【名古屋大学】（世界初）地震後の地下岩盤亀裂の急速シーリングに成功！～化石ができる仕組み応用、放射性廃棄物やCO2の地下貯留も可能に～

この背景のもと、保存良好な化石を内包し、自然環境中で、実際に数万年〜数十万年以上に渡って風化等に耐えてきた球状コンクリーション（CaCO₃）（図1、2）に着目し、その形成速度が非常に速いことを明らかにしました。



そのメカニズムを応用して、コンクリーション化剤を積水化学工業（株）との共同で開発を進めてきました。コンクリーション化剤には、液状タイプとマイクロカプセル（粒子）タイプの２種類（図3、４）があり、対象とする亀裂やシーリング範囲などによって使い分けが可能です。


今回開発した、コンクリーション化剤の岩石・岩盤の亀裂や隙間をシーリングする機能を確認するため、地下350mの地下研究所で実証試験を行いました。その結果、コンクリーション化剤によって透水性が1/100〜1/1000に低下し（図５）、また実験期間中に生じたM5.4の直下型地震をはじめとする計11回の地震（図６）で生じた亀裂シーリング効果の低下さえも、速やかに再シーリングされ回復することが確認されました。
このような地震後の再シーリングを含め速効性のある持続的岩盤亀裂のシーリングは、これまで報告のない現象であり、従来のセメント材料では得られない効果です。


このような現象は、放射性廃棄物の地下処分や二酸化炭素の地下貯留のような数百年以上もの地下隔離を必須とする資源エネルギー・環境問題において、従来のセメント素材での長期耐久性では対応できない弱点を補うことのできる効果だと言えます。このような効果を持つコンクリーション化剤（シーリング剤）は、今後トンネルや地盤改良など様々な分野にも活用が可能です。


【成果の意義】
名古屋大学を中心とする研究グループは、自然の岩盤（地層）中で形成される、炭酸カルシウム（CaCO₃：方解石（注2））を主成分とする球状コンクリーションの詳細な形成メカニズムを解明し、積水化学工業（株）と共同で、そのプロセスを応用した長期止水技術「コンクリーション化剤」を開発しました。その素材を用いて、実際の地下岩盤・トンネル（坑道周辺岩盤の掘削損傷領域（注３））で、地下水を湧出する亀裂・空隙を対象にシーリング効果の実証試験を行い、止水効果を確認することができました。今回の意義はそれだけでなく、地震の影響でシーリング効果の一時的な低下が生じても速やかに再シーリングされ、地下水の透水性を実際の地下環境で長期にわたり抑制できることを確認できたことです。このような「化石化プロセス」を応用し、実際の地下環境での地震による亀裂シーリングを実施した事例はなく、またそのような類似技術も他にはありません。