142 -























が有効である















- 143 -


















いる










ている


- 144 -



00

01

02

03

04

05

20 40 60 80 100 120

クニゲルV1




Therm

al c

onduc

tivi

ty [

W

mK]

Temperature T []








- 145 -







































- 146 -








































- 147 -






00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

The

rmal

conduc

tivi

ty [

Wm

]

Water content []


9601arak
長方形
9601arak
長方形


- 148 -







- 149 -













- 150 -








































- 151 -















Yamadaの式


- 152 -


















- 153 -




































をまとめた



- 154 -




































- 155 -

00

050

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []






ρd=14[Mgm3]

00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []







10-7

10-6

10-5

0 10 20 30 40

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []





10-7

10-6

10-5

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []




ρd=16[Mgm3]



10

12

14

16

18

20

-02 0 02 04 06 08





ρd=180[Mgm3]



10-7

10-6

10-5

-02 0 02 04 06 08




ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]

ρd=180[Mg m-3]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]





- 156 -






プレス方向



試料試料

試料

ピストン

ピストン


- 157 -



含水比 ω[]

飽和度 Sr[]

平均飽和度Sr[]



1

1 179

179

043 227

242 04906 440179 048 257

2 179

179

043 227

242 04851 416179 048 257

3 179

179

043 227

242 05034 414179 048 257

1

4 179

179

792 413

409 09962 539179 780 405

5 179

179

792 413

409 1032 592 179 780 405

6 179 179

792 413409 1024 580 179 780 405

1

7 176

177

1004 500

501 1018 542 177 1002 503

8 176

177

1004 500

501 1077 589177 1002 503

9 176

177

1004 500

501 1140 525 177 1002 503

1

10 180

180

1427 747

747 1295 542180 1426 747

11 180

180

1426 748

750 1405 589180 1422 752

12 180

180

1426 747

747 1367 525180 1426 747

1

13 182

182

1820 990

987 1365 533182 1800 984

14 182

182

1820 990

987 1464 505182 1800 984

15 182

182

1820 990

987 1510 550182 1800 984


- 158 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



2

1 178

177

045 23

24 04860 443177 048 24

2 178

177

045 23

24 04969 457177 048 24

3 178

177

045 23

24 04832 388177 048 24

2

4 180

179

763 400

405 09319 462179 790 411

5 180

179

763 400

405 1013 622179 790 411

6 180

179

763 400

405 1012 583179 790 411

2

7 177

177

1006 503

503 1028 562177 1010 503

8 177

177

1006 503

503 1014 520177 1010 503

9 177

177

1006 503

503 1047 572177 1010 503

2

10 180

180

1409 748

744 1376 639180 1411 741

11 180

180

1409 748

744 1353 608180 1411 741

12 180

180

1409 748

744 1376 641180 1411 741

2

13 180

180

1834 9791

985 1483 545180 1875 990

14 180

180

1834 9791

985 1505 534180 1875 990

15 180

180

1834 9791

985 1473 511180 1875 990


- 159 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



3

1 180

180

037 194

186 05686 483180 034 178

2 180

180

037 194

186 05195 440180 034 178

3 180

180

037 194

186 04876 384180 034 178

3

4 180

180

777 411

412 1015 590180 788 413

5 180

180

777 411

412 1059 562180 788 413

6 180

180

777 411

412 1085 619180 788 413

3

7 180

180

1012 514

5162 1096 588180 1016 519

8 180

180

1012 514

5162 1131 561180 1016 519

9 180

180

1012 514

5162 1134 542180 1016 519

3

10 181

181

1401 756

7552 1302 492181 1415 754

11 181

181

1401 756

7552 1428 595181 1415 754

12 181

181

1401 756

7552 1431 596181 1415 754

3

13 182

182

1821 998

993 1483 519182 1818 987

14 182

182

1821 998

993 1410 463182 1818 987

15 182

182

1821 998

993 1414 446180 1818 987


- 160 -


00

050

10

15

20 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱伝

導率

λ[W

m K

]

圧縮成型方法


4 10-7

5 10-7

6 10-7

7 10-7

8 10-7 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱拡

散率

　α

　[m

2s

]

圧縮成型方法






示す








000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[-

]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

試験No11-2

試験No1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

Press Type3

Press Type2

Press Type1


- 161 -





































- 162 -




















が必要である















- 163 -

4) 温度の影響




































- 164 -

























- 165 -

参考文献



資料JNC TN1400 99-022 (1999)












(1991)



92-052 (1992)



第 23号pp91~96 (1990)






99-006 (1999)




大会要旨集 I56p459 (2008)


TJ1600 97-004 (1997)


TJ1600 98-003 (1998)


TJ8400 99-065 (1999)


- 166 -








Vol13No2 (1988)








製品カタログ



術資料PNC TN8410 90-005 (1990)




97-071 (1997)












クル機構技術資料JNC TN8430 2004-005 (2005)


- 167 -

4おわりに




理の実施

























ある










- 168 -

謝辞



ます


- 169 ～ 170 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文

献調

査の

結果

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

に対

する

透水

試験










は定圧




飽和化の影響


果がある

飽和状


試体下部


与える等


ともに



の影響





結果がある




い






JI



10cm

およ

び高

さ12

cmが推

奨されている


0mm～φ2

00m

mでは

供


た



10m

m～

80m

m程度

であ


直径が

50m

m～

200m

m程

度であれば





より確認する

高さが

10m

m～

80m

m程

度であれば高





り確認する








組成の影響



留水海




温度の影響


試験を


一定の環


なお温


期間中の



含有率の影響




る




ある



する










成の影響




じて記録する


影響





った


る





ある



密度

不均

一性

の影

響




め供試





有効である

注）上記

の表のうち「

試験法自体に



- 171 ～ 172 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文献

調査

の結

果

膨潤

圧試

験に

は

拘束

型試

験装

置と

圧密

類似

型試

験装

置が

用い

られ

てお

り

圧密

類似

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤

圧が

拘束

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤




16M

gm







試験装置



必要に応










討課題である


飽和化の影響


なる




12及

び1

4Mg

m3では


効粘土密度

16M

gm





た









する






とい



効粘土密度

16M

gm


有効

粘土密度

18M

gm

3を



(d)と

高さ

(h)の

比(h

d)に

比例して膨潤


文献


15M

gm


は件


16M

gm

3程度以上で


有効粘土密度

16M

gm

3程







文献


17M

gm



ものの密度

16M

gm


試験



12M

gm

3 1

4Mg

m3及び

16M

gm





16M

gm


性が

ある




比を記録する






組成の影響






録する


温度の影響


果がある

試験を実






含有率の影響


圧が




ベントナ



る







混合材の







成の影響






影響


影響


異方性の



る



である



密度

不均

一性

の影

響


把握


て


3か月程度の






密度の不













- 173 ～ 174 -

表4-

3 (1

2)



現状での知見


今後の課題



の影響




4つ


4つの

測定法に



れていない

4つの測定法で









る


態による影響






は4つの測定





供試体の作


けて材料を


合材のばら







る



文

献調

査の

結果

温

度条

件が

60

にお

いて

熱伝

導率




供

試体

中や

測定

容器

の隙

間等

から

水分

が蒸

発す

る等









ホ



球















寸法例を示す


φ110

timesh12

0mmφ3

00timesh

460m

mφ5

0timesh8

0mm

等の試

料を



W50

timesL10

0timesH

50m

mφ6

00timesh

500m

m等の試

料を用い



φ20times

h10m

mの

試料

2片を用


る


φ50times

h10m

mの

試料

2片を用


る


以下に示す



60倍の

供試体


ホットワ



50m

m長

さ

100m

m程度と


が20

mm

以上



が直径

20m

m高さ

10m

mの円柱

状の試料を

2片用いる



3倍以上の

広さを



2片用

いる









ことから

4つ



熱拡散率は


響は受けな


ータ整理を

行う場合

4つの

測定法と



組成の影響







ある













3つの測定法に

関しても通



題である


温度の影響



100










測定を実施


用いて温度


物性値測定


また温度


測定期間中






の課題である


- 175 ～ 176 -

表4-

3 (2

2)



現状での知見


今後の課題


含有率の影響


わる検討例は






る





文献



土粒


とは


ない

試験終了


土粒子密


トナイト


密度を記

録する



課題である



成の影響


検討例は





記録する



Na

型のクニゲル

V1と

Ca型


V1を用




の課題である


影響


例は





て記録する







響



















の3つの測定

法を用いて



の課題である


- 177 -




- 179 -

著者

発行年

論文名

発行元

番号等

項目

1

末岡徹ほか

19

90年


-2-高圧


大成建設


熱

2 末岡徹ほか

19

90年


地盤工学会

第


透水

3

緒方信英ほか

19

91年


地盤工学会

第


熱

4

末岡徹ほか

19

91年


土木学会

第


3部

pp4

28-4

29熱

5

藤田朝雄ほか

19

92年



PNC

TN

1410

92-

052

熱


19

92年



PNC

TN

8410

92-

057

膨潤

熱

透水

7

菅原宏ほか

19

92年


地盤工学会

第


膨潤

8

小峯秀雄ほか

19

92年


土木学会

第


pp6

66-6

67

透水


19

92年





U92

039

膨潤

10 尾上篤生

19

92年


土木学会

第


膨潤

11

尾上篤生

19

93年


土木学会

第


3部

pp3

58-3

59膨潤

12

三谷泰浩ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

80-1

081透水

13

谷澤房郎ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

82-1

083透水

14

中島均ほか

19

94年



地盤工学会

第


膨潤


19

94年


地盤工学会

第


透水

16

八鍬昇ほか

19

94年


地盤工学会

第


透水

17

中村裕昭ほか

19

94年


土木学会

第


3部

pp2

02-2

03透水


19

95年



地盤工学会

第


膨潤

19


1996年


地盤工学会

第


透水

20

中島晃ほか

19

96年


地盤工学会

第


透水

21

田代勝浩ほか

19

96年


地盤工学会

第


膨潤

22

吉田弘明

19

96年



土木学会

第


pp5

44-5

45

透水


19

96年



土木学会

第


pp5

46-5

47

透水


- 180 -


19

97年


地盤工学会

第


膨潤

25

小峯秀雄ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

26

雨宮清ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

27

菅野ほか

19

97年


地盤工学会

第


透水

28


1997年


土木学会

第


3部

(A)

pp1

2-13膨潤

29

熊田俊明ほか

19

97年





E86

熱


19

97年



PNC

TN

8410

97-

296

透水

31

小峯秀雄ほか

19

97年


とその評価法



U96

029

膨潤


19

98年




PNC

TN

8410

98-

021

膨潤


19

98年




40(３

)19

9810

06

熱


19

98年


地盤工学会

第


膨潤

35

小峯秀雄ほか

19

98年


地盤工学会

第


膨潤

36

中島晃ほか

19

98年



地盤工学会

第


膨潤


19

98年


土木学会

第


3部(A

)pp

584

-585透水

38

古市光昭ほか

19

99年




vol5

No

2 膨潤

透水

39

長田徹ほか

19

99年



地盤工学会

第


膨潤


19

99年


土木学会

第


-B37

2 膨潤


19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-03

8 膨潤

42

高治一彦ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-04

1 膨潤

43

鈴木英明ほか

19

99年



JN

C T

N84

30 9

9-00

6 熱

44 谷口航ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-05

2 熱

45

小峯秀雄ほか

19

99年






U99

013

膨潤


20

00年



地盤工学会

第


膨潤


- 181 -


20

00年


の適用性

地盤工学会

第


膨潤

48 長田徹ほか

20

00年




地盤工学会

第


膨潤


2000年



土木学会

第


CS

CS-

190

熱

50 今井久ほか

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

193

膨潤

51

田中益弘

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

198

透水

52


2000年


-水-応力連成



JN

C T

N84

00 2

000-

008

熱


20

01年


地盤工学会

第


熱

54

田中益弘ほか

20

01年


地盤工学会

第


膨潤

55


2001年


地盤工学会

第


56

小峯秀雄ほか

20

01年



地盤工学会

第


透水

57 杉田裕ほか

20

01年



土木学会

第


CS

pp2

-3

透水

58 石井卓ほか

20

01年


土木学会

第


CS

pp2

0-21

透水

59

足立格一郎

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-003

膨潤

60 中島均ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-004

透水

61

雨宮清

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-007

透水

62

今井久ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-008

膨潤

63

小峯秀雄

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-007

透水


20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-011

透水

65

CH

ER

IFほか

20

01年




43(9

)20

0109

30

熱


20

01年


性



U00

041

透水


2001年



土木学会


673巻

54号

pp6

1-70膨潤


- 182 -


2002年


地盤工学会

第


69

崔紅斌ほか

20

02年


地盤工学会

第


膨潤

70 小峯秀雄

20

02年



地盤工学会

第


透水

71 井上誠ほか

20

02年



地盤工学会

第


膨潤


20

02年


試み

土木学会

第


CS

CS1

0-03

5 透水

73 雨宮清ほか

20

02年



土木学会

第


CS

CS1

0-04

7 膨潤

74 直井優ほか

20

03年



地盤工学会

第


膨潤


20

03年


地盤工学会

第


熱

76

片岡哲之ほか

20

03年



地盤工学会

第


透水

77 崔紅斌ほか

20

03年


性

地盤工学会

第


膨潤


20

03年


土木学会

第


3部Ⅲ

-513

pp1

025-

1026

膨潤


20

03年


第


CS

CS7

-017

pp3

11-3

12

熱

80 石井卓ほか

20

03年

1E

-13


土木学会

第


CS

CS7

-021

pp3

19-3

20

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-022

pp3

21-3

22

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-033

pp3

43-3

44

透水


20

03年


NaC

l濃度の影響

土木学会

第


CS

CS7

-036

pp3

49-3

50

膨潤


20

03年





JN

C T

N84

30 2

003-

002

透水


2003年


性の取得－


JN

C T

N84

30 2

003-

009

熱


- 183 -

86 増田良一

20

04年





熱

87

崔紅斌ほか

20

04年


土木学会


No

764Ⅲ

-67

pp2

75-2

85

88

直井優ほか

20

04年


評価

地盤工学会

第


膨潤

89 佐川修ほか

20

04年



第


透水


20

04年



地盤工学会

第


透水


20

04年


第


膨潤


20

04年


地盤工学会

第


膨潤


20

04年


関する検討

地盤工学会

第


透水

94 長谷川琢磨

20

04年




N04

005

透水

95

田中幸久ほか

20

04年




N04

007

膨潤

96 児玉潤ほか

20

04年


土木学会


No

764

pp3

19-3

28

膨潤


20

04年


土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

04年


的調査

土木学会

第


3部

3-25

5 膨潤


20

04年



ついて～

土木学会

第


CS

CS1

-43

透水


20

04年



土木学会

第


CS

CS1

-44

透水

101 中島均ほか

20

04年

1E

-13



土木学会

第


CS

CS-

46

透水

102 石井卓ほか

20

04年



土木学会

第


CS

C

S1-4

7 透水


20

05年



JN

C T

N84

30 2

004-

005

膨潤

熱

透水


- 184 -


20

05年




JN

C T

J540

0 20

04-0

02

膨潤


20

05年


地盤工学会

第


pp 2

573-

2574膨潤

10


20

05年

X線


地盤工学会

第


pp 1

305-

1306透水

10


20

05年


の変化

地盤工学会

第


pp 2

65-2

66 膨潤


20

05年


Na型および

Ca型ﾍﾞﾝﾄ


地盤工学会

第


pp 1

303-

1304透水


20

05年


置の構築

地盤工学会

第


pp 3

51-3

52 膨潤


20

05年


-4





Ｌ33

透水

111 直井優ほか

20

05年


土木学会


No

785Ⅲ

-70

pp3

9-49

膨潤


2005年


土木学会

第


3部

pp 1

01-1

02

膨潤


20

05年


土木学会

第


3部

pp 1

15-1

16

膨潤

114 石井卓ほか

20

05年



土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

05年


の評価

土木学会

第


3部

3-32

2 透水


20

06年



土木学会


vol6

2N

o3

pp5

73-5

78透水


20

06年


地盤工学会

第


透水

11


20

06年


る実験的研究

地盤工学会

第


pp 2

99-3

00 膨潤

119 高尾肇ほか

20

06年


第


膨潤

透水

12


20

06年


(その２

) 土木学会

第


pp 3

21-3

22

透水

12


2006年


第


膨潤透水

122 佐藤治夫

20

06年





B43

膨潤


- 185 -


20

06年





B47

膨潤

透水

12

4 佐藤泰ほか

20

07年





I47

透水


20

07年


地盤工学会

第


膨潤

12

6 浅野純ほか

20

07年


地盤工学会

第


膨潤


20

07年


地盤工学会

第


pp 1

027-

1028透水


20

07年


験的研究

土木学会

第


pp 1

93-1

94

透水


20

07年





N07

008

膨潤

透水

13

0 佐藤治夫

20

08年






I1

膨潤

131 杉浦航ほか

20

08年


地盤工学会

第


pp2

127-

2128膨潤


20

08年



地盤工学会

第


透水


20

08年


響のモデル化

地盤工学会

第


膨潤

透水

13


20

08年


地盤工学会

第


膨潤

13


20

08年


(その１


る検討

土木学会

第


pp 1

95-1

96

膨潤

136 田中幸久

20

08年


測定




M31

膨潤

透水

13


20

08年


験的取得




L29

透水

138 杉浦航ほか

20

09年


地盤工学会

第


18p

p23

5-23

6膨潤


20

09年


地盤工学会

第


124

膨潤

透水

14

0 小峯秀雄

20

09年


地盤工学会

第


124

透水


- 186 -

141 田中幸久

20

09年





L32

膨潤

142 三好悟ほか

20

09年





L33

膨潤


20

09年


討


20

09年秋の大会

L34

pp5

96

膨潤

透水




表５SI 接頭語




リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg










カロリー cal











表し方























名称記号





































組立量




デジベル dB



名称記号















ii






(2) 膨潤圧試験













である


iii














iv







v

目次





32 膨潤特性55


参考文献133



参考文献165

4 おわりに167

謝辞168



vi

Contents






References50


References133



References165

4 Summary167

Acknowledgement168



- 1 -

1 はじめに












と考えられる


























- 2 -



- 3 -



(1999)


ldquo (2007)


(2009)



委員会 (2008)



会(第 32 回) 資料 5-2 (2008)







(2009)


- 4 -




































した


- 5 -

表2

1-1


1)

人工ﾊﾞﾘｱ

機能

主な

対応部位

重要度の高い

パラメータ


態）

性能を支配

する主要な

物理化学

特性















有率


鉱物

組成


有

率）

乾燥密度



強度変形係数

膨潤圧

透水係数

間隙水の水

質

塩水の影響


―

厚さ



強度変形係数

膨潤圧

低透水層

厚さ

短絡経路の

有無



膨潤圧

透水係数

厚さ

鉱物組成


強度変形係数

膨潤圧

低透水性

空洞

内充

てん材



密度

鉱物変質

鉱物組成

強度変形係数

鉱物組成

実行拡散係数

基質部の空

隙構造



鉱物組成

実効拡散係数


積

ひび割れ幅

長さ

本数



微生物活動


低透

水層

の不等沈

下に

伴う応力

発生

による

ひび割れ形成

鉱物組成

圧縮強度

低拡散性

低拡散層

厚さ

厚さ（健全

部）



鉱物組成

実効拡散係数


厚さ

鉱物組成

圧縮強度

鉱物組成



鉱物組成

収着分配係数

間隙水の水

質



―

核種

収着性

区画

内充

てん

材


ｯﾄ

低拡

散層

収着体積

当該部位の

体積


鉱物組成

収着分配係数

収着体積

鉱物組成


- 6 -



右に示す考

慮すべき特

性を必要と

する処分














LLW 処分




組成等）





JIS 規格有




施工性）


JISJGS 規格有


法等
















と考えた


ることとした


- 7 -

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]














