Establishment of a non-equilibrium evaporation theory for geomaterials based on surface water potential

• Project/Area Number: 25K01320
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 京川 裕之 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60799865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 五十嵐 豪 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (10733107) ; 王 海龍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (50822475) ; 渡邊 保貴 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 上席研究員 (80715186)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2026: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2025: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
• Keywords: 蒸発 / 不飽和土 / 熱重量分析 / 数値解析

Outline of Research at the Start

本研究では「地盤材料の非平衡蒸発現象を熱力学的に自然な化学ポテンシャルに基づいて体系化し，浸水から乾燥まで合理的に考慮する新たな不飽和土質力学理論」を創出する．熱力学において化学ポテンシャルを用いて簡潔に説明される水の蒸発現象を参考に，熱重量分析から地盤材料の蒸発プロセスを説明する土粒子の表面水ポテンシャルを定義し，それに基づく蒸発速度を得る．その結果をもとに一般的な外気条件である温度・湿度を変数にした地盤内水蒸気移動理論を構築することで，水分量が支配的に影響する化学や微生物との高度な連成に備える不飽和土質力学の新たな発展に貢献する．