Ｘ線ＣＴ法と粒子法を用いたＶＯＣ汚染地盤の浄化機構の解明に関する研究

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本研究は、揮発性有機化合物(以下VOC)による地盤汚染問題を対象として、マイクロX線CTスキャナ(以下、μXCT)を用いて画像解析と数値解析を行い、その結果を新たな地盤浄化シミュレーション開発に応用することを目的とした研究である。本研究の第一の目標は、μXCT画像を用いてミクロな土の不飽和浸透特性を評価する定量化手法を提案することである。この目標を達成するために、本研究では、μXCT画像解析の結果と土の保水性実験結果が比較検討可能な一連の実験装置を開発し、不飽和浸透特性の評価を行う。第二の目標は、地盤中におけるVOCの汚染・浄化メカニズムを解明し、ミクロ現象をマクロ現象に展開するスケールモデルを提案することである。この目標を達成するために、μXCT画像から得られる土の間隙構造をデータ化し、格子ボルツマン法による流動解析を実施することにより、VOCの流動機構の解明に迫る。研究期間においては、前年度行った珪砂5号による水-油の保水性試験をCT撮影とともに実施し、得られたCT画像を使用した画像解析を行うことで、サクションが発生しても流動しない油の不動領域(トラップ領域)を抽出した。抽出された不動領域の情報から、吸水過程における画像解析を用いたトラップシミュレーションの開発と、トラップ領域の浄化方法について二相流の格子ボルツマン法におけるトラップ領域の再流動化の検討を行った。前者のシミュレーション開発では、擬似的に作成したトラップ領域は、吸油―排油試験で撮影されたCT画像との一致率が40%から50%となった結果を得られた。一方、後者の二相流の格子ボルツマン法によるトラップ領域の再流動化手法の検討では、流入流体の圧力に着目した結果、再流動化を発生させるには、粘性比による流体挙動であるViscos Fingering現象が発生することが重要であることが結論付けた。