22 役割分担





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性






- 8 -

23 検討手順













24 適用範囲













考えている


- 9 -





(1999)





工学研究発表会pp247-248 (2009)








工学研究発表会pp247-248 (2009)





















- 10 -




研究報告 U92039 (1992)


- 11 -








31 透水特性





























- 12 -














配合率

()

乾燥密度

[Mgm3]

記載された

透水係数

[ms]


った透水係数

[ms]



透水係数()

100 179 571E-13 566E-13 99

100 178 132E-13 133E-13 101

100 184 822E-14 826E-14 100

100 182 191E-13 189E-13 99

100 182 120E-13 118E-13 98

100 186 119E-13 118E-13 99

100 171 282E-13 283E-13 100

100 176 163E-13 163E-13 100

100 180 781E-14 773E-14 99

80 194 530E-13 507E-13 96

80 196 165E-13 158E-13 96

80 198 772E-14 739E-14 96

80 187 121E-13 118E-13 98

80 190 853E-14 830E-14 97

80 194 513E-14 495E-14 96

80 180 173E-13 166E-13 96

80 184 900E-14 871E-14 97

80 188 653E-14 630E-14 96

70 209 735E-13 734E-13 100

70 211 124E-13 124E-13 100

70 213 975E-14 972E-14 100

70 207 102E-13 101E-13 99

70 211 771E-14 765E-14 99

70 214 424E-14 422E-14 100

70 192 141E-13 141E-13 100

70 197 593E-14 592E-14 100

70 200 394E-14 396E-14 101

50 213 102E-12 972E-13 95

50 215 325E-13 309E-13 95

50 210 216E-13 207E-13 96

50 206 247E-12 235E-12 95

50 217 226E-13 216E-13 96

50 213 133E-13 127E-13 95

50 198 278E-13 267E-13 96

50 203 160E-13 154E-13 96

50 206 120E-13 115E-13 96


- 13 -

透水

試験

装置

（A

）15）

透水

試験

装置

（B

）33）

透水

試験

装置

（C

）23）

28)

27)

37)

49)

透水

試験

装置

（D

）21）

34）

透水

試験

装置

（E）

21）

透水

試験

装置

（F）

17）

透水

試験

装置

（G

）42）

透水

試験

装置

（H

）35）

36)

透水

試験

装置

（I）

38）

透水

試験

装置

（J）

39）

図3

1-1(


透水

試験

装置

（K）

66）

透水

試験

装置

（L）

67）

32)


- 14 -

透水

試験

装置

（M

）24）

透水

試験

装置

（O

）50）

59)

60)

13)

70)

透水

試験

装置

（P

）58）

透水

試験

装置

（Q

）62）

透水

試験

装置

（R

）63）

透水

試験

装置

（S）

64）

透水

試験

装置

（T）

19）

透水

試験

装置

（N

）65）

図3

1-1(



- 15 -





成した


























- 16 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

松本ほか27)

長谷川24)


53)

田中中村19)

温度記載無

前田ほか39)

小峯34)


50)

佛田ほか70)




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


長谷川24)


53)


前田ほか39)


59)温度記載無


13)温度記載無

佛田ほか50)

佛田ほか70)





- 17 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)




23)


47)温度記載無



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯ほか59)


50)





- 18 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)



佛田ほか50)





- 19 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無





- 20 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms






- 21 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)


温度記載無




















- 22 -



る影響要因


②試験手順に

よる影響要因

飽和化の影響





③試験条件に

よる影響要因

温度の影響







よる影響要因
























- 23 -





































- 24 -






















（e）まとめ




- 25 -

表3

1-3


剛性

セル

を用

いた

定圧

透水

試験

法三

軸セ

ルを

用い

た定

圧透

水試

験法

剛性

セル

を用

いた

変水

位透

水試

験法

圧密

試験

法フ

ロー

ポン

プ試

験法

実績

試験

時間

長所

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる真

空に

する

背

圧を

上げ

るな

ど飽

和化

の工

夫が

容易

河

野西

垣法

によ

る透

水係

数測

定前

の飽

和度

の確

認が

可能

側

面の

みず

みち

の影

響が

ない

と言

われ

てい

る

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

真

空に

する

など

飽和

化の

工夫

が容

易

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

短所

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

変

形が

生じ

るた

め所

定の

密度

での

測定

が困

難透

水圧

の上

昇に

伴い

側

圧も

制御

する

必要

があ

る

装

置が

大掛

かり

でコ

スト

が高

い

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

高

密度

の場

合

長期

試験

にな

る

動

水勾

配一

定の

実験

が不

可

飽

和化

が容

易に

でき

ない

供

試体

側面

と容

器内

側壁

との

摩擦

がば

らつ

きの

要因

とな

る

透

水係

数を

算出

する

過程

に変

形係

数な

どの

パラ

メー

タが

必要

とな

り

ばら

つき

の要

因が

増加

主

に岩

石材

料で

適用

され

てお

り

ベン

トナ

イト

系材

料の

よう

な変

形性

の高

い材

料に

は適

用が

困難

な可

能性

があ

る

供試

体サ

イズ

初

期飽

和度

が同

一で

あれ

ば

透水

係数

を測

定す

る前

に飽

和さ

せる

時間

は

どの

試験

法も

同じ

時間

を要

する

はず

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

の透

水試

験が

測

定よ

りも

飽和

化に

時間

を要

する

こと

を勘

案す

れば

差

は小

さい


- 26 -




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)






前田ほか39)





- 27 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)






佛田ほか50)

佛田ほか70)
























ておく


- 28 -


成型する


る
















方法 16)







- 29 -

17 1810-13

10-12



透水係数

（m

s）













- 30 -























る（図 31-23）

















- 31 -













- 32 -






- 33 -



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)

長谷川24)






前田ほか39)










- 34 -







































- 35 -















- 36 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)









1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)





鈴木ほか49)




- 37 -



























- 38 -


5) 温度の影響








- 39 -













ている












- 40 -









いる





























- 41 -




- 42 -



05 1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)








- 43 -
















（式 31-2）






（式 31-3）


水の密度[Mgm3]






- 44 -




必要となる

























られている 75)









- 45 -






きる




した







sum=

=n

j j

jk

HHk1

（式 31-4）





- 46 -









密度 16Mgm3）


















- 47 -

10-14 10-13 10-12


























- 48 -










である

5) 温度の影響



がある


















- 49 -











- 50 -

参考文献











2 (2004)









(1987)








(2004)


No4pp181-190 (1982)









- 51 -



工学研究発表会pp247-248 (2009)










N04005 (2004)






(1997)


2004-005 (2005)










pp207-223 (2007)



pp341-342 (2006)






- 52 -








集 No673Ⅲ-54pp61-70 (2001)



(1998)







pp93-94 (2004)



会pp309-310 (2003)












92-057 (1992)







- 53 -


















pp193-194 (2007)



術講演会pp2-3 (2001)



会」p587 (2005)


学研究発表会pp337-338 (1996)


子力学会「2008 年秋の大会」p727 (2008)







表会pp1177-1178 (2003)





- 54 -




pp1303-1304 (2005)












研究報告 N09014 (2010)


- 55 -

32 膨潤特性








必要がある





























体上下両

縮成型し

の給水方

初期含水

程度のも

両端面から荷

した後成型

方法に関して

水比としては

ものまでを対

膨潤

膨

荷重を載荷す

型治具から一

ては供試体下

は具体的な数

対象とした試

潤圧試験装置

膨潤圧試験装

JAEA

する方法（以

一旦供試体を

下面から給水

数値は不明で

試験が行われ

置（A）3)

膨潤圧

装置（D）5)

A-Research 201

- 56 -

以下「上下面

を抜き出して

水する方法


れていた

膨

圧試験装置

10-025

面加圧」とい

て試験に供す

上下両端面


膨潤圧試験装

（C）7)

膨潤圧試

いう）に区分

する方法など

面から給水す

で行っている

装置（B）4)

試験装置（E）

分されるま

もあった供

る方法に区分

るものから

）6)

また圧

供試体へ

分され

大 20


- 57 -






- 58 -


















かった


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]



前田ほか ⁵⁾











- 59 -



0

1

2

3

4

5

6

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾


田中 sup2sup1⁾



0

10

20

30

40

50

60

70

12 14 16 18 20 22

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾




- 60 -



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14 15 16 17 18 19 20

膨潤

圧[M

Pa]


直井ほか ⁸⁾


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

08 10 12 14 16 18

膨潤

圧[M

Pa]


前田ほか ⁵⁾


直井ほか ⁸⁾



- 61 -



0

2

4

6

8

10

12

1 12 14 16

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾

00

20

40

60

80

100

07 09 12 14

JNC関係式 2005

komine model


小峯緒方10）

前田ほか5）

笹倉ほか24）

直井ほか25）

直井ほか14）

膨潤

圧 [

MPa]



- 62 -





討を行う


































- 63 -
















【試験ケース B-0-1～B-0-4】




【試験ケース B-1-1～B-1-4】






+ 584 K+ 20 Mg++ 28 Ca++ 424 Total 1057


- 64 -


着目した



初期含水比

()

初期飽和度

()

試験後の

飽和度 ()


飽和のた

めの給水

条件

膨潤圧

(MPa)

拘束型

試験装

置

基本ケース

A-0-1 1217


244 1060

高さ 10 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0347

A-0-2 1417 327 1036 0755

A-0-3 1612 437 1036 2687 給水条件 A-1-1 1210


170 10721供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0252 A-1-2 1408 227 10661 0541 A-1-3 1600 301 10811 1836

初期含水

比 A-2-1 1220 229 502 1023 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0442 A-2-2 1401 192 549 1082 0769 A-2-3 1592 163 617 1049 2137 A-2-4 1216 350 764 1030 0462 A-2-5 1389 270 758 1011 0925 A-2-6 1617 212 832 1035 2464

初期乾燥

密度の不

均一性

A-3-1 平均 1399 (1593

1404 1200)


平均 326 (422

320 237)

10292

高さ 30 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0605

A-3-2 平均 1593 (1683

1594 1501)

平均 425 (484 423 369)

9352 2191

A-3-3 平均 1598 (1788

1600 1406)

平均 439 (571

427 320)

9082 2128

圧密類

似型試

験装置

基本ケース

B-0-1 1214


243 1303

高さ 5 直径 60

供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0342

B-0-2 1420 329 1249 0752

B-0-3 1609 435 1312 1379

B-0-4 1808 593 1679 2410

給水条件 B-1-1 1206 238 1263 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0196 B-1-2 1399 315 1322 0389 B-1-3 1590 423 1479 0914 B-1-4 1796 582 1625 2164







- 65 -





② 試験結果







ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


- 66 -








































- 67 -




0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M






0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M







- 68 -

























0

1

2

3

4

5

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧（MPa

）







- 69 -

示唆している

P S S K U SSS

S US S

Kσprime U

P

式 32-1






置型（小峯緒

方1999）


中ほか20092）




- 70 -







































- 71 -

















- 72 -













- 73 -











- 74 -












ゴムバルーン

試験カラム

圧力調整弁


加圧タンク

試験水



123456789123456789123456789123456789

データロガ

ロードセル

0

2

4

6

8

00 05 10 15 20 25

乾燥密度120Mgm3

乾燥密度140Mgm3

乾燥密度160Mgm3

乾燥密度180Mgm3

膨潤

応力

[M

Pa]



- 75 -

















該当する








20

15

10

05

00

膨潤圧 (MPa)

100806040200






- 76 -








ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85

pH 100

膨潤力 [ml2g] 20


液性限界 [] 4860

塑性限界 [] 314

塑性指数 [] 4546

粒度構成

大粒径 [mm] 0075

礫分 [] 0

砂分 [] 00

シルト分 [] 132

粘土分 [] 868


- 77 -



[meq100g]



化学組成 [wt]



Cl - SO4 061


反力枠

容器本体




- 78 -





容器本体

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠


- 79 -


供試体

寸法

[mm]

試験 NoA




試験を実施

φ20timesh10

（試験 NoA20）

φ50timesh10

（試験 NoA50）

試験 NoB





施

φ20timesh10


φ20timesh20


φ20timesh30


φ20timesh40


φ50timesh10

（試験 NoB50）

φ100timesh10

（試験 NoB100-1）

φ100timesh50

（試験 NoB100-2）

試験 NoC





施

φ20timesh10

（試験 NoC20）

φ50timesh5


φ50timesh10


φ60timesh20

（試験NoC60）

φ100timesh10

（試験 NoC100-1）

φ100timesh50

（試験 NoC100-2）


初期含水比 [] 65～85 65～145 67 70～145

② 試験結果






















- 80 -










0

20

40

60

80

100

120

140

0

2

4

6

8

10

12

14

00 05 10 15 20 25 圧

縮成

型圧

[MPa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

00 01 02 03 04 05 06

圧縮

成型

圧[M

Pa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧


- 81 -




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0 2 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目


- 82 -





00

20

40

60

80

100

120

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0

10

20

30

40

50

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]



- 83 -



















00

50

100

150

200

170

175

180

185

190

00 05 10 15 20 25

膨潤

圧[M

Pa]

有効

粘土

密度

[Mg m

‐3]



膨潤圧


- 84 -



乾燥密度 [Mgm3] 170 180


初期含水比 [] 49213 04995117145 09261389

試験温度室温




- 85 -




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

平衡

膨潤

圧力

[MPa]

初期飽和度 []

18Mgm3

17Mgm3


- 86 -


















大粒径 2mm

タイプ Na 型


液性限界 () 3551

塑性限界 () 228

塑性指数 3323








- 87 -




- 88 -







- 89 -














- 90 -

表 32-11 試験ケース 28)









図 32-39 参照）


- 91 -

図 32-37 膨潤圧試験器 9)29)


表 32-13 試験ケース 29)

表 32-12 試験ケース 9)


- 92 -











- 93 -















日ほど行った





② 試験結果






ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ

ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ


- 94 -




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)





- 95 -









る













0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

膨潤

圧(M

Pa)

初期飽和度 ()





- 96 -












されている


- 97 -




- 98 -














） 279 284 271 268 288


57 71 84 71 80


1166 1054 0795 1035 1348


0631 0572 0119 0620 0646


0464 0328 0585 0333 0522


003 0026 0019 0019 0038


0041 0128 0072 0063 0142


- 99 -












- 100 -











4) 温度の影響














10-3

10-2

10-1

100

101

102

00 050 10 15 20 25

蒸留水








平衡

膨潤

応力

[MP

a]


降水系地下水

海水系地下水

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)


- 101 -


表 32-17 試験条件 3)


- 102 -













田中

トし飽

温槽中の

32-53(a

大きな差

(a) 有効

以上で

すと思わ

また温

35

30

25

20

15

10

05

00


図

横山 42)は

飽和させた後

の供試体の膨

a)参照）恒温

差はないこと

効膨潤圧の経

図 32-53

で示した文献

われるした

温度管理がで

200

加熱開

　　　実験ケ

No No No

図 32-52 膨

乾燥密度 1

後に 609

膨潤圧は時間

温槽から取出

と（図 32-53

経時変化に及

飽和した高

献によれば

がってでき

できない場合

40000

開始後の経過


(Mgm3)

o1 1518 o2 1514 o3 1512

試

試

試

JAEA

膨潤圧試験に

12141

90120

間とともに低

出し室温下

3(b)参照）な

ぼす温度の影

高密度ベン

いずれの場

きるだけ温度

合は試験中

6000

日数

加熱温度

() 60 90 120

試験ケースNo1

試験ケースNo2

試験ケースNo3

加熱前膨潤圧

A-Research 201

- 103 -

における膨潤

6Mgm3のク

の恒温槽に

低下しその

下で測定した

などの実験結

影響 (

トナイトの膨

場合も試験時

度管理が可能

中の温度測定

10-025

潤圧と温度の

クニゲル V1

に 1 年程度入

程度は温度

た膨潤圧は恒

結果を示して

(b) 加熱前後

膨潤圧に及ぼ

時の温度は膨

能な環境条件

定を行い記録

経時変化の例

供試体を拘

入れて膨潤圧

が高いほど大

恒温槽に入れ

ている

後における膨

ぼす高温履歴

膨潤圧の測定

件で試験を行

しておくこ

例

束型試験装置

を測定してい

大きいこと

る前に測定

膨潤圧の比較

歴の影響 42)

定結果に影響

うことが望ま

とが必要であ

置にセッ

いる恒

（図

した値と

較

響を及ぼ

ましい

ある


- 104 -

























[] 膨潤圧 [MPa]


0 99 373 20 80 191 30 70 104 120 40 60 46 50 50 35 22 27 60 40 14 17

クニゲル V1 0 50 37（n=19 の平均） MX-80 0 75 247


- 105 -

















P1

CEC EXC f f

K





- 106 -




















- 107 -









る














- 108 -





- 109 -
























ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85 pH 100


液性限界 [] 4860 塑性限界 [] 314 塑性指数 [] 4546

粒度構成



- 110 -


試験No




φ30timesh10[mm]

φ50timesh10 [mm]

φ50timesh50[mm]

No1

上面加圧

0 分





No8 15 分 No9

上面加圧 0 分


No10 15 分 No11




[meq100g]



化学組成 [wt]

SiO2 697

TiO2 014

Al2O3 158

Fe2O3 169

MgO 219

CaO 200

Na2O 204

K2O 024

MnO 004

ZnO 001

SrO 002

ZrO2 -

CuO 001

Cr2O3 002

P2O5 003

Y2O3 001

BaO 017

Ig-loss[] 529

Total 1000

Cl -

SO4 061


- 111 -









- 112 -

② 試験結果







いる



























- 113 -




下面平均値

1974 1771 1951 1799 1514 1802 7000 7921971 1612 2091 1764 1511 1790 8000 7961818 2004 1501 1896 1816 1807 7300 7901967 1669 1816 1728 1735 1783 7000 10032005 1741 1667 1714 1661 1757 8000 9931910 1723 2029 1641 1518 1764 7300 10011944 1541 1823 1784 1875 1793 6700 8021895 1668 1945 1851 1451 1762 7000 8071894 1807 1901 1844 1549 1799 6900 7991926 1708 1848 1602 1878 1792 6800 10071863 1637 1640 1744 1945 1766 6700 9971945 1736 1804 1896 1552 1787 6900 9901785 1856 1836 1876 1625 1796 8300 7981850 1849 1795 1776 1726 1799 8300 7911777 1826 1879 1689 1741 1782 8600 7901712 1877 1823 1941 1538 1778 7600 10211747 1761 1740 1921 1720 1778 7500 10131684 1857 1852 1780 1755 1786 7700 1004

