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研究室紹介

土環境工学研究室(食料生産環境学科)

沿岸地域や低平地域における農地・農業に関わる構造物の保全と維持管理、産業廃棄物の有効利用と環境に配慮した施工技術の開発に関する研究を行っています。

所属教員
金山 素平    
キーワード
土    環境    資源    防災    

研究内容

農業生産の基盤となる農地・農業用構造物の保全、維持・管理に有益であると同時に、現場における地盤改良技術および変形予測技術の向上に資することを目的とし、沿岸低平地に分布する軟弱地盤や河川底泥などを対象とした研究を行っている。研究は、(1)低平地域における農地・農業用構造物の維持管理と保全、(2)マイクロ技術を援用した粘土の力学的挙動の評価、(3)環境に配慮した施工技術の開発に関する研究、に大別できる。

 

(1)低平地域における農地・農業用構造物の維持管理と保全

 農業生産において重要な資源である農地および農業水利施設等の機能を十分発揮するには、良好な状態で維持管理していくことが望まれる。低平地における農業用構造物の維持管理に関して、盛土や掘削にともなう地盤内の応力・変形状態、沈下量、および沈下速度の予測に関わる軟弱粘土の圧密特性について実験的に研究を行っている。また、農地海岸堤防等の盛土構造物および地盤の変形動態を精度よく予測することを目的に、非線形最適化手法を用いた実測値に基づく残留沈下予測法の提案とその適用性について検討するとともに、種々の残留沈下予測法の適用性についても研究を行っている。

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日本の沿岸地域では農地・土地を保護する目的で海岸堤防が設けられている。重量構造物となるため、地盤が軟弱である場合、時間の経過とともに地盤の変形が継続し、その変形量も大きくなる。写真は、三陸沿岸地域に築造中の海岸堤防の標高を、GPS機器を使用して測定している風景。測定したデータを用いて、堤防の変形量の将来予測を行っている。

 

(2)マイクロ技術を援用した粘土の力学的挙動の評価

 軟弱粘土地盤上に建設された海岸堤防や道路などの盛土構造物は、建設途中や建設後においても大きな沈下を示し、長期間にわたる残留沈下が観測されている。地盤を構成する土粒子および間隙の微視的な挙動(移動・閉塞)が集積した結果、地盤の巨視的な挙動(圧縮・変形)として現れることから、新たにマイクロスケールにおける地盤の力学的挙動の定量的評価とその応用を検討するため研究を行っている。

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粘性土の微小領域における力学的挙動を評価するマイクロインデンター試験機(写真左)。変位は1mm(0.001mm)、荷重は0.01Nまで測定することができ、制御はPCを使用。右の写真は実際の試験の様子。

 

(3)環境に配慮した施工技術の開発に関する研究

 現在、環境の保全や資源の有効利用等に対する社会的関心は全世界で高まっており、環境に配慮した施工法・地盤改良工法等の技術開発が望まれている。そこで、より環境負荷の少ない手法の構築と資源の有効利用を目指した新たな工法を開発することを目的に研究を行っている。具体的には、カキ殻や竹などの産業廃棄物を粉砕して土に混合し、その固化性能や強度等の力学的特性の評価について取り組んでいる。その他に、地盤環境工学の視点から地盤材料を使用した農地および水域の汚染物質の除去に関する研究にも携わっている。

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カキ殻は岩手県陸前高田市小友地区の「カキ小屋広田湾」からのご提供。粉砕したカキ殻粉末と砂を混合した試料を作製。所定の濃度のリン酸水溶液を注入し、一定期間養生する(写真左)。右の写真は、養生後の試料の強度を圧縮試験機にて測定している風景と破壊後の試料の内部構造の観察風景。

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伐採した竹を細かくチップ状にした竹チップを使用(写真左)。土と竹チップを所定の割合で混合し、作製した試料の強度とその内部構造について検討している。

卒業研究・修了研究テーマ例

【平成27年度卒業研究テーマ】

・実測値に基づいた地盤沈下予測手法の予測精度の検討

・Micro-Indenterを用いたカオリン粘土に生じる微小力学的挙動の定量的評価

・カキ殻を用いた土の固化処理技術に関する研究

・竹チップ混合土の工学的性質に関する研究