μCTと画像処理による土の締固めメカニズムの解明

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東日本大震災では,東北から関東にかけて広範囲で液状化が発生している。その対策として,施工実績の多い土の締固まりに着目した。ここでは,X線CTを用いた画像処理により土の内部骨格構造を可視化し,材料,粒径,含水比,締固め方法の違いによる締固め特性(メカニズム)を解明した上で,新たな締固め管理手法を試みた。そこで実験は,飽和度や締固めエネルギー(ランマーの落下高さ,突固め回数)を変化させながら行い,その都度,μフォーカスX線CTスキャナ(以下,μCT)撮影を実施する。その後,可視化することで,空気,水,土粒子の分布が目視できた。硅砂3号をμCTで撮影したところ,得られたCT画像から空気・水・土粒子の3相を明確に可視化できた。またEMアルゴリズムを用いて3相のしきい値を設定することで,締固め前後の内部構造の変化を定量的に評価することが可能となった。一方,山砂のCT画像からは,細粒分が団粒化している状態と細粒分が砂粒子に吸着する被覆作用や支柱作用を確認した。この現象が,締固め土の強度増加や安定性の向上に起因していると推察される。また締固めによって土粒子は鉛直下方に移動しており,深部の土粒子は,全体がある程度締固まっている状態の方が大きな移動量を示す傾向にある。このように,μCTを用いて締固め土の内部構造を詳察することで,より詳細な締固めの評価手法が確立できた。今後は,材料の粒度特性や含水比等,土の締固め特性に影響を与えるとされるパラメータについて比較・検討を行い,微視的考察だけでなく,強度特性や透水性についても併せて評価していく必要がある。