JP2021038294A - Soil modifying method and soil modifier used therefor, and modified soil - Google Patents

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Abstract

To provide a soil modifying method that does not invite complicated processes, has a small impact on the environment, and has a high ability to reduce liquefaction while enabling reversible use of the ground, and to provide a soil modifier used therefor, and to provide a modified soil.SOLUTION: A microorganism, a nutrient source and a cellulose source are added to the target soil 11 whose main component is earth and sand. The microorganism produces the calcium compound 22 by metabolism. The nutrient source contains at least a calcium and a component used by the microorganism in metabolism. The cellulose source is mainly composed of the cellulose fiber 21, and is entangled to the particle 12 of the earth and sand constituting the modified soil 11 and is precipitated with the calcium compound 22 produced by the microorganism.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、土壌改質方法およびこれに用いる土壌改質剤、ならびに改質土壌に関する。 The present invention relates to a soil reforming method, a soil modifier used therein, and modified soil.

全国各地における地震の頻発にともない、地盤の液状化が大きな問題となっている。特に東北地方太平洋沖地震では、震源に近い東北地方だけでなく、千葉県などの関東地方の沿岸部でも液状化が多発した。このことから、地盤の液状化は、地震が引き起こす災害として大きな社会問題となっている。液状化が発生しやすい地盤は、主に、土砂を構成する粒子間の間隙が地下水によって満たされ、粒径の揃った土砂の粒子が緩く詰まって形成された層といわれている。このような地盤において地震などの強い振動が生じると、土砂の粒子間における間隙水圧が上昇する。そして、この水圧が砂粒子間の摩擦力による噛み合い力を超えると、砂粒子が地下水に浮いたような状態となり、固体状の地盤は液状化する。
そこで、地盤の改質による液状化対策として、例えばSCP(Sand Compaction Pile)工法が知られている(特許文献1参照)。このSCP工法は、地盤内にケーシングを打ち込み、このケーシング内に砂を補給しながら砂杭を圧入打設するものである。これにより、地盤の密度が増大し、剪断強度を高めることができる。
With the frequent occurrence of earthquakes all over the country, liquefaction of the ground has become a major problem. In particular, the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake caused frequent liquefaction not only in the Tohoku region near the epicenter but also in the coastal areas of the Kanto region such as Chiba prefecture. For this reason, liquefaction of the ground has become a major social problem as a disaster caused by an earthquake. The ground where liquefaction is likely to occur is said to be a layer formed mainly by filling the gaps between the particles constituting the earth and sand with groundwater and loosely packing the particles of the earth and sand having a uniform particle size. When strong vibrations such as earthquakes occur in such ground, the pore water pressure between the particles of earth and sand rises. When this water pressure exceeds the meshing force due to the frictional force between the sand particles, the sand particles are in a state of floating in the groundwater, and the solid ground is liquefied.
Therefore, for example, the SCP (Sand Compaction Pile) method is known as a countermeasure against liquefaction by reforming the ground (see Patent Document 1). In this SCP method, a casing is driven into the ground, and sand piles are press-fitted while replenishing sand in the casing. As a result, the density of the ground can be increased and the shear strength can be increased.

しかしながら、SCP工法をはじめとする従来の工法は、複雑な工程を必要とすることなく、施工工期の短縮が困難であるという問題がある。また、SCP工法以外の工法でも、例えば薬剤を用いているため環境への負荷が大きいという問題がある。さらに、これらの工法は、不可逆的なものであることが多く、地盤の再利用の障害になるという問題がある。 However, the conventional construction method such as the SCP construction method has a problem that it is difficult to shorten the construction construction period without requiring a complicated process. Further, the construction method other than the SCP construction method also has a problem that the load on the environment is large because, for example, a chemical is used. Furthermore, these construction methods are often irreversible, and there is a problem that they hinder the reuse of the ground.

