JP2020169456A - 土壌の固化方法及び土壌固化装置並びに土砂災害防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】土砂災害の予防保全対策に有用な土壌の固化方法及び土壌固化装置並びに土砂災害防止方法を提供する。
【解決手段】土壌中に一対の電極２，３を配置し、一方の電極２に直流電源装置４の陰極を接続して埋設陰極２とするとともに、他方の電極３に直流電源装置４の陽極を接続して埋設陽極３とし、埋設陰極２と埋設陽極３との間に直流電圧を印加して埋設陽極３を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する。埋設陽極３が、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される。土砂災害の発生が想定される区域の土壌を斯かる方法により固化することで、土砂災害が防止され得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、土壌の固化方法及びそれを用いた土砂災害防止方法に関する。

水分を多く含む土壌からなる地盤は軟弱であり、がけ崩れ（急傾斜地の崩壊）、土石流、地すべりなどの土砂災害を引き起こすおそれがある。従来、このような軟弱な地盤を強化する方法として、該地盤の土壌を掘削し、その掘削土に石灰系材料などの固化材を添加・混合してから該地盤に埋め戻す方法が知られている。しかしながら、この方法は、土壌の掘削及び埋め戻しという、比較的大掛かりで手間のかかる作業を要することもあって、広い区域には適用し難く、基本的には、土砂災害が起きた後にその災害地に対して行われる、いわゆる事後保全対策であり、緊急時の対応は困難である。そのため、土砂災害が想定される区域に対して事前に行われ、土砂災害を未然に防止し、あるいは土砂災害による被害を最小限に抑え得る、いわゆる予防保全対策が望まれている。

軟弱地盤の強化方法に関し、特許文献１には、土壌中に電極を挿入し、直流を通電することにより土壌中に固結層を形成する従来の公知の方法では、土壌の性質等によっては該固結層が形成されないことに鑑み、その改良技術として、土壌中に配置された一対の電極より直流を土壌中に通電しつつ、地表における各電極の周囲から土壌中に電解質を添加することにより、該一対の電極間に固結層を形成する方法が記載され、また、電極としてアルミニウム板を用いることが記載されている。また、特許文献２には、透水係数が比較的小さい軟弱地盤の適当な位置に陰極及び陽極を配置して両極間に電流を流すことにより、該地盤を改良する方法が記載され、陰極及び／又は陽極としてアルミニウム製のものを用いることも記載されている。

特公昭２８−３８６４号公報 特開平７−１８０１３５号公報

特許文献１及び２記載の技術は、軟弱地盤の強化に一定の効果を奏するものの、依然として改良の余地があった。

本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る技術を提供することであり、詳細には、土砂災害の予防保全対策に有用な、土壌の固化方法及び土壌固化装置並びに土砂災害防止方法を提供することである。

本発明（第１発明）は、土壌中に一対の電極を配置し、該一対の電極の一方に直流電源装置の陰極を接続して埋設陰極とするとともに、該一対の電極の他方に該直流電源装置の陽極を接続して埋設陽極とし、該埋設陰極と該埋設陽極との間に直流電圧を印加して該埋設陽極を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する、土壌の固化方法であって、前記埋設陽極が、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される、土壌の固化方法である。

また本発明（第２発明）は、土壌中に一対の電極を配置し、該一対の電極の一方に直流電源装置の陰極を接続して埋設陰極とするとともに、該一対の電極の他方に該直流電源装置の陽極を接続して埋設陽極とし、該埋設陰極と該埋設陽極との間に直流電圧を印加して該埋設陽極を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する、土壌の固化方法であって、極性変換手段により、前記埋設陰極及び前記埋設陽極を一定の間隔で極性変換し、前記一対の電極が、それぞれ、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される、土壌の固化方法である。

