超音波を利用した浚渫土の減容化技術の開発に関する研究

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04358
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分22030:地盤工学関連
• 研究機関: 徳山工業高等専門学校
• 研究代表者: 上 俊二 徳山工業高等専門学校, 土木建築工学科, 嘱託教授 (30124093)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 超音波 / 浚渫土 / 減容化

研究成果の概要

水中に堆積した浚渫度の減容化の実用化に向けた技術開発を目的として，新たに試作した超音波照射装置，実用サイズの試験容器を用いて，水中に堆積した細粒度(珪石粉，珪砂)の減容化特性を明らかにした．
実験は水中に投入した細粒土に対し超音波を水平方向より照射し，周波数は30～40kH，照射時間は15～30分とし，試験後の湿潤密度，含水比，乾燥密度，間隙比，相対密度，減容化率を算出した．その結果，周波数30kHzで強力な出力電圧となり，照射時間30分程度で相対密度90%，減容化率34%となり，水中堆積浚渫土の減容化技術の実用化に向けて良好な結果が得られた．

自由記述の分野

地盤工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

超音波を水中に照射し、水中を伝わる微小振動を細粒材料に充てると個々の細粒材料が水中で微小振動し、水中を沈降、堆積する過程で粒子の粒子間の空隙を埋めるように再配列が進行し密度が増加し、容積の縮減が生じる。今回の研究が新規性を有する理由は材料が従来の大きさではなく細粒材料の大きさに対応する超音波周波数と音の大きさの関係を特定し、水中で超音波によって細粒材料の減容化率30%以上を可能にした方法と装置である点にある。加えて、それを可能にした振動子固定フリーに近い超音波振動子の開発があったことで実現できたもので、従来にない水中における細粒材料の減容化（高密度化）の方法と装置として新しい新規性を有する。