平均含水比

[]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

成型圧力[kgf]lt------------------------gt

試験No11-1

試験No11-2


下面 1731 1643 1729 1410 1550 1779 2048 1843 20921495 1416 1760 1863 1684 1756 1834 1983 18721585 1894 1777 1557 1823 1706 1884 1935 18171695 1745 1733 1852 2052 1765 1914 1877 18311842 1563 1752 1621 1644 1778 1871 1872 18271655 1829 1626 1840 1692 1794 1766 1793 18841840 1649 1883 1840 1893 1814 1853 1843 17921555 1850 1806 1818 1739 1726 1804 1659 18192019 1859 1762 1889 1791 1903 1703 1817 19171786 1803 1667 1702 1814 1812 1906 1947 17871794 1791 1709 1786 1777 1853 1884 1684 17681773 1830 1791 1811 1847 1875 1824 1857 18911749 1886 1987 1627 1834 1762 1731 1613 17561833 1795 1782 1832 1779 1818 1828 1796 18091852 1922 1771 1916 1867 1854 1810 1865 17281841 1736 1869 1735 1868 1767 1837 1818 17211851 1723 1884 1901 1856 1829 1671 1809 18321769 1747 1941 1893 1842 1887 1801 1742 18401950 1912 1776 1673 1868 1837 1846 1819 17941785 1871 1813 1850 1846 1700 1738 1822 17891797 1738 1465 1779 1625 1734 1824 1837 1726

1818 1789 1690 1949 1731 1440 1642 19352035 1514 2009 1728 1755 1578


1771 1774 1776 1779 1790 1804 1806 1810 1818

9850 10309 10146 10258 10103 10237 7403 8616 8392

982 983 986 931 968 950 972 979 970

成型圧 [kgf]

平均含水比 []


lt------------------------------------------gt

有効

粘土

密度

[M

gm

3]


[Mgm3]


- 114 -



下面平均値

1852 1683 1541 1426 1421 1585 830 8051418 1448 1542 1678 1826 1582 830 7641673 1559 1726 1596 1533 1617 800 6671678 1668 1652 1606 1542 1629 900 6691470 1529 1670 1679 1713 1612 1120 7061596 1597 1570 1570 1567 1580 1060 7081654 1675 1664 1318 1686 1599 850 7751546 1526 1473 1729 1542 1563 820 7661724 1406 1618 1576 1585 1582 860 7771549 1624 1577 1609 1546 1581 1020 7391641 1609 1585 1521 1659 1603 940 7241505 1715 1670 1511 1499 1580 1000 7691535 1655 1491 1544 1597 1564 980 7351606 1562 1569 1427 1699 1573 990 7861667 1608 1645 1596 1535 1610 1010 7161643 1697 1578 1595 1519 1606 1080 6911637 1686 1564 1483 1459 1566 1050 7181653 1650 1542 1471 1466 1556 820 8251529 1556 1675 1589 1587 1587 900 8181591 1530 1744 1463 1637 1593 920 7821564 1617 1511 1525 1626 1569 900 8101506 1700 1583 1486 1549 1565 850 7681743 1650 1488 1416 1486 1557 850 7521534 1596 1555 1479 1654 1563 870 8021529 1565 1590 1465 1684 1567 820 7531546 1752 1594 1462 1501 1571 800 8131514 1532 1701 1450 1652 1570 800 8131631 1497 1622 1507 1552 1562 860 8441542 1565 1693 1469 1584 1571 820 7871540 1661 1562 1597 1655 1603 850 8351539 1560 1659 1473 1665 1579 800 8311670 1605 1602 1566 1537 1596 980 7101632 1567 1566 1566 1545 1575 990 7241519 1656 1582 1503 1636 1579 880 8181616 1527 1479 1604 1598 1565 870 6911577 1624 1546 1651 1574 1594 1100 7391567 1564 1578 1562 1610 1576 1100 7181568 1524 1662 1513 1595 1573 1120 8431578 1591 1542 1595 1568 1575 1080 7241592 1644 1598 1564 1569 1593 1080 7231606 1533 1595 1576 1583 1579 1050 7501557 1628 1537 1626 1648 1599 980 7881526 1620 1651 1679 1532 1602 940 7691518 1673 1533 1600 1603 1585 960 7491574 1633 1615 1529 1492 1569 940 8041635 1547 1572 1478 1478 1542 890 7781593 1579 1544 1502 1680 1579 800 7741507 1520 1573 1490 1503 1518 1150 8271408 1483 1615 1628 1547 1536 1150 8101507 1731 1604 1588 1435 1573 1150 790

試験No9

試験No10

試験No11

成型圧力[kgf]

平均含水比

[]


試験No1

lt-----------------------gt

試験No2

試験No8

試験No3

試験No4

試験No5

試験No6

試験No7


- 115 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 116 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 117 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 118 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 119 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目


- 120 -




00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

000

002

004

006

008

010

012

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

平均

分散

値[-

]

試験No

試験No1 試験No2

試験No3 試験No4

試験No5 試験No6

試験No7 試験No8


試験No11


- 121 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 122 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 123 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 124 -




000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1‐1

試験No1‐2

試験No7‐1

試験No7‐2

試験No11‐1

試験No11‐2

1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 125 -





00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 126 -





















000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1

試験No7

試験No11

1 7 11


- 127 -


日ほど行った









- 128 -



② 試験結果










ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体


ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体



- 129 -




0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧計


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)





- 130 -


















れる





00

05

10

15

20

25

30

1 11 12 13 14 15 16 17

膨潤

圧(M

Pa)







- 131 -































録する

4) 温度の影響




- 132 -





















録する













- 133 -

参考文献






99-038 (1999)


2004-005 (2005)



98-021 (1998)



(2001)












(2005)







(2004)






- 134 -





研究報告 U92039 (1992)





(2006)


子力学会「2008 年秋の大会」pp727 (2008)


工学研究発表会pp247-248 (2009)


92-057 (1992)


JNC TJ8400 2002-025 (2002)



会pp2407-2408 (2003)









(2001)






「2008 年秋の大会」pp722 (2008)


会第 64 回年次学術講演会pp 229-230 (2009)


- 135 -
















報告研究報告 N09010 (2010)




No4 pp 181-190 (1982)


- 136 -

33 熱特性



































- 137 -












定常昇温法

面熱源法


点熱源法



測定法

パルス加熱法



任意加熱法





同心球法


定常法熱線法



縦型比較法


縦型直線法


定常法測定法


測定法













- 138 -








































- 139 -















- 140 -


プローブ

供試体熱電対

加熱線

電流計電流 A

λ

λp

50mm

100mm



- 141 -



球状プローブ

測定回路

測定装置


- 142 -























が有効である















- 143 -


















いる










ている


- 144 -



00

01

02

03

04

05

20 40 60 80 100 120

クニゲルV1




Therm

al c

onduc

tivi

ty [

W

mK]

Temperature T []








- 145 -







































- 146 -








































- 147 -






00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

The

rmal

conduc

tivi

ty [

Wm

]

Water content []


9601arak
長方形
9601arak
長方形


- 148 -







- 149 -













- 150 -








































- 151 -















Yamadaの式


- 152 -


















- 153 -




































をまとめた



- 154 -




































- 155 -

00

050

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []






ρd=14[Mgm3]

00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []







10-7

10-6

10-5

0 10 20 30 40

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []





10-7

10-6

10-5

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []




ρd=16[Mgm3]



10

12

14

16

18

20

-02 0 02 04 06 08





ρd=180[Mgm3]



10-7

10-6

10-5

-02 0 02 04 06 08




ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]

ρd=180[Mg m-3]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]





- 156 -






プレス方向



試料試料

試料

ピストン

ピストン


- 157 -



含水比 ω[]

飽和度 Sr[]

平均飽和度Sr[]



1

1 179

179

043 227

242 04906 440179 048 257

2 179

179

043 227

242 04851 416179 048 257

3 179

179

043 227

242 05034 414179 048 257

1

4 179

179

792 413

409 09962 539179 780 405

5 179

179

792 413

409 1032 592 179 780 405

6 179 179

792 413409 1024 580 179 780 405

1

7 176

177

1004 500

501 1018 542 177 1002 503

8 176

177

1004 500

501 1077 589177 1002 503

9 176

177

1004 500

501 1140 525 177 1002 503

1

10 180

180

1427 747

747 1295 542180 1426 747

11 180

180

1426 748

750 1405 589180 1422 752

12 180

180

1426 747

747 1367 525180 1426 747

1

13 182

182

1820 990

987 1365 533182 1800 984

14 182

182

1820 990

987 1464 505182 1800 984

15 182

182

1820 990

987 1510 550182 1800 984


- 158 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



2

1 178

177

045 23

24 04860 443177 048 24

2 178

177

045 23

24 04969 457177 048 24

3 178

177

045 23

24 04832 388177 048 24

2

4 180

179

763 400

405 09319 462179 790 411

5 180

179

763 400

405 1013 622179 790 411

6 180

179

763 400

405 1012 583179 790 411

2

7 177

177

1006 503

503 1028 562177 1010 503

8 177

177

1006 503

503 1014 520177 1010 503

9 177

177

1006 503

503 1047 572177 1010 503

2

10 180

180

1409 748

744 1376 639180 1411 741

11 180

180

1409 748

744 1353 608180 1411 741

12 180

180

1409 748

744 1376 641180 1411 741

2

13 180

180

1834 9791

985 1483 545180 1875 990

14 180

180

1834 9791

985 1505 534180 1875 990

15 180

180

1834 9791

985 1473 511180 1875 990


- 159 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



3

1 180

180

037 194

186 05686 483180 034 178

2 180

180

037 194

186 05195 440180 034 178

3 180

180

037 194

186 04876 384180 034 178

3

4 180

180

777 411

412 1015 590180 788 413

5 180

180

777 411

412 1059 562180 788 413

6 180

180

777 411

412 1085 619180 788 413

3

7 180

180

1012 514

5162 1096 588180 1016 519

8 180

180

1012 514

5162 1131 561180 1016 519

9 180

180

1012 514

5162 1134 542180 1016 519

3

10 181

181

1401 756

7552 1302 492181 1415 754

11 181

181

1401 756

7552 1428 595181 1415 754

12 181

181

1401 756

7552 1431 596181 1415 754

3

13 182

182

1821 998

993 1483 519182 1818 987

14 182

182

1821 998

993 1410 463182 1818 987

15 182

182

1821 998

993 1414 446180 1818 987


- 160 -


00

050

10

15

20 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱伝

導率

λ[W

m K

]

圧縮成型方法


4 10-7

5 10-7

6 10-7

7 10-7

8 10-7 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱拡

散率

　α

　[m

2s

]

圧縮成型方法






示す








000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[-

]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

試験No11-2

試験No1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

Press Type3

Press Type2

Press Type1


- 161 -





































- 162 -




















が必要である















- 163 -

4) 温度の影響




































- 164 -

























- 165 -

参考文献



資料JNC TN1400 99-022 (1999)












(1991)



92-052 (1992)



第 23号pp91~96 (1990)






99-006 (1999)




大会要旨集 I56p459 (2008)


TJ1600 97-004 (1997)


TJ1600 98-003 (1998)


TJ8400 99-065 (1999)


- 166 -








Vol13No2 (1988)








製品カタログ



術資料PNC TN8410 90-005 (1990)




97-071 (1997)












クル機構技術資料JNC TN8430 2004-005 (2005)


- 167 -

4おわりに




理の実施

























ある










- 168 -

謝辞



ます


- 169 ～ 170 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文

献調

査の

結果

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

に対

する

透水

試験










は定圧




飽和化の影響


果がある

飽和状


試体下部


与える等


ともに



の影響





結果がある




い






JI



10cm

およ

び高

さ12

cmが推

奨されている


0mm～φ2

00m

mでは

供


た



10m

m～

80m

m程度

であ


直径が

50m

m～

200m

m程

度であれば





より確認する

高さが

10m

m～

80m

m程

度であれば高





り確認する








組成の影響



留水海




温度の影響


試験を


一定の環


なお温


期間中の



含有率の影響




る




ある



する










成の影響




じて記録する


影響





った


る





ある



密度

不均

一性

の影

響




め供試





有効である

注）上記

の表のうち「

試験法自体に



- 171 ～ 172 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文献

調査

の結

果

膨潤

圧試

験に

は

拘束

型試

験装

置と

圧密

類似

型試

験装

置が

用い

られ

てお

り

圧密

類似

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤

圧が

拘束

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤




16M

gm







試験装置



必要に応










討課題である


飽和化の影響


なる




12及

び1

4Mg

m3では


効粘土密度

16M

gm





た









する






とい



効粘土密度

16M

gm


有効

粘土密度

18M

gm

3を



(d)と

高さ

(h)の

比(h

d)に

比例して膨潤


文献


15M

gm


は件


16M

gm

3程度以上で


有効粘土密度

16M

gm

3程







文献


17M

gm



ものの密度

16M

gm


試験



12M

gm

3 1

4Mg

m3及び

16M

gm





16M

gm


性が

ある




比を記録する






組成の影響






録する


温度の影響


果がある

試験を実






含有率の影響


圧が




ベントナ



る







混合材の







成の影響






影響


影響


異方性の



る



である



密度

不均

一性

の影

響


把握


て


3か月程度の






密度の不













- 173 ～ 174 -

表4-

3 (1

2)



現状での知見


今後の課題



の影響




4つ


4つの

測定法に



れていない

4つの測定法で









る


態による影響






は4つの測定





供試体の作


けて材料を


合材のばら







る



文

献調

査の

結果

温

度条

件が

60

にお

いて

熱伝

導率




供

試体

中や

測定

容器

の隙

間等

から

水分

が蒸

発す

る等









ホ



球















寸法例を示す


φ110

timesh12

0mmφ3

00timesh

460m

mφ5

0timesh8

0mm

等の試

料を



W50

timesL10

0timesH

50m

mφ6

00timesh

500m

m等の試

料を用い



φ20times

h10m

mの

試料

2片を用


る


φ50times

h10m

mの

試料

2片を用


る


以下に示す



60倍の

供試体


ホットワ



50m

m長

さ

100m

m程度と


が20

mm

以上



が直径

20m

m高さ

10m

mの円柱

状の試料を

2片用いる



3倍以上の

広さを



2片用

いる









ことから

4つ



熱拡散率は


響は受けな


ータ整理を

行う場合

4つの

測定法と



組成の影響







ある













3つの測定法に

関しても通



題である


温度の影響



100










測定を実施


用いて温度


物性値測定


また温度


測定期間中






の課題である


- 175 ～ 176 -

表4-

3 (2

2)



現状での知見


今後の課題


含有率の影響


わる検討例は






る





文献



土粒


とは


ない

試験終了


土粒子密


トナイト


密度を記

録する



課題である



成の影響


検討例は





記録する



Na

型のクニゲル

V1と

Ca型


V1を用




の課題である


影響


例は





て記録する







響



















の3つの測定

法を用いて



の課題である


- 177 -




- 179 -

著者

発行年

論文名

発行元

番号等

項目

1

末岡徹ほか

19

90年


-2-高圧


大成建設


熱

2 末岡徹ほか

19

90年


地盤工学会

第


透水

3

緒方信英ほか

19

91年


地盤工学会

第


熱

4

末岡徹ほか

19

91年


土木学会

第


3部

pp4

28-4

29熱

5

藤田朝雄ほか

19

92年



PNC

TN

1410

92-

052

熱


19

92年



PNC

TN

8410

92-

057

膨潤

熱

透水

7

菅原宏ほか

19

92年


地盤工学会

第


膨潤

8

小峯秀雄ほか

19

92年


土木学会

第


pp6

66-6

67

透水


19

92年





U92

039

膨潤

10 尾上篤生

19

92年


土木学会

第


膨潤

11

尾上篤生

19

93年


土木学会

第


3部

pp3

58-3

59膨潤

12

三谷泰浩ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

80-1

081透水

13

谷澤房郎ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

82-1

083透水

14

中島均ほか

19

94年



地盤工学会

第


膨潤


19

94年


地盤工学会

第


透水

16

八鍬昇ほか

19

94年


地盤工学会

第


透水

17

中村裕昭ほか

19

94年


土木学会

第


3部

pp2

02-2

03透水


19

95年



地盤工学会

第


膨潤

19


1996年


地盤工学会

第


透水

20

中島晃ほか

19

96年


地盤工学会

第


透水

21

田代勝浩ほか

19

96年


地盤工学会

第


膨潤

22

吉田弘明

19

96年



土木学会

第


pp5

44-5

45

透水


19

96年



土木学会

第


pp5

46-5

47

透水


- 180 -


19

97年


地盤工学会

第


膨潤

25

小峯秀雄ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

26

雨宮清ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

27

菅野ほか

19

97年


地盤工学会

第


透水

28


1997年


土木学会

第


3部

(A)