また本発明（第３発明）は、土壌中に、第１の金属材料を含んで構成される埋設陰極と、該第１の金属材料に対して電気化学的序列が卑となる第２の金属材料を含んで構成される埋設陽極とを配置し、両極どうしを接続して、両極の電位差を起電力として該埋設陽極から該埋設陰極に直流電流を流入させることにより該埋設陽極を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する、土壌の固化方法であって、前記埋設陽極が、前記第２の金属材料として、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含む、土壌の固化方法である。

また本発明は、土砂災害の発生が想定される区域の土壌を、前記の本発明（第１〜３発明）の土壌の固化方法により固化する土砂災害防止方法である。

また本発明は、前記の第１発明の土壌の固化方法に使用される土壌固化装置であって、一対の電極と、該一対の電極に電気的に接続される直流電源装置とを備え、前記一対の電極のうち、前記埋設陽極とされる電極が、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される土壌固化装置である。

また本発明は、前記の第２発明の土壌の固化方法に使用される土壌固化装置であって、一対の電極と、該一対の電極に電気的に接続される直流電源装置と、該一対の電極の極性を切り替える極性変換手段とを備え、前記一対の電極が、それぞれ、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される土壌固化装置である。

また本発明は、前記の第３発明の土壌の固化方法に使用される土壌固化装置であって、第１の金属材料を含んで構成される埋設陰極と、該第１の金属材料に対して電気化学的序列が卑となる第２の金属材料を含んで構成される埋設陽極とを備え、前記埋設陽極が、前記第２の金属材料として、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含む土壌固化装置土壌固化装置である。

本発明によれば、土砂災害の予防保全対策に有用な土壌の固化方法及び土壌固化装置並びに土砂災害防止方法が提供される。本発明の土壌の固化方法及び土砂災害防止方法によれば、土壌を電気化学的に固化するため、土壌を掘削し、その掘削土に石灰系材料などの固化材を添加・混合してから該地盤に埋め戻す作業が不要であり、広い区域に対して土砂災害の予防保全対策を図ることができる。また、本発明の土壌固化装置によれば、本発明の土壌の固化方法及び土砂災害防止方法を効率良く実施することができる。

図１は、本発明の土壌の固化方法の一実施形態（第１実施形態）の施工状態を示す図であり、土壌の深さ方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の土壌の固化方法の他の実施形態（第２実施形態）の施工状態を示す図であり、土壌の深さ方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の土壌の固化方法の更に他の実施形態（第３実施形態）の施工状態を示す図であり、土壌の深さ方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の土壌の固化方法の更に他の実施形態（第４実施形態）の施工状態を示す図であり、土壌の深さ方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の土壌の固化方法の更に他の実施形態（第５実施形態）の施工状態を示す図であり、土壌の深さ方向に沿う断面を模式的に示す断面図である。 図６は、各実施例及び比較例において、通電期間と土壌の透水係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は基本的に模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合がある。

図１には、本発明の土壌の固化方法の第１実施形態の施工状態が示されている。第１実施形態の固化方法で用いる土壌固化装置１Ａは、図１に示すように、一対の電極２，３と、該一対の電極２，３に電気的に接続される１台の直流電源装置４とを備える。図１の施工状態においては、一対の電極２，３は、それらの全体が土壌１００中に埋設されているのに対し、直流電源装置４は、土壌１００中に埋設されずに、地面１００Ｓよりも上方に配置されている。一対の電極２，３及び直流電源装置４は、リード線５を介して互いに電気的に接続されており、電気回路を構成している。土壌１００中に配置された一対の電極２，３のうち、一方の電極２と直流電源装置４の陰極とがリード線５を介して接続され、また、他方の電極３と直流電源装置４の陽極とがリード線５を介して接続されており、これにより、電極２が埋設陰極とされ、電極３が埋設陽極とされている。両電極２，３は土壌１００中において所定間隔を置いて並列に配置されている。直流電源装置４及びリード線５としては、当該技術分野において通常用いられるものを特に制限なく用いることができる。

