バイオスティミュレーションを利用した地盤改良工法の研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K06219
• Research Institution: Kure National College of Technology
• Principal Investigator: 加納 誠二 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 教授 (40280408)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 地盤工学 / 地盤改良 / ﾊﾞｲｵｽﾃｨﾐｭﾚｰｼｮﾝ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では地盤中に存在する土着の微生物を利用するバイオスティミュレーション法を用いた地盤改良工法の開発を目的としている。本研究では沖縄県石垣島などの先島諸島の9か所の海岸と，呉高専の2か所から採取した試料を用いて実験を行った。
試料中にウレアーゼ活性菌株が存在するか調べるため，尿素を含む試験液を作成し，各試料を入れて培養し，pHの経時変化を測定した。その結果時間的な差異はあるものの，すべての溶液でpHが9以上に上昇し，ウレアーゼ活性が認められ，すべてにウレアーゼ活性菌が存在していることが分かった。さらに，それぞれの場所から2つの方法で菌株の単離の単利を試み，石垣島明石海岸（菌株A），西表島由布島（菌株G），呉高専Ⅰ（菌株J），呉高専Ⅱ（菌株K）からそれぞれ1種類の菌を単離することができた。
次に地盤改良実験をするにあたり，2種類の溶液を用いた炭酸カルシウム（CaCO3）析出試験を行い，セメンテーション溶液について検討した。使用した溶液は昨年まで使用していた溶液Xと，Ben-Gurion大学のTsesarsky博士から提供いただいた情報を基に作成した溶液Yの2種類である結果，上記の4菌株ではいずれも溶液YがCaCO3析出率が高いことが分かった。
さらに単離した菌株を用いて，試験室内で土試料を改良し，一軸圧縮試験を行った。改良にはバイオオーグメンテーション法（以下O法）とバイオスティミュレーション法（以下S法）の両方を行い，両者の一軸圧縮強さを比較した。結果，試料Aは両方の方法で，試料GではO法では十分な強度が得られず，自立しなかったが，試料GのS法，試料料J，Kの両方の方法で一軸圧縮試験が実施可能であった。得られた最大一軸圧縮強さは74kPa~215kPa程度であった。またO法よりもS法を用いた方が強度は大きい値を示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では自然由来の微生物を用いて実験を行っている。本研究もH24年度~H26年度までの研究成果（課題番号：24560614）を基に研究を行っている。しかし，H27年度にH26年度までに得られた菌株を使用して検討を行ったが，うまく育成することができなかった。そのため，再度，菌株を採取する必要が生じたため，ウレアーゼ活性菌の培養から行ったため，時間がかかった。また，採取した試料すべてからウレアーゼ活性菌の存在を示すデータは得られたが，単離がうまく行かず，試行錯誤の結果，4菌株のみ採取が行えた。その過程で時間が生じた。
また採取された菌株にあった培養液，セメンテーション溶液を調べるための実験も必要となり，時間を要した。
得られた菌株を用いた一軸圧縮試験では，結果的に昨年度までと同様の強度が得られたが，菌株が違うためか，セメンテーション溶液の注入回数を変える必要が生じ，そのための追加実験が必要となった。
以上のような理由から，追加実験等のために研究遂行が全体に遅れぎみとなり，H27年度に行う予定であった，H28年度に使用する試験機や土槽の設計が遅れた。しかし，研究遂行上大きな問題となる程度ではない。

Strategy for Future Research Activity

H28年度は，H27年度に単離された菌株のRNA解析を実施し，どのような菌株であったか検討する。また平成27年度とは異なる地域から土壌を採取し，H27年度同様改良効果を調べるための実験を行う。
また，育成時の環境の影響を調べるため，縦300㎜×横300㎜×深さ200m程度とした模型時地盤を作成し，①で用いた土壌と同じ試料とする。比較のため，同じ大きさの試料に改良効果が確認されている微生物（H24年度に読谷村で採取したスポロサルチナｓｐ菌）を用いて改良を行った地盤と強度について検討する。なお，温度は3段階程度とする。
これまで，室内でのバイオスティミュレーション実験では改良効果を高めるため，間隙の2倍の体積のインジェクション液を5回程度注入している。しかし昨年度の研究では注入回数を増やす必要性が確認されたため，本研究では，模型地盤の大きさを考慮して，インジェクション液の投入量は間隙体積の1.2倍程度として，検討を行う。
改良効果については，適量までインジェクション液を散布した後，小型のコーン貫入試験によって深さ方向の強度分布の確認及び，試料をサンプリングして圧縮試験を行い，強度特性を明らかにする。

Causes of Carryover

予定してきた菌株と同様な改良効果が得られたことから，H28年度前半に試験器の設計および作成を行い，試験が実施できるようにする。また，これまで様々な地盤調査の経験を有するコンサルタントの技術者およびアメリカ・カリフォルニア大学の教授に助言をいただけることとなっている。

Expenditure Plan for Carryover Budget

予定していた菌株と同様な改良効果が得られたことから，H28年度前半に試験器の設計および作成を行い，試験が実施できるようにする。また，設計にあたってはこれまで様々な地盤調査の経験を有するコンサルタントの技術者およびアメリカ・カリフォルニア大学の教授に助言をいただけることとなっている。