pp1

2-13膨潤

29

熊田俊明ほか

19

97年





E86

熱


19

97年



PNC

TN

8410

97-

296

透水

31

小峯秀雄ほか

19

97年


とその評価法



U96

029

膨潤


19

98年




PNC

TN

8410

98-

021

膨潤


19

98年




40(３

)19

9810

06

熱


19

98年


地盤工学会

第


膨潤

35

小峯秀雄ほか

19

98年


地盤工学会

第


膨潤

36

中島晃ほか

19

98年



地盤工学会

第


膨潤


19

98年


土木学会

第


3部(A

)pp

584

-585透水

38

古市光昭ほか

19

99年




vol5

No

2 膨潤

透水

39

長田徹ほか

19

99年



地盤工学会

第


膨潤


19

99年


土木学会

第


-B37

2 膨潤


19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-03

8 膨潤

42

高治一彦ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-04

1 膨潤

43

鈴木英明ほか

19

99年



JN

C T

N84

30 9

9-00

6 熱

44 谷口航ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-05

2 熱

45

小峯秀雄ほか

19

99年






U99

013

膨潤


20

00年



地盤工学会

第


膨潤


- 181 -


20

00年


の適用性

地盤工学会

第


膨潤

48 長田徹ほか

20

00年




地盤工学会

第


膨潤


2000年



土木学会

第


CS

CS-

190

熱

50 今井久ほか

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

193

膨潤

51

田中益弘

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

198

透水

52


2000年


-水-応力連成



JN

C T

N84

00 2

000-

008

熱


20

01年


地盤工学会

第


熱

54

田中益弘ほか

20

01年


地盤工学会

第


膨潤

55


2001年


地盤工学会

第


56

小峯秀雄ほか

20

01年



地盤工学会

第


透水

57 杉田裕ほか

20

01年



土木学会

第


CS

pp2

-3

透水

58 石井卓ほか

20

01年


土木学会

第


CS

pp2

0-21

透水

59

足立格一郎

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-003

膨潤

60 中島均ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-004

透水

61

雨宮清

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-007

透水

62

今井久ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-008

膨潤

63

小峯秀雄

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-007

透水


20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-011

透水

65

CH

ER

IFほか

20

01年




43(9

)20

0109

30

熱


20

01年


性



U00

041

透水


2001年



土木学会


673巻

54号

pp6

1-70膨潤


- 182 -


2002年


地盤工学会

第


69

崔紅斌ほか

20

02年


地盤工学会

第


膨潤

70 小峯秀雄

20

02年



地盤工学会

第


透水

71 井上誠ほか

20

02年



地盤工学会

第


膨潤


20

02年


試み

土木学会

第


CS

CS1

0-03

5 透水

73 雨宮清ほか

20

02年



土木学会

第


CS

CS1

0-04

7 膨潤

74 直井優ほか

20

03年



地盤工学会

第


膨潤


20

03年


地盤工学会

第


熱

76

片岡哲之ほか

20

03年



地盤工学会

第


透水

77 崔紅斌ほか

20

03年


性

地盤工学会

第


膨潤


20

03年


土木学会

第


3部Ⅲ

-513

pp1

025-

1026

膨潤


20

03年


第


CS

CS7

-017

pp3

11-3

12

熱

80 石井卓ほか

20

03年

1E

-13


土木学会

第


CS

CS7

-021

pp3

19-3

20

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-022

pp3

21-3

22

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-033

pp3

43-3

44

透水


20

03年


NaC

l濃度の影響

土木学会

第


CS

CS7

-036

pp3

49-3

50

膨潤


20

03年





JN

C T

N84

30 2

003-

002

透水


2003年


性の取得－


JN

C T

N84

30 2

003-

009

熱


- 183 -

86 増田良一

20

04年





熱

87

崔紅斌ほか

20

04年


土木学会


No

764Ⅲ

-67

pp2

75-2

85

88

直井優ほか

20

04年


評価

地盤工学会

第


膨潤

89 佐川修ほか

20

04年



第


透水


20

04年



地盤工学会

第


透水


20

04年


第


膨潤


20

04年


地盤工学会

第


膨潤


20

04年


関する検討

地盤工学会

第


透水

94 長谷川琢磨

20

04年




N04

005

透水

95

田中幸久ほか

20

04年




N04

007

膨潤

96 児玉潤ほか

20

04年


土木学会


No

764

pp3

19-3

28

膨潤


20

04年


土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

04年


的調査

土木学会

第


3部

3-25

5 膨潤


20

04年



ついて～

土木学会

第


CS

CS1

-43

透水


20

04年



土木学会

第


CS

CS1

-44

透水

101 中島均ほか

20

04年

1E

-13



土木学会

第


CS

CS-

46

透水

102 石井卓ほか

20

04年



土木学会

第


CS

C

S1-4

7 透水


20

05年



JN

C T

N84

30 2

004-

005

膨潤

熱

透水


- 184 -


20

05年




JN

C T

J540

0 20

04-0

02

膨潤


20

05年


地盤工学会

第


pp 2

573-

2574膨潤

10


20

05年

X線


地盤工学会

第


pp 1

305-

1306透水

10


20

05年


の変化

地盤工学会

第


pp 2

65-2

66 膨潤


20

05年


Na型および

Ca型ﾍﾞﾝﾄ


地盤工学会

第


pp 1

303-

1304透水


20

05年


置の構築

地盤工学会

第


pp 3

51-3

52 膨潤


20

05年


-4





Ｌ33

透水

111 直井優ほか

20

05年


土木学会


No

785Ⅲ

-70

pp3

9-49

膨潤


2005年


土木学会

第


3部

pp 1

01-1

02

膨潤


20

05年


土木学会

第


3部

pp 1

15-1

16

膨潤

114 石井卓ほか

20

05年



土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

05年


の評価

土木学会

第


3部

3-32

2 透水


20

06年



土木学会


vol6

2N

o3

pp5

73-5

78透水


20

06年


地盤工学会

第


透水

11


20

06年


る実験的研究

地盤工学会

第


pp 2

99-3

00 膨潤

119 高尾肇ほか

20

06年


第


膨潤

透水

12


20

06年


(その２

) 土木学会

第


pp 3

21-3

22

透水

12


2006年


第


膨潤透水

122 佐藤治夫

20

06年





B43

膨潤


- 185 -


20

06年





B47

膨潤

透水

12

4 佐藤泰ほか

20

07年





I47

透水


20

07年


地盤工学会

第


膨潤

12

6 浅野純ほか

20

07年


地盤工学会

第


膨潤


20

07年


地盤工学会

第


pp 1

027-

1028透水


20

07年


験的研究

土木学会

第


pp 1

93-1

94

透水


20

07年





N07

008

膨潤

透水

13

0 佐藤治夫

20

08年






I1

膨潤

131 杉浦航ほか

20

08年


地盤工学会

第


pp2

127-

2128膨潤


20

08年



地盤工学会

第


透水


20

08年


響のモデル化

地盤工学会

第


膨潤

透水

13


20

08年


地盤工学会

第


膨潤

13


20

08年


(その１


る検討

土木学会

第


pp 1

95-1

96

膨潤

136 田中幸久

20

08年


測定




M31

膨潤

透水

13


20

08年


験的取得




L29

透水

138 杉浦航ほか

20

09年


地盤工学会

第


18p

p23

5-23

6膨潤


20

09年


地盤工学会

第


124

膨潤

透水

14

0 小峯秀雄

20

09年


地盤工学会

第


124

透水


- 186 -

141 田中幸久

20

09年





L32

膨潤

142 三好悟ほか

20

09年





L33

膨潤


20

09年


討


20

09年秋の大会

L34

pp5

96

膨潤

透水




表５SI 接頭語




リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg










カロリー cal











表し方























名称記号





































組立量




デジベル dB



名称記号















iii














iv







v

目次





32 膨潤特性55


参考文献133



参考文献165

4 おわりに167

謝辞168



vi

Contents






References50


References133



References165

4 Summary167

Acknowledgement168



- 1 -

1 はじめに












と考えられる


























- 2 -



- 3 -



(1999)


ldquo (2007)


(2009)



委員会 (2008)



会(第 32 回) 資料 5-2 (2008)







(2009)


- 4 -




































した


- 5 -

表2

1-1


1)

人工ﾊﾞﾘｱ

機能

主な

対応部位

重要度の高い

パラメータ


態）

性能を支配

する主要な

物理化学

特性















有率


鉱物

組成


有

率）

乾燥密度



強度変形係数

膨潤圧

透水係数

間隙水の水

質

塩水の影響


―

厚さ



強度変形係数

膨潤圧

低透水層

厚さ

短絡経路の

有無



膨潤圧

透水係数

厚さ

鉱物組成


強度変形係数

膨潤圧

低透水性

空洞

内充

てん材



密度

鉱物変質

鉱物組成

強度変形係数

鉱物組成

実行拡散係数

基質部の空

隙構造



鉱物組成

実効拡散係数


積

ひび割れ幅

長さ

本数



微生物活動


低透

水層

の不等沈

下に

伴う応力

発生

による

ひび割れ形成

鉱物組成

圧縮強度

低拡散性

低拡散層

厚さ

厚さ（健全

部）



鉱物組成

実効拡散係数


厚さ

鉱物組成

圧縮強度

鉱物組成



鉱物組成

収着分配係数

間隙水の水

質



―

核種

収着性

区画

内充

てん

材


ｯﾄ

低拡

散層

収着体積

当該部位の

体積


鉱物組成

収着分配係数

収着体積

鉱物組成


- 6 -



右に示す考

慮すべき特

性を必要と

する処分














LLW 処分




組成等）





JIS 規格有




施工性）


JISJGS 規格有


法等
















と考えた


ることとした


- 7 -

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]














22 役割分担





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性






- 8 -

23 検討手順













24 適用範囲













考えている


- 9 -





(1999)





工学研究発表会pp247-248 (2009)








工学研究発表会pp247-248 (2009)





















- 10 -




研究報告 U92039 (1992)


- 11 -








31 透水特性





























- 12 -














配合率

()

乾燥密度

[Mgm3]

記載された

透水係数

[ms]


った透水係数

[ms]



透水係数()

100 179 571E-13 566E-13 99

100 178 132E-13 133E-13 101

100 184 822E-14 826E-14 100

100 182 191E-13 189E-13 99

100 182 120E-13 118E-13 98

100 186 119E-13 118E-13 99

100 171 282E-13 283E-13 100

100 176 163E-13 163E-13 100

100 180 781E-14 773E-14 99

80 194 530E-13 507E-13 96

80 196 165E-13 158E-13 96

80 198 772E-14 739E-14 96

80 187 121E-13 118E-13 98

80 190 853E-14 830E-14 97

80 194 513E-14 495E-14 96

80 180 173E-13 166E-13 96

80 184 900E-14 871E-14 97

80 188 653E-14 630E-14 96

70 209 735E-13 734E-13 100

70 211 124E-13 124E-13 100

70 213 975E-14 972E-14 100

70 207 102E-13 101E-13 99

70 211 771E-14 765E-14 99

70 214 424E-14 422E-14 100

70 192 141E-13 141E-13 100

70 197 593E-14 592E-14 100

70 200 394E-14 396E-14 101

50 213 102E-12 972E-13 95

50 215 325E-13 309E-13 95

50 210 216E-13 207E-13 96

50 206 247E-12 235E-12 95

50 217 226E-13 216E-13 96

50 213 133E-13 127E-13 95

50 198 278E-13 267E-13 96

50 203 160E-13 154E-13 96

50 206 120E-13 115E-13 96


- 13 -

透水

試験

装置

（A

）15）

透水

試験

装置

（B

）33）

透水

試験

装置

（C

）23）

28)

27)

37)

49)

透水

試験

装置

（D

）21）

34）

透水

試験

装置

（E）

21）

透水

試験

装置

（F）

17）

透水

試験

装置

（G

）42）

透水

試験

装置

（H

）35）

36)

透水

試験

装置

（I）

38）

透水

試験

装置

（J）

39）

図3

1-1(


透水

試験

装置

（K）

66）

透水

試験

装置

（L）

67）

32)


- 14 -

透水

試験

装置

（M

）24）

透水

試験

装置

（O

）50）

59)

60)

13)

70)

透水

試験

装置

（P

）58）

透水

試験

装置

（Q

）62）

透水

試験

装置

（R

）63）

透水

試験

装置

（S）

64）

透水

試験

装置

（T）

19）

透水

試験

装置

（N

）65）

図3

1-1(



- 15 -





成した


























- 16 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

松本ほか27)

長谷川24)


53)

田中中村19)

温度記載無

前田ほか39)

小峯34)


50)

佛田ほか70)




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


長谷川24)


53)


前田ほか39)


59)温度記載無


13)温度記載無

佛田ほか50)

佛田ほか70)





- 17 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)




23)


47)温度記載無



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯ほか59)


50)





- 18 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)



佛田ほか50)





- 19 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無





- 20 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms






- 21 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)


温度記載無




















- 22 -



る影響要因


②試験手順に

よる影響要因

飽和化の影響





③試験条件に

よる影響要因

温度の影響







よる影響要因
























- 23 -





































- 24 -






















（e）まとめ




- 25 -

表3

1-3


剛性

セル

を用

いた

定圧

透水

試験

法三

軸セ

ルを

用い

た定

圧透

水試

験法

剛性

セル

を用

いた

変水

位透

水試

験法

圧密

試験

法フ

ロー

ポン

プ試

験法

実績

試験

時間

長所

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる真

空に

する

背

圧を

上げ

るな

ど飽

和化

の工

夫が

容易

河

野西

垣法

によ

る透

水係

数測

定前

の飽

和度

の確

認が

可能

側

面の

みず

みち

の影

響が

ない

と言

われ

てい

る

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

真

空に

する

など

飽和

化の

工夫

が容

易

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

短所

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

変

形が

生じ

るた

め所

定の

密度

での

測定

が困

難透

水圧

の上

昇に

伴い

側

圧も

制御

する

必要

があ

る

装

置が

大掛

かり

でコ

スト

が高

い

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

高

密度

の場

合

長期

試験

にな

る

動

水勾

配一

定の

実験

が不

可

飽

和化

が容

易に

でき

ない

供

試体

側面

と容

器内

側壁

との

摩擦

がば

らつ

きの

要因

とな

る

透

水係

数を

算出

する

過程

に変

形係

数な

どの

パラ

メー

タが

必要

とな

り

ばら

つき

の要

因が

増加

主

に岩

石材

料で

適用

され

てお

り

ベン

トナ

イト

系材

料の

よう

な変

形性

の高

い材

料に

は適

用が

困難

な可

能性

があ

る

供試

体サ

イズ

初

期飽

和度

が同

一で

あれ

ば

透水

係数

を測

定す

る前

に飽

和さ

せる

時間

は

どの

試験

法も

同じ

時間

を要

する

はず

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

の透

水試

験が

測

定よ

りも

飽和

化に

時間

を要

する

こと

を勘

案す

れば

差

は小

さい


- 26 -




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)






前田ほか39)





- 27 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)






佛田ほか50)

佛田ほか70)
























ておく


- 28 -


成型する


る
















方法 16)







- 29 -

17 1810-13

10-12



透水係数

（m

s）













- 30 -























る（図 31-23）

















- 31 -













- 32 -






- 33 -



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)

長谷川24)






前田ほか39)










- 34 -







































- 35 -















- 36 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)









1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)





鈴木ほか49)




- 37 -



























- 38 -


5) 温度の影響








- 39 -













ている












- 40 -









いる





























- 41 -




- 42 -



05 1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)








- 43 -
















（式 31-2）






（式 31-3）


水の密度[Mgm3]






- 44 -




必要となる

























られている 75)









- 45 -






きる




した







sum=

=n

j j

jk

HHk1

（式 31-4）





- 46 -









密度 16Mgm3）


















- 47 -

10-14 10-13 10-12


























- 48 -










である

5) 温度の影響



がある


















- 49 -











- 50 -

参考文献











2 (2004)









(1987)








(2004)


No4pp181-190 (1982)









- 51 -



工学研究発表会pp247-248 (2009)










N04005 (2004)






(1997)


2004-005 (2005)










pp207-223 (2007)



pp341-342 (2006)






- 52 -








集 No673Ⅲ-54pp61-70 (2001)



(1998)







pp93-94 (2004)



会pp309-310 (2003)












92-057 (1992)







- 53 -


















pp193-194 (2007)



術講演会pp2-3 (2001)



会」p587 (2005)


学研究発表会pp337-338 (1996)


子力学会「2008 年秋の大会」p727 (2008)







表会pp1177-1178 (2003)





- 54 -




pp1303-1304 (2005)












研究報告 N09014 (2010)


- 55 -

32 膨潤特性








必要がある





























体上下両

縮成型し

の給水方

初期含水

程度のも

両端面から荷

した後成型

方法に関して

水比としては

ものまでを対

膨潤

膨

荷重を載荷す

型治具から一

ては供試体下

は具体的な数

対象とした試

潤圧試験装置

膨潤圧試験装

JAEA

する方法（以

一旦供試体を

下面から給水

数値は不明で

試験が行われ

置（A）3)

膨潤圧

装置（D）5)

A-Research 201

- 56 -

以下「上下面

を抜き出して

水する方法


れていた

膨

圧試験装置

10-025

面加圧」とい

て試験に供す

上下両端面


膨潤圧試験装

（C）7)

膨潤圧試

いう）に区分

する方法など

面から給水す

で行っている

装置（B）4)

試験装置（E）

分されるま

もあった供

る方法に区分

るものから

）6)

また圧

供試体へ

分され

大 20


- 57 -






- 58 -


















かった


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]



前田ほか ⁵⁾











- 59 -



0

1

2

3

4

5

6

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾


田中 sup2sup1⁾



0

10

20

30

40

50

60

70

12 14 16 18 20 22

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾




- 60 -



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14 15 16 17 18 19 20

膨潤

圧[M

Pa]


直井ほか ⁸⁾


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

08 10 12 14 16 18

膨潤

圧[M

Pa]


前田ほか ⁵⁾


直井ほか ⁸⁾



- 61 -



0

2

4

6

8

10

12

1 12 14 16

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾

00

20

40

60

80

100

07 09 12 14

JNC関係式 2005

komine model


小峯緒方10）

前田ほか5）

笹倉ほか24）

直井ほか25）

直井ほか14）

膨潤

圧 [

MPa]



- 62 -





討を行う


































- 63 -
















【試験ケース B-0-1～B-0-4】




【試験ケース B-1-1～B-1-4】






+ 584 K+ 20 Mg++ 28 Ca++ 424 Total 1057


- 64 -


着目した



初期含水比

()

初期飽和度

()

試験後の

飽和度 ()


飽和のた

めの給水

条件

膨潤圧

(MPa)

拘束型

試験装

置

基本ケース

A-0-1 1217


244 1060

高さ 10 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0347

A-0-2 1417 327 1036 0755

A-0-3 1612 437 1036 2687 給水条件 A-1-1 1210


170 10721供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0252 A-1-2 1408 227 10661 0541 A-1-3 1600 301 10811 1836

初期含水

比 A-2-1 1220 229 502 1023 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0442 A-2-2 1401 192 549 1082 0769 A-2-3 1592 163 617 1049 2137 A-2-4 1216 350 764 1030 0462 A-2-5 1389 270 758 1011 0925 A-2-6 1617 212 832 1035 2464

初期乾燥

密度の不

均一性

A-3-1 平均 1399 (1593

1404 1200)


平均 326 (422

320 237)

10292

高さ 30 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0605

A-3-2 平均 1593 (1683

1594 1501)

平均 425 (484 423 369)

9352 2191

A-3-3 平均 1598 (1788

1600 1406)

平均 439 (571

427 320)

9082 2128

圧密類

似型試

験装置

基本ケース

B-0-1 1214


243 1303

高さ 5 直径 60

供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0342

B-0-2 1420 329 1249 0752

B-0-3 1609 435 1312 1379

B-0-4 1808 593 1679 2410

給水条件 B-1-1 1206 238 1263 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0196 B-1-2 1399 315 1322 0389 B-1-3 1590 423 1479 0914 B-1-4 1796 582 1625 2164







- 65 -





② 試験結果







ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


- 66 -








































- 67 -




0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M






0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M







- 68 -

























0

1

2

3

4

5

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧（MPa

）







- 69 -

示唆している

P S S K U SSS

S US S

Kσprime U

P

式 32-1






置型（小峯緒

方1999）


中ほか20092）




- 70 -







































- 71 -

















- 72 -













- 73 -











- 74 -












ゴムバルーン

試験カラム

圧力調整弁


加圧タンク

試験水



123456789123456789123456789123456789

データロガ

ロードセル

0

2

4

6

8

00 05 10 15 20 25

乾燥密度120Mgm3

乾燥密度140Mgm3

乾燥密度160Mgm3

乾燥密度180Mgm3

膨潤

応力

[M

Pa]



- 75 -

















該当する








20

15

10

05

00

膨潤圧 (MPa)

100806040200






- 76 -








ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85

pH 100

膨潤力 [ml2g] 20


液性限界 [] 4860

塑性限界 [] 314

塑性指数 [] 4546

粒度構成

大粒径 [mm] 0075

礫分 [] 0

砂分 [] 00

シルト分 [] 132

粘土分 [] 868


- 77 -



[meq100g]



化学組成 [wt]



Cl - SO4 061


反力枠

容器本体




- 78 -





容器本体

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠


- 79 -


供試体

寸法

[mm]

試験 NoA




試験を実施

φ20timesh10

（試験 NoA20）

φ50timesh10

（試験 NoA50）

試験 NoB





施

φ20timesh10


φ20timesh20


φ20timesh30


φ20timesh40


φ50timesh10

（試験 NoB50）

φ100timesh10

（試験 NoB100-1）

φ100timesh50

（試験 NoB100-2）

試験 NoC





施

φ20timesh10

（試験 NoC20）

φ50timesh5


φ50timesh10


φ60timesh20

（試験NoC60）

φ100timesh10

（試験 NoC100-1）

φ100timesh50

（試験 NoC100-2）


初期含水比 [] 65～85 65～145 67 70～145

② 試験結果






















- 80 -










0

20

40

60

80

100

120

140

0

2

4

6

8

10

12

14

00 05 10 15 20 25 圧

縮成

型圧

[MPa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

00 01 02 03 04 05 06

圧縮

成型

圧[M

Pa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧


- 81 -




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0 2 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目


- 82 -





00

20

40

60

80

100

120

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0

10

20

30

40

50

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]



- 83 -



















00

50

100

150

200

170

175

180

185

190

00 05 10 15 20 25

膨潤

圧[M

Pa]

有効

粘土

密度

[Mg m

‐3]



膨潤圧


- 84 -



乾燥密度 [Mgm3] 170 180


初期含水比 [] 49213 04995117145 09261389

試験温度室温




- 85 -




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

平衡

膨潤

圧力

[MPa]

初期飽和度 []