第１実施形態の土壌の固化方法の主たる特徴の１つとして、埋設陽極、すなわち土壌固化装置１Ａが備える一対の電極２，３のうち直流電源装置４の陽極と接続される電極３が、亜鉛（Ｚｎ）及びインジウム（Ｉｎ）を含有するアルミニウム合金を含んで構成される点が挙げられる。電極３（埋設陽極）が斯かる特定のアルミニウム合金を含んで構成されることにより、土壌１００における電極２，３の周辺部を安定的に固化させることができる。

電極３（埋設陽極）における亜鉛の含有量は、電極３の全質量に対して、好ましくは１．０〜３．５質量％、より好ましくは２．０〜３．２質量％である。
電極３（埋設陽極）におけるインジウムの含有量は、電極３の全質量に対して、好ましくは０．０１５〜０．０３０質量％、より好ましくは０．０１８〜０．０２３質量％である。

土壌をより一層安定的に固化させる観点から、電極３（埋設陽極）を構成するアルミニウム合金は、亜鉛及びインジウムに加えて更に、マグネシウム（Ｍｇ）を含有することが好ましい。電極３（埋設陽極）におけるマグネシウムの含有量は、電極３の全質量に対して、好ましくは１．０〜４．０質量％、より好ましくは２．５〜３．８質量％である。

電極３（埋設陽極）を構成するアルミニウム合金は、亜鉛、インジウム及びマグネシウム以外の他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、シリカ（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）が挙げられ、電極３（埋設陽極）を構成するアルミニウム合金は、これらの１種又は２種以上を含有してもよい。

電極３（埋設陽極）を構成するアルミニウム合金の好ましい組成の一例として、下記を例示できる。なお、下記組成では各成分の合計含有量は１００質量％である。
・亜鉛（Ｚｎ）：好ましくは１．０〜３．５質量％、より好ましくは２．０〜３．２質量％
・インジウム（Ｉｎ）：好ましくは０．０１５〜０．０３０質量％、より好ましくは０．０１８〜０．０２３質量％
・マグネシウム（Ｍｇ）：好ましくは１．０〜４．０質量％、より好ましくは１．２〜３．８質量％
・シリカ（Ｓｉ）：好ましくは０．０１〜０．７質量％、より好ましくは０．０２〜０．２質量％
・鉄（Ｆｅ）：好ましくは０．０２〜０．１１質量％、より好ましくは０．０６〜０．１０質量％
・銅（Ｃｕ）：好ましくは０．００１〜０．００４質量％、より好ましくは０．００２〜０．００４質量％
・アルミニウム（Ａｌ）：残部

一方、埋設陰極、すなわち土壌固化装置１Ａが備える一対の電極２，３のうち直流電源装置４の陰極と接続される電極２を構成する金属材料としては、電極３（埋設陽極）を構成する金属材料に対して電気化学的序列が貴となる金属材料を用いることができる。電極２（埋設陰極）として使用可能な金属材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、ステンレス、チタンが挙げられ、電極２（埋設陰極）はこれらの１種又は２種以上を含有することができる。好ましい電極２（埋設陰極）として、鉄（Ｆｅ）を例示できる。

電極２，３の形状は特に限定されず、棒状、板状、球状など、所望の形状を採用することができる。電極２と電極３とで形状及び大きさが同じでもよく、異なっていてもよい。また、電極２，３の土壌１００中における配置、すなわち埋設陰極及び埋設陽極の位置も特に限定されない。典型的には、電極２，３それぞれは、地面１００Ｓからの離間距離Ｄ（図１参照）が０〜１００ｍの範囲に設置される。また、図１に示す如くに、電極２，３を並列に配置する場合の両者の間隔Ｇ（図１参照）は通常１〜１０ｍである。

