2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of biocementation technology for self-healing with selective and concentrative function

Research Project

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Project/Area Number	21H01428
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
Research Institution	University of the Ryukyus
Principal Investigator	Matsubara Hitoshi 琉球大学, 工学部, 教授 (50414537)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	川崎了北海道大学, 工学研究院, 教授 (00304022) 椋木俊文熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (30423651)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	岩内微生物 / バイオセメンテーション / 自己修復 / ナノX線CT / 反応拡散系 / シミュレーション
Outline of Final Research Achievements	This study aims to develop a technique for the self-organizational repair of deteriorated rocks. Field surveys revealed that microorganisms useful for soil stabilization possess relatively similar DNA sequences. Laboratory tests demonstrated that the introduction of microorganisms and fibrous materials to the targets allows for spatial control of carbonate precipitation, enabling selective and intensive repair. This effect was also successfully reproduced using the simulator developed for this study. Additionally, X-ray CT analysis enabled the acquisition of three-dimensional CT images of the solidified samples, capturing the destruction processes along with shear bands. The series of findings indicate the feasibility of self-organizing repair techniques of deteriorated rocks.
Free Research Field	地盤工学，地圏工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	微生物を利用した地盤修復技術は国際的に多くの研究者が取り組んでいるが，微生物の代謝反応を特定の箇所に集中させてコントローラブルに修復する技術を実現した例は本研究以外に見あたらない。さらに，修復された試料を最新のナノX線CTで可視化し，そのメカニズムをシミュレーションで再現した例も他にない。これらの成果は微生物を用いた地盤改良技術に関する知見を大きく広げるものであることから，学術的な意義は極めて大きい。加えて，本研究で開発したシミュレーションモデルは，地盤修復ダイナミクスをコンピュータ上で予測することも可能にすることから，地盤の将来予測や防災の観点からも社会的に重要な意義を持つ。