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2017 年度 実績報告書

八重山島嶼沿岸域における生物学的岩盤風化機構の解明と理論シミュレーション研究

研究課題

研究課題/領域番号 26790079
研究機関琉球大学

研究代表者

松原 仁  琉球大学, 工学部, 准教授 (50414537)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード岩の微生物風化・生成作用 / 反応拡散シミュレーション / マルチスケール解析
研究実績の概要

八重山諸島西表島沿岸部の琉球層群と八重山層群の境界に見られる特異的な柱状風化現象について,砂粒子と間隙材の内部に複数の微生物痕をSEM画像解析によって発見した。また,本境界面で規則的に見られる柱状構造は,室内実験の結果,砂質地盤の乾燥-湿潤サイクルがもたらした「サンドクラック」に起因すると考えるに至った。更に,現地で複数発生している琉球層群(境界面上側の層)の崩壊が本境界面を起点として発生していることから,八重山層群(境界面下側の層)が過去に受けた風化・生成作用が現代の岩盤崩壊に多分な影響を与えていることが明らかとなった。
一方,岩の風化・生成現象をシミュレーションするために必要なパラメータとして,琉球層群の風化及び生成方向の反応速度係数を実験及びフィールド調査にて得ることに成功し,反応方程式に基づく簡易シミュレーションの結果,計測結果とシミュレーション結果の一致を確認した。ただし,風化に関しては,研究期間の制限から化学的作用のみを考慮している。これと同時に,化学・微生物反応による岩盤風化・生成作用と岩盤崩壊現象を結ぶシミュレーションを実現するために,差分法に基づいた微生物風化・生成反応の反応拡散モデルと有限要素法に基づく破壊力学モデルを結ぶマルチスケール解析法の理論を構築することができた。
本研究では,八重山層群および琉球層群において,岩盤の微視領域での化学的・生物学的な反応が巨視領域における岩盤崩落に多分な影響を与え,それらを計算機上でシミュレーションする技術基盤を構築するに至った。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件)

  • [国際共同研究] Pamukkale University(トルコ)

    • 国名
      トルコ
    • 外国機関名
      Pamukkale University
  • [雑誌論文] Mechanisms of Mudcrack Formation and Growth in Bentonite Paste2018

    • 著者名/発表者名
      Kosaburo Hirose and Hitoshi Matsubara
    • 雑誌名

      Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering

      巻: 144(4) ページ: Printing

    • DOI

      10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001853

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 石灰岩の形成過程で見られる微細なネットワーク構造のSEM画像解析2017

    • 著者名/発表者名
      大城勇人,廣瀨孝三郎,松原仁
    • 雑誌名

      第12回環境地盤工学シンポジウム発表論文集

      巻: 2017 ページ: 377-382

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第四紀琉球層群に見られる特徴的な侵食形態とその物理学的・化学的特徴2017

    • 著者名/発表者名
      﨑山浩考,廣瀨孝三郎,岩崎竜馬,松原仁
    • 雑誌名

      第12回環境地盤工学シンポジウム発表論文集

      巻: 2017 ページ: 377-382

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 砂岩表面に見られる微生物による剥離状風化とその特徴2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎竜馬,廣瀨孝三郎,﨑山浩考,松原仁
    • 雑誌名

      第12回環境地盤工学シンポジウム発表論文集

      巻: 2017 ページ: 383-386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 移流反応拡散系理論に基づいた3次元陥没孔形成シミュレータの開発2017

    • 著者名/発表者名
      川上凌梧,松原仁
    • 雑誌名

      第12回環境地盤工学シンポジウム発表論文集

      巻: 2017 ページ: 477-480

    • 査読あり

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-08-19  

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