2013 Fiscal Year Annual Research Report
繊維質固化処理土工法による災害復旧対応型泥土処理システムの開発と環境修復への適用
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25289330
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 弘 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (90188045)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
里見 知昭 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (80588020)
深川 良一 立命館大学, 理工学部, 教授 (20127129)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 建設機械 / 災害復旧 / リサイクル / 泥土処理 / 環境修復 |
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| Research Abstract |
従来の繊維質固化処理土工法はバッチ式であり，災害現場で発生した大量の軟弱泥土を短時間で処理することは困難である．そこで本研究では，(1)泥土を機械内部の混合容器に取り込み，(2)泥土と古紙破砕物およびセメント系固化材を均等に混合し，(3)改良土を機械後部から排出して直ちに転圧を行う作業を1台の機械で実現するシステムの開発を目的とした．平成25年度はまず(1)について検討したが，ロータリー除雪機のようなロータでかき込む方式とブレードですくい取る方式のどちらでも泥土を取り込む機構が複雑になり効率的ではないことが予備実験で確認された．そこで，現場への適用性を重視し，軟弱泥土を機械内部に取り入れて添加材と混合するのではなく，添加材を機械前面に投入し，機械に設置した撹拌部分で泥土と添加材を混合し，混合物の上を機械で踏み固めて転圧する方式に改良することにした．
さらに次年度以降にモデル実験を行い，提案する方式の有効性を検証することにしているが，改良土の品質をコーン貫入試験で評価することは困難であるので，土壌硬度計を用いて改良土の品質を評価する較正式を実験的に導出した．この較正式を用いて，(1)添加材の撹拌時間と発現強度との関係，(2)添加材の量と発現強度との関係について実験的に検討した．（1）については，撹拌時間が増大するほど発現強度は大きくなることが分かった．これは，改良の際に古紙破砕物を添加するが，撹拌時間が大きくなるほど古紙破砕物が繊維状に解けるため，土粒子と絡みやすくなるためであると推察された．また(2)については，固化材および古紙破砕物の添加量が増大するほど発現強度は大きくなることが分かった．ただし，含水比100％の泥土に対しては，目標強度であるコーン指数800kN/m2を満足すには40時間以上を要し，適用できる泥土の含水比を明確にする必要があることが確認された．
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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
現在までの達成度としては，概ね順調に進展していると考えている．研究当初は，泥土を機械内部に取り組み，機械内部で泥土と添加材を混合する方式を考えていたが，泥土の取り込みは機械の構造が複雑になること，機械前面の撹拌部分(アタッチメント)で泥土と添加材を混合した方が構造的に簡易であり，従来の混合アタッチメントを利用できることからこの方式に変更した．この変更により研究計画が大きく変わることはなく，むしろ現場適用性は向上したと考えている．さらにモデル実験における泥土の品質評価の較正式を得たことによりモデル実験の準備ができたこと，泥土と添加材の最適な撹拌時間を把握することができたこと，また泥土の含水比の適用範囲を明確にできたことなどは当初の計画通りであり，総合的に判断して概ね順調に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策は，当初計画とほとんど変更ない．平成25年度の成果により，泥土の含水比の適用範囲を明確にできたことから，平成26年度および平成27年度は，過去の災害現場における泥土の含水比を基に，適用範囲内の含水比で研究を進める予定である．平成26年度はモデル実験を行う予定であり，そのための機械模型の作成を行う．機械模型を用いて泥土改良を行い，平成25年度に導出した較正式で品質を評価する．これも予定通りである．従って，大きな変更点はない．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度の研究はほぼ計画通りに進行したが，泥土と添加材の混合にかかるトルクが添加量によって大きく変化することが確認された．混合トルクは模型作成におけるモータの選定に関係してくるので，混合トルクをさらに詳細に検討してから混合機構に対する適切なモータを選定した方がよいという考えに至った．そこで，モータ購入にかかる費用は次年度使用額とし，混合トルクの検討を経てモータを購入することにした．
平成26年度のできるだけ早い時期に混合トルクと添加材の量との関係を実験的に把握し，改良品質を確保するための必要最小添加量から混合トルクを推定し，その混合トルクを出力し得るモータを選定し，模型作成を行い，研究を遂行する．模型の作成は平成26年度に予定していたので，特に大きな変更点はない．
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