【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油、ＬＰＧなどを備蓄する水封式岩盤貯蔵の設計、施工管理並びに維持管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油、ＬＰＧ（液化天然ガス）などを備蓄する手段として、水封式岩盤貯蔵が知られている。 水封式岩盤貯蔵は、岩盤の地下深くに空洞を掘削しておき、該空洞内に石油やＬＰＧを貯蔵するとともに、貯蔵された石油等を地下水の水圧で空洞内に封入することによって岩盤への滲出を防止しようとするものである。

【０００３】かかる岩盤貯蔵は、貯蔵容量がきわめて大きいので長期備蓄に適している、岩盤内温度が一定である、設備の維持費用が安い、地上の用地取得が少なくて済む、自然の景観を損なわずに済む、地下ゆえに耐震性に優れるなど数多くの利点があり、最近では、地上タンクや地下タンクに代わる新しい備蓄手段として大いに注目されている。

【０００４】ところで、水封式岩盤貯蔵は、上述したように空洞内に貯蔵された貯蔵物の圧力よりも大きな圧力を地下水圧という形で空洞内に作用させることによって、貯蔵物の漏気・漏液を防ぐという水封原理を利用している関係上、空洞内に流入する地下水の湧水量や空洞壁面近傍の間隙水圧が適正であることが重要となる。 そして、このような湧水量や間隙水圧の事前予測は、従来、多孔質体モデルと呼ばれる解析手法を用いて評価していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、最近の研究の結果、岩盤内の地下水挙動を適確に把握するには岩盤内の亀裂の存在を考慮する必要があることが明らかとなってきた。

【０００６】しかしながら、上述した多孔質体モデルは、連続体を前提とした水理モデルであって地下水流を均質な透水係数という形でしか表現できず、岩盤内に存在する不連続面である亀裂の存在を考慮することは不可能であった。

【０００７】そのため、多孔質体モデルで評価された湧水量や間隙水圧は、ときとして現実のものとかけ離れたものとなり、例えば、予想を上回る量の地下水が貯蔵空洞内に流入してその排除に手間やコストがかかったり、
水封に必要な地下水圧を適確に予測できないという問題を生じていた。

【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、従来から使用されている多孔質体モデルよりも高い精度で岩盤内の地下水挙動を把握し適切な水封管理を行うことが可能な水封式岩盤貯蔵の設計、施工管理並びに維持管理方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明に係る水封式岩盤貯蔵の設計方法は請求項１
に記載したように、貯蔵空洞を含む水封式岩盤貯蔵をフラクチャーネットワークモデルに用いる解析モデルとしてモデル化し、該解析モデルを前記フラクチャーネットワークモデルを用いて解析して前記貯蔵空洞周辺の地下水挙動を評価し、その評価結果を用いて前記水封式岩盤貯蔵の設計を行うものである。

【００１０】上記目的を達成するため、本発明に係る水封式岩盤貯蔵の施工管理方法は請求項２に記載したように、貯蔵空洞を含む水封式岩盤貯蔵をフラクチャーネットワークモデルに用いる解析モデルとしてモデル化し、
該解析モデルを前記フラクチャーネットワークモデルを用いて解析して前記貯蔵空洞周辺の地下水挙動を評価し、その評価結果を用いて前記水封式岩盤貯蔵の施工管理を行うものである。

【００１１】上記目的を達成するため、本発明に係る水封式岩盤貯蔵の維持管理方法は請求項３に記載したように、貯蔵空洞を含む水封式岩盤貯蔵をフラクチャーネットワークモデルに用いる解析モデルとしてモデル化し、
該解析モデルを前記フラクチャーネットワークモデルを用いて解析して前記貯蔵空洞周辺の地下水挙動を評価し、その評価結果を用いて前記水封式岩盤貯蔵の維持管理を行うものである。