第１実施形態の土壌の固化方法を実施するには、図１に示す施工状態において、土壌１００中に配置された電極２，３間、すなわち埋設陰極と埋設陽極との間に直流電圧を印加すればよい。これにより、直流電源装置４から両極２，３間に直流電流が供給され、該直流電流が、土壌１００中に含まれる水分などの電解質により、電極３（埋設陽極）から電極２（埋設陰極）に向かって土壌１００中を流れる。斯かる土壌固化装置１Ａの電気回路の通電中においては電極３が溶解し、その溶解物（図示せず）が土壌１００中に溶出され、土壌１００の構成成分である粒子どうしの隙間に入り込みつつ周辺に拡散していき、最終的には、電極３を中心とする一定の範囲に存在するようになる。こうして土壌１００中に拡散した電極３（埋設陽極）由来の溶解物は、そのまま放置しておくことでやがて乾燥し、土壌１００の構成成分である粒子を含む固化物を形成する。このように、第１実施形態の土壌の固化方法によれば、土壌に電極２，３を埋設して直流電源装置４から両極２，３間に直流電流を供給するだけの比較的簡単な作業で、電極２，３の周辺の土壌を固化することが可能であるから、例えば、土砂災害の発生が想定される区域に対して、土砂災害の予防保全を図ることができる。

第１実施形態の土壌の固化方法が適用可能な土質環境は特に制限されないが、水分を多く含む軟弱地盤に特に有用である。具体的には例えば、土壌抵抗率が好ましくは２００Ω・ｍ以下、より好ましくは５０Ω・ｍ以下、塩素イオン（Ｃｌ⁻）濃度が好ましくは５００ｐｐｍ以上、含水率が好ましくは１０〜２０質量％である土質環境を例示できる。このような土質環境を有する地盤は、水分を多く含む軟弱地盤であり、がけ崩れ（急傾斜地の崩壊）、土石流、地すべりなどの土砂災害を引き起こすおそれがあるが、第１実施形態の土壌の固化方法によれば、軟弱地盤を強化して土砂災害を未然に防止し、あるいは土砂災害による被害を最小限に抑え得る。

第１実施形態の土壌の固化方法が有用な軟弱地盤の具体例として、粘土層や砂層が多い地盤（例えば埋め立て地）を例示できる。また、傾斜や段差のある基礎地盤に、盛土及び／又は擁壁を含む人工地盤が設置され、該人工地盤の上に建物や道路などの人工構造物が設置されている場合に、該基礎地盤に対して、第１実施形態の土壌の固化方法を適用することができる。

図２〜図５には、本発明の土壌の固化方法の他の実施形態が示されている。後述する他の実施形態については、前述した第１実施形態と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。

図２には、本発明の土壌の固化方法の第２実施形態の施工状態が示されている。第２実施形態の固化方法で用いる土壌固化装置１Ｂは、図２に示すように、電極２，３を二対備える。ただし、一方の電極２，３の対と他方の電極２，３の対とで電極２を共有しており、電極の数としては３個である。土壌１００中では、複数の電極対にて共有される電極２を挟んでその両側それぞれに電極３が配置され、各電極２，３，３は間隔Ｇを置いて等間隔に並列に配置されている。

第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が奏される。特に第２実施形態によれば、土壌固化装置１Ｂの電気回路の通電中に溶解物を溶出する埋設陽極、すなわち土壌固化装置１Ｂが備える一対の電極２，３のうち直流電源装置４の陽極と接続される電極３を複数（２個）備えるため、埋設陽極を１個だけ備える第１実施形態に比して、より広い区域の土壌を固化させることが可能であり、土砂災害の予防保全をより一層確実に図ることが可能である。

図３には、本発明の土壌の固化方法の第３実施形態の施工状態が示されている。第３実施形態の固化方法で用いる土壌固化装置１Ｃは、図３に示すように、一対の電極７，７及び直流電源装置４に加えて更に、一対の電極７，７の極性を切り替える極性変換手段６を備える。一対の電極７，７、直流電源装置４及び極性変換手段６は、リード線５を介して互いに電気的に接続されている。極性変換手段６としては、当該技術分野において通常用いられるものを特に制限なく用いることができる。

