2013 Fiscal Year Research-status Report
物質移動を考慮した土／水／空気連成解析による汚染土砂締固め管理手法の確立
| Project/Area Number |
24560606
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
河井 克之 神戸大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (30304132)
|
|---|
| Keywords | 地盤工学 / 土壌圏現象 / 自然災害 |
|---|
| Research Abstract |
東日本大震災で生じた放射性物質の拡散は，広範な土壌汚染をまねいた．その結果，大量の除染による発生土が予想され，その管理処分地の選定のみならず，管理方法が問題となっている．本研究では，管理方法として予想される高盛土の安定性と溶解物質の拡散挙動予測を目的としている．初年度は，変形，浸透，物質移動を同時に表現できるモデルの構築と初期値境界値問題としての定式化を行った．また，室内締固め試験を行い，締固め時に発生するサクション挙動を提案するモデルによって表現した．
平成25年度は，まず盛土への降雨浸潤挙動について明らかにすることを目標とした．まず，土/水/空気/溶解物質連成解析によって，降雨強度や斜面傾斜角が異なる傾斜地への降雨シミュレーションを行った．その結果，降雨によって形成される浸潤線の降下速度が降雨強度に依存することを明らかにするともに，斜面の表層が降雨によって含水率を増加させると，斜面方向の浸潤が卓越するようになってくることを明らかにした．この浸潤挙動はキャピラリーバリアシステムで期待される側方排水に該当するため，キャピラリーバリアシステムのメカニズムについても検討を行った．キャピラリーバリアは，保水性の異なる地盤材料を斜面上に傾斜させて層構造を作ると，その層間での流れが卓越することで鉛直流を抑制する目的で処分場などに用いられているものの，そのメカニズムを定量的に表すことが難しいとされてきた．ここでは，2種類の材料の層厚，傾斜角を変えた降雨シミュレーションを行い，その感度分析を行った．これによって層構造によって側方排水機能が保たれる降雨強度が異なることを明らかにした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
地盤材料は，土粒子とその間隙に存在する水，空気の三相混合体である．なおかつ，粒状体としての性質を有することから，挙動が複雑であり，変形と浸透を切り離して考えるべきではない．本研究の骨子である土/水/空気/溶解物質連成問題は，すべての相を力学的に矛盾なくモデル化することを目的としており，ここまで解析を行いながら数値計算精度や感度について検討を行いながら，使用範囲や解析手法を明確にしてきた．解析対象である盛土に対しては，ある程度浸透挙動を予測できるようになってきた．しかしながら，変形に関しては，現場のみならず模型実験でも実測データが少なく，その検証には至っていない．また，溶解物質についてもモデルの妥当性について検証方法を模索しているところである．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，数値計算の予測精度を高めることおよび現場への適用法を探ることを目的とする．解析精度に関しては，模型試験の実施とともに実験結果と解析結果を比較検討し，その誤差の要因を検討する．また，同時に本研究で扱う土粒子間隙に空気相を有する不飽和土では，負の間隙水圧を計測するためにテンシオメーターと呼ばれる特殊な水圧計が必要となるが，テンシオメーターでは高い負圧が発生した時や長期観測で受圧部のセラミックが乾燥すると内部で水のキャビテーションが生じ，正確に負圧を測定することが困難で，解析結果と比較する計測データが限られるという問題があった．そこで，高容量テンシオメーターの開発を行い，本研究のモデルから得られた成果を現地計測にフィードバックするプロセスを提案する．
|