特開2014−109179号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-109179

そこで、複雑な工程を招くことなく、環境への負荷が小さく、地盤の可逆的な利用を可能としつつ、液状化を軽減する能力の高い土壌改質方法およびこれに用いる土壌改質剤、ならびに改質土壌を提供することを目的とする。 Therefore, a soil reforming method having a high ability to reduce liquefaction while having a small impact on the environment and enabling reversible use of the ground without inviting a complicated process, and a soil modifier used for this, as well as The purpose is to provide modified soil.

一実施形態では、セルロース源を添加している。セルロース源は、セルロース繊維を含んでいる。このセルロース繊維は、対象土壌に添加することにより、対象土壌を構成する土砂の粒子の間に複雑に絡みつく。これにより、セルロース繊維は対象土壌を構成する粒子の間に複雑に張り巡らされ、粒子と繊維とが複雑な微細構造を形成する。また、対象土壌に添加される微生物は、この対象土壌に添加されたセルロース繊維に定着し、あわせて添加された栄養源を用いて、代謝によって例えば炭酸カルシウムなどのカルシウム化合物を生成する。微生物が生成するカルシウム化合物は、対象土壌を構成する土砂の粒子をつなぎ合わせ、対象土壌を強化する。つまり、対象土壌にセルロース源を添加することにより、対象土壌を構成する土砂の粒子は、微細構造が維持される。これとともに、このセルロース源に定着した微生物は、土砂の粒子の間に張り巡らされたセルロース繊維を起点としてカルシウム化合物を析出する。そのため、対象土壌を構成する土砂の粒子の間には、複雑な微細構造に沿った強固なカルシウム化合物の構造体が形成される。その結果、対象土壌を構成する土砂の粒子の間は、カルシウム化合物によって埋められ、地下水が浸透する空隙が減少するとともに、土砂の粒子間の強度が向上する。これらセルロース源、栄養源および微生物は、いずれも自然界に存在するものである。そのため、対象土壌を汚染することはない。したがって、複雑な工程を招くことなく、環境への負荷を与えることなく、液状化を軽減する能力を高めることができる。 In one embodiment, a cellulose source is added. Cellulose sources include cellulose fibers. When this cellulose fiber is added to the target soil, it is intricately entangled between the particles of the earth and sand constituting the target soil. As a result, the cellulose fibers are intricately stretched between the particles constituting the target soil, and the particles and the fibers form a complicated fine structure. In addition, the microorganisms added to the target soil settle on the cellulose fibers added to the target soil, and using the nutrient source added together, a calcium compound such as calcium carbonate is produced by metabolism. Calcium compounds produced by microorganisms connect the particles of earth and sand that make up the target soil and strengthen the target soil. That is, by adding the cellulose source to the target soil, the fine structure of the earth and sand particles constituting the target soil is maintained. At the same time, the microorganisms colonized in this cellulose source precipitate calcium compounds starting from the cellulose fibers stretched between the particles of earth and sand. Therefore, a strong calcium compound structure along a complicated microstructure is formed between the earth and sand particles constituting the target soil. As a result, the space between the earth and sand particles constituting the target soil is filled with the calcium compound, the voids through which the groundwater permeates are reduced, and the strength between the earth and sand particles is improved. All of these cellulose sources, nutrient sources and microorganisms are naturally occurring. Therefore, it does not contaminate the target soil. Therefore, it is possible to enhance the ability to reduce liquefaction without inviting a complicated process and without imposing a load on the environment.

また、一実施形態では、カルシウム化合物を含む対象土壌は、地震などの震動に対する液状化への耐性を維持する反面、機械的な大きな力が加わることにより、容易に破断される。例えば対象土壌を路盤や路床などのように対象土壌を改質した後に、再利用などでさらなる整備が必要となるとき、本実施形態による対象土壌は重機や工具によって容易に構造が破断される。そのため、対象土壌は、可逆的な再利用を可能にすることができる。 Further, in one embodiment, the target soil containing the calcium compound is easily broken by applying a large mechanical force while maintaining resistance to liquefaction against vibrations such as earthquakes. For example, when the target soil is modified such as a roadbed or a roadbed and then further maintenance is required for reuse or the like, the structure of the target soil according to the present embodiment is easily broken by heavy machinery or tools. .. Therefore, the target soil can be reversibly reused.