【００１２】本発明に係る水封式岩盤貯蔵の設計、施工管理並びに維持管理方法においては、貯蔵空洞周辺の地下水挙動を解析するための解析ツールとして従来の多孔質体モデルに代えてフラクチャーネットワークモデルを用いるとともに、その解析結果を用いて水封式岩盤貯蔵の設計、施工管理あるいは維持管理を行う。

【００１３】フラクチャーネットワークモデルとは、岩盤内に存在する亀裂の幾何学的分布やその透水特性を考慮することによって亀裂性岩盤内の地下水挙動を精度よく評価することが可能な岩盤水理モデルであるが、従来、水封式岩盤貯蔵に適用されたことはなかった。

【００１４】本発明では、かかるフラクチャーネットワークモデルを水封式岩盤貯蔵に適用することにより、貯蔵空洞周辺の地下水挙動が該岩盤内の亀裂を考慮した形で適確に解析され、その結果、高精度の水封管理を行うことができるような設計、施工管理あるいは維持管理を行うことが可能となる。

【００１５】貯蔵空洞内に貯蔵される対象物としては、
石油、ＬＰＧなどのエネルギー貯蔵物がある。

【００１６】ここで、請求項１に係る発明でいうところの設計には、貯蔵空洞の設置深度、貯蔵空洞の上方に埋設される水封用ボーリング孔の設置長さやその設置間隔などに関する事項を含む。

【００１７】また、請求項２に係る発明でいうところの施工管理には、掘削空洞周辺のグラウト作業、水封用ボーリング孔の仕様変更などに関する事項を含む。

【００１８】また、請求項３に係る発明でいうところの維持管理には、水封用ボーリング孔への給水量、給水圧の調整などに関する事項を含む。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水封式岩盤貯蔵の設計、施工管理並びに維持管理方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２０】（第１実施形態）図１は、本実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の設計方法の手順を示したフローチャートである。 同図でわかるように、本実施形態の設計方法においては、まず、図２に示すような亀裂性岩盤１内に掘削形成された貯蔵空洞２及び該貯蔵空洞周辺に給水を行うための水封用ボーリング孔３を備えた水封式岩盤貯蔵４をフラクチャーネットワークモデルに用いる解析モデルとしてモデル化する（ステップ１０１）。

【００２１】解析モデルを作成するにあたっては、予め現地のボーリング調査や亀裂調査等により、亀裂性岩盤１内に存在する亀裂の幾何学的分布やその透水特性を把握しておく。 解析モデルの作成方法としては、例えば、
亀裂調査結果に基づいて亀裂の三次元分布を確率論的に再現するとともに、かかる三次元亀裂モデルに流れモデルの概念を取り入れて構築することが考えられる。 また、流れモデルとしては、交差する亀裂面の中心を結ぶ一次元パイプを介して流れが生じると仮定した一次元パイプモデルとすることができる。 なお、一次元パイプで表現される個々の亀裂の透水量係数は、例えば原位置での単孔式透水試験結果を利用して設定すればよい。

【００２２】次に、作成された解析モデルをフラクチャーネットワークモデルを用いて解析し、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動を評価する（ステップ１０２）。 解析の際には、地下水位面５の深さや、給水管６を介して水封用ボーリング孔３から図２矢印方向に給水される水の給水量あるいは給水圧などが入力データとなる。

