| 研究課題/領域番号 |
21H01428
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
松原 仁 琉球大学, 工学部, 教授 (50414537)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 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 / X線CT / SDDP地圏材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脆弱化した岩石を選択・集中的かつ自己組織的に修復できる技術の開発を指向し，土着の微生物相と岩石種および各種環境因子との関連性を明らかにすると共に，最適微生物相の動態を制御できる手法を開発する。具体的には，岩内微生物の嗜好性を考慮し，セルロース繊維材及び微弱電流を岩石に添加，供給することで，微生物の代謝反応を亀裂や孔隙部で活発化させる。また，微生物による構造修復ダイナミクスを最先端のナノX線CT技術によって解明することに加え，微生物の増殖，拡散，代謝，鉱化反応及び地下水流れ，電場を考慮できる数理モデルを構築し，岩石内部におけるバイオミネラリゼーションの状態を解析できるツールを提供する。
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| 研究成果の概要 |
劣化した岩石を選択・集中的かつ自己組織的に修復する技術に関する研究に取り組んだ。現地調査では，地盤固化を可能とする微生物が近縁なDNA配列を有していることが明らかになった。室内実験では，砂質土に微生物と繊維材を導入することで，炭酸塩の析出箇所を空間的に制御し，集中的な修復が可能であることを確認した。さらに，本研究で開発したシミュレータでもこの現象を再現することができた。加えて， X線CT解析では，修復後の供試体の3次元構造を可視化し，せん断帯を伴う破壊過程まで捉えるにも成功している。これらの一連の成果は，岩石の選択・集中的かつ自己組織的な修復技術の実現可能性を強く示唆するものである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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