一実施形態による土壌改質方法を適用した改質土壌を示す模式図Schematic diagram showing modified soil to which the soil modification method according to one embodiment is applied. 一実施形態による土壌改質方法を地下配管設備に適用した例を示す模式図Schematic diagram showing an example in which the soil reforming method according to one embodiment is applied to underground piping equipment. 一実施形態による土壌改質方法を示す模式図であって、土砂の粒子にセルロース繊維が絡みついた状態を示す図It is a schematic diagram which shows the soil modification method by one Embodiment, and is the figure which shows the state which the cellulose fiber is entangled with the particle of earth and sand. 一実施形態による土壌改質方法を示す模式図であって、土砂の粒子に絡みついたセルロース繊維にカルシウム化合物が成長する様子を示す図It is a schematic diagram which shows the soil modification method by one Embodiment, and is the figure which shows how the calcium compound grows on the cellulose fiber entwined with the particle of earth and sand. 一実施形態による土壌改質方法を示す模式図であって、土砂の粒子に絡みついたセルロース繊維にカルシウム化合物が成長する様子を示す図It is a schematic diagram which shows the soil modification method by one Embodiment, and is the figure which shows how the calcium compound grows on the cellulose fiber entwined with the particle of earth and sand. 一実施形態による土壌改質方法に用いる微生物による代謝によってカルシウム化合物が生成する例を示す概略図Schematic diagram showing an example in which a calcium compound is produced by metabolism by a microorganism used in the soil reforming method according to one embodiment. 従来の対象土壌の土砂の粒子に分散した微生物によってカルシウム化合物が生成する例を示す模式図Schematic diagram showing an example in which a calcium compound is produced by microorganisms dispersed in earth and sand particles of a conventional target soil.

以下、一実施形態による土壌改質方法を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、一実施形態による土壌改質方法を適用した改質土壌10は、対象土壌11を含んでいる。図1は、改質土壌10を適用する対象土壌11の一部を示す模式図である。対象土壌11は、改質の対象となる土砂の粒子12を主成分とする一般的な土壌である。この対象土壌11は、主成分とする土砂の粒子12に加え、礫、石、岩、若干の粘土など様々な粒径の粒子を含んでいてもよい。対象土壌11は、地震などによって液状化を招くおそれのある土壌であれば任意に用いることができる。また、対象土壌11は、路盤や路床など、適度な硬さを有しつつ、可逆的な再利用が求められる土壌であってもよい。可逆的な再利用が求められる対象土壌11としては、例えば図2に示すように地中配管13の設置場所など、将来的な配管の交換のために掘り返しが必要な箇所であってもよい。
Hereinafter, the soil reforming method according to one embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the reformed soil 10 to which the soil reforming method according to one embodiment is applied includes the target soil 11. FIG. 1 is a schematic view showing a part of the target soil 11 to which the modified soil 10 is applied. The target soil 11 is a general soil whose main component is the earth and sand particles 12 to be reformed. The target soil 11 may contain particles having various particle sizes such as gravel, stones, rocks, and some clay, in addition to the earth and sand particles 12 as the main component. The target soil 11 can be arbitrarily used as long as it is soil that may cause liquefaction due to an earthquake or the like. Further, the target soil 11 may be a soil such as a roadbed or a roadbed that is required to be reversibly reused while having an appropriate hardness. The target soil 11 for which reversible reuse is required may be a location that needs to be dug up for future pipe replacement, such as the installation location of the underground pipe 13 as shown in FIG.