土壌固化装置１Ｃにおいては、一対の電極７，７がそれぞれ、亜鉛（Ｚｎ）及びインジウム（Ｉｎ）を含有するアルミニウム合金を含んで構成される。各電極７が斯かる特定のアルミニウム合金を含んで構成されることにより、土壌１００における電極７の周辺部を安定的に固化させることができる。一対の電極７，７どうしは通常、互いに同一材料から構成され、形状も互いに同一である。土壌固化装置１Ｃの電極７は、土壌固化装置１Ａの電極３（埋設陽極）と同様の組成、形状とすることができる。

第３実施形態の土壌の固化方法においては、その実施中すなわち土壌固化装置１Ｃの電気回路の通電中に、極性変換手段６により、土壌１００中に配置された一対の電極７，７を一定の間隔で極性変換する。これにより、全通電期間中の一部の期間では一方の電極７が埋設陰極、他方の電極７が埋設陽極とされ、他の期間ではこれとは逆の関係とされ、両期間が交互に繰り返される。すなわち各電極７は、ある時は埋設陰極として機能し、またある時は埋設陽極として機能する。したがって、第３実施形態の土壌の固化方法によれば、土壌１００中における異なる２箇所に設置された埋設陽極７からその溶解物が溶出されるため、１箇所に設置された埋設陽極７から溶解物が溶出される形態に比して、より広い範囲の土壌を固化させることが可能である。極性変換手段６による一対の電極７，７の極性変換は、タイマーによって所定時間毎に交互に実施されるようにしてもよい。

図４には、本発明の土壌の固化方法の第４実施形態の施工状態が示されている。第４実施形態の固化方法で用いる土壌固化装置１Ｄは、図４に示すように、第１の金属材料を含んで構成される埋設陰極８と、該第１の金属材料に対して電気化学的序列が卑となる第２の金属材料を含んで構成される埋設陽極９とを備える。一対の埋設電極８，９は、土壌１００中に配置され、リード線５を介して互いに電気的に接続されている。土壌固化装置１Ｄを用いた第４実施形態の土壌の固化方法においては、土壌固化装置１Ｄの電気回路の通電中に、埋設陽極９を溶解させ、その溶解物により周辺の土壌を固化する。

埋設陰極８を構成する第１の金属材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、ステンレス、チタンが挙げられ、埋設陰極８はこれらの１種又は２種以上を含有することができる。好ましい埋設陰極８として、鉄（Ｆｅ）を例示できる。土壌固化装置１Ｄの埋設陰極８は、土壌固化装置１Ａの電極２（埋設陰極）と同様の組成、形状とすることができる。

埋設陽極９は、第２の金属材料として、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含む。埋設陽極９が斯かる特定のアルミニウム合金を含んで構成されることにより、土壌１００における埋設陽極９の周辺部を安定的に固化させることができる。土壌固化装置１Ｄの埋設陽極９は、土壌固化装置１Ａの電極３（埋設陽極）と同様の組成、形状とすることができる。

前述した土壌固化装置１Ａ〜１Ｃが何れも直流電源装置４を備え、直流電源装置４の出力電圧をこれに接続された電極間に印加することで埋設陽極から埋設陰極に直流電流を流入させるようになされているのに対し、土壌固化装置１Ｄは、そのような外部電源を備えておらず、第１の金属材料を含んで構成される埋設陰極８と、該第１の金属材料に対して電気化学的序列が卑となる第２の金属材料を含んで構成される埋設陽極９との間の電位差を起電力として、埋設陽極９から埋設陰極８に直流電流を流入させるようになされている。

第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が奏される。特に第４実施形態は、その実施に用いる土壌固化装置１Ｄが直流電源装置４の如き外部電源を必要としないため、施工及びメンテナンスが容易で、経済性に優れるというメリットを有する。

図５には、本発明の土壌の固化方法の第４実施形態の施工状態が示されている。第４実施形態の固化方法で用いる土壌固化装置１Ｅにおいては、図５に示すように、土壌１００中に埋設された金属体２０を埋設陰極２とし、該金属体２０の表面に埋設陽極３が設置されている。第４実施形態は、土壌固化機能に加えて更に、地中に埋設された金属体２０の電気防食機能を有し、金属体２０は、土壌固化機能を発現するための埋設陰極２として機能するとともに、電気防食の被防食体でもある。金属体２０は、土壌固化のために設置されたものではなく、別の目的で土壌中に既設されたものであり、具体的に例えば、埋設配管、鋼管杭、Ｈ形鋼、山形鋼等の鋼材であり、典型的には鉄（Ｆｅ）製である。

