Temperature effects on the geo-environment: Speciation of metals and soil structure
| Project/Area Number |
21H01426
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高井 敦史 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (30598347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝見 武 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (60233764)
加藤 智大 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (80943612)
Gathuka Lincoln.Waweru 京都大学, 地球環境学堂, 特定研究員 (70885582)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
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| Keywords | 自然由来 / 重金属等 / 地下温暖化 / 地盤汚染 / 熱的作用 / 移流分散 / 変形挙動 / 地盤温度 / 溶出特性 / 力学特性 / 室内試験 |
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| Outline of Research at the Start |
エネルギー需要の拡大や2050年カーボンニュートラルへの取り
組み，熱を用いたサステイナブルな社会インフラ技術の普及に伴い，地盤の温度変化を伴う様々な技術が急速に発展している。一方で，そのような地盤温度の変化が地盤環境に及ぼす影響はほとんど検討されておらず，未解明な部分が多く，実験法も確立されていないのが現状である。我が国には，自然由来で重金属等（ヒ素や鉛，フッ素など）が環境基準以上に含まれている土砂や岩石が広く分布しており，建設工事に伴い発生する膨大な基準超過土を最大限に活用するため，地盤温度の変化が力学特性や溶出特性に与える影響を定量化し，物質輸送の実態を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
サブテーマ(1)に関連する事項のうち，温度変化に対するソイルベントナイト（SB）遮水壁の健全性の評価を目的に，従来の柔壁型透水試験装置を改良して，試験温度を20度と60度に制御し，SBの遮水性と耐化学性を検証した。20度から60度に温度が上昇するとSBの透水係数が1.9×10－10 m/sから3.9×10－10 m/sにわずかに増加する傾向が確認されたが，影響は顕著ではないことを示した。全体的な傾向をみると，温度条件や通水液の種類によらずSBの透水係数は同程度の値で推移しており，温度によらず透水係数は性能基準を満足した。また，SBのCa2+の吸着量は温度上昇により小さくなったことから，温度の上昇が化学物質の移行特性に及ぼす影響を考慮した遮水工の設計が求められることを指摘した。
サブテーマ(2)に関連し，バッチ試験とカラム試験により重金属等の溶出特性と温度との関係を評価するとともに，逐次抽出試験を用いて重金属等の存在形態の変化を調べた。その結果，温度の影響は対象物質によって異なり，例えばフッ素はヒ素より温度の影響を受けにくいことを示した。逐次抽出試験を用いて，低温・常温・高温でのヒ素の形態別存在量及びその割合を調べたところ，温度上昇によって，結晶性Fe・Al酸化物態と残渣として存在していたヒ素が，より溶出しやすい形態（イオン交換態、リン酸交換態と非晶質Fe・Al酸化物態）へ移行した可能性を明らかにした。高温ではより多くのヒ素がイオン交換態をはじめとした比較的に溶出しやすい形態で存在するため、バッチ試験とカラム試験では高温ほどヒ素が多く溶出したと考えられ，存在形態の観点から溶出メカニズムの変化を初めて明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
