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

用于监测不饱和膨润土中水渗透的光声断层扫描

基本信息

批准号：
22K04289
负责人：
木本和志
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Okayama 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

项目摘要

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．

今年，我们制备了不饱和粘土样品并进行了超声波测量，研究了粘土样品的含水量和干密度与纵波速度之间的关系。实验中使用的粘土样品是通过将膨润土的主要成分蒙脱石与纯水混合，然后将混合物密封在测试池中以达到规定的含水量和干密度，并将混合物压实而制备的。超声波测量采用压电超声波探头的传输法进行，并通过计算群延迟谱来确定纵波相速度。用于压实样品的测试单元的设计和制造使得压实后无需移除样品即可进行超声波测量。这使得可以避免样品因磨损或水分蒸发而劣化，并实现高效且可重复的实验。此外，通过分阶段压缩测试单元中的样品，可以仅改变干密度，同时保持水含量恒定。此外，测试单元两端的塞子通过过滤器配备了供水和排水孔，可防止样品流出，从而可以在进行不饱和渗透测试的同时进行超声波测量。今年，我们使用上述测试单元制作了约 90 个含水量为 15% 至 25%、干密度为 0.9 至 1.7 g/cm3 的样品，并测量了垂直于压缩轴的方向上的透射波。样品。将测量结果与单独测量的参考波形进行反卷积以获得群延迟谱，并根据斜率估计相速度。上述结果表明，纵波穿过粘土样品的相速度与样品的干密度有很强的相关性，且不易受含水量的影响。这表明基于超声波测量的干密度原位测量是可行的，并且提供的数据将构成无损测量技术的基础，这将有助于了解粘土中的不饱和渗透行为。