改質土壌10は、図1に示すようにセルロース繊維21およびカルシウム化合物22を含んでいる。セルロース繊維21は、セルロース源であり、例えばパルプや古紙などの植物を由来とする繊維状のセルロースを主成分としている。セルロース繊維21は、木材のチップを処理した新品のパルプ繊維に限らず、古紙を再利用した古紙繊維などを用いることができる。古紙繊維は、例えば家庭や事業体から、それらで消費された紙をリサイクルなどの目的で回収することによって得られる。セルロース繊維21として用いる古紙繊維は、古紙を破砕した際に破砕機などに残留する細かな繊維状のものであり、埃に近似した外観を示す。セルロース繊維21は、大部分がアスペクト比の大きな線状の繊維であり、線状の繊維が凝集して形成された塊状の繊維を含んでいてもよい。なお、図1をはじめとする各図において、ハッチングは、構成要素である土砂の粒子12およびセルロース繊維21を区別するための便宜的なものであり、断面を示すものではない。 The modified soil 10 contains cellulose fibers 21 and calcium compound 22 as shown in FIG. Cellulose fiber 21 is a cellulose source, and contains fibrous cellulose derived from a plant such as pulp or used paper as a main component. The cellulose fiber 21 is not limited to a new pulp fiber obtained by processing wood chips, and a recycled paper fiber made by reusing used paper can be used. Waste paper fibers are obtained, for example, from households and businesses by collecting the paper consumed by them for the purpose of recycling or the like. The used paper fiber used as the cellulose fiber 21 is a fine fibrous material that remains in a crusher or the like when the used paper is crushed, and exhibits an appearance similar to dust. Most of the cellulose fibers 21 are linear fibers having a large aspect ratio, and may include lumpy fibers formed by agglomeration of linear fibers. In each of the drawings including FIG. 1, the hatching is for convenience to distinguish the earth and sand particles 12 and the cellulose fibers 21 which are the constituent elements, and does not show the cross section.

セルロース繊維21は、対象土壌11に添加されることにより、図3に示すように対象土壌11を構成する土砂の粒子12に絡みつく。対象土壌11を構成する土砂の粒子12は、粒径が不揃いの粒子によって不規則な構造を構成している。なお、図3は、説明の簡単のために土砂の粒子12は規則的な構造で示している。セルロース繊維21は、この土砂の粒子12の間に分散し、土砂の粒子12に対して網目状に絡みつく。このように、セルロース繊維21は、対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間に複雑に張り巡らされる。これにより、土砂の粒子12とセルロース繊維21とは、複雑な微細構造を形成する。 When the cellulose fibers 21 are added to the target soil 11, they are entangled with the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 as shown in FIG. The earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 have an irregular structure formed by particles having irregular particle sizes. Note that FIG. 3 shows the earth and sand particles 12 having a regular structure for the sake of simplicity. The cellulose fibers 21 are dispersed between the earth and sand particles 12, and are entwined with the earth and sand particles 12 in a mesh pattern. In this way, the cellulose fibers 21 are complicatedly stretched between the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11. As a result, the earth and sand particles 12 and the cellulose fibers 21 form a complicated fine structure.

カルシウム化合物22は、図1に示すように、このセルロース繊維21を支持体として対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間をつなぎ合わせるように析出する。カルシウム化合物22は、セルロース繊維21に定着する微生物の代謝によって生成する。カルシウム化合物22を生成する微生物は、比較的容易にセルロース繊維21に定着する傾向にある。そのため、微生物の代謝によって生成するカルシウム化合物22は、図1、図4および図5に示すように土砂の粒子12の間に絡みついているセルロース繊維21を支持体として成長する。そして、成長したカルシウム化合物22は、図1に示すようにセルロース繊維21を支持体として架橋した状態で隣り合う土砂の粒子12の間を接続する。 As shown in FIG. 1, the calcium compound 22 is precipitated so as to connect the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 with the cellulose fibers 21 as a support. Calcium compound 22 is produced by metabolism of microorganisms that settle on cellulose fibers 21. Microorganisms that produce the calcium compound 22 tend to settle on the cellulose fibers 21 relatively easily. Therefore, the calcium compound 22 produced by the metabolism of microorganisms grows using the cellulose fibers 21 entwined between the earth and sand particles 12 as a support as shown in FIGS. 1, 4 and 5. Then, as shown in FIG. 1, the grown calcium compound 22 connects between adjacent earth and sand particles 12 in a state of being crosslinked with the cellulose fibers 21 as a support.