【００２３】具体的な評価方法としては、地下水の貯蔵空洞２への湧水量及び貯蔵空洞２周辺の間隙水圧を特に評価の対象とするのがよい。

【００２４】次に、かかる評価結果を用いて水封式岩盤貯蔵４の設計を行う（ステップ１０３）。 設計の際には、解析結果である上述した湧水量や間隙水圧を考慮しながら、貯蔵空洞２の設置深度、貯蔵空洞２の上方に埋設される水封用ボーリング孔３の設置深度やその設置間隔などを決定する。 例えば、フラクチャーネットワークモデルにしたがって解析を行った結果、貯蔵空洞２への地下水の湧水量が大きいと予測される場合には、地下水の排出コストがかかるとともに水封に必要な地下水位の低下にもつながるので、これを回避すべく、岩盤の透水性を下げるためのグラウト工事を計画する、水封用ボーリング孔３の設置規模を縮小するなどの設計変更を行い、貯蔵空洞２周辺の間隙水圧が小さいと予測される場合には、石油やＬＰＧといった貯蔵対象物の漏気・漏液が懸念されるので、これを回避すべく、貯蔵空洞２の設置位置を深くして地下水圧を上げる、水封用ボーリング孔３の設置本数を増やしたり設置間隔を狭くするなどの設計変更を行えばよい。

【００２５】以上説明したように、本実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の設計方法によれば、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動を解析するための解析ツールとして従来の多孔質体モデルに代えてフラクチャーネットワークモデルを用いたので、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動が亀裂性岩盤１内の亀裂を考慮した形で解析されることとなる。

【００２６】そのため、かかる解析結果を用いて水封式岩盤貯蔵４の設計を行うことにより、高精度あるいは適切に水封管理が可能な水封式岩盤貯蔵４を設計することが可能となる。

【００２７】（第２実施形態）次に、第２実施形態について説明する。

【００２８】図３は、本実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の施工管理方法の手順を示したフローチャートである。
同図でわかるように、本実施形態の施工管理方法においては、まず、図２に示した水封式岩盤貯蔵４の施工工事前あるいは施工工事と並行して、該水封式岩盤貯蔵をフラクチャーネットワークモデルに用いる解析モデルとしてモデル化する（ステップ１１１）。 モデル化の方法としては、第１実施形態で説明したとほぼ同様であるので詳細な説明は省略するが、貯蔵空洞２の掘削工程において、その掘削内面を実際に観測することができるので、
該観測によって得られた亀裂データを解析モデルに反映させれば、より精度の高い解析が期待できる。

【００２９】次に、作成された解析モデルをフラクチャーネットワークモデルを用いて解析し、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動を評価する（ステップ１１２）。 具体的には、第１実施形態と同様、地下水の貯蔵空洞２への湧水量及び貯蔵空洞２周辺の間隙水圧を評価対象として行えばよい。

【００３０】次に、かかる評価結果を水封式岩盤貯蔵４
の施工工事に反映させる（ステップ１１３）。 すなわち、フラクチャーネットワークモデルにしたがって解析を行った結果、貯蔵空洞２への地下水の湧水量が大きいと予測される場合には、地下水の排出コストがかかるとともに水封に必要な地下水位の低下にもつながるので、
これを回避すべく、貯蔵空洞２周辺の亀裂を対象にグラウト作業を施し、間隙水圧が小さいと予測される場合には、石油やＬＰＧといった貯蔵対象物の漏気・漏液が懸念されるので、これを回避すべく、水封用ボーリング孔３の仕様を変更してその設置本数を増やしたり設置間隔を狭くしたりする。

【００３１】以上説明したように、本実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の施工方法によれば、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動を解析するための解析ツールとして従来の多孔質体モデルに代えてフラクチャーネットワークモデルを用いたので、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動が亀裂性岩盤１内の亀裂を考慮した形で解析されることとなる。

【００３２】そのため、かかる解析結果を水封式岩盤貯蔵４の施工工事に反映させることにより、高精度あるいは適切な水封管理が可能な水封式岩盤貯蔵４を施工することが可能となる。

【００３３】（第３実施形態）次に、第３実施形態について説明する。

【００３４】図４は、本実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の維持管理方法の手順を示したフローチャートである。
同図でわかるように、本実施形態の維持管理方法においては、まず、図２に示した水封式岩盤貯蔵４をフラクチャーネットワークモデルに用いる解析モデルとしてモデル化する（ステップ１２１）。 モデル化の方法としては、第１実施形態で説明したとほぼ同様であるので詳細な説明は省略するが、貯蔵空洞２を施工した際、その掘削内面を観測して亀裂データとして保存しておき、該亀裂データ及び測定した湧水量を解析モデルに反映させれば、より精度の高い解析が期待できる。