18Mgm3

17Mgm3


- 86 -


















大粒径 2mm

タイプ Na 型


液性限界 () 3551

塑性限界 () 228

塑性指数 3323








- 87 -




- 88 -







- 89 -














- 90 -

表 32-11 試験ケース 28)









図 32-39 参照）


- 91 -

図 32-37 膨潤圧試験器 9)29)


表 32-13 試験ケース 29)

表 32-12 試験ケース 9)


- 92 -











- 93 -















日ほど行った





② 試験結果






ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ

ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ


- 94 -




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)





- 95 -









る













0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

膨潤

圧(M

Pa)

初期飽和度 ()





- 96 -












されている


- 97 -




- 98 -














） 279 284 271 268 288


57 71 84 71 80


1166 1054 0795 1035 1348


0631 0572 0119 0620 0646


0464 0328 0585 0333 0522


003 0026 0019 0019 0038


0041 0128 0072 0063 0142


- 99 -












- 100 -











4) 温度の影響














10-3

10-2

10-1

100

101

102

00 050 10 15 20 25

蒸留水








平衡

膨潤

応力

[MP

a]


降水系地下水

海水系地下水

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)


- 101 -


表 32-17 試験条件 3)


- 102 -













田中

トし飽

温槽中の

32-53(a

大きな差

(a) 有効

以上で

すと思わ

また温

35

30

25

20

15

10

05

00


図

横山 42)は

飽和させた後

の供試体の膨

a)参照）恒温

差はないこと

効膨潤圧の経

図 32-53

で示した文献

われるした

温度管理がで

200

加熱開

　　　実験ケ

No No No

図 32-52 膨

乾燥密度 1

後に 609

膨潤圧は時間

温槽から取出

と（図 32-53

経時変化に及

飽和した高

献によれば

がってでき

できない場合

40000

開始後の経過


(Mgm3)

o1 1518 o2 1514 o3 1512

試

試

試

JAEA

膨潤圧試験に

12141

90120

間とともに低

出し室温下

3(b)参照）な

ぼす温度の影

高密度ベン

いずれの場

きるだけ温度

合は試験中

6000

日数

加熱温度

() 60 90 120

試験ケースNo1

試験ケースNo2

試験ケースNo3

加熱前膨潤圧

A-Research 201

- 103 -

における膨潤

6Mgm3のク

の恒温槽に

低下しその

下で測定した

などの実験結

影響 (

トナイトの膨

場合も試験時

度管理が可能

中の温度測定

10-025

潤圧と温度の

クニゲル V1

に 1 年程度入

程度は温度

た膨潤圧は恒

結果を示して

(b) 加熱前後

膨潤圧に及ぼ

時の温度は膨

能な環境条件

定を行い記録

経時変化の例

供試体を拘

入れて膨潤圧

が高いほど大

恒温槽に入れ

ている

後における膨

ぼす高温履歴

膨潤圧の測定

件で試験を行

しておくこ

例

束型試験装置

を測定してい

大きいこと

る前に測定

膨潤圧の比較

歴の影響 42)

定結果に影響

うことが望ま

とが必要であ

置にセッ

いる恒

（図

した値と

較

響を及ぼ

ましい

ある


- 104 -

























[] 膨潤圧 [MPa]


0 99 373 20 80 191 30 70 104 120 40 60 46 50 50 35 22 27 60 40 14 17

クニゲル V1 0 50 37（n=19 の平均） MX-80 0 75 247


- 105 -

















P1

CEC EXC f f

K





- 106 -




















- 107 -









る














- 108 -





- 109 -
























ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85 pH 100


液性限界 [] 4860 塑性限界 [] 314 塑性指数 [] 4546

粒度構成



- 110 -


試験No




φ30timesh10[mm]

φ50timesh10 [mm]

φ50timesh50[mm]

No1

上面加圧

0 分





No8 15 分 No9

上面加圧 0 分


No10 15 分 No11




[meq100g]



化学組成 [wt]

SiO2 697

TiO2 014

Al2O3 158

Fe2O3 169

MgO 219

CaO 200

Na2O 204

K2O 024

MnO 004

ZnO 001

SrO 002

ZrO2 -

CuO 001

Cr2O3 002

P2O5 003

Y2O3 001

BaO 017

Ig-loss[] 529

Total 1000

Cl -

SO4 061


- 111 -









- 112 -

② 試験結果







いる



























- 113 -




下面平均値

1974 1771 1951 1799 1514 1802 7000 7921971 1612 2091 1764 1511 1790 8000 7961818 2004 1501 1896 1816 1807 7300 7901967 1669 1816 1728 1735 1783 7000 10032005 1741 1667 1714 1661 1757 8000 9931910 1723 2029 1641 1518 1764 7300 10011944 1541 1823 1784 1875 1793 6700 8021895 1668 1945 1851 1451 1762 7000 8071894 1807 1901 1844 1549 1799 6900 7991926 1708 1848 1602 1878 1792 6800 10071863 1637 1640 1744 1945 1766 6700 9971945 1736 1804 1896 1552 1787 6900 9901785 1856 1836 1876 1625 1796 8300 7981850 1849 1795 1776 1726 1799 8300 7911777 1826 1879 1689 1741 1782 8600 7901712 1877 1823 1941 1538 1778 7600 10211747 1761 1740 1921 1720 1778 7500 10131684 1857 1852 1780 1755 1786 7700 1004

平均含水比

[]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

成型圧力[kgf]lt------------------------gt

試験No11-1

試験No11-2


下面 1731 1643 1729 1410 1550 1779 2048 1843 20921495 1416 1760 1863 1684 1756 1834 1983 18721585 1894 1777 1557 1823 1706 1884 1935 18171695 1745 1733 1852 2052 1765 1914 1877 18311842 1563 1752 1621 1644 1778 1871 1872 18271655 1829 1626 1840 1692 1794 1766 1793 18841840 1649 1883 1840 1893 1814 1853 1843 17921555 1850 1806 1818 1739 1726 1804 1659 18192019 1859 1762 1889 1791 1903 1703 1817 19171786 1803 1667 1702 1814 1812 1906 1947 17871794 1791 1709 1786 1777 1853 1884 1684 17681773 1830 1791 1811 1847 1875 1824 1857 18911749 1886 1987 1627 1834 1762 1731 1613 17561833 1795 1782 1832 1779 1818 1828 1796 18091852 1922 1771 1916 1867 1854 1810 1865 17281841 1736 1869 1735 1868 1767 1837 1818 17211851 1723 1884 1901 1856 1829 1671 1809 18321769 1747 1941 1893 1842 1887 1801 1742 18401950 1912 1776 1673 1868 1837 1846 1819 17941785 1871 1813 1850 1846 1700 1738 1822 17891797 1738 1465 1779 1625 1734 1824 1837 1726

1818 1789 1690 1949 1731 1440 1642 19352035 1514 2009 1728 1755 1578


1771 1774 1776 1779 1790 1804 1806 1810 1818

9850 10309 10146 10258 10103 10237 7403 8616 8392

982 983 986 931 968 950 972 979 970

成型圧 [kgf]

平均含水比 []


lt------------------------------------------gt

有効

粘土

密度

[M

gm

3]


[Mgm3]


- 114 -



下面平均値

1852 1683 1541 1426 1421 1585 830 8051418 1448 1542 1678 1826 1582 830 7641673 1559 1726 1596 1533 1617 800 6671678 1668 1652 1606 1542 1629 900 6691470 1529 1670 1679 1713 1612 1120 7061596 1597 1570 1570 1567 1580 1060 7081654 1675 1664 1318 1686 1599 850 7751546 1526 1473 1729 1542 1563 820 7661724 1406 1618 1576 1585 1582 860 7771549 1624 1577 1609 1546 1581 1020 7391641 1609 1585 1521 1659 1603 940 7241505 1715 1670 1511 1499 1580 1000 7691535 1655 1491 1544 1597 1564 980 7351606 1562 1569 1427 1699 1573 990 7861667 1608 1645 1596 1535 1610 1010 7161643 1697 1578 1595 1519 1606 1080 6911637 1686 1564 1483 1459 1566 1050 7181653 1650 1542 1471 1466 1556 820 8251529 1556 1675 1589 1587 1587 900 8181591 1530 1744 1463 1637 1593 920 7821564 1617 1511 1525 1626 1569 900 8101506 1700 1583 1486 1549 1565 850 7681743 1650 1488 1416 1486 1557 850 7521534 1596 1555 1479 1654 1563 870 8021529 1565 1590 1465 1684 1567 820 7531546 1752 1594 1462 1501 1571 800 8131514 1532 1701 1450 1652 1570 800 8131631 1497 1622 1507 1552 1562 860 8441542 1565 1693 1469 1584 1571 820 7871540 1661 1562 1597 1655 1603 850 8351539 1560 1659 1473 1665 1579 800 8311670 1605 1602 1566 1537 1596 980 7101632 1567 1566 1566 1545 1575 990 7241519 1656 1582 1503 1636 1579 880 8181616 1527 1479 1604 1598 1565 870 6911577 1624 1546 1651 1574 1594 1100 7391567 1564 1578 1562 1610 1576 1100 7181568 1524 1662 1513 1595 1573 1120 8431578 1591 1542 1595 1568 1575 1080 7241592 1644 1598 1564 1569 1593 1080 7231606 1533 1595 1576 1583 1579 1050 7501557 1628 1537 1626 1648 1599 980 7881526 1620 1651 1679 1532 1602 940 7691518 1673 1533 1600 1603 1585 960 7491574 1633 1615 1529 1492 1569 940 8041635 1547 1572 1478 1478 1542 890 7781593 1579 1544 1502 1680 1579 800 7741507 1520 1573 1490 1503 1518 1150 8271408 1483 1615 1628 1547 1536 1150 8101507 1731 1604 1588 1435 1573 1150 790

試験No9

試験No10

試験No11

成型圧力[kgf]

平均含水比

[]


試験No1

lt-----------------------gt

試験No2

試験No8

試験No3

試験No4

試験No5

試験No6

試験No7


- 115 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 116 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 117 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 118 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 119 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目


- 120 -




00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

000

002

004

006

008

010

012

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

平均

分散

値[-

]

試験No

試験No1 試験No2

試験No3 試験No4

試験No5 試験No6

試験No7 試験No8


試験No11


- 121 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 122 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 123 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 124 -




000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1‐1

試験No1‐2

試験No7‐1

試験No7‐2

試験No11‐1

試験No11‐2

1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 125 -





00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 126 -





















000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1

試験No7

試験No11

1 7 11


- 127 -


日ほど行った









- 128 -



② 試験結果










ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体


ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体



- 129 -




0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧計


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)





- 130 -


















れる





00

05

10

15

20

25

30

1 11 12 13 14 15 16 17

膨潤

圧(M

Pa)







- 131 -































録する

4) 温度の影響




- 132 -





















録する













- 133 -

参考文献






99-038 (1999)


2004-005 (2005)



98-021 (1998)



(2001)












(2005)







(2004)






- 134 -





研究報告 U92039 (1992)





(2006)


子力学会「2008 年秋の大会」pp727 (2008)


工学研究発表会pp247-248 (2009)


92-057 (1992)


JNC TJ8400 2002-025 (2002)



会pp2407-2408 (2003)









(2001)






「2008 年秋の大会」pp722 (2008)


会第 64 回年次学術講演会pp 229-230 (2009)


- 135 -
















報告研究報告 N09010 (2010)




No4 pp 181-190 (1982)


- 136 -

33 熱特性



































- 137 -












定常昇温法

面熱源法


点熱源法



測定法

パルス加熱法



任意加熱法





同心球法


定常法熱線法



縦型比較法


縦型直線法


定常法測定法


測定法













- 138 -








































- 139 -















- 140 -


プローブ

供試体熱電対

加熱線

電流計電流 A

λ

λp

50mm

100mm



- 141 -



球状プローブ

測定回路

測定装置


- 142 -























が有効である















- 143 -


















いる










ている


- 144 -



00

01

02

03

04

05

20 40 60 80 100 120

クニゲルV1




Therm

al c

onduc

tivi

ty [

W

mK]

Temperature T []








- 145 -







































- 146 -








































- 147 -






00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

The

rmal

conduc

tivi

ty [

Wm

]

Water content []


9601arak
長方形
9601arak
長方形


- 148 -







- 149 -













- 150 -








































- 151 -















Yamadaの式


- 152 -


















- 153 -




































をまとめた



- 154 -




































- 155 -

00

050

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []






ρd=14[Mgm3]

00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []







10-7

10-6

10-5

0 10 20 30 40

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []





10-7

10-6

10-5

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []




ρd=16[Mgm3]



10

12

14

16

18

20

-02 0 02 04 06 08





ρd=180[Mgm3]



10-7

10-6

10-5

-02 0 02 04 06 08




ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]

ρd=180[Mg m-3]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]





- 156 -






プレス方向



試料試料

試料

ピストン

ピストン


- 157 -



含水比 ω[]

飽和度 Sr[]

平均飽和度Sr[]



1

1 179

179

043 227

242 04906 440179 048 257

2 179

179

043 227

242 04851 416179 048 257

3 179

179

043 227

242 05034 414179 048 257

1

4 179

179

792 413

409 09962 539179 780 405

5 179

179

792 413

409 1032 592 179 780 405

6 179 179

792 413409 1024 580 179 780 405

1

7 176

177

1004 500

501 1018 542 177 1002 503

8 176

177

1004 500

501 1077 589177 1002 503

9 176

177

1004 500

501 1140 525 177 1002 503

1

10 180

180

1427 747

747 1295 542180 1426 747

11 180

180

1426 748

750 1405 589180 1422 752

12 180

180

1426 747

747 1367 525180 1426 747

1

13 182

182

1820 990

987 1365 533182 1800 984

14 182

182

1820 990

987 1464 505182 1800 984

15 182

182

1820 990

987 1510 550182 1800 984


- 158 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



2

1 178

177

045 23

24 04860 443177 048 24

2 178

177

045 23

24 04969 457177 048 24

3 178

177

045 23

24 04832 388177 048 24

2

4 180

179

763 400

405 09319 462179 790 411

5 180

179

763 400

405 1013 622179 790 411

6 180

179

763 400

405 1012 583179 790 411

2

7 177

177

1006 503

503 1028 562177 1010 503

8 177

177

1006 503

503 1014 520177 1010 503

9 177

177

1006 503

503 1047 572177 1010 503

2

10 180

180

1409 748

744 1376 639180 1411 741

11 180

180

1409 748

744 1353 608180 1411 741

12 180

180

1409 748

744 1376 641180 1411 741

2

13 180

180

1834 9791

985 1483 545180 1875 990

14 180

180

1834 9791

985 1505 534180 1875 990

15 180

180

1834 9791

985 1473 511180 1875 990


- 159 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



3

1 180

180

037 194

186 05686 483180 034 178

2 180

180

037 194

186 05195 440180 034 178

3 180

180

037 194

186 04876 384180 034 178

3

4 180

180

777 411

412 1015 590180 788 413

5 180

180

777 411

412 1059 562180 788 413

6 180

180

777 411

412 1085 619180 788 413

3

7 180

180

1012 514

5162 1096 588180 1016 519

8 180

180

1012 514

5162 1131 561180 1016 519

9 180

180

1012 514

5162 1134 542180 1016 519

3

10 181

181

1401 756

7552 1302 492181 1415 754

11 181

181

1401 756

7552 1428 595181 1415 754

12 181

181

1401 756

7552 1431 596181 1415 754

3

13 182

182

1821 998

993 1483 519182 1818 987

14 182

182

1821 998

993 1410 463182 1818 987

15 182

182

1821 998

993 1414 446180 1818 987


- 160 -


00

050

10

15

20 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱伝

導率

λ[W

m K

]

圧縮成型方法


4 10-7

5 10-7

6 10-7

7 10-7

8 10-7 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱拡

散率

　α

　[m

2s

]

圧縮成型方法






示す








000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[-

]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

試験No11-2

試験No1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

Press Type3

Press Type2

Press Type1


- 161 -





































- 162 -




















が必要である















- 163 -

4) 温度の影響




































- 164 -

























- 165 -

参考文献



資料JNC TN1400 99-022 (1999)












(1991)



92-052 (1992)



第 23号pp91~96 (1990)






99-006 (1999)




大会要旨集 I56p459 (2008)


TJ1600 97-004 (1997)


TJ1600 98-003 (1998)


TJ8400 99-065 (1999)


- 166 -








Vol13No2 (1988)








製品カタログ



術資料PNC TN8410 90-005 (1990)




97-071 (1997)












クル機構技術資料JNC TN8430 2004-005 (2005)


- 167 -

4おわりに




理の実施

























ある










- 168 -

謝辞



ます


- 169 ～ 170 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文

献調

査の

結果

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

に対

する

透水

試験










は定圧




飽和化の影響


果がある

飽和状


試体下部


与える等


ともに



の影響





結果がある




い






JI



10cm

およ

び高

さ12

cmが推

奨されている


0mm～φ2

00m

mでは

供


た



10m

m～

80m

m程度

であ


直径が

50m

m～

200m

m程

度であれば





より確認する

高さが

10m

m～

80m

m程

度であれば高





り確認する








組成の影響



留水海




温度の影響


試験を


一定の環


なお温


期間中の



含有率の影響




る




ある



する










成の影響




じて記録する


影響





った


る





ある



密度

不均

一性

の影

響




め供試





有効である

注）上記

の表のうち「

試験法自体に



- 171 ～ 172 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文献

調査

の結

果

膨潤

圧試

験に

は

拘束

型試

験装

置と

圧密

類似

型試

験装

置が

用い

られ

てお

り

圧密

類似

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤

圧が

拘束

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤




16M

gm







試験装置



必要に応










討課題である


飽和化の影響


なる




12及

び1

4Mg

m3では


効粘土密度

16M

gm





た









する






とい



効粘土密度

16M

gm


有効

粘土密度

18M

gm

3を



(d)と

高さ

(h)の

比(h

d)に

比例して膨潤


文献


15M

gm


は件


16M

gm

3程度以上で


有効粘土密度

16M

gm

3程







文献


17M

gm



ものの密度

16M

gm


試験



12M

gm

3 1

4Mg

m3及び

16M

gm





16M

gm


性が

ある




比を記録する






組成の影響






録する


温度の影響


果がある

試験を実






含有率の影響


圧が




ベントナ



る







混合材の







成の影響






影響


影響


異方性の



る



である



密度

不均

一性

の影

響


把握


て


3か月程度の






密度の不













- 173 ～ 174 -

表4-

3 (1

2)



現状での知見


今後の課題



の影響




4つ


4つの

測定法に



れていない

4つの測定法で









る


態による影響






は4つの測定





供試体の作


けて材料を


合材のばら







る



文

献調

査の

結果

温

度条

件が

60

にお

いて

熱伝

導率




供

試体

中や

測定

容器

の隙

間等

から

水分

が蒸

発す

る等









ホ



球















寸法例を示す


φ110

timesh12

0mmφ3

00timesh

460m

mφ5

0timesh8

0mm

等の試

料を



W50

timesL10

0timesH

50m

mφ6

00timesh

500m

m等の試

料を用い



φ20times

h10m

mの

試料

2片を用


る


φ50times

h10m

mの

試料

2片を用


る


以下に示す



60倍の

供試体


ホットワ



50m

m長

さ

100m

m程度と


が20

mm

以上



が直径

20m

m高さ

10m

mの円柱

状の試料を

2片用いる



3倍以上の

広さを



2片用

いる









ことから

4つ



熱拡散率は


響は受けな


ータ整理を

行う場合

4つの

測定法と



組成の影響







ある













3つの測定法に

関しても通



題である


温度の影響



100










測定を実施


用いて温度


物性値測定


また温度


測定期間中






の課題である


- 175 ～ 176 -

表4-

3 (2

2)