このカルシウム化合物22を生成する微生物としては、尿素分解細菌を適用することができる。尿素分解細菌は、カルシウム源を提供することにより、図6に示すように生物的な代謝によって例えば炭酸カルシウム(CaCO)などのカルシウム化合物22を生成する。生成したカルシウム化合物22は、上述のように土砂の粒子12の間に絡みついているセルロース繊維21を支持体として成長する。また、カルシウム化合物22を生成する微生物としては、上述の尿素分解細菌に限らず、カルシウム化合物を生成する微生物であればその他の細菌であってもよい。例えば光合成細菌、脱窒細菌、アンモニア生成細菌、硫黄還元細菌、メタン酸化細菌などは、適用可能であると考えられる。 Urea-degrading bacteria can be applied as the microorganism that produces the calcium compound 22. By providing a calcium source, the urea-degrading bacterium produces calcium compound 22, such as calcium carbonate (CaCO 3), by biological metabolism as shown in FIG. The generated calcium compound 22 grows using the cellulose fibers 21 entwined between the earth and sand particles 12 as a support as described above. The microorganism that produces the calcium compound 22 is not limited to the above-mentioned urea-degrading bacterium, and may be any other bacterium as long as it is a microorganism that produces a calcium compound. For example, photosynthetic bacteria, denitrifying bacteria, ammonia-producing bacteria, sulfur-reducing bacteria, methane-oxidizing bacteria, etc. are considered to be applicable.

対象土壌11に対して単に微生物を添加しただけの場合、添加した微生物は対象土壌11の全体に分散し、特定の範囲に定着することがない。そのため、セルロース繊維21を含まない対象土壌11は、図7に示すように対象土壌11の全体にカルシウム化合物22が生成する。その結果、セルロース繊維21を含まない土壌は、カルシウム化合物22が粒子12の間を架橋するような構造を形成せず、全体的にカルシウム化合物22が析出したに過ぎない構造となる。 When microorganisms are simply added to the target soil 11, the added microorganisms are dispersed throughout the target soil 11 and do not settle in a specific range. Therefore, in the target soil 11 that does not contain the cellulose fibers 21, the calcium compound 22 is produced in the entire target soil 11 as shown in FIG. 7. As a result, the soil containing no cellulose fibers 21 does not form a structure in which the calcium compound 22 crosslinks between the particles 12, and the soil has a structure in which the calcium compound 22 is merely precipitated as a whole.

これに対して、本実施形態のように対象土壌11にセルロース繊維21を添加することにより、対象土壌11に添加された微生物はこのセルロース繊維21に選択的に定着する。そのため、微生物の代謝によって生成するカルシウム化合物22は、この対象土壌11を構成する土砂の粒子12に絡みついているセルロース繊維21を支持体として選択的に成長し、土砂の粒子12の間を架橋するように接続する。その結果、カルシウム化合物22は、土砂の粒子12の間を選択的に補強することができる。 On the other hand, by adding the cellulose fiber 21 to the target soil 11 as in the present embodiment, the microorganisms added to the target soil 11 are selectively fixed to the cellulose fiber 21. Therefore, the calcium compound 22 produced by the metabolism of microorganisms selectively grows using the cellulose fibers 21 entwined with the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 as a support, and bridges between the earth and sand particles 12. Connect like this. As a result, the calcium compound 22 can selectively reinforce the space between the earth and sand particles 12.