図５に示す形態では、土壌１００中に複数（具体的には２個）の金属体２０が並列に埋設されている。複数の金属体２０は、それぞれ、一方向に長い形状をなし、典型的には、円柱の如き棒状をなし、その軸線方向を鉛直方向（図５の上下方向）に一致させて、土壌１００中に埋設されている。各金属体２０の軸線方向の一端部（上端部）は、地面１００Ｓから地上に延出している。埋設陽極３は、金属体２０の表面に設置され、より具体的には図５に示すように、棒状の金属体２０の周面の一部を被覆するように設置されている。つまり、土壌固化装置１Ｅにおける埋設陽極３は、軸線方向に延びる中空部を有し、該中空部に金属体２０が挿通されている。図５に示す形態では、１個の金属体２０に対し、複数（具体的には２個）の埋設陽極３が設置されており、複数の埋設陽極３は、金属体２０の軸線方向に間欠配置されている。埋設陽極３は、金属体２０の表面に対して、両者間での導通が阻害されないように固定されており、具体的には例えば、圧着、嵌合などによって固定されている。金属体２０は、リード線５を介して直流電源装置４の陰極と電気的に接続され、金属体２０の表面に設置された埋設陽極３は、リード線５を介して直流電源装置４の陽極と電気的に接続されており、金属体２０すなわち埋設陰極２、埋設陽極３及び直流電源装置４がリード線５を介して電気回路を構成している。

第４実施形態の土壌の固化方法を実施するには、土壌固化装置１Ｅの電気回路に通電すればよい。これにより、直流電源装置４から両極２，３間に直流電流Ａが供給され、該直流電流Ａが、土壌１００中に含まれる水分などの電解質により、埋設陽極３から埋設陰極２に向かって土壌１００中を流れる。この埋設陽極３から周辺の土壌１００中を通って埋設陰極２に向かって流れる直流電流Ａによって、両極２，３の周辺の土壌が固化されるとともに、直流電流Ａが防食電流として、埋設陽極３（金属体２０）における埋設陽極３の近傍に位置する部分に流入し、これにより該部分の腐食が防止される。

図５に示す形態では、土壌１００が、土質環境の異なる複数の地層の積層構造を有し、金属体２０（埋設陰極２）が、その積層構造を一方向（鉛直方向）に跨いで延在している。そして、前記積層構造を構成する一部の地層１０１が、いわゆる軟弱地盤（例えば砂層）であって土壌固化の対象となるべきものであるところ、埋設陽極３はこの地層１０１中に選択的に配置されている。

また、図５に示す形態では、複数（２個）の埋設陽極３が１個の金属体２０（埋設陰極２）の軸線方向に間欠配置されているので、金属体２０における、該軸線方向に隣り合う２個の埋設陽極３，３間に挟まれた部分には、その軸線方向の両端側それぞれから防食電流が流入することになる。したがって図５に示す形態によれば、金属体２０の腐食が長期にわたって安定的に防止され得る。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。
例えば、第４実施形態（土壌固化装置１Ｅ）に関し、図５に示す土壌固化装置１Ｅは直流電源装置４を備えていたが、直流電源装置４は無くてもよく、すなわち土壌固化装置１Ｅは、土壌中に埋設された金属体２０を埋設陰極２とし、該金属体２０の表面に埋設陽極３が設置されただけのシンプルな構成でもよい。また、土壌固化装置１Ｅにおいて、金属体２０（埋設陰極２）が延在する方向は特に限定されず、例えば水平方向（図５の左右方向）でもよい。
前述した一の実施形態のみが有する部分は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜相互に利用できる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、斯かる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
図１に示す土壌固化装置１Ａと同様の構成の土壌固化装置を作製した。作製した土壌固化装置において、埋設陰極（土壌固化装置１Ａの電極２に相当）は、円筒状をなし、外径１００ｍｍ、軸線方向の長さ１００ｍｍであった。埋設陽極（土壌固化装置１Ａの電極３に相当）は、ＡＩ−Ｚｎ−Ｉｎ系合金製で、円筒状をなし、外径２０ｍｍ、軸線方向の長さ６０ｍｍであった。両極の組成は下記のとおりであった。なお、下記組成において各成分の合計含有量は１００質量％である。
・実施例１の埋設陰極の組成：Ｆｅ（１００質量％）
・実施例１の埋設陽極の組成：Ｚｎ（３．２質量％）、Ｉｎ（０．０２３質量％）、Ｓｉ（０．２０質量％）、Ｆｅ（０．０６質量％）、Ｃｕ（０．００２質量％）、Ａｌ（残部）