現状での知見


今後の課題


含有率の影響


わる検討例は






る





文献



土粒


とは


ない

試験終了


土粒子密


トナイト


密度を記

録する



課題である



成の影響


検討例は





記録する



Na

型のクニゲル

V1と

Ca型


V1を用




の課題である


影響


例は





て記録する







響



















の3つの測定

法を用いて



の課題である


- 177 -




- 179 -

著者

発行年

論文名

発行元

番号等

項目

1

末岡徹ほか

19

90年


-2-高圧


大成建設


熱

2 末岡徹ほか

19

90年


地盤工学会

第


透水

3

緒方信英ほか

19

91年


地盤工学会

第


熱

4

末岡徹ほか

19

91年


土木学会

第


3部

pp4

28-4

29熱

5

藤田朝雄ほか

19

92年



PNC

TN

1410

92-

052

熱


19

92年



PNC

TN

8410

92-

057

膨潤

熱

透水

7

菅原宏ほか

19

92年


地盤工学会

第


膨潤

8

小峯秀雄ほか

19

92年


土木学会

第


pp6

66-6

67

透水


19

92年





U92

039

膨潤

10 尾上篤生

19

92年


土木学会

第


膨潤

11

尾上篤生

19

93年


土木学会

第


3部

pp3

58-3

59膨潤

12

三谷泰浩ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

80-1

081透水

13

谷澤房郎ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

82-1

083透水

14

中島均ほか

19

94年



地盤工学会

第


膨潤


19

94年


地盤工学会

第


透水

16

八鍬昇ほか

19

94年


地盤工学会

第


透水

17

中村裕昭ほか

19

94年


土木学会

第


3部

pp2

02-2

03透水


19

95年



地盤工学会

第


膨潤

19


1996年


地盤工学会

第


透水

20

中島晃ほか

19

96年


地盤工学会

第


透水

21

田代勝浩ほか

19

96年


地盤工学会

第


膨潤

22

吉田弘明

19

96年



土木学会

第


pp5

44-5

45

透水


19

96年



土木学会

第


pp5

46-5

47

透水


- 180 -


19

97年


地盤工学会

第


膨潤

25

小峯秀雄ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

26

雨宮清ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

27

菅野ほか

19

97年


地盤工学会

第


透水

28


1997年


土木学会

第


3部

(A)

pp1

2-13膨潤

29

熊田俊明ほか

19

97年





E86

熱


19

97年



PNC

TN

8410

97-

296

透水

31

小峯秀雄ほか

19

97年


とその評価法



U96

029

膨潤


19

98年




PNC

TN

8410

98-

021

膨潤


19

98年




40(３

)19

9810

06

熱


19

98年


地盤工学会

第


膨潤

35

小峯秀雄ほか

19

98年


地盤工学会

第


膨潤

36

中島晃ほか

19

98年



地盤工学会

第


膨潤


19

98年


土木学会

第


3部(A

)pp

584

-585透水

38

古市光昭ほか

19

99年




vol5

No

2 膨潤

透水

39

長田徹ほか

19

99年



地盤工学会

第


膨潤


19

99年


土木学会

第


-B37

2 膨潤


19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-03

8 膨潤

42

高治一彦ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-04

1 膨潤

43

鈴木英明ほか

19

99年



JN

C T

N84

30 9

9-00

6 熱

44 谷口航ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-05

2 熱

45

小峯秀雄ほか

19

99年






U99

013

膨潤


20

00年



地盤工学会

第


膨潤


- 181 -


20

00年


の適用性

地盤工学会

第


膨潤

48 長田徹ほか

20

00年




地盤工学会

第


膨潤


2000年



土木学会

第


CS

CS-

190

熱

50 今井久ほか

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

193

膨潤

51

田中益弘

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

198

透水

52


2000年


-水-応力連成



JN

C T

N84

00 2

000-

008

熱


20

01年


地盤工学会

第


熱

54

田中益弘ほか

20

01年


地盤工学会

第


膨潤

55


2001年


地盤工学会

第


56

小峯秀雄ほか

20

01年



地盤工学会

第


透水

57 杉田裕ほか

20

01年



土木学会

第


CS

pp2

-3

透水

58 石井卓ほか

20

01年


土木学会

第


CS

pp2

0-21

透水

59

足立格一郎

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-003

膨潤

60 中島均ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-004

透水

61

雨宮清

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-007

透水

62

今井久ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-008

膨潤

63

小峯秀雄

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-007

透水


20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-011

透水

65

CH

ER

IFほか

20

01年




43(9

)20

0109

30

熱


20

01年


性



U00

041

透水


2001年



土木学会


673巻

54号

pp6

1-70膨潤


- 182 -


2002年


地盤工学会

第


69

崔紅斌ほか

20

02年


地盤工学会

第


膨潤

70 小峯秀雄

20

02年



地盤工学会

第


透水

71 井上誠ほか

20

02年



地盤工学会

第


膨潤


20

02年


試み

土木学会

第


CS

CS1

0-03

5 透水

73 雨宮清ほか

20

02年



土木学会

第


CS

CS1

0-04

7 膨潤

74 直井優ほか

20

03年



地盤工学会

第


膨潤


20

03年


地盤工学会

第


熱

76

片岡哲之ほか

20

03年



地盤工学会

第


透水

77 崔紅斌ほか

20

03年


性

地盤工学会

第


膨潤


20

03年


土木学会

第


3部Ⅲ

-513

pp1

025-

1026

膨潤


20

03年


第


CS

CS7

-017

pp3

11-3

12

熱

80 石井卓ほか

20

03年

1E

-13


土木学会

第


CS

CS7

-021

pp3

19-3

20

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-022

pp3

21-3

22

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-033

pp3

43-3

44

透水


20

03年


NaC

l濃度の影響

土木学会

第


CS

CS7

-036

pp3

49-3

50

膨潤


20

03年





JN

C T

N84

30 2

003-

002

透水


2003年


性の取得－


JN

C T

N84

30 2

003-

009

熱


- 183 -

86 増田良一

20

04年





熱

87

崔紅斌ほか

20

04年


土木学会


No

764Ⅲ

-67

pp2

75-2

85

88

直井優ほか

20

04年


評価

地盤工学会

第


膨潤

89 佐川修ほか

20

04年



第


透水


20

04年



地盤工学会

第


透水


20

04年


第


膨潤


20

04年


地盤工学会

第


膨潤


20

04年


関する検討

地盤工学会

第


透水

94 長谷川琢磨

20

04年




N04

005

透水

95

田中幸久ほか

20

04年




N04

007

膨潤

96 児玉潤ほか

20

04年


土木学会


No

764

pp3

19-3

28

膨潤


20

04年


土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

04年


的調査

土木学会

第


3部

3-25

5 膨潤


20

04年



ついて～

土木学会

第


CS

CS1

-43

透水


20

04年



土木学会

第


CS

CS1

-44

透水

101 中島均ほか

20

04年

1E

-13



土木学会

第


CS

CS-

46

透水

102 石井卓ほか

20

04年



土木学会

第


CS

C

S1-4

7 透水


20

05年



JN

C T

N84

30 2

004-

005

膨潤

熱

透水


- 184 -


20

05年




JN

C T

J540

0 20

04-0

02

膨潤


20

05年


地盤工学会

第


pp 2

573-

2574膨潤

10


20

05年

X線


地盤工学会

第


pp 1

305-

1306透水

10


20

05年


の変化

地盤工学会

第


pp 2

65-2

66 膨潤


20

05年


Na型および

Ca型ﾍﾞﾝﾄ


地盤工学会

第


pp 1

303-

1304透水


20

05年


置の構築

地盤工学会

第


pp 3

51-3

52 膨潤


20

05年


-4





Ｌ33

透水

111 直井優ほか

20

05年


土木学会


No

785Ⅲ

-70

pp3

9-49

膨潤


2005年


土木学会

第


3部

pp 1

01-1

02

膨潤


20

05年


土木学会

第


3部

pp 1

15-1

16

膨潤

114 石井卓ほか

20

05年



土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

05年


の評価

土木学会

第


3部

3-32

2 透水


20

06年



土木学会


vol6

2N

o3

pp5

73-5

78透水


20

06年


地盤工学会

第


透水

11


20

06年


る実験的研究

地盤工学会

第


pp 2

99-3

00 膨潤

119 高尾肇ほか

20

06年


第


膨潤

透水

12


20

06年


(その２

) 土木学会

第


pp 3

21-3

22

透水

12


2006年


第


膨潤透水

122 佐藤治夫

20

06年





B43

膨潤


- 185 -


20

06年





B47

膨潤

透水

12

4 佐藤泰ほか

20

07年





I47

透水


20

07年


地盤工学会

第


膨潤

12

6 浅野純ほか

20

07年


地盤工学会

第


膨潤


20

07年


地盤工学会

第


pp 1

027-

1028透水


20

07年


験的研究

土木学会

第


pp 1

93-1

94

透水


20

07年





N07

008

膨潤

透水

13

0 佐藤治夫

20

08年






I1

膨潤

131 杉浦航ほか

20

08年


地盤工学会

第


pp2

127-

2128膨潤


20

08年



地盤工学会

第


透水


20

08年


響のモデル化

地盤工学会

第


膨潤

透水

13


20

08年


地盤工学会

第


膨潤

13


20

08年


(その１


る検討

土木学会

第


pp 1

95-1

96

膨潤

136 田中幸久

20

08年


測定




M31

膨潤

透水

13


20

08年


験的取得




L29

透水

138 杉浦航ほか

20

09年


地盤工学会

第


18p

p23

5-23

6膨潤


20

09年


地盤工学会

第


124

膨潤

透水

14

0 小峯秀雄

20

09年


地盤工学会

第


124

透水


- 186 -

141 田中幸久

20

09年





L32

膨潤

142 三好悟ほか

20

09年





L33

膨潤


20

09年


討


20

09年秋の大会

L34

pp5

96

膨潤

透水




表５SI 接頭語




リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg










カロリー cal











表し方























名称記号





































組立量




デジベル dB



名称記号















iv







v

目次





32 膨潤特性55


参考文献133



参考文献165

4 おわりに167

謝辞168



vi

Contents






References50


References133



References165

4 Summary167

Acknowledgement168



- 1 -

1 はじめに












と考えられる


























- 2 -



- 3 -



(1999)


ldquo (2007)


(2009)



委員会 (2008)



会(第 32 回) 資料 5-2 (2008)







(2009)


- 4 -




































した


- 5 -

表2

1-1


1)

人工ﾊﾞﾘｱ

機能

主な

対応部位

重要度の高い

パラメータ


態）

性能を支配

する主要な

物理化学

特性















有率


鉱物

組成


有

率）

乾燥密度



強度変形係数

膨潤圧

透水係数

間隙水の水

質

塩水の影響


―

厚さ



強度変形係数

膨潤圧

低透水層

厚さ

短絡経路の

有無



膨潤圧

透水係数

厚さ

鉱物組成


強度変形係数

膨潤圧

低透水性

空洞

内充

てん材



密度

鉱物変質

鉱物組成

強度変形係数

鉱物組成

実行拡散係数

基質部の空

隙構造



鉱物組成

実効拡散係数


積

ひび割れ幅

長さ

本数



微生物活動


低透

水層

の不等沈

下に

伴う応力

発生

による

ひび割れ形成

鉱物組成

圧縮強度

低拡散性

低拡散層

厚さ

厚さ（健全

部）



鉱物組成

実効拡散係数


厚さ

鉱物組成

圧縮強度

鉱物組成



鉱物組成

収着分配係数

間隙水の水

質



―

核種

収着性

区画

内充

てん

材


ｯﾄ

低拡

散層

収着体積

当該部位の

体積


鉱物組成

収着分配係数

収着体積

鉱物組成


- 6 -



右に示す考

慮すべき特

性を必要と

する処分














LLW 処分




組成等）





JIS 規格有




施工性）


JISJGS 規格有


法等
















と考えた


ることとした


- 7 -

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]














22 役割分担





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性





原子力機構

電中研

（1）透水特性





（2）膨潤特性





（3）熱特性






- 8 -

23 検討手順













24 適用範囲













考えている


- 9 -





(1999)





工学研究発表会pp247-248 (2009)








工学研究発表会pp247-248 (2009)





















- 10 -




研究報告 U92039 (1992)


- 11 -








31 透水特性





























- 12 -














配合率

()

乾燥密度

[Mgm3]

記載された

透水係数

[ms]


った透水係数

[ms]



透水係数()

100 179 571E-13 566E-13 99

100 178 132E-13 133E-13 101

100 184 822E-14 826E-14 100

100 182 191E-13 189E-13 99

100 182 120E-13 118E-13 98

100 186 119E-13 118E-13 99

100 171 282E-13 283E-13 100

100 176 163E-13 163E-13 100

100 180 781E-14 773E-14 99

80 194 530E-13 507E-13 96

80 196 165E-13 158E-13 96

80 198 772E-14 739E-14 96

80 187 121E-13 118E-13 98

80 190 853E-14 830E-14 97

80 194 513E-14 495E-14 96

80 180 173E-13 166E-13 96

80 184 900E-14 871E-14 97

80 188 653E-14 630E-14 96

70 209 735E-13 734E-13 100

70 211 124E-13 124E-13 100

70 213 975E-14 972E-14 100

70 207 102E-13 101E-13 99

70 211 771E-14 765E-14 99

70 214 424E-14 422E-14 100

70 192 141E-13 141E-13 100

70 197 593E-14 592E-14 100

70 200 394E-14 396E-14 101

50 213 102E-12 972E-13 95

50 215 325E-13 309E-13 95

50 210 216E-13 207E-13 96

50 206 247E-12 235E-12 95

50 217 226E-13 216E-13 96

50 213 133E-13 127E-13 95

50 198 278E-13 267E-13 96

50 203 160E-13 154E-13 96

50 206 120E-13 115E-13 96


- 13 -

透水

試験

装置

（A

）15）

透水

試験

装置

（B

）33）

透水

試験

装置

（C

）23）

28)

27)

37)

49)

透水

試験

装置

（D

）21）

34）

透水

試験

装置

（E）

21）

透水

試験

装置

（F）

17）

透水

試験

装置

（G

）42）

透水

試験

装置

（H

）35）

36)

透水

試験

装置

（I）

38）

透水

試験

装置

（J）

39）

図3

1-1(


透水

試験

装置

（K）

66）

透水

試験

装置

（L）

67）

32)


- 14 -

透水

試験

装置

（M

）24）

透水

試験

装置

（O

）50）

59)

60)

13)

70)

透水

試験

装置

（P

）58）

透水

試験

装置

（Q

）62）

透水

試験

装置

（R

）63）

透水

試験

装置

（S）

64）

透水

試験

装置

（T）

19）

透水

試験

装置

（N

）65）

図3

1-1(



- 15 -





成した


























- 16 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)

松本ほか27)

長谷川24)


53)

田中中村19)

温度記載無

前田ほか39)

小峯34)


50)

佛田ほか70)




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


長谷川24)


53)


前田ほか39)


59)温度記載無


13)温度記載無

佛田ほか50)

佛田ほか70)





- 17 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)




23)


47)温度記載無



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯ほか59)


50)





- 18 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)



佛田ほか50)





- 19 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)





1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無





- 20 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)

温度記載無




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms






- 21 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

長谷川24)


温度記載無




















- 22 -



る影響要因


②試験手順に

よる影響要因

飽和化の影響





③試験条件に

よる影響要因

温度の影響







よる影響要因
























- 23 -





































- 24 -






















（e）まとめ




- 25 -

表3

1-3


剛性

セル

を用

いた

定圧

透水

試験

法三

軸セ

ルを

用い

た定

圧透

水試

験法

剛性

セル

を用

いた

変水

位透

水試

験法

圧密

試験

法フ

ロー

ポン

プ試

験法

実績

試験

時間

長所

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる真

空に

する

背

圧を

上げ

るな

ど飽

和化

の工

夫が

容易

河

野西

垣法

によ

る透

水係

数測

定前

の飽

和度

の確

認が

可能

側

面の

みず

みち

の影

響が

ない

と言

われ

てい

る

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

動

水勾

配を

一定

で設

定で

きる

定

密度

で試

験が

出来

る

側

面摩

擦等

によ

る透

水係

数の

ばら

つき

の要

因を

考え

なくて

よい

真

空に

する

など

飽和

化の

工夫

が容

易

変

形さ

せる

こと

で

一つ

の試

験で

密度

を変

化さ

せて

透水

係数

を測

定す

るこ

とが

出来

る

短所

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

変

形が

生じ

るた

め所

定の

密度

での

測定

が困

難透

水圧

の上

昇に

伴い

側

圧も

制御

する

必要

があ

る

装

置が

大掛

かり

でコ

スト

が高

い

み

ずみ

ちが

発生

する

可能

性が

ある

高

密度

の場

合

長期

試験

にな

る

動

水勾

配一

定の

実験

が不

可

飽

和化

が容

易に

でき

ない

供

試体

側面

と容

器内

側壁

との

摩擦

がば

らつ

きの

要因

とな

る

透

水係

数を

算出

する

過程

に変

形係

数な

どの

パラ

メー

タが

必要

とな

り

ばら

つき

の要

因が

増加

主

に岩

石材

料で

適用

され

てお

り

ベン

トナ

イト

系材

料の

よう

な変

形性

の高

い材

料に

は適

用が

困難

な可

能性

があ

る

供試

体サ

イズ

初

期飽

和度

が同

一で

あれ

ば

透水

係数

を測

定す

る前

に飽

和さ

せる

時間

は

どの

試験

法も

同じ

時間

を要

する

はず

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

の透

水試

験が

測

定よ

りも

飽和

化に

時間

を要

する

こと

を勘

案す

れば

差

は小

さい


- 26 -




1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)






前田ほか39)





- 27 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)






佛田ほか50)

佛田ほか70)
























ておく


- 28 -


成型する


る
















方法 16)







- 29 -

17 1810-13

10-12



透水係数

（m

s）













- 30 -























る（図 31-23）

















- 31 -













- 32 -






- 33 -



1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)


松本ほか27)

長谷川24)






前田ほか39)










- 34 -







































- 35 -















- 36 -

1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

鈴木ほか49)

小峯緒方21)









1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)





鈴木ほか49)




- 37 -



























- 38 -


5) 温度の影響








- 39 -













ている












- 40 -









いる





























- 41 -




- 42 -



05 1 15 210-15

10-14

10-13

10-12

10-11

10-10

10-9


透水

係数

(ms

)

小峯緒方21)








- 43 -
















（式 31-2）






（式 31-3）


水の密度[Mgm3]






- 44 -




必要となる

























られている 75)









- 45 -






きる




した







sum=

=n

j j

jk

HHk1

（式 31-4）





- 46 -









密度 16Mgm3）


















- 47 -

10-14 10-13 10-12


























- 48 -










である

5) 温度の影響



がある


















- 49 -











- 50 -

参考文献











2 (2004)









(1987)








(2004)


No4pp181-190 (1982)









- 51 -



工学研究発表会pp247-248 (2009)










N04005 (2004)






(1997)


2004-005 (2005)










pp207-223 (2007)



pp341-342 (2006)






- 52 -








集 No673Ⅲ-54pp61-70 (2001)



(1998)







pp93-94 (2004)



会pp309-310 (2003)












92-057 (1992)







- 53 -


















pp193-194 (2007)



術講演会pp2-3 (2001)



会」p587 (2005)