このようなカルシウム化合物22を含む対象土壌11は、地震などの震動に対する液状化への耐性を向上する。一方、例えば重機や工具などによって機械的な大きな力が加わると、容易に破断される。すなわち、カルシウム化合物22を含む場合、対象土壌11を構成する土砂の粒子12は、微生物の代謝にともなって生成するカルシウム化合物22によって液状化に対する十分な耐性が確保される。これに対し、カルシウム化合物22で接続されている土砂の粒子12は、大きな機械的な力が加わると容易に破断される。そのため、改質土壌10は、重機などによって力を加えると、通常の土壌と同様に処理が可能となる。その結果、改質土壌10は、可逆的な再利用を可能にすることができる。 The target soil 11 containing such a calcium compound 22 improves resistance to liquefaction against vibrations such as earthquakes. On the other hand, when a large mechanical force is applied by, for example, a heavy machine or a tool, the material is easily broken. That is, when the calcium compound 22 is contained, the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 are ensured with sufficient resistance to liquefaction by the calcium compound 22 produced by the metabolism of microorganisms. On the other hand, the earth and sand particles 12 connected by the calcium compound 22 are easily broken when a large mechanical force is applied. Therefore, the modified soil 10 can be treated in the same manner as ordinary soil when a force is applied by a heavy machine or the like. As a result, the modified soil 10 can be reversibly reused.

次に、土壌を改質する手順である土壌改質方法について説明する。
対象土壌11は、上述のように土砂の粒子12に、礫や石などの多様な粒径の粒子を含んでいる。土壌を改質する場合、この対象土壌11には、微生物、栄養源、およびセルロース源としてのセルロース繊維が添加される。微生物は、上記のように代謝によってカルシウム化合物22を生成する。栄養源は、微生物の代謝で用いられる成分を含有している。栄養源は、例えば塩化カルシウムや酸化カルシウムなどのカルシウムイオンを提供するカルシウム源を含有している。また、栄養源は、適用する微生物に応じて、微生物が代謝で用いる成分を含有している。この場合、栄養源は、例えば環境調整剤、pH調整剤および有機物などである。一例として、微生物に尿素分解細菌を用いる場合、栄養源は、尿素、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウムおよびニュートリエントブロスなどを含有することが好ましい。尿素は、尿素分解細菌が代謝の際に用いる二酸化炭素供給源である。塩化アンモニウムは、微生物が成育しやすい環境を提供するための環境調整剤である。炭酸水素ナトリウムは、土壌のpHを調整するためのpH調整剤である。ニュートリエントブロスは、微生物が代謝の際に用いる有機物やミネラルを提供するための培養培地となる成分である。これら、微生物、栄養源およびセルロース源は、土壌改質剤として生成される。
Next, a soil reforming method, which is a procedure for reforming soil, will be described.
As described above, the target soil 11 contains particles having various particle sizes such as gravel and stone in the earth and sand particles 12. When the soil is modified, microorganisms, nutrient sources, and cellulose fibers as a cellulose source are added to the target soil 11. The microorganism produces calcium compound 22 by metabolism as described above. The nutrient source contains components used in the metabolism of microorganisms. The nutrient source contains a calcium source that provides calcium ions such as calcium chloride and calcium oxide. In addition, the nutrient source contains components used in metabolism by the microorganisms, depending on the microorganisms to which they are applied. In this case, the nutrient sources are, for example, environmental regulators, pH regulators and organic matter. As an example, when urea-degrading bacteria are used as microorganisms, the nutrient source preferably contains urea, ammonium chloride, sodium hydrogen carbonate, nutrient broth and the like. Urea is a carbon dioxide source used by urea-degrading bacteria during metabolism. Ammonium chloride is an environmental conditioner for providing an environment in which microorganisms can easily grow. Sodium bicarbonate is a pH regulator for adjusting the pH of soil. Nutrient broth is a component that serves as a culture medium for providing organic substances and minerals used by microorganisms during metabolism. These microorganisms, nutrient sources and cellulose sources are produced as soil modifiers.