〔実施例２〕
埋設陽極を下記組成のもの（ＡＩ−Ｚｎ−Ｉｎ−Ｍｇ系合金）に変更した以外は、実施例１と同様にして土壌固化装置を作製した。
・実施例２の埋設陽極の組成：Ｚｎ（３．２質量％）、Ｉｎ（０．０２３質量％）、Ｍｇ（３．８質量％）、Ｓｉ（０．０２質量％）、Ｆｅ（０．０２質量％）、Ｃｕ（０．００２質量％）、Ａｌ（残部）

〔比較例１〕
埋設陽極を下記の金属酸化物被覆チタン（ＭＭＯ）に変更した以外は、実施例１と同様にして土壌固化装置を作製した。
・比較例１の埋設陽極：チタン（Ｔｉ）製の基材の表面に酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）を固形分換算で１０〜２０ｇ／ｍ^２塗布することによって製造されたＭＭＯ

〔比較例２〕
埋設陽極を下記組成のものに変更した以外は、実施例１と同様にして土壌固化装置を作製した。
・比較例２の埋設陽極の組成：Ｆｅ（１００質量％）

〔比較例３〕
埋設陽極を下記組成のものに変更した以外は、実施例１と同様にして土壌固化装置を作製した。
・比較例３の埋設陽極の組成：Ａｌ（１００質量％）

〔性能評価：透水性試験〕
各実施例及び比較例の土壌固化装置を用いて、土壌の固化を実施した。具体的には、ＪＩＳ Ａ １２１８（２０１０年）に準拠した透水性試験を行い、その試験中に供試体である土壌に対して、土壌固化装置を用いて固化を実施した。斯かる透水性試験では、内径１０ｃｍ、高さ１２ｃｍの円筒内に供試体の土壌が収容されるところ、該土壌中に、土壌固化装置の埋設陰極（図１の電極２に相当）及び埋設陽極（図１の電極３に相当）を、図１に示すように、その軸線方向を垂直方向に一致させて並列に配置した。電極２，３それぞれの土壌表面からの離間距離Ｄは１ｃｍ、電極２，３どうしの間隔Ｇは４ｃｍであった。電極２，３間に直流電流を一定期間にわたって供給し、その通電期間中に逐次、供試体である土壌の透水係数を算出した。また、対照例（コントロール）として、供試体である土壌の固化を実施せずに透水性試験を実施した。透水性試験では水温２５℃の水を用いた。

図６には、透水性試験の結果として、通電期間と供試体である土壌の透水係数との関係を示すグラフが示されている。グラフの縦軸である透水係数は、土中における間隙水（自由水）の移動のしやすさ（透水性）の指標となるもので、透水係数の値が小さいほど、間隙水が移動し難く、土壌の固化が促進されていると評価できる。なお、比較例２及び３は、通電期間が１２８日を超えた時点で、埋設陽極の局部消耗により、透水性試験の実施が不可能となった。図６によれば、実施例の土壌固化装置を用いることで、土壌の固化が大いに促進されることが明白である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 土壌固化装置
２ 電極（埋設陰極）
３ 電極（埋設陽極）
４ 直流電源装置
５ リード線
６ 極性変換手段
７ 電極（埋設陰極／埋設陽極）
８ 陰極（埋設陰極）
９ 陽極（埋設陽極）
２０ 金属体
１００ 土壌
１００Ｓ 地面

