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地盤凍結は、掘削現場の隣で土壌が崩れないように安定させる必要がある場合や、土壌に漏れた汚染物質が浸出するのを防ぐために使用される建設技術です。[1] 地盤凍結は少なくとも100年間使用されてきました。
凍らせるために土の中にパイプを通し、次にパイプに冷媒を流して土を凍らせる。[1] 凍った土はコンクリートと同じくらい硬くなることがある。
デザイン
いくつかの地中凍結プロジェクトでは、冷媒として一般的な塩水を使用していますが[2] 、他のプロジェクトでは液体窒素のようなより特殊な冷媒を使用することでメリットを得ています[1] [3]。
例
日本の福島第一原子力発電所から漏れ出した放射性物質で汚染された土壌は、地盤凍結によって封じ込められた。[1]
ボストンで行われたビッグディグと呼ばれるプロジェクトでは、トンネル工事の一部で地盤凍結を利用し、従来の掘削方法では困難または高額な費用がかかっていた既存のインフラを支える土壌の下や土壌を貫通する広いトンネルを建設できるようにした。[1]
カナダ北部とアラスカ北極圏では、地面を凍らせておくために外部からの電力を必要としないパッシブパイプシステムが使用されています。[4]これらのシステムでは、地中の蒸発器と液体冷媒が充填された地上のラジエーターを使用します。周囲温度が地表温度より下がると、液体蒸気がラジエーター内で凝縮し始め、システム内の圧力が低下して蒸発器内の液体が沸騰して蒸発します。このプロセスにより、地面から空気への熱伝達が起こり、地面が永久的に凍った状態になります。[5]
ハニとエビルゲン（2023）は、自然の状態を乱すことなく粒状土壌をサンプリングする新しい方法を紹介し、深層掘削の現場での選択肢として、地盤強化技術である人工地盤凍結の使用を提案している。[6]
参照
- ハニとエビルゲンは、凍結したおがくずの同様の特性を利用した複合建築材料であるピクリートについて、人工的に凍結したおがくずと氷の混合物（ピクリート）の機械的および微細構造的特性と、擁壁としての有用性を調査しました。 [7]さらに、彼らは、有限要素法を使用した数値解析のために、ピクリートのダイヤフラム壁をシミュレートするための非結合熱水力学的アプローチを開発しました。[8]
参考文献
- ^ abcde Jessica Morrison (2013-10-30). 「エンジニアは地盤凍結を利用して、より大きく、より安全で、より深い建物を建設する方法」PBS。 2014-04-11 にオリジナルからアーカイブ。 2014-07-22に取得。
地盤凍結の基本的な前提は、土壌 (鉱物、有機物、水、空気の小片で構成されている) は、水が凍結して膨張すると、より強くなり、浸透しにくくなるというものです。
- ^ 「道路トンネルの設計と施工に関する技術マニュアル - 土木要素」。米国運輸省。2013 年 12 月 5 日にオリジナルからアーカイブ。2014年 7 月 22 日に閲覧。
トンネル面の支持力を維持するために、通常は 2 フィートから 4 フィートの範囲で、掘削とジャッキアップを交互に少しずつ行います。ほとんどの場合、軟弱地盤は、第 7 章「軟弱地盤のトンネル工事」で説明したように、地盤凍結、ジェットグラウトなどの地盤改良技術を使用して、その持続時間を延ばす必要があります。
- ^ 「地盤凍結: 液体窒素による土壌の凍結」。The Linde Group。2014年。2014年2月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年7月22日閲覧。
過去20年間で、液体窒素による土壌凍結 (LIN) は、多くの不確実性を伴う特殊なガスの用途から、不安定な土壌や漏水を処理するための標準的な手順へと発展しました。
- ^ Igor Holubec, Ph.D., P.Eng (2014)。「暖かい永久凍土におけるフラットループサーモサイフォン基礎」(PDF)。北部準州政府資産管理部公共事業サービス課。2015-04-02にオリジナルからアーカイブ(PDF) 。2015-06-12に取得。加
圧熱交換パイプによる受動冷却は、1965 年に米国陸軍工兵隊によってアラスカで開発され、「暖かい」永久凍土にある基礎を保護しました。
{{cite news}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ 「地盤凍結のためのサーモサイフォン技術」 2014年。2014年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月12日閲覧。
サーモサイフォン技術の基礎は、冬季に土壌から熱を抽出し、それを環境に伝える熱伝達装置（サーモサイフォン）です。
- ^ Hani, Mostefa; Evirgen, Burak (2023). 「粒状土壌の凍結土壌サンプリング技術と熱モデリング」.工学地質学と環境の速報. 82 (9): 354. doi :10.1007/s10064-023-03372-4.
- ^ Hani, Mostefa; Evirgen, Burak (2023). 「人工的に凍結したおがくずと氷の混合物（Pykrete）の機械的および微細構造的特性と擁壁構造としての有用性」。国際土木工学ジャーナル。21 : 119-134。doi : 10.1007/s40999-022-00751-y。
- ^ Hani, Mostefa; Evirgen, Burak (2024). 「代替人工地盤凍結アプリケーションのためのピクライト地中壁の非結合熱水力機械モデリング」. Computers and Geotechnics . 169 : 106243. doi :10.1016/j.compgeo.2024.106243.