土壌改質剤は、改質の対象となる対象土壌11に添加される。土壌改質剤は、例えばパイル状やペレット状に加工されたセルロース繊維21に、微生物および栄養源を含有させたものである。この土壌改質剤を対象土壌11に打ち込んだり、投入したりすることにより、土壌改質剤に含まれるセルロース繊維21は対象土壌11に含まれる水分によって対象土壌11に拡散する。このとき、土壌改質剤に含まれている微生物および栄養源は、対象土壌11に均一に分散することなく、セルロース繊維21に含浸された状態で対象土壌11に拡散する。このとき、微生物および栄養源を含有するセルロース繊維21は、対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間に、図3に示すように複雑な立体構造を形成しながら絡まる。 The soil modifier is added to the target soil 11 to be reformed. The soil modifier is, for example, a pile-shaped or pellet-shaped processed cellulose fiber 21 containing microorganisms and nutrient sources. By driving or adding this soil modifier to the target soil 11, the cellulose fibers 21 contained in the soil modifier are diffused into the target soil 11 by the water contained in the target soil 11. At this time, the microorganisms and nutrient sources contained in the soil modifier diffuse into the target soil 11 in a state of being impregnated with the cellulose fibers 21 without being uniformly dispersed in the target soil 11. At this time, the cellulose fibers 21 containing microorganisms and nutrient sources are entangled between the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 while forming a complicated three-dimensional structure as shown in FIG.

セルロース繊維21に含有されている微生物は、同じくセルロース繊維21に含まれる栄養源を用いて生育し、代謝物として炭酸カルシウムなどのカルシウム化合物22を生成する。微生物は、主にセルロース繊維21に定着している。そのため、代謝によって生成するカルシウム化合物22は、図4および図5に示すようにこのセルロース繊維21を支持体として、対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間を接続するように成長する。これにより、図1に示すような改質土壌10が生成される。 The microorganism contained in the cellulose fiber 21 grows using the nutrient source also contained in the cellulose fiber 21, and produces a calcium compound 22 such as calcium carbonate as a metabolite. Microorganisms are mainly settled on the cellulose fiber 21. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the calcium compound 22 produced by metabolism grows so as to connect between the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 with the cellulose fibers 21 as a support. As a result, the modified soil 10 as shown in FIG. 1 is generated.

以上説明した一実施形態では、対象土壌11にセルロース源を添加している。セルロース源は、セルロース繊維21を含んでいる。このセルロース繊維21は、対象土壌11に添加することにより、対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間に複雑に絡みつく。これにより、セルロース繊維21は対象土壌11を構成する粒子12の間に複雑に張り巡らされ、土砂の粒子12とセルロース繊維21とが複雑な微細構造を形成する。また、対象土壌11に添加される微生物は、この対象土壌11に添加されたセルロース繊維21に定着し、あわせて添加された栄養源を用いて、例えば炭酸カルシウムなどのカルシウム化合物22を代謝とともに生成する。微生物が生成するカルシウム化合物22は、対象土壌11を構成する土砂の粒子12をつなぎ合わせ、対象土壌11を強化する。つまり、対象土壌11にセルロース繊維21を添加することにより、対象土壌11を構成する土砂の粒子は、微細構造が維持される。これとともに、このセルロース繊維21に定着した微生物は、土砂の粒子12の間に張り巡らされたセルロース繊維21を起点としてカルシウム化合物22を生成する。そのため、対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間には、複雑な微細構造に沿った強固なカルシウム化合物22の構造体が形成される。その結果、対象土壌11を構成する土砂の粒子12の間は、カルシウム化合物22によって埋められ、地下水が浸透する空隙が減少するとともに、土砂の粒子12間の強度を高める。これらセルロース繊維21、栄養源および微生物は、いずれも自然界に存在するものである。そのため、対象土壌11を汚染することはない。したがって、複雑な工程を招くことなく、環境への負荷を与えることなく、液状化を軽減する能力を高めることができる。 In one embodiment described above, a cellulose source is added to the target soil 11. The cellulose source contains cellulose fibers 21. When the cellulose fibers 21 are added to the target soil 11, they are intricately entangled between the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11. As a result, the cellulose fibers 21 are complicatedly stretched between the particles 12 constituting the target soil 11, and the earth and sand particles 12 and the cellulose fibers 21 form a complicated fine structure. Further, the microorganism added to the target soil 11 is fixed on the cellulose fiber 21 added to the target soil 11, and the calcium compound 22 such as calcium carbonate is produced together with the metabolism by using the nutrient source added together. To do. The calcium compound 22 produced by the microorganism connects the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 to strengthen the target soil 11. That is, by adding the cellulose fiber 21 to the target soil 11, the fine structure of the earth and sand particles constituting the target soil 11 is maintained. At the same time, the microorganisms fixed on the cellulose fibers 21 generate the calcium compound 22 starting from the cellulose fibers 21 stretched between the particles 12 of the earth and sand. Therefore, a strong calcium compound 22 structure along a complicated microstructure is formed between the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11. As a result, the space between the earth and sand particles 12 constituting the target soil 11 is filled with the calcium compound 22, the voids through which groundwater permeates are reduced, and the strength between the earth and sand particles 12 is increased. All of these cellulose fibers 21, nutrient sources and microorganisms are naturally present. Therefore, the target soil 11 is not contaminated. Therefore, it is possible to enhance the ability to reduce liquefaction without inviting a complicated process and without imposing a load on the environment.