【００３５】次に、作成された解析モデルをフラクチャーネットワークモデルを用いて解析し、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動を評価する（ステップ１２２）。 具体的には、第１実施形態と同様、地下水の貯蔵空洞２への湧水量及び貯蔵空洞２周辺の間隙水圧を評価対象として行えばよい。

【００３６】次に、かかる評価結果を水封式岩盤貯蔵４
の維持管理に反映させる（ステップ１２３）。 すなわち、フラクチャーネットワークモデルにしたがって解析を行った結果、貯蔵空洞２への地下水の湧水量が将来的に大きいと予測される場合には、地下水の排出コストがかかるとともに排水ポンプの容量不足にもつながるので、これを回避すべく、水封用ボーリング孔３からの給水圧を減少させたり、地表からのグラウト工事を実施したりし、貯蔵空洞２周辺の間隙水圧が小さいと予測される場合には、石油やＬＰＧといった貯蔵対象物の漏気・
漏液が懸念されるので、これを回避すべく、水封用ボーリング孔３からの給水量を増加させたりその給水圧を増加させたりする。

【００３７】以上説明したように、本実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の維持管理方法によれば、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動を解析するための解析ツールとして従来の多孔質体モデルに代えてフラクチャーネットワークモデルを用いたので、貯蔵空洞２周辺の地下水挙動が亀裂性岩盤１内の亀裂を考慮した形で解析されることとなる。

【００３８】そのため、かかる解析結果を水封式岩盤貯蔵４の維持管理に反映させることにより、水封式岩盤貯蔵４を高精度あるいは適切に維持管理することが可能となる。

【００３９】上述した各実施形態では、亀裂性岩盤１のすべての範囲をフラクチャーネットワークモデルでモデル化するものとしたが、場合によっては、貯蔵空洞２の周辺だけをフラクチャーネットワークモデルでモデル化し、その周囲については従前の多孔質体モデルでモデル化してもよい。 このようなハイブリッド型の解析モデルを用いれば、解析に要する費用をある程度抑えつつ、解析結果に一定の精度を期待することが可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明に係る水封式岩盤貯蔵の設計方法によれば、貯蔵空洞周辺の地下水挙動が亀裂性岩盤内の亀裂を考慮した形で解析されることとなるので、かかる解析結果を用いて水封式岩盤貯蔵の設計を行うことにより、高精度あるいは適切に水封管理が可能な水封式岩盤貯蔵を設計することが可能となる。

【００４１】また、請求項２の発明に係る水封式岩盤貯蔵の施工管理方法によれば、貯蔵空洞周辺の地下水挙動が亀裂性岩盤内の亀裂を考慮した形で解析されることとなるので、かかる解析結果を水封式岩盤貯蔵の施工工事に反映させることにより、高精度あるいは適切な水封管理が可能な水封式岩盤貯蔵を施工することが可能となる。

【００４２】また、請求項３の発明に係る水封式岩盤貯蔵の維持管理方法によれば、貯蔵空洞周辺の地下水挙動が亀裂性岩盤内の亀裂を考慮した形で解析されることとなるので、かかる解析結果を水封式岩盤貯蔵の維持管理に反映させることにより、水封式岩盤貯蔵を高精度あるいは適切に維持管理することが可能となる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の設計方法の手順を示したフローチャート。

【図２】設計対象である水封式岩盤貯蔵を示した概略断面図。

【図３】第２実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の施工管理方法の手順を示したフローチャート。

【図４】第３実施形態に係る水封式岩盤貯蔵の維持管理方法の手順を示したフローチャート。

【符号の説明】

１ 亀裂性岩盤 ２ 貯蔵空洞 ３ 水封用ボーリング孔 ４ 水封式岩盤貯蔵