Claims (13)

1. 土壌中に一対の電極を配置し、該一対の電極の一方に直流電源装置の陰極を接続して埋設陰極とするとともに、該一対の電極の他方に該直流電源装置の陽極を接続して埋設陽極とし、該埋設陰極と該埋設陽極との間に直流電圧を印加して該埋設陽極を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する、土壌の固化方法であって、
   前記埋設陽極が、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される、土壌の固化方法。
2. 土壌中に一対の電極を配置し、該一対の電極の一方に直流電源装置の陰極を接続して埋設陰極とするとともに、該一対の電極の他方に該直流電源装置の陽極を接続して埋設陽極とし、該埋設陰極と該埋設陽極との間に直流電圧を印加して該埋設陽極を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する、土壌の固化方法であって、
   極性変換手段により、前記埋設陰極及び前記埋設陽極を一定の間隔で極性変換し、
   前記一対の電極が、それぞれ、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される、土壌の固化方法。
3. 土壌中に、第１の金属材料を含んで構成される埋設陰極と、該第１の金属材料に対して電気化学的序列が卑となる第２の金属材料を含んで構成される埋設陽極とを配置し、両極どうしを接続して、両極の電位差を起電力として該埋設陽極から該埋設陰極に直流電流を流入させることにより該埋設陽極を溶解させ、その溶解物により土壌を固化する、土壌の固化方法であって、
   前記埋設陽極が、前記第２の金属材料として、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含む、土壌の固化方法。
4. 前記アルミニウム合金が、亜鉛を１．０〜３．５質量％及びインジウムを０．０１５〜０．０３０質量％含有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の土壌の固化方法。
5. 前記アルミニウム合金が、更にマグネシウムを１．０〜４．０質量％含有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の土壌の固化方法。
6. 土壌中に埋設された金属体を前記埋設陰極とし、該金属体の表面に前記埋設陽極を設置する、請求項１〜５の何れか１項に記載の土壌の固化方法。
7. 土砂災害の発生が想定される区域の土壌を、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法により固化する土砂災害防止方法。
8. 請求項１に記載の土壌の固化方法に使用される土壌固化装置であって、
   一対の電極と、該一対の電極に電気的に接続される直流電源装置とを備え、
   前記一対の電極のうち、前記埋設陽極とされる電極が、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される土壌固化装置。
9. 請求項２に記載の土壌の固化方法に使用される土壌固化装置であって、
   一対の電極と、該一対の電極に電気的に接続される直流電源装置と、該一対の電極の極性を切り替える極性変換手段とを備え、
   前記一対の電極が、それぞれ、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含んで構成される土壌固化装置。
10. 請求項３に記載の土壌の固化方法に使用される土壌固化装置であって、
    第１の金属材料を含んで構成される埋設陰極と、該第１の金属材料に対して電気化学的序列が卑となる第２の金属材料を含んで構成される埋設陽極とを備え、
    前記埋設陽極が、前記第２の金属材料として、亜鉛及びインジウムを含有するアルミニウム合金を含む土壌固化装置。
11. 前記アルミニウム合金が、亜鉛を１．０〜３．５質量％及びインジウムを０．０１５〜０．０３０質量％含有する、請求項８〜１０の何れか１項に記載の土壌固化装置。
12. 前記アルミニウム合金が、更にマグネシウムを１．０〜４．０質量％含有する、請求項８〜１１の何れか１項に記載の土壌固化装置。
13. 土壌中に埋設された金属体を前記埋設陰極とし、該金属体の表面に前記埋設陽極が設置されている、請求項８〜１２の何れか１項に記載の土壌固化装置。

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