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2014 年度 実績報告書

物質移動を考慮した土/水/空気連成解析による汚染土砂締固め管理手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 24560606
研究機関神戸大学

研究代表者

河井 克之  神戸大学, 都市安全研究センター, 准教授 (30304132)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード地盤工学 / 土壌圏現象 / 自然災害
研究実績の概要

東日本大震災によって発生した福島原子力発電所からの放射性物質の拡散は,いまだに復興の大きな障壁となっている.大気に放出された放射性セシウムは雨水に溶解し,イオンの形で地盤に降り注ぎ,表層5cmほどの領域の地盤以沈着していると言われている.表層地盤の除染が有効な手段であるものの,広範囲に拡散しているため,表土量だけでも膨大な体積となる.この様な汚染土砂を含有物質の漏出なく,安定した形で管理することが求められている.本研究では,汚染物質の移動挙動を考慮した締固め管理手法の確立を目指した.
まずは,締固め施工による効果を明らかにするために,土/水/空気連成解析を用いて締固めシミュレーションを行った.その結果,室内締固め試験にみられる最適含水比,最大乾燥密度を表現できるとともに,その乾燥側,湿潤側で内部の乾燥密度や含水状態の分布傾向が異なることが分かった.また,これまで経験的に知られていた,せん断強度や圧縮性といった力学特性と締固め曲線の関係を表現することができ,その発現メカニズムを明らかにした.物質移動を考慮するためには,この局所化の影響による計算誤差を小さくする必要がある.そこで,それまでの土/水/空気/溶解物質連成解析に用いていた空間離散化手法を修正し,アイソパラメトリック要素を導入した.その結果,解析精度が向上し,濃度フラックスが卓越する条件での解析の不安定化を抑制できるようになった.しかしながら,外力による物質移動は降雨浸透などの水理境界条件変動に比べるとかなり小さいことが明らかとなった.そこで,処分場などで遮水工法として用いられている,キャピラリーバリアシステムの性能に及ぼす影響因子についても,本研究で開発した解析コードを用いて検討した.その結果,キャピラリーバリア性能に及ぼす傾斜角や層厚など影響を定量的に表現することができた.

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 数値計算を用いた間隙圧係数B値の評価2015

    • 著者名/発表者名
      杉山友理, 河井克之, 田中博之, 飯塚敦
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 70 ページ: 145-153

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Salt damage and soil contamination caused by the East Japan Earthquake and Tsunami2014

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, Y., S. Nomura, A. Iizuka, K. Kawai, S. Tachibana, S. Kanazawa and T. Takeyama
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 62 ページ: 141-148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental studies of stress distribution in wedge-shaped granular heaps2014

    • 著者名/発表者名
      T. Pipatpongsa, T. Matsushita, M. Tanaka, S. Kanazawa, and K. Kawai
    • 雑誌名

      Acta Mechanica Solida Sinica

      巻: 27 ページ: 28-40

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression of the pore-pressure coefficient B with numerical simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, Y., H. Tanaka, K. Kawai and A. Iizuka
    • 雑誌名

      14th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics

      巻: 1 ページ: 403-408

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulation of saturation process in TRU disposal facility2014

    • 著者名/発表者名
      Takayama, Y., R. Hino, A. Iizuka and K. Kawai
    • 雑誌名

      14th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics

      巻: 1 ページ: 409-414

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 長期科学的変質を考慮したベントナイト緩衝材の力学モデル化2014

    • 著者名/発表者名
      鶴見修平, 飯塚敦, 河井克之
    • 雑誌名

      神戸大学都市安全研究センター研究報告

      巻: 18 ページ: 23-31

  • [雑誌論文] 間隙気体の溶解を考慮した不飽和力学モデル2014

    • 著者名/発表者名
      杉山友理, 田中博之, 河井克之, 飯塚敦
    • 雑誌名

      神戸大学都市安全研究センター研究報告

      巻: 18 ページ: 32-39

  • [雑誌論文] 土の粒度分布に注目した放射性物質吸着土壌の減容化に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      吉井大貴, 西門優, 飯塚敦, 河井克之
    • 雑誌名

      神戸大学都市安全研究センター研究報告

      巻: 18 ページ: 40-43

  • [雑誌論文] 土/水/空気/溶解物質連成有限要素解析プログラムを用いた塩害抑制手法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      田中琢, 飯塚敦, 河井克之
    • 雑誌名

      神戸大学都市安全研究センター研究報告

      巻: 18 ページ: 45-53

  • [雑誌論文] 堤体内における浸潤面形成過程の再現2014

    • 著者名/発表者名
      坂本諭, 河井克之
    • 雑誌名

      神戸大学都市安全研究センター研究報告

      巻: 18 ページ: 54-65

  • [学会発表] Expression of the pore-pressure coefficient B with numerical simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, Y., H. Tanaka, K. Kawai and A. Iizuka
    • 学会等名
      14th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics
    • 発表場所
      京都国際会館, 京都
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-25
  • [学会発表] Numerical simulation of saturation process in TRU disposal facility2014

