温度変化に対する地盤の構造変化と環境影響に関する研究

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13828
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分22030:地盤工学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高井 敦史 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (30598347)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 温度効果 / 温度圧密 / 地盤環境 / コンシステンシー / 溶出試験 / 地盤改良

研究成果の概要

10～50℃の温度条件では，いずれの粘土も塑性限界は大きく変化しなかったが，液性限界は温度上昇に対して低下するものと上昇するものがあり，これらの傾向にはスメクタイト含有率や堆積環境が影響していることが示唆された。
間隙水の粘性係数のみに着目した圧密係数の変化は，23℃の場合と比較すると17℃, 35℃，50℃ではそれぞれ0.87倍，1.27倍，1.65倍であり，圧密試験で得られた圧密係数の変化と，粘土の種類によらずよく合致する。
溶出試験の結果から，20℃の時に比べ40℃では最大で10倍程度に頁岩のAs溶出濃度が高くなった。Alを含むコロイド粒子の脱離が温度上昇により進行した可能性が考えられる。

自由記述の分野

環境地盤工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

地盤温度を23℃から50℃に上昇させることで粘土の圧密係数が1.7倍程度に大きくなることから，適切に粘土地盤を加温できれば，完了までに数ヶ月要する粘土地盤の圧密期間を短縮でき，後続の工事を早期に着手できる。また，間隙水の粘性係数から，圧密係数の変化を概ね推定できる。
掘削岩石は盛土材として再生利用することが考えられるが，そのような浅層地盤では地盤深部に比べ地盤温度の日変動，季節変動が大きい。さらなる検討が必要であるが，本研究で得られた成果から，我が国の岩石に広く分布しているAsの溶出量は，温度変化に対して無視し得ないほど高くなることから，利用条件を考慮して適切に溶出リスクを評価する必要がある。