凍結・融解過程における不飽和土壌の熱・水分移動および変形モデルの構築

非饱和土冻融过程热湿运动及变形模型的构建

• 批准号: 22K04343
• 负责人: 高野 保英
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04343/
• 关键词: 土壌凍結; 凍上; 不凍水曲線

自然状態における凍上による土壌内部の変形過程を追跡するため，飽和および不飽和硅砂を上方より冷却して土壌全層を凍結させ，X線CTを用いて連続的に土壌内部の画像を撮影し，それらの画像にDVC解析を適用して，土壌内部の移動量および体積ひずみの三次元分布の経時変化を得た．また撮影と同時に土壌内部の温度の鉛直分布の経時変化を測定した．これらの実験により，土壌の凍結過程における内部の変形のプロセスのデータが得られ，上方から凍結する場合，表層付近の土壌で凍結による膨張が見られ，それより下方では収縮することが確認された．収縮の原因ははっきりしないため，DVC解析以外の方法での土壌の移動量の測定を行い，土壌の変形過程の詳細な追跡が必要となると判断された．また珪砂およびチャオソイルを詰めたカラムを低温槽に入れて凍結させ，所定の温度で放置し，土壌の不凍水量と温度の関係をTDRセンサーとサーミスタを用いて連続的に計測を行った．設定温度は0.3℃間隔で実施し，96時間測定して定常時の不凍水量と温度を求め，不凍水曲線を作成した．その結果，設定温度が低い場合は不凍水量と温度は安定して定常状態に至るが，ある程度上昇すると非常に遅い速度で不凍水量と温度が上昇を続け，定常状態に至らない場合があった．従って，不凍水曲線を描くに十分なデータを得ることができず，設定温度間隔を狭めて，より多くのデータを取得する必要があると判断された．さらに凍結土壌の吸引圧測定方法を検討するために，土壌内に従来型のテンシオメータを挿入し，上方から凍結させて土壌の温度と吸引圧を測定した．その結果．凍結に伴う吸引圧の低下が生じることが確認された．

In the natural state, the deformation process inside the soil is traced, the saturated and unsaturated silica sand is cooled, the whole layer of the soil is frozen, X-ray CT is used, the image inside the soil is imaged, and the image is analyzed by DVC. The movement amount and volume of the soil inside the soil are analyzed. At the same time, the vertical distribution of temperature inside the soil was measured with time. In the process of freezing, the inner surface of the soil is expanded, and the upper surface is frozen. The causes of shrinkage are different, and the method other than DVC analysis is necessary to determine the amount of soil movement, and the detailed tracing of soil deformation process is necessary. The relationship between the temperature and the amount of unfrozen water in the soil and the temperature is measured by TDR. Set the temperature to 0.3℃ interval, 96 time to determine the steady state of the non-freezing water temperature, non-freezing water curve to create. As a result, when the set temperature is low, the amount of unfrozen water is stable, and when the temperature is stable, the amount of unfrozen water increases. The temperature interval is set to be narrow, and the temperature interval is set to be necessary. The method for determining the suction pressure of frozen soil is discussed. The results. Freezing is accompanied by suction and low pressure.