    • 著者名/発表者名
      Takayama, Y., R. Hino, A. Iizuka and K. Kawai
    • 学会等名
      14th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics
    • 発表場所
      京都国際会館, 京都
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-25
  • [学会発表] 土の粒度分布に注目した放射性物質吸着土壌の減容化に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      吉井大貴, 飯塚敦, 河井克之, 西門優
    • 学会等名
      第69回土木学会年次学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12
  • [学会発表] 廃砂たい積場の覆土設置による沈下の評価2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木陽亮, 飯塚敦, 河井克之, 坂尾亮太, 生田勇輝
    • 学会等名
      第69回土木学会年次学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12
  • [学会発表] Derivation of mass transfer model for unsaturated soil and its applications2014

    • 著者名/発表者名
      Nomura, S., Y. Sugiyama, K. Kawai and A. Iizuka
    • 学会等名
      12th Int. Symp. on Geo-disaster Reduction
    • 発表場所
      Fullerton, USA
    • 年月日
      2014-09-05 – 2014-09-06
  • [学会発表] Reduction of evaporation from the ground with mulching2014

    • 著者名/発表者名
      Kawai, K., T. Saeki, S. Nomura and Y. Sugiyama
    • 学会等名
      12th Int. Symp. on Geo-disaster Reduction
    • 発表場所
      Fullerton, USA
    • 年月日
      2014-09-05 – 2014-09-06
  • [学会発表] 土/水/空気連成有限要素解析を用いた河川絵智謀における浸潤面形成過程の再現(2)2014

    • 著者名/発表者名
      坂本諭, 戎健次, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] 土/水/空気連成有限要素解析を用いた河川絵智謀における浸潤面形成過程の再現(1)2014

    • 著者名/発表者名
      戎健次, 坂本諭, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] 液相への間隙空気溶解を考慮した室内要素試験シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      田中博之, 杉山友理, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] タイ東北部における塩害抑制手法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      田中琢, 杉山友理, 野村瞬, 飯塚敦, 河井克之
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] 土/水/空気連成モデルによる降雨浸透解析2014

    • 著者名/発表者名
      中谷奈央, Phommachanh Viradeth, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] 降雨浸透シミュレーションにおける浸透能の影響について2014

    • 著者名/発表者名
      川勝拓哉, Phommachanh Viradeth, 家永康平, 飯塚敦, 河井克之
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] 化学変質を考慮したベントナイト緩衝材の力学モデル2014

    • 著者名/発表者名
      森本晃樹, 高山裕介, 鶴見修平, 飯塚敦, 河井克之, 大和田仁
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] 長期科学的変質を考慮したベントナイト緩衝材の力学モデルと境界値問題の定式化2014

    • 著者名/発表者名
      鶴見修平, 飯塚敦, 高山裕介, 河井克之, 生田勇輝
    • 学会等名
      第49回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
  • [学会発表] Compaction simulation with soil/water/air coupled FEA code and parametric study2014

    • 著者名/発表者名
      Kawai, K., V. Phommachanh, S. Sakamoto and A. Iizuka
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific Conf. on Unsaturated soils
    • 発表場所
      Sidney, Australia
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of soil/water/air coupled F. E. code to predict seepage and deformation on sandy slope2014

    • 著者名/発表者名
      Phommachanh, V., N. Matsuo, K. Ienaga, K. Kawai and A. Iizuka
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific Conf. on Unsaturated soils
    • 発表場所
      Sidney, Australia
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04
  • [学会発表] Numerical evaluation for performance of a capillary barrier system2014

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, Y., S. Nomura, K. Kawai and M. Mimura
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific Conf. on Unsaturated soils
    • 発表場所
      Sidney, Australia
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04
  • [学会発表] Numerical evaluation of a multiple soil barrier system preventing water infiltration2014

    • 著者名/発表者名
      Takayama, Y., Y. Ikuta, A. Iizuka, K. Kawai, T. Taki, R. Sako and Y. Ichikawa
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific Conf. on Unsaturated soils
    • 発表場所
      Sidney, Australia
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04
  • [学会発表] Derivation of mass transfer model for unsaturated soil and its applications2014

    • 著者名/発表者名
      Nomura, S., Y. Sugiyama, K. Kawai and A. Iizuka
    • 学会等名
      6th Asia-Pacific Conf. on Unsaturated soils
    • 発表場所
      Sidney, Australia
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04

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公開日: 2016-06-01  

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