微生物触媒法による長期沈下発生粘性土地盤の骨格構造の高位化の試み

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26630222
• 研究機関: 株式会社竹中工務店 技術研究所
• 研究代表者: 金田 一広 株式会社竹中工務店 技術研究所, その他部局等, 研究員 (30314040)
• 研究分担者: 畠 俊郎 富山県立大学, 工学部, 准教授 (30435424)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 微生物 / ウレアーゼ / 粘性土 / 遅れ沈下 / 強度増加

研究実績の概要

本研究は自然堆積粘性土地盤の補強、補修に関するものである。自然堆積粘土地盤上に建設された盛土構造物の中で長期沈下（遅れ沈下）が発生しているものがある。一度沈下が発生すると対策費用は莫大となり、現在大きな問題となっている。遅れ沈下は先行圧密応力を超えた荷重載荷に対する骨格構造の劣化を伴った軟化が原因であることが分かっている。現在まで、軽量盛土にするオーバーレイによる補修・ドレーン設置による圧密促進などの対策が実施されているが、効果不十分である。本研究の目的は、粘性土地盤内に現地から採取した微生物の培養液および尿素、カルシウムを投入することにより炭酸カルシウムを析出させ粘性土地盤の骨格構造を復活・強化し遅れ沈下を抑止することである。研究は3年間で計画は以下の4つを予定している。
①微生物固化溶液と粘土の固化の影響についての室内実験の実施、②施工可能性の検討
③生物注入方法の検討、④数値解析を通した対策工の検討
本年は①の検討を中心に実施した。乾燥したカオリン粘土とDLクレイを混ぜた人工粘性土を作成し、供試体のカラム下部よりウレアーゼ酵素液を通水速度0.01ml/min で4 日間通水して飽和させた後に、カルシウムと尿素を溶解させた固化液を4 日間および8 日間通水させた。その後ベーンせん断試験を固化液の入口部分と排水部分の2箇所で2回繰り返し実施した。その結果、固化液を8日間通水させたケースは4日間通水させたケースに比べて入口部分でせん断強度が約2倍増進することを確認した。
また、カオリン粘土とDLクレイを混ぜた人工粘土にウレアーゼと固化液である炭酸カルシウムと尿素を混入した状態で予備圧密し、その後圧密試験を実施した。
ウレアーゼと固化液を入れた供試体と入れていない供試体とでは圧密曲線ではあまり差がなく、強度発現が見られなかった。強度を発現させるには供試体内に固化液などの溶液の通水が必要であることが分かった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画の予定通りに進んでいる。

今後の研究の推進方策

平成27年度は粘土供試体の通水実験を行う予定であるが、圧密容器を補助するような通水装置を3Dプリンターで作製することを考えている。これによって、安価で自由性がある実験装置を作製することができると考えている。