2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12450414
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
菅原 勝彦 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (60109668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾原 祐三 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (50135315)
佐藤 晃 熊本大学, 工学部, 助手 (40305008)
大谷 順 熊本大学, 工学部, 教授 (30203821)
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| Keywords | X線 / CT / X線CT / 岩石 / 熱水流動 / 透水 / 画像処理 / 拡散 |
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| Research Abstract |
X線CTにより岩石や土など地質材料の内部における液体流動を可視化し、高温状態での熱水流動実験装置の設計と製作を目的として、地質材料と流体とを同じ一定温度に保った一連の基礎実験を実施した。その結果、高温実験にも利用できる一連の技術が、実験結果の解釈に必要な理論とともに開発された。
具体的には、時系列画像の差分と局所領域平滑化手法が、空隙構造、体積含水率、および溶液濃度の定量に有効に適用され、多孔質媒体中における液体の移動、土のせん断破壊に先行するひずみの局所化、および岩石内部における亀裂の成長進展などの画像処理に有用な高度ソフトウェアが新たに開発されるとともに、熱水流動解析などに不可欠な透水係数、拡散係数、分散係数など物性定数の評価の理論と実際が明らかにされた。
液体流動実験に関しては、他段階加圧法と呼ばれる新しい実験方法を開発し、一次元透水実験により得られる時系列投影の差分から透水係数と有効拘束圧の関係、並びに透水フロントにおけるマトリックスサクションの同時定量を可能にした。また、溶液中における溶質の分布、溶質の拡散定数、並びに一定流量速度の孔質媒体中流れでの溶質の分散定数の定量に利用できる一次元の新しい実験方法を開発するとともに、その有用性をトレーサーとしてヨウ化カリウム水溶液を用いた実験によって検証した。以上より、X線CTは地盤力学のモデル実験に有用かつ有望な観測方法であり、岩石や土の内部における液体流動現象の定量的解析に利用できるとの結論を得た。
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[Publications] 大谷順: "X線CT法を用いた気泡混合処理土の浸透・乾燥現象の解明"土木学会論文集. (2002)
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[Publications] 佐藤晃: "X線CTを用いた固有透過度の評価"第11回岩の力学国内シンポジウム講演論文集. B04 (2002)
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[Publications] Akira Sato: "Evaluation of permeability in rock by means of X-ray CT"ISRM Regional Symposium om Rock Engineering. (2002)
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[Publications] J.Otani: "Evaluation of progress failure in soils using industrial X-ray CT scanner"Computer Methods and Advances in Geomechanics. 997-980 (2001)
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[Publications] 大谷順: "X線CT法を用いた気泡混合処理土の物性評価"土木学会論文集. 652/III-51. 269-278 (2000)
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[Publications] J.Otani: "Application of X-Ray CT method for characterization of failure in soils"SOILS AND FOUNDATION. No.2. 111-118 (2000)
