Proper utilization of excavated soil from environmental safety and structural stability
| Project/Area Number |
22H00227
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
勝見 武 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (60233764)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 和人 国立研究開発法人国立環境研究所, 福島地域協働研究拠点, 室長 (10353533)
肴倉 宏史 国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環領域, 室長 (70331973)
乾 徹 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90324706)
保高 徹生 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (60610417)
高井 敦史 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (30598347)
加藤 智大 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (80943612)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥42,120,000 (Direct Cost: ¥32,400,000、Indirect Cost: ¥9,720,000)
Fiscal Year 2024: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
|
|---|
| Keywords | 自然由来重金属等 / 発生土 / 吸着層工法 / 溶出試験 / 低濃度汚染土 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
大規模建設事業に伴い、自然的原因で重金属等を含む低濃度汚染土が大量に発生している。資源の有効利用に向けて、これらの土を道路盛土などの一定の管理下で活用することが期待される。そのためには、溶出する汚染物質の挙動を的確に精度良く把握しつつ、その下部に設ける吸着層等の有効性を明らかにし、盛土の設計基準を確立する必要があり。本研究では、バッチ式とカラム式の溶出試験によって低濃度汚染土の溶出特性を詳らかにし、実環境で生じうる様々な性能阻害要因の影響を明らかにすることで盛土設計基準を確立する。さらに、激甚災害にも対応しうる強靭性や社会受容性を考慮した、掘削土を適正活用するためのマネジメント方法を提示する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は計画した3つのサブテーマについて、以下のような検討を行った。サブテーマ(1)「土構造物中での重金属等の挙動の解明」では、土構造物中の重金属等の挙動評価について、実環境を想定したバッチ式溶出試験によって検討を進めた。特に、盛土では掘削土が乾湿繰り返しの条件下に曝されて溶出が促進される可能性、地温の変動により溶出ポテンシャルが高まる可能性の解明を目的に、風化させた掘削土を用いた溶出試験、温度条件を制御した溶出試験法を提案し、重金属等の溶出特性を評価したことが主要な成果である。特に、地温が20°Cから40°Cに上昇した場合であっても、溶出濃度の増加は数倍程度の範囲内である可能性を示した。
サブテーマ(2)「環境安全性と構造安定性を考慮した盛土設計基準の確立」では、自然由来重金属等の対策工として人工的に設けられる吸着層の性能を、環境化学と地盤工学の観点から評価した。具体的には、透水性を確保しつつ一定の吸着性能を有する粗粒な吸着材を吸着層に添加した場合と、従来の粉体状の吸着性能と透水性能を評価するため、BET比表面積試験やバッチ吸着試験、柔壁型透水試験を実施し、比較的粗粒な吸着材であっても、自然由来のヒ素の濃度レベルであれば吸着効果が十分期待できる可能性を明らかにした。また、吸着層工法の他に地盤汚染対策工として考えられる、粘性土を用いた遮水工の性能評価も開始した。具体的には、ソイルベントナイト遮水壁をセメント改質した際の、強度向上と変形追従性の評価について、三軸圧縮試験による検討を進めている。
サブテーマ(3)「強靭性／生産性／社会受容性のコンテクストを踏まえた掘削土のマネジメント手法の提案」では、吸着層に用いられる吸着材性能評価手法の標準化に向けた検討を実施した。具体的には、バッチ吸着試験、カラム吸着試験の精度評価試験を実施し、再現性の高い試験の確立を検討した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は計画した3つのサブテーマについて、以下のような検討を行った。サブテーマ(1)では、土構造物中の重金属等の挙動評価について、実環境を想定したバッチ式溶出試験によって検討を進めた。特に、盛土では掘削土が乾湿繰り返しの条件下に曝されて溶出が促進される可能性、地温の変動により溶出ポテンシャルが高まる可能性の評価を目的に、風化をさせた掘削土を用いた試験、温度条件を制御した試験系を提案し、溶出特性を評価したことが主要な成果として挙げられる。特に、地温が20°Cから40°Cに上昇した場合であっても、溶出濃度の増加は数倍程度である可能性を示すことができた。さらに、2年目以降の中型散水カラム試験の実施に向けた、掘削土の選定や予備試験も実施できており、1年目の目標は十分達成されたといえる。
サブテーマ(2)では、自然由来重金属等の対策工として人工的に設けられる吸着層の性能を評価した。具体的には、透水性を確保しつつ一定の吸着性能を有する粗粒な吸着材を吸着層に添加した場合と、従来の粉体状の吸着性能を評価するため、BET比表面積試験やバッチ吸着試験を実施し、比較的粗粒な吸着材でも自然由来のヒ素濃度レベルであれば吸着能が十分期待できることを明らかにした。また、比較的高濃度の重金属等の溶出が想定される場合に適用される封じ込め工法についても検討を行っており、ソイルベントナイト遮水壁の強度向上と変形追従性の確保に向けた、セメント改質の効果についての三軸圧縮試験も開始しており、予定以上の進捗が得られた。
サブテーマ(3)では、吸着層に用いられる吸着材性能評価手法の標準化に向けた検討を実施した。具体的には、バッチ吸着試験、カラム吸着試験の精度評価試験を実施し、再現性の高い試験の確立を検討した結果、研究期間内での社会実装の実現可能性が高まっており、1年目としては十分な成果が得られたといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画で掲げた3つのサブテーマについて、今後の推進方策を記載する。1つめのサブテーマでは、1年目に実施した土中の環境条件を考慮したバッチ式溶出試験に加え、散水条件下での中型カラム試験の実施を本格化させる。掘削土は一度盛土として供用されると長期間、降雨や乾湿繰り返しに曝露されるため、2年目に開始する散水試験を継続して実施することで、比較的長期的な溶出挙動の評価を試みる。特に2年目は、環境化学に関わる因子として通水液中に含まれる共存イオンの影響、土構造に関わる因子として通水速度に着目し、重金属等の溶出特性に及ぼす影響を評価する。また、散水試験では、実際の建設工事で得られた溶出ポテンシャルの高い掘削土を2本のカラムに充填し、降雨パターンを変化させることで、試料中の水分移動と重金属等の溶出量を評価する。具体的には、異なる深度にセンサー類を設置し、pHや含水率等をモニタリングし、環境化学特性の変化に加え、通水速度や含水状態といった土構造に関わる因子が有害物質の溶出特性に及ぼす影響を考察する。
2つめのサブテーマでは、地盤汚染対策工の強度変形特性評価と、吸着試験の精度評価を進める。汚染物質に対する遮水壁として用いられるソイルベントナイト混合土を対象にした研究では、セメントによる改質効果の評価を目的に三軸圧縮試験と透水試験を行い、材料の配合と強度変形特性の関係、透水性能の変化を明らかにする。吸着試験の標準化では、吸着材に酸化マグネシウム系、層状複水酸化物系、酸化鉄系の各材料を用い、粒度、滞留時間、混合比率、水封養生期間が吸着性能に与える影響を評価し、精度よく吸着性能を評価しうる試験系の確立も試みる。
3つめのサブテーマでは、低濃度で汚染物質を含有する掘削土活用シナリオの構築を進める。2年目は特に、低濃度汚染土を使用しうる盛土構造の実現に向けた、吸着材の性能評価手法の規格化を目指す。
|
Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Evaluating the arsenic attenuation of soil amended with calcium-magnesium composites of different particle sizes2022
Author(s)
Gathuka, L.W., Kasai, H., Kato, T., Takai, A., Inui, T., and Katsumi, T.
-
Journal Title
Soils and Foundations
Volume: 62
Issue: 3
Pages: 101130-101130
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
