2019 Fiscal Year Research-status Report
3Dプリンターを用いた多相系地盤の浸透特性評価手法の開発
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18K13830
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
米田 純 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40760187)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 3Dプリンター / 透水係数 / 骨格構造 / 多孔質体 / メタンハイドレート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では3Dプリンターを活用し、多相系地盤の浸透特性の解明を目指している。地盤材料の浸透特性は土木構造物の建設や地盤災害予測・対策などのために必要不可欠な情報である。これらの材料パラメータは主に既往の基準や経験式で決定されるか、不攪乱試料の採取を行い、各種試験を実施することで得られる。不攪乱試料を用いた試験の場合、基本的に一つのサンプルに対して一つの試験しか適用できない。しかしながら複数の試験を実施したいとするニーズは多い。また、近年新たなエネルギー資源として注目されているメタンハイドレート(MH)など土・水・ガスに加えて新たな固相が入った場合の浸透特性の評価は、その物理化学的な特性から困難を極める。そのため、デジタルデータを活用して、地盤材料の骨格及び間隙構造を再現し、3Dプリントすることで地盤サンプルの複製を試みた。昨年度の実績に基づき、光硬化レジンを利用して、スケールの異なる内部構造を作成し、力学的な強度及び透水特性の基礎的データの拡充を行った。加えて、不飽和状態における流体と材料の親水性を把握するため、接触角の測定を実施した。その結果、ABS樹脂は約80°～90°、PLA樹脂は60°～70°、光硬化レジンは37°～60°となった。プリント方向によって異なる接触角が計測され、サンプル作製時には積層方向も重要であることが確認された。プリントスケールの影響を検討するため、デジタルデータの解析を進め、供試体比表面積及び間隙率と透水性の関係を把握した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に従い、実験および解析ともに概ね順調に進展している。
浸透特性に与える素材・スケールの影響について、各種プリント材料の表面観察及び透水試験から明らかにしている。最終年度へ向けた数値解析についても、デジタルデータの解析を進め、透水試験法を整備できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
内部構造変化の影響を把握するため、連続的に変化するデジタルデータを作成し、実験及び解析による透水係数を測定する。これにより、３Dプリンターを用いた多相系地盤の浸透特性把握を試みる。
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