また、一実施形態では、カルシウム化合物22を含む対象土壌11は、地震などの震動に対する液状化への耐性を維持する反面、機械的な大きな力が加わることにより、容易に破断される。例えば対象土壌11を路盤や路床などのように対象土壌11を改質した後に、再利用などでさらなる整備が必要となるとき、本実施形態による対象土壌11は重機や工具によって容易に構造が破断される。そのため、対象土壌11は、可逆的な再利用を可能にすることができる。 Further, in one embodiment, the target soil 11 containing the calcium compound 22 is easily broken by applying a large mechanical force while maintaining resistance to liquefaction against vibrations such as earthquakes. For example, when the target soil 11 is modified such as a roadbed or a roadbed and then further maintenance is required for reuse or the like, the target soil 11 according to the present embodiment can be easily constructed by a heavy machine or a tool. It will be broken. Therefore, the target soil 11 can be reversibly reused.

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.

図面中、10は改質土壌、11は対象土壌、12は粒子、21はセルロース繊維、22はカルシウム化合物を示す。 In the drawings, 10 is a modified soil, 11 is a target soil, 12 is a particle, 21 is a cellulose fiber, and 22 is a calcium compound.

Claims (4)

土砂を主成分とする対象土壌に、
代謝によってカルシウム化合物を生成する微生物と、少なくともカルシウムおよび前記微生物が代謝で用いる成分を含有する栄養源と、セルロース繊維を主成分とし前記改質土壌を構成する土砂の粒子に絡みつくとともに前記微生物が生成する前記カルシウム化合物が析出するセルロース源と、を添加する土壌改質方法。
For the target soil whose main component is earth and sand,
Microorganisms that produce calcium compounds by metabolism, nutrient sources containing at least calcium and components used in metabolism by the microorganisms, and the particles of earth and sand that are mainly composed of cellulose fibers and constitute the modified soil are entangled and the microorganisms are produced. A soil modification method for adding a cellulose source from which the calcium compound is precipitated.
請求項1記載の土壌改質方法に用いる土壌改質剤であって、
前記微生物と、前記栄養源と、前記セルロース源と、を含む土壌改質剤。
A soil modifier used in the soil reforming method according to claim 1.
A soil modifier containing the microorganism, the nutrient source, and the cellulose source.
前記セルロース源は、線状の繊維および線状の繊維が凝集した塊状の繊維を含む古紙繊維を主成分とする請求項2記載の土質改質剤。 The soil modifier according to claim 2, wherein the cellulose source is mainly composed of recycled paper fibers containing linear fibers and agglomerated fibers in which linear fibers are aggregated. 土砂の粒子に絡みつくセルロース繊維と、
前記セルロース繊維に定着する微生物の代謝によって生成し、前記セルロース繊維を支持体として前記粒子の相互間を接続するカルシウム化合物と、
を備える改質土壌。
Cellulose fibers entwined with earth and sand particles,
A calcium compound that is produced by the metabolism of microorganisms that settle on the cellulose fibers and that connects the particles to each other using the cellulose fibers as a support.
Modified soil with.
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