| 研究課題/領域番号 |
19K04626
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
高野 保英 近畿大学, 理工学部, 准教授 (80330231)
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| 研究分担者 |
麓 隆行 近畿大学, 理工学部, 教授 (30315981)
河井 克之 近畿大学, 理工学部, 教授 (30304132)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | X線CT / 土壌水分 / 凍上 / DVC / 体積含水率 / 水分計測 / 土壌凍結 / ひずみ / X線CT装置 / 三次元画像相関法 / 土壌水分量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，コンクリート材料内部を観察する手法として，X線CT（コンピュータトモグラフィー）装置が広く利用されている．この装置では，物質の密度の違いによるX線の吸収率の違いを検知し，内部構造を画像として表現できる．従って，土壌を計測した場合，水分の有無や大小によって土壌内部の密度が変わるため，水分量の違いを吸収率の違いとして検出できる可能性がある．本研究では，X線CT装置を用い，室内実験レベルで土壌内の3次元水分分布計測手法を確立する．またこの手法を用いて，土壌中の液状水の浸透および土壌凍結による凍上過程における水分分布および凍上による土壌の移動量の時間変化の計測を試みる．
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| 研究成果の概要 |
X線CTを用いた不飽和珪砂の体積含水率分布と水蒸発量の推定実験から，蒸発量について砂の CT値の平均値，輝度値の積算値から推定できる可能性があることが示された．
また飽和させた珪砂を冷凍庫で凍結させ，X線CTで撮影した凍結前，凍結後，融解後の試料の三次元画像に画像相関法を適用して凍結または融解に伴う体積ひずみの三次元分布を計算した結果，凍結・融解前後の土壌内の体積ひずみの鉛直および水平面分布が得られた．さらに硅砂を設置し底面から冷却させ，土壌内部の体積ひずみの計測を連続的に試みた結果，土壌内部の凍結が底面から上方へと進行するにつれて，体積ひずみも上方へ広がっていくことを確認することができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
X線CTを用いた不飽和珪砂の体積含水率分布と水蒸発量の推定実験の結果より，水分センサーなどを用いた点計測ではなく，X線CTにより三次元的に土壌水分量を計測し，さらに蒸発量のような水分変化量の計測の可能性が示された．
また凍結土壌を用いた実験より，凍上現象のメカニズムを解明する上で，X線CTと三次元画像相関法を用いることで，凍結・融解に伴う移動量・体積ひずみなどの土壌の変形を示す物理量を連続的かつ三次元的に追跡できることを示した点に，学術的な意義があると考えられる．
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