学研究発表会pp337-338 (1996)


子力学会「2008 年秋の大会」p727 (2008)







表会pp1177-1178 (2003)





- 54 -




pp1303-1304 (2005)












研究報告 N09014 (2010)


- 55 -

32 膨潤特性








必要がある





























体上下両

縮成型し

の給水方

初期含水

程度のも

両端面から荷

した後成型

方法に関して

水比としては

ものまでを対

膨潤

膨

荷重を載荷す

型治具から一

ては供試体下

は具体的な数

対象とした試

潤圧試験装置

膨潤圧試験装

JAEA

する方法（以

一旦供試体を

下面から給水

数値は不明で

試験が行われ

置（A）3)

膨潤圧

装置（D）5)

A-Research 201

- 56 -

以下「上下面

を抜き出して

水する方法


れていた

膨

圧試験装置

10-025

面加圧」とい

て試験に供す

上下両端面


膨潤圧試験装

（C）7)

膨潤圧試

いう）に区分

する方法など

面から給水す

で行っている

装置（B）4)

試験装置（E）

分されるま

もあった供

る方法に区分

るものから

）6)

また圧

供試体へ

分され

大 20


- 57 -






- 58 -


















かった


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

05 07 09 11 13 15 17 19 21

膨潤

圧[M

Pa]



前田ほか ⁵⁾











- 59 -



0

1

2

3

4

5

6

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾


田中 sup2sup1⁾



0

10

20

30

40

50

60

70

12 14 16 18 20 22

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾




- 60 -



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

14 15 16 17 18 19 20

膨潤

圧[M

Pa]


直井ほか ⁸⁾


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

08 10 12 14 16 18

膨潤

圧[M

Pa]


前田ほか ⁵⁾


直井ほか ⁸⁾



- 61 -



0

2

4

6

8

10

12

1 12 14 16

膨潤

圧[M

Pa]



直井ほか ⁸⁾

00

20

40

60

80

100

07 09 12 14

JNC関係式 2005

komine model


小峯緒方10）

前田ほか5）

笹倉ほか24）

直井ほか25）

直井ほか14）

膨潤

圧 [

MPa]



- 62 -





討を行う


































- 63 -
















【試験ケース B-0-1～B-0-4】




【試験ケース B-1-1～B-1-4】






+ 584 K+ 20 Mg++ 28 Ca++ 424 Total 1057


- 64 -


着目した



初期含水比

()

初期飽和度

()

試験後の

飽和度 ()


飽和のた

めの給水

条件

膨潤圧

(MPa)

拘束型

試験装

置

基本ケース

A-0-1 1217


244 1060

高さ 10 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0347

A-0-2 1417 327 1036 0755

A-0-3 1612 437 1036 2687 給水条件 A-1-1 1210


170 10721供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0252 A-1-2 1408 227 10661 0541 A-1-3 1600 301 10811 1836

初期含水

比 A-2-1 1220 229 502 1023 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水透水

0442 A-2-2 1401 192 549 1082 0769 A-2-3 1592 163 617 1049 2137 A-2-4 1216 350 764 1030 0462 A-2-5 1389 270 758 1011 0925 A-2-6 1617 212 832 1035 2464

初期乾燥

密度の不

均一性

A-3-1 平均 1399 (1593

1404 1200)


平均 326 (422

320 237)

10292

高さ 30 直径 60

供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0605

A-3-2 平均 1593 (1683

1594 1501)

平均 425 (484 423 369)

9352 2191

A-3-3 平均 1598 (1788

1600 1406)

平均 439 (571

427 320)

9082 2128

圧密類

似型試

験装置

基本ケース

B-0-1 1214


243 1303

高さ 5 直径 60

供試体内

大気圧の

まま上下

両方向の

給水のみ

0342

B-0-2 1420 329 1249 0752

B-0-3 1609 435 1312 1379

B-0-4 1808 593 1679 2410

給水条件 B-1-1 1206 238 1263 供試体内

真空後

下端から

一方向給

水のみ

0196 B-1-2 1399 315 1322 0389 B-1-3 1590 423 1479 0914 B-1-4 1796 582 1625 2164







- 65 -





② 試験結果







ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


ロードセル





イオン交換水


排気

キャップ

変位計


- 66 -








































- 67 -




0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M

Pa)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 50

0

01

02


鉛直

変位

(mm

)





0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M






0 10 20 30 40 500

1

2


膨潤

圧(M







- 68 -

























0

1

2

3

4

5

10 12 14 16 18 20

膨潤

圧（MPa

）







- 69 -

示唆している

P S S K U SSS

S US S

Kσprime U

P

式 32-1






置型（小峯緒

方1999）


中ほか20092）




- 70 -







































- 71 -

















- 72 -













- 73 -











- 74 -












ゴムバルーン

試験カラム

圧力調整弁


加圧タンク

試験水



123456789123456789123456789123456789

データロガ

ロードセル

0

2

4

6

8

00 05 10 15 20 25

乾燥密度120Mgm3

乾燥密度140Mgm3

乾燥密度160Mgm3

乾燥密度180Mgm3

膨潤

応力

[M

Pa]



- 75 -

















該当する








20

15

10

05

00

膨潤圧 (MPa)

100806040200






- 76 -








ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85

pH 100

膨潤力 [ml2g] 20


液性限界 [] 4860

塑性限界 [] 314

塑性指数 [] 4546

粒度構成

大粒径 [mm] 0075

礫分 [] 0

砂分 [] 00

シルト分 [] 132

粘土分 [] 868


- 77 -



[meq100g]



化学組成 [wt]



Cl - SO4 061


反力枠

容器本体




- 78 -





容器本体

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠

ﾛｰﾄﾞｾﾙ

容器本体

反力枠


- 79 -


供試体

寸法

[mm]

試験 NoA




試験を実施

φ20timesh10

（試験 NoA20）

φ50timesh10

（試験 NoA50）

試験 NoB





施

φ20timesh10


φ20timesh20


φ20timesh30


φ20timesh40


φ50timesh10

（試験 NoB50）

φ100timesh10

（試験 NoB100-1）

φ100timesh50

（試験 NoB100-2）

試験 NoC





施

φ20timesh10

（試験 NoC20）

φ50timesh5


φ50timesh10


φ60timesh20

（試験NoC60）

φ100timesh10

（試験 NoC100-1）

φ100timesh50

（試験 NoC100-2）


初期含水比 [] 65～85 65～145 67 70～145

② 試験結果






















- 80 -










0

20

40

60

80

100

120

140

0

2

4

6

8

10

12

14

00 05 10 15 20 25 圧

縮成

型圧

[MPa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

1

2

3

4

5

6

7

8

00 01 02 03 04 05 06

圧縮

成型

圧[M

Pa]

膨潤

圧[M

Pa]


膨潤圧

圧縮成型圧


- 81 -




0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0 2 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


1回目

2回目

3回目


- 82 -





00

20

40

60

80

100

120

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]


0

10

20

30

40

50

12 14 16 18 20 22 24

供試

体底

面か

らの

距離

[mm

]



- 83 -



















00

50

100

150

200

170

175

180

185

190

00 05 10 15 20 25

膨潤

圧[M

Pa]

有効

粘土

密度

[Mg m

‐3]



膨潤圧


- 84 -



乾燥密度 [Mgm3] 170 180


初期含水比 [] 49213 04995117145 09261389

試験温度室温




- 85 -




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

平衡

膨潤

圧力

[MPa]

初期飽和度 []

18Mgm3

17Mgm3


- 86 -


















大粒径 2mm

タイプ Na 型


液性限界 () 3551

塑性限界 () 228

塑性指数 3323








- 87 -




- 88 -







- 89 -














- 90 -

表 32-11 試験ケース 28)









図 32-39 参照）


- 91 -

図 32-37 膨潤圧試験器 9)29)


表 32-13 試験ケース 29)

表 32-12 試験ケース 9)


- 92 -











- 93 -















日ほど行った





② 試験結果






ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ

ロードセル

流出ボルト


流入

O

リング

土圧計

供試体

（φ60mmH10mm

流出側バルブ

流入側バルブ


- 94 -




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

01

02

03

04

05


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

02

04

06

08

1


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)




0 10 20 300

1

2

3

4


膨潤

圧(M

Pa)





- 95 -









る













0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

膨潤

圧(M

Pa)

初期飽和度 ()





- 96 -












されている


- 97 -




- 98 -














） 279 284 271 268 288


57 71 84 71 80


1166 1054 0795 1035 1348


0631 0572 0119 0620 0646


0464 0328 0585 0333 0522


003 0026 0019 0019 0038


0041 0128 0072 0063 0142


- 99 -












- 100 -











4) 温度の影響














10-3

10-2

10-1

100

101

102

00 050 10 15 20 25

蒸留水








平衡

膨潤

応力

[MP

a]


降水系地下水

海水系地下水

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)

σ = exp(394ρe

3-1371ρe

2+1806ρe-96)


- 101 -


表 32-17 試験条件 3)


- 102 -













田中

トし飽

温槽中の

32-53(a

大きな差

(a) 有効

以上で

すと思わ

また温

35

30

25

20

15

10

05

00


図

横山 42)は

飽和させた後

の供試体の膨

a)参照）恒温

差はないこと

効膨潤圧の経

図 32-53

で示した文献

われるした

温度管理がで

200

加熱開

　　　実験ケ

No No No

図 32-52 膨

乾燥密度 1

後に 609

膨潤圧は時間

温槽から取出

と（図 32-53

経時変化に及

飽和した高

献によれば

がってでき

できない場合

40000

開始後の経過


(Mgm3)

o1 1518 o2 1514 o3 1512

試

試

試

JAEA

膨潤圧試験に

12141

90120

間とともに低

出し室温下

3(b)参照）な

ぼす温度の影

高密度ベン

いずれの場

きるだけ温度

合は試験中

6000

日数

加熱温度

() 60 90 120

試験ケースNo1

試験ケースNo2

試験ケースNo3

加熱前膨潤圧

A-Research 201

- 103 -

における膨潤

6Mgm3のク

の恒温槽に

低下しその

下で測定した

などの実験結

影響 (

トナイトの膨

場合も試験時

度管理が可能

中の温度測定

10-025

潤圧と温度の

クニゲル V1

に 1 年程度入

程度は温度

た膨潤圧は恒

結果を示して

(b) 加熱前後

膨潤圧に及ぼ

時の温度は膨

能な環境条件

定を行い記録

経時変化の例

供試体を拘

入れて膨潤圧

が高いほど大

恒温槽に入れ

ている

後における膨

ぼす高温履歴

膨潤圧の測定

件で試験を行

しておくこ

例

束型試験装置

を測定してい

大きいこと

る前に測定

膨潤圧の比較

歴の影響 42)

定結果に影響

うことが望ま

とが必要であ

置にセッ

いる恒

（図

した値と

較

響を及ぼ

ましい

ある


- 104 -

























[] 膨潤圧 [MPa]


0 99 373 20 80 191 30 70 104 120 40 60 46 50 50 35 22 27 60 40 14 17

クニゲル V1 0 50 37（n=19 の平均） MX-80 0 75 247


- 105 -

















P1

CEC EXC f f

K





- 106 -




















- 107 -









る














- 108 -





- 109 -
























ロット NO 304464

物理特性

自然含水比 [] 68～85 pH 100


液性限界 [] 4860 塑性限界 [] 314 塑性指数 [] 4546

粒度構成



- 110 -


試験No




φ30timesh10[mm]

φ50timesh10 [mm]

φ50timesh50[mm]

No1

上面加圧

0 分





No8 15 分 No9

上面加圧 0 分


No10 15 分 No11




[meq100g]



化学組成 [wt]

SiO2 697

TiO2 014

Al2O3 158

Fe2O3 169

MgO 219

CaO 200

Na2O 204

K2O 024

MnO 004

ZnO 001

SrO 002

ZrO2 -

CuO 001

Cr2O3 002

P2O5 003

Y2O3 001

BaO 017

Ig-loss[] 529

Total 1000

Cl -

SO4 061


- 111 -









- 112 -

② 試験結果







いる



























- 113 -




下面平均値

1974 1771 1951 1799 1514 1802 7000 7921971 1612 2091 1764 1511 1790 8000 7961818 2004 1501 1896 1816 1807 7300 7901967 1669 1816 1728 1735 1783 7000 10032005 1741 1667 1714 1661 1757 8000 9931910 1723 2029 1641 1518 1764 7300 10011944 1541 1823 1784 1875 1793 6700 8021895 1668 1945 1851 1451 1762 7000 8071894 1807 1901 1844 1549 1799 6900 7991926 1708 1848 1602 1878 1792 6800 10071863 1637 1640 1744 1945 1766 6700 9971945 1736 1804 1896 1552 1787 6900 9901785 1856 1836 1876 1625 1796 8300 7981850 1849 1795 1776 1726 1799 8300 7911777 1826 1879 1689 1741 1782 8600 7901712 1877 1823 1941 1538 1778 7600 10211747 1761 1740 1921 1720 1778 7500 10131684 1857 1852 1780 1755 1786 7700 1004

平均含水比

[]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

成型圧力[kgf]lt------------------------gt

試験No11-1

試験No11-2


下面 1731 1643 1729 1410 1550 1779 2048 1843 20921495 1416 1760 1863 1684 1756 1834 1983 18721585 1894 1777 1557 1823 1706 1884 1935 18171695 1745 1733 1852 2052 1765 1914 1877 18311842 1563 1752 1621 1644 1778 1871 1872 18271655 1829 1626 1840 1692 1794 1766 1793 18841840 1649 1883 1840 1893 1814 1853 1843 17921555 1850 1806 1818 1739 1726 1804 1659 18192019 1859 1762 1889 1791 1903 1703 1817 19171786 1803 1667 1702 1814 1812 1906 1947 17871794 1791 1709 1786 1777 1853 1884 1684 17681773 1830 1791 1811 1847 1875 1824 1857 18911749 1886 1987 1627 1834 1762 1731 1613 17561833 1795 1782 1832 1779 1818 1828 1796 18091852 1922 1771 1916 1867 1854 1810 1865 17281841 1736 1869 1735 1868 1767 1837 1818 17211851 1723 1884 1901 1856 1829 1671 1809 18321769 1747 1941 1893 1842 1887 1801 1742 18401950 1912 1776 1673 1868 1837 1846 1819 17941785 1871 1813 1850 1846 1700 1738 1822 17891797 1738 1465 1779 1625 1734 1824 1837 1726

1818 1789 1690 1949 1731 1440 1642 19352035 1514 2009 1728 1755 1578


1771 1774 1776 1779 1790 1804 1806 1810 1818

9850 10309 10146 10258 10103 10237 7403 8616 8392

982 983 986 931 968 950 972 979 970

成型圧 [kgf]

平均含水比 []


lt------------------------------------------gt

有効

粘土

密度

[M

gm

3]


[Mgm3]


- 114 -



下面平均値

1852 1683 1541 1426 1421 1585 830 8051418 1448 1542 1678 1826 1582 830 7641673 1559 1726 1596 1533 1617 800 6671678 1668 1652 1606 1542 1629 900 6691470 1529 1670 1679 1713 1612 1120 7061596 1597 1570 1570 1567 1580 1060 7081654 1675 1664 1318 1686 1599 850 7751546 1526 1473 1729 1542 1563 820 7661724 1406 1618 1576 1585 1582 860 7771549 1624 1577 1609 1546 1581 1020 7391641 1609 1585 1521 1659 1603 940 7241505 1715 1670 1511 1499 1580 1000 7691535 1655 1491 1544 1597 1564 980 7351606 1562 1569 1427 1699 1573 990 7861667 1608 1645 1596 1535 1610 1010 7161643 1697 1578 1595 1519 1606 1080 6911637 1686 1564 1483 1459 1566 1050 7181653 1650 1542 1471 1466 1556 820 8251529 1556 1675 1589 1587 1587 900 8181591 1530 1744 1463 1637 1593 920 7821564 1617 1511 1525 1626 1569 900 8101506 1700 1583 1486 1549 1565 850 7681743 1650 1488 1416 1486 1557 850 7521534 1596 1555 1479 1654 1563 870 8021529 1565 1590 1465 1684 1567 820 7531546 1752 1594 1462 1501 1571 800 8131514 1532 1701 1450 1652 1570 800 8131631 1497 1622 1507 1552 1562 860 8441542 1565 1693 1469 1584 1571 820 7871540 1661 1562 1597 1655 1603 850 8351539 1560 1659 1473 1665 1579 800 8311670 1605 1602 1566 1537 1596 980 7101632 1567 1566 1566 1545 1575 990 7241519 1656 1582 1503 1636 1579 880 8181616 1527 1479 1604 1598 1565 870 6911577 1624 1546 1651 1574 1594 1100 7391567 1564 1578 1562 1610 1576 1100 7181568 1524 1662 1513 1595 1573 1120 8431578 1591 1542 1595 1568 1575 1080 7241592 1644 1598 1564 1569 1593 1080 7231606 1533 1595 1576 1583 1579 1050 7501557 1628 1537 1626 1648 1599 980 7881526 1620 1651 1679 1532 1602 940 7691518 1673 1533 1600 1603 1585 960 7491574 1633 1615 1529 1492 1569 940 8041635 1547 1572 1478 1478 1542 890 7781593 1579 1544 1502 1680 1579 800 7741507 1520 1573 1490 1503 1518 1150 8271408 1483 1615 1628 1547 1536 1150 8101507 1731 1604 1588 1435 1573 1150 790

試験No9

試験No10

試験No11

成型圧力[kgf]

平均含水比

[]


試験No1

lt-----------------------gt

試験No2

試験No8

試験No3

試験No4

試験No5

試験No6

試験No7


- 115 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 116 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 117 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目


- 118 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 119 -





00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

4回目

5回目

6回目


- 120 -




00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12 14 16 18 20

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

000

002

004

006

008

010

012

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

平均

分散

値[-

]

試験No

試験No1 試験No2

試験No3 試験No4

試験No5 試験No6

試験No7 試験No8


試験No11


- 121 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 122 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 123 -





00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目

00

20

40

60

80

100

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


圧縮面

1回目

2回目

3回目


- 124 -




000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1‐1

試験No1‐2

試験No7‐1

試験No7‐2

試験No11‐1

試験No11‐2

1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 125 -





00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目

00

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12 14 16 18 20 22 24

供試

体高

さ[m

m]


1回目

2回目

3回目


- 126 -





















000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[‐]

試験No

試験No1

試験No7

試験No11

1 7 11


- 127 -


日ほど行った









- 128 -



② 試験結果










ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体


ロードセル



流入

軸方向１個

ｏリング

土圧センサー

供試体



- 129 -




0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧計


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)


上部土圧


0

05

1

15

2

25

3

0 20 40 60 80 100


膨潤

圧（Ｍ

Ｐa)





- 130 -


















れる





00

05

10

15

20

25

30

1 11 12 13 14 15 16 17

膨潤

圧(M

Pa)







- 131 -































録する

4) 温度の影響




- 132 -





















録する













- 133 -

参考文献






99-038 (1999)


2004-005 (2005)



98-021 (1998)



(2001)












(2005)







(2004)






- 134 -





研究報告 U92039 (1992)





(2006)


子力学会「2008 年秋の大会」pp727 (2008)


工学研究発表会pp247-248 (2009)


92-057 (1992)


JNC TJ8400 2002-025 (2002)



会pp2407-2408 (2003)









(2001)






「2008 年秋の大会」pp722 (2008)


会第 64 回年次学術講演会pp 229-230 (2009)


- 135 -
















報告研究報告 N09010 (2010)




