| 研究課題/領域番号 |
19K15082
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
中村 謙吾 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30757589)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 土壌 / 卓越流路 / 可視化 / 孔隙構造 / 流路 / 3次元 / 流体流動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、土壌内の孔隙分布をX線CTを用いて可視化し、土壌内の流路を部分体積効果を用いて流路の形状や透水係数などのパラメータの推定を行う。また、様々な環境の土壌コアを採取し、室内試験の結果とパラメータ の比較を行うことで、実環境の土壌中の孔隙構造と流体流動特性の真値について考察する。土壌の粒度や地盤内の割れ目、動植物の影響による孔隙分布の偏りによって、土壌中に形成される流路の偏りが生じる。本研究のX線CTを用いて可視化する手法は、不明確であった土壌コア内に形成される孔隙や流路のネットワークを多角的に観察することができ、実環境における土壌中の流体流動プロセスを明確なものとすることが可能となる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、土壌の不均一性にも対応し得る流路形成モデルを確立することで、実環境（攪乱土壌、不攪乱土壌）の孔隙構造を可視化し、土壌内の流路を流体流動シミュレーションから透水性の予測を行った。その上で、真値となる実環境での透水性の評価し、土壌中の孔隙構造と流体流動特性の支配的要因を考察していく。本研究で実施した土壌中の流れに関する各種試験結果から、土壌中の流路に応じて卓越流路が形成される。また、この形成された卓越流路の形状に応じて土壌中の成分の溶出プロセスが大きく変化することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、地盤環境中の流れを可視化し、卓越流路形成プロセスについて議論を行った。地盤環境中では、地下水の流れ、雨水の浸透などの土壌間隙水の流れなど様々な流れのが生じる。この流れを可視化し、形成プロセスを議論することで、見ることのできない地下の環境の移送を予測することが可能となる。また、汚染源より流入した汚染物質の土壌や地下水を経由して様々な環境を汚染する可能性がある。この卓越流路の可視化により、人への摂取プロセスを詳細に予測することが可能となり、環境リスクへの適切な対応が可能となる。
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