Elucidating the deformation of bedrock caused by hydromechanical processes
| Project/Area Number |
21H01593
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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 25030:Disaster prevention engineering-related
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
小暮 哲也 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (70534006)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 一生 京都大学, 防災研究所, 助教 (00572976)
小松 満 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50325081)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
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| Keywords | 深層崩壊 / ひずみ変化 / 地下水流検知 / 光ファイバ / 微動探査 / 分布式光ファイバセンシング / セメント試料 / 加熱試験 |
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| Outline of Research at the Start |
基盤岩内部の亀裂の発達やそれに伴う微少な変形の検知は，深層崩壊のみならず，斜面地形の発達機構の解明・理解に役立つ。本研究では，深層崩壊の発生予測に向けた一歩として平常時の基盤岩の変形に関する基礎データの蓄積を目的とし，基盤岩の変形位置と地下水流の位置を同時計測可能な分布式光ファイバセンシングにより，地表から基盤岩の変形を連続的に直接測定する。研究期間の前半で室内実験により計測方法を確立し，期間の後半で実際に野外計測する。そして，これまで未計測の深さで基盤岩内部の地下水流と変形との対応関係を明らかにし，基盤岩内の水文力学的挙動に関する学術の進歩へ貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，基盤岩内部の水文力学的挙動を解明することである。本研究では，これまで困難であった岩盤内の地下水の動きと斜面変形との関係を解明するため，ひずみ計と地下水位計に代わり，光ファイバケーブルを使用する。光ファイバケーブルは岩盤のひずみ変化を高精度・高解像度で計測可能であり，ひずみ変化に加え温度変化も計測可能である。本研究では，物質の種類によって温度変化速度が異なることを利用し，ボーリング孔の坑口から孔底までを加熱して地下水流の位置の特定を試みる。
当該年度には，①前年度に構築した光ファイバによる温度・ひずみ変化測定システムを用いた，ボーリング孔内の温度・ひずみ変化の測定開始，②ボーリング孔近傍における微動観測の開始，③岩盤・土壌内で水流を発生させ波形の変化を確認する室内試験，を計画した。以下に，それぞれの実績を記す。
①前年度にケーブル類の設置まで完了していたため，測定機材の設置作業から開始した。当初，3坪ほどのコンテナハウスの設置を予定していたが，試験地が市街化調整区域内であるためコンテナハウスを設置できず，代わりにより小さな保管庫を設置することとなった。小型保管庫では機材を置けるスペースが限られるため，機材の配置を再構成して省スペース化された計測システムを再構築した。
②対象斜面の微少な揺れを検知するため，稠密地震計を2台設置した。
③全長１ｍおよび２ｍのセメント試料を作製し，試料中の金属ケーブルを加熱する実験を行った。試料の加熱中に試料表面を局所的に水で濡らした場合，その内部の温度上昇率は濡らさない場所の内部に比べ低くなることがわかった。したがって，試験地のボーリング孔内のケーブルを加熱すれば，水分が多い深さ（地下水の位置）を特定可能であることが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
省スペース化するための測定システムの再構築に時間を要し，当該年度内に現場試験を開始できなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現場試験のための準備が完了したので，試験を開始する。データ取得と解析を同時に行い，地下水位置の特定を試みる。また，地下水の位置とひずみ変化の位置との対応の有無を確認し，水文力学的挙動の解明を試みる。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
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[Presentation] Experimental demonstration of temperature variation sensing employing optical frequency-domain reflectometry based on Rayleigh backscattering aiming seepage flow monitoring in slopes.2022
Author(s)
Acharya, A., Tanimura, D., Zhang, C., Ito, F., Sakaki, T., Komatsu, M., Doi, I., Kogure, T.
Organizer
Japanese Geomorphological Union 2022 Fall Meeting
Related Report
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[Presentation] An experimental analysis to assess temperature distribution using Rayleigh-based optical frequency-domain reflectometry: a step towards groundwater flow monitoring in vulnerable slopes.2022
Author(s)
Acharya, A., Tanimura, D., Zhang, C., Ito, F., Sakaki, T., Komatsu, M., Doi, I., Kogure, T.
Organizer
35th Himalaya-Karakorum-Tibet Workshop
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Int'l Joint Research