No4 pp 181-190 (1982)


- 136 -

33 熱特性



































- 137 -












定常昇温法

面熱源法


点熱源法



測定法

パルス加熱法



任意加熱法





同心球法


定常法熱線法



縦型比較法


縦型直線法


定常法測定法


測定法













- 138 -








































- 139 -















- 140 -


プローブ

供試体熱電対

加熱線

電流計電流 A

λ

λp

50mm

100mm



- 141 -



球状プローブ

測定回路

測定装置


- 142 -























が有効である















- 143 -


















いる










ている


- 144 -



00

01

02

03

04

05

20 40 60 80 100 120

クニゲルV1




Therm

al c

onduc

tivi

ty [

W

mK]

Temperature T []








- 145 -







































- 146 -








































- 147 -






00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

The

rmal

conduc

tivi

ty [

Wm

]

Water content []


9601arak
長方形
9601arak
長方形


- 148 -







- 149 -













- 150 -








































- 151 -















Yamadaの式


- 152 -


















- 153 -




































をまとめた



- 154 -




































- 155 -

00

050

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []






ρd=14[Mgm3]

00

05

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

con

duct

ivity

[W m

-1K

-1]

Water content []







10-7

10-6

10-5

0 10 20 30 40

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []





10-7

10-6

10-5

0 5 10 15 20 25 30 35

Ther

mal

diff

usiv

ity [m

2 s-1]

Water content []




ρd=16[Mgm3]



10

12

14

16

18

20

-02 0 02 04 06 08





ρd=180[Mgm3]



10-7

10-6

10-5

-02 0 02 04 06 08




ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]

ρd=180[Mg m-3]

ρd=140[Mg m-3]ρd=160[Mg m-3]





- 156 -






プレス方向



試料試料

試料

ピストン

ピストン


- 157 -



含水比 ω[]

飽和度 Sr[]

平均飽和度Sr[]



1

1 179

179

043 227

242 04906 440179 048 257

2 179

179

043 227

242 04851 416179 048 257

3 179

179

043 227

242 05034 414179 048 257

1

4 179

179

792 413

409 09962 539179 780 405

5 179

179

792 413

409 1032 592 179 780 405

6 179 179

792 413409 1024 580 179 780 405

1

7 176

177

1004 500

501 1018 542 177 1002 503

8 176

177

1004 500

501 1077 589177 1002 503

9 176

177

1004 500

501 1140 525 177 1002 503

1

10 180

180

1427 747

747 1295 542180 1426 747

11 180

180

1426 748

750 1405 589180 1422 752

12 180

180

1426 747

747 1367 525180 1426 747

1

13 182

182

1820 990

987 1365 533182 1800 984

14 182

182

1820 990

987 1464 505182 1800 984

15 182

182

1820 990

987 1510 550182 1800 984


- 158 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



2

1 178

177

045 23

24 04860 443177 048 24

2 178

177

045 23

24 04969 457177 048 24

3 178

177

045 23

24 04832 388177 048 24

2

4 180

179

763 400

405 09319 462179 790 411

5 180

179

763 400

405 1013 622179 790 411

6 180

179

763 400

405 1012 583179 790 411

2

7 177

177

1006 503

503 1028 562177 1010 503

8 177

177

1006 503

503 1014 520177 1010 503

9 177

177

1006 503

503 1047 572177 1010 503

2

10 180

180

1409 748

744 1376 639180 1411 741

11 180

180

1409 748

744 1353 608180 1411 741

12 180

180

1409 748

744 1376 641180 1411 741

2

13 180

180

1834 9791

985 1483 545180 1875 990

14 180

180

1834 9791

985 1505 534180 1875 990

15 180

180

1834 9791

985 1473 511180 1875 990


- 159 -



含水比ω[]

飽和度Sr[]

平均飽和度Sr[]



3

1 180

180

037 194

186 05686 483180 034 178

2 180

180

037 194

186 05195 440180 034 178

3 180

180

037 194

186 04876 384180 034 178

3

4 180

180

777 411

412 1015 590180 788 413

5 180

180

777 411

412 1059 562180 788 413

6 180

180

777 411

412 1085 619180 788 413

3

7 180

180

1012 514

5162 1096 588180 1016 519

8 180

180

1012 514

5162 1131 561180 1016 519

9 180

180

1012 514

5162 1134 542180 1016 519

3

10 181

181

1401 756

7552 1302 492181 1415 754

11 181

181

1401 756

7552 1428 595181 1415 754

12 181

181

1401 756

7552 1431 596181 1415 754

3

13 182

182

1821 998

993 1483 519182 1818 987

14 182

182

1821 998

993 1410 463182 1818 987

15 182

182

1821 998

993 1414 446180 1818 987


- 160 -


00

050

10

15

20 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱伝

導率

λ[W

m K

]

圧縮成型方法


4 10-7

5 10-7

6 10-7

7 10-7

8 10-7 Sr=2Sr=40Sr=50

Sr=75Sr=99

熱拡

散率

　α

　[m

2s

]

圧縮成型方法






示す








000

002

004

006

008

010

012

014

016

018

020

平均

分散

値[-

]

試験No1-1

試験No1-2

試験No7-1

試験No7-2

試験No11-2

試験No1-1 1-2 7-1 7-2 11-1 11-2

Press Type3

Press Type2

Press Type1


- 161 -





































- 162 -




















が必要である















- 163 -

4) 温度の影響




































- 164 -

























- 165 -

参考文献



資料JNC TN1400 99-022 (1999)












(1991)



92-052 (1992)



第 23号pp91~96 (1990)






99-006 (1999)




大会要旨集 I56p459 (2008)


TJ1600 97-004 (1997)


TJ1600 98-003 (1998)


TJ8400 99-065 (1999)


- 166 -








Vol13No2 (1988)








製品カタログ



術資料PNC TN8410 90-005 (1990)




97-071 (1997)












クル機構技術資料JNC TN8430 2004-005 (2005)


- 167 -

4おわりに




理の実施

























ある










- 168 -

謝辞



ます


- 169 ～ 170 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文

献調

査の

結果

ベ

ント

ナイ

ト系

材料

に対

する

透水

試験










は定圧




飽和化の影響


果がある

飽和状


試体下部


与える等


ともに



の影響





結果がある




い






JI



10cm

およ

び高

さ12

cmが推

奨されている


0mm～φ2

00m

mでは

供


た



10m

m～

80m

m程度

であ


直径が

50m

m～

200m

m程

度であれば





より確認する

高さが

10m

m～

80m

m程

度であれば高





り確認する








組成の影響



留水海




温度の影響


試験を


一定の環


なお温


期間中の



含有率の影響




る




ある



する










成の影響




じて記録する


影響





った


る





ある



密度

不均

一性

の影

響




め供試





有効である

注）上記

の表のうち「

試験法自体に



- 171 ～ 172 -

表4-



現状での知見


今後の課題



の影響

文献

調査

の結

果

膨潤

圧試

験に

は

拘束

型試

験装

置と

圧密

類似

型試

験装

置が

用い

られ

てお

り

圧密

類似

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤

圧が

拘束

型試

験装

置で

得ら

れた

膨潤




16M

gm







試験装置



必要に応










討課題である


飽和化の影響


なる




12及

び1

4Mg

m3では


効粘土密度

16M

gm





た









する






とい



効粘土密度

16M

gm


有効

粘土密度

18M

gm

3を



(d)と

高さ

(h)の

比(h

d)に

比例して膨潤


文献


15M

gm


は件


16M

gm

3程度以上で


有効粘土密度

16M

gm

3程







文献


17M

gm



ものの密度

16M

gm


試験



12M

gm

3 1

4Mg

m3及び

16M

gm





16M

gm


性が

ある




比を記録する






組成の影響






録する


温度の影響


果がある

試験を実






含有率の影響


圧が




ベントナ



る







混合材の







成の影響






影響


影響


異方性の



る



である



密度

不均

一性

の影

響


把握


て


3か月程度の






密度の不













- 173 ～ 174 -

表4-

3 (1

2)



現状での知見


今後の課題



の影響




4つ


4つの

測定法に



れていない

4つの測定法で









る


態による影響






は4つの測定





供試体の作


けて材料を


合材のばら







る



文

献調

査の

結果

温

度条

件が

60

にお

いて

熱伝

導率




供

試体

中や

測定

容器

の隙

間等

から

水分

が蒸

発す

る等









ホ



球















寸法例を示す


φ110

timesh12

0mmφ3

00timesh

460m

mφ5

0timesh8

0mm

等の試

料を



W50

timesL10

0timesH

50m

mφ6

00timesh

500m

m等の試

料を用い



φ20times

h10m

mの

試料

2片を用


る


φ50times

h10m

mの

試料

2片を用


る


以下に示す



60倍の

供試体


ホットワ



50m

m長

さ

100m

m程度と


が20

mm

以上



が直径

20m

m高さ

10m

mの円柱

状の試料を

2片用いる



3倍以上の

広さを



2片用

いる









ことから

4つ



熱拡散率は


響は受けな


ータ整理を

行う場合

4つの

測定法と



組成の影響







ある













3つの測定法に

関しても通



題である


温度の影響



100










測定を実施


用いて温度


物性値測定


また温度


測定期間中






の課題である


- 175 ～ 176 -

表4-

3 (2

2)



現状での知見


今後の課題


含有率の影響


わる検討例は






る





文献



土粒


とは


ない

試験終了


土粒子密


トナイト


密度を記

録する



課題である



成の影響


検討例は





記録する



Na

型のクニゲル

V1と

Ca型


V1を用




の課題である


影響


例は





て記録する







響



















の3つの測定

法を用いて



の課題である


- 177 -




- 179 -

著者

発行年

論文名

発行元

番号等

項目

1

末岡徹ほか

19

90年


-2-高圧


大成建設


熱

2 末岡徹ほか

19

90年


地盤工学会

第


透水

3

緒方信英ほか

19

91年


地盤工学会

第


熱

4

末岡徹ほか

19

91年


土木学会

第


3部

pp4

28-4

29熱

5

藤田朝雄ほか

19

92年



PNC

TN

1410

92-

052

熱


19

92年



PNC

TN

8410

92-

057

膨潤

熱

透水

7

菅原宏ほか

19

92年


地盤工学会

第


膨潤

8

小峯秀雄ほか

19

92年


土木学会

第


pp6

66-6

67

透水


19

92年





U92

039

膨潤

10 尾上篤生

19

92年


土木学会

第


膨潤

11

尾上篤生

19

93年


土木学会

第


3部

pp3

58-3

59膨潤

12

三谷泰浩ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

80-1

081透水

13

谷澤房郎ほか

19

93年


土木学会

第


3部p

p10

82-1

083透水

14

中島均ほか

19

94年



地盤工学会

第


膨潤


19

94年


地盤工学会

第


透水

16

八鍬昇ほか

19

94年


地盤工学会

第


透水

17

中村裕昭ほか

19

94年


土木学会

第


3部

pp2

02-2

03透水


19

95年



地盤工学会

第


膨潤

19


1996年


地盤工学会

第


透水

20

中島晃ほか

19

96年


地盤工学会

第


透水

21

田代勝浩ほか

19

96年


地盤工学会

第


膨潤

22

吉田弘明

19

96年



土木学会

第


pp5

44-5

45

透水


19

96年



土木学会

第


pp5

46-5

47

透水


- 180 -


19

97年


地盤工学会

第


膨潤

25

小峯秀雄ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

26

雨宮清ほか

19

97年


地盤工学会

第


膨潤

27

菅野ほか

19

97年


地盤工学会

第


透水

28


1997年


土木学会

第


3部

(A)

pp1

2-13膨潤

29

熊田俊明ほか

19

97年





E86

熱


19

97年



PNC

TN

8410

97-

296

透水

31

小峯秀雄ほか

19

97年


とその評価法



U96

029

膨潤


19

98年




PNC

TN

8410

98-

021

膨潤


19

98年




40(３

)19

9810

06

熱


19

98年


地盤工学会

第


膨潤

35

小峯秀雄ほか

19

98年


地盤工学会

第


膨潤

36

中島晃ほか

19

98年



地盤工学会

第


膨潤


19

98年


土木学会

第


3部(A

)pp

584

-585透水

38

古市光昭ほか

19

99年




vol5

No

2 膨潤

透水

39

長田徹ほか

19

99年



地盤工学会

第


膨潤


19

99年


土木学会

第


-B37

2 膨潤


19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-03

8 膨潤

42

高治一彦ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-04

1 膨潤

43

鈴木英明ほか

19

99年



JN

C T

N84

30 9

9-00

6 熱

44 谷口航ほか

19

99年



JN

C T

N84

00 9

9-05

2 熱

45

小峯秀雄ほか

19

99年






U99

013

膨潤


20

00年



地盤工学会

第


膨潤


- 181 -


20

00年


の適用性

地盤工学会

第


膨潤

48 長田徹ほか

20

00年




地盤工学会

第


膨潤


2000年



土木学会

第


CS

CS-

190

熱

50 今井久ほか

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

193

膨潤

51

田中益弘

20

00年


土木学会

第


CS

CS-

198

透水

52


2000年


-水-応力連成



JN

C T

N84

00 2

000-

008

熱


20

01年


地盤工学会

第


熱

54

田中益弘ほか

20

01年


地盤工学会

第


膨潤

55


2001年


地盤工学会

第


56

小峯秀雄ほか

20

01年



地盤工学会

第


透水

57 杉田裕ほか

20

01年



土木学会

第


CS

pp2

-3

透水

58 石井卓ほか

20

01年


土木学会

第


CS

pp2

0-21

透水

59

足立格一郎

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-003

膨潤

60 中島均ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-004

透水

61

雨宮清

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-007

透水

62

今井久ほか

20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-008

膨潤

63

小峯秀雄

20

01年



土木学会

第


CS

CS1

-007

透水


20

01年


土木学会

第


CS

CS1

-011

透水

65

CH

ER

IFほか

20

01年




43(9

)20

0109

30

熱


20

01年


性



U00

041

透水


2001年



土木学会


673巻

54号

pp6

1-70膨潤


- 182 -


2002年


地盤工学会

第


69

崔紅斌ほか

20

02年


地盤工学会

第


膨潤

70 小峯秀雄

20

02年



地盤工学会

第


透水

71 井上誠ほか

20

02年



地盤工学会

第


膨潤


20

02年


試み

土木学会

第


CS

CS1

0-03

5 透水

73 雨宮清ほか

20

02年



土木学会

第


CS

CS1

0-04

7 膨潤

74 直井優ほか

20

03年



地盤工学会

第


膨潤


20

03年


地盤工学会

第


熱

76

片岡哲之ほか

20

03年



地盤工学会

第


透水

77 崔紅斌ほか

20

03年


性

地盤工学会

第


膨潤


20

03年


土木学会

第


3部Ⅲ

-513

pp1

025-

1026

膨潤


20

03年


第


CS

CS7

-017

pp3

11-3

12

熱

80 石井卓ほか

20

03年

1E

-13


土木学会

第


CS

CS7

-021

pp3

19-3

20

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-022

pp3

21-3

22

透水


20

03年


土木学会

第


CS

CS7

-033

pp3

43-3

44

透水


20

03年


NaC

l濃度の影響

土木学会

第


CS

CS7

-036

pp3

49-3

50

膨潤


20

03年





JN

C T

N84

30 2

003-

002

透水


2003年


性の取得－


JN

C T

N84

30 2

003-

009

熱


- 183 -

86 増田良一

20

04年





熱

87

崔紅斌ほか

20

04年


土木学会


No

764Ⅲ

-67

pp2

75-2

85

88

直井優ほか

20

04年


評価

地盤工学会

第


膨潤

89 佐川修ほか

20

04年



第


透水


20

04年



地盤工学会

第


透水


20

04年


第


膨潤


20

04年


地盤工学会

第


膨潤


20

04年


関する検討

地盤工学会

第


透水

94 長谷川琢磨

20

04年




N04

005

透水

95

田中幸久ほか

20

04年




N04

007

膨潤

96 児玉潤ほか

20

04年


土木学会


No

764

pp3

19-3

28

膨潤


20

04年


土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

04年


的調査

土木学会

第


3部

3-25

5 膨潤


20

04年



ついて～

土木学会

第


CS

CS1

-43

透水


20

04年



土木学会

第


CS

CS1

-44

透水

101 中島均ほか

20

04年

1E

-13



土木学会

第


CS

CS-

46

透水

102 石井卓ほか

20

04年



土木学会

第


CS

C

S1-4

7 透水


20

05年



JN

C T

N84

30 2

004-

005

膨潤

熱

透水


- 184 -


20

05年




JN

C T

J540

0 20

04-0

02

膨潤


20

05年


地盤工学会

第


pp 2

573-

2574膨潤

10


20

05年

X線


地盤工学会

第


pp 1

305-

1306透水

10


20

05年


の変化

地盤工学会

第


pp 2

65-2

66 膨潤


20

05年


Na型および

Ca型ﾍﾞﾝﾄ


地盤工学会

第


pp 1

303-

1304透水


20

05年


置の構築

地盤工学会

第


pp 3

51-3

52 膨潤


20

05年


-4





Ｌ33

透水

111 直井優ほか

20

05年


土木学会


No

785Ⅲ

-70

pp3

9-49

膨潤


2005年


土木学会

第


3部

pp 1

01-1

02

膨潤


20

05年


土木学会

第


3部

pp 1

15-1

16

膨潤

114 石井卓ほか

20

05年



土木学会

第


3部

pp 6

31-6

32

透水


20

05年


の評価

土木学会

第


3部

3-32

2 透水


20

06年



土木学会


vol6

2N

o3

pp5

73-5

78透水


20

06年


地盤工学会

第


透水

11


20

06年


る実験的研究

地盤工学会

第


pp 2

99-3

00 膨潤

119 高尾肇ほか

20

06年


第


膨潤

透水

12


20

06年


(その２

) 土木学会

第


pp 3

21-3

22

透水

12


2006年


第


膨潤透水

122 佐藤治夫

20

06年





B43

膨潤


- 185 -


20

06年





B47

膨潤

透水

12

4 佐藤泰ほか

20

07年





I47

透水


20

07年


地盤工学会

第


膨潤

12

6 浅野純ほか

20

07年


地盤工学会

第


膨潤


20

07年


地盤工学会

第


pp 1

027-

1028透水


20

07年


験的研究

土木学会

第


pp 1

93-1

94

透水


20

07年





N07

008

膨潤

透水

13

0 佐藤治夫

20

08年






I1

膨潤

131 杉浦航ほか

20

08年


地盤工学会

第


pp2

127-

2128膨潤


20

08年



地盤工学会

第


透水


20

08年


響のモデル化

地盤工学会

第


膨潤

透水

13


20

08年


地盤工学会

第


膨潤

13


20

08年


(その１


る検討

土木学会

第


pp 1

95-1

96

膨潤

136 田中幸久

20

08年


測定




M31

膨潤

透水

13


20

08年


験的取得




L29

透水

138 杉浦航ほか

20

09年


地盤工学会

第


18p

p23

5-23

6膨潤


20

09年


地盤工学会

第


124

膨潤

透水

14

0 小峯秀雄

20

09年


地盤工学会

第


124

透水


- 186 -

141 田中幸久

20

09年





L32

膨潤

142 三好悟ほか

20

09年





L33

膨潤


20

09年


討


20

09年秋の大会

L34

pp5

96

膨潤

透水




表５SI 接頭語




リットル Ll 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3

トン t 1t=103 kg










カロリー cal











表し方























名称記号





































組立量




デジベル dB



名称記号














jaea-research 2010-025

Documents