不飽和ベントナイトの水分浸透モニタリングを目的とした光音響トモグラフィー

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は，不飽和粘土試料を作成して超音波測定を行い，粘土試料の含水比および乾燥密度と縦波速度の関係を調べた．実験に用いた粘土試料は，ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトと純水を混錬し，所定の含水比と乾燥密度になるよう試験セルに封入して締固めて作成した．超音波測定は，圧電超音波探触子を用いた透過法で行い，群遅延スペクトルを計算して縦波位相速度を求めた．試料の締固めに用いた試験セルは，締固め後に試料を取り出すことなく超音波測定ができるよう設計，製作した．これにより，摩耗や水分の蒸発などによる試料の劣化を避けることができ，効率的に再現性のある実験が可能となった．また，試験セル内の試料は，段階的に圧縮することで含水比を一定に保ったまま乾燥密度だけを変化させることができる．さらに，試験セル両端のプラグには，試料の流出を防ぐフィルタを介して給排水孔が設けられており，不飽和浸透試験を実施しながら超音波測定を行うことも可能な構造となっている．本年度は，上に述べた試験セルを使い，含水比15～25％，乾燥密度0.9～1.7g/cm3の試料を約90体作成し，試料の圧縮軸直角方向への透過波を測定した．測定結果は，別途計測した参照波形でデコンボリューションして群遅延スペクトルを求め，その勾配から位相速度を推定した．以上の結果，粘土試料を透過する縦波の位相速度は試料の乾燥密度と強い相関があり，水分量には影響を受けにくいことが分かった．これは，超音波測定に基づく乾燥密度のその場測定が実現可能であることを示唆し，粘土中の不飽和浸透挙動を理解するために有用となる非破壊計測技術の基礎となるデータが得られたことを意味する．