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地球資源システム

21世紀を迎え、資源・エネルギー需給の逼迫、地球環境汚染、地震・豪雨等による自然災害など"人類と地球"に関わる深刻な課題が顕在化しつつあります。また、社会基盤整備の多様化・大型化、コスト縮減にともなって、土木構造物の立地や基礎地盤に要求される地質条件は厳しいものとなっています。このような"人類と地球"に関わる多様な課題について地球科学的視点から理解し、工学的解決を模索する「地質工学」の役割がますます重要と なっています。

地質工学分野では、化石燃料を始めとする資源・エネルギー開発、地球環境保全、防災、土木構造物建設など地球工学分野における多様な課題について幅広い研究を進めています。

教員

林 為人 ( Weiren LIN )

林 為人教授(工学研究科)

研究テーマ

甚大な地震・津波災害を引き起こす断層破壊のメカニズム解明、社会経済の持続的な発展の基礎となる天然エネルギー資源の開発、また地球環境保全にかかわる温暖化ガスや放射性廃棄物の安全な処分のために、地下・海底下深部地層の応力状態と物理的性質を正しく評価することが不可欠です。したがって、大深度掘削のコア試料や物理検層データなどを用いて、より信頼性の高い原位置応力の計測を行うとともに、大深度下の高圧・高温条件下における岩石の物理的性質を評価する実験的研究に取り組んでいます。また、これらの計測手法の高度化研究も進めています。

連絡先

桂キャンパス C1棟 1階109号室
TEL: 075-383-3201
FAX: 075-383-3203
E-mail: lin@kumst.kyoto-u.ac.jp / hayashi.tameto.6s@kyoto-u.ac.jp

村田 澄彦 ( Sumihiko MURATA )

村田 澄彦准教授(工学研究科)

研究テーマ

石油・天然ガスなどの化石エネルギー資源や様々な鉱物資源は,まだまだ私たちの生活に無くてはならないものであり,これらの資源を地球環境に配慮した方法で開発し,安定して供給する技術の開発が求められています。

私は,石油・天然ガスの回収率向上技術(EOGR)の効率化および低環境負荷化,化石燃料資源を起源とする二酸化炭素の地中貯留(CCS),発破振動ならびに発破低周波振動の低減技術,大規模掘削斜面の安定化技術,採掘跡地の自然回復技術などの環境調和型鉱物資源開発技術の開発を研究テーマにしています。

連絡先

桂キャンパス C1棟 1階108号室
TEL: 075-383-3204
FAX: 075-383-3203
E-mail: murata.sumihiko.6v@kyoto-u.ac.jp

研究テーマ・開発紹介

物理探査情報の3-D可視化技術の開発とその利用

物理探査技術とこれに付随する情報処理技術は、金属鉱床など地下資源探査を目的として開発され発展してきました。これらの手法は、地下構造を高精度 で把握するとともに、得られた情報を他の情報と合わせて処理し、新たに利用価値の高い情報を生み出すことを目的としています。

また、地下の工学的評価や開発計画に対して地質情報を的確に反映させるため、地下構造を三次元的、可視的に表現する3-D可視化技術の開発も必要と なっています。

ここでは、「GISを用いた空中電磁探査デ-タの3-D可視化」に関する研究の例を紹介します。空中電磁探査とは、空中から、例えばヘリコプターを 用いて、地下構造を三次元的に把握する手法であり、地下浅部から得られる地質情報は、資源開発分野にとどまらず、土木工学、砂防工学、環境工学等の様々な 工学分野への利用が期待されています。

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図-1 ヘリコプターによる空中電磁探査の概念

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図-2 岩盤地すべり斜面の比抵抗分布3-D可視化画像

海底化石燃料資源の探査及び評価技術の開発

21世紀において人類が直面する恐れのある危機の一つに石油に代表されるエネルギー資源の枯渇があります。石油は、その埋蔵が偏在しているため、現 在でも政治・経済の動向に敏感で、需給が非常に不安定なものとなっています。このため石油資源に替わりうる新たな安定したエネルギー資源の開発をおこなう ことが重要な課題となっています。

このような中で注目されているのがメタンハイドレート(Methane Hydrate: MH)です。 MHは永久凍土地帯や温度の低い海底の未固結層に含まれ、我が国周辺では南海トラフを始め海底域に広く分布していることが分かってきました。海底のメタンハイドレートの探査技術としては反射法地震探査が有力です。

図-3は、MH層とそれに付随するフリーガス(Free Gas:FG)層の存在を示唆する海底疑似反射面(Bottom Simulating Reflector: BSR)の地震探査記録の例です。

天然ガスの探査手法の一つとして用いられるAVO(Amplitude Versus Offset)解析やMH賦存量の評価手法の開発など、MH層特有な性質に基づいた解析技術についての研究をおこなっています。

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図-3 メタンハイドレート(MH)層とそれに付随するフリーガス(FG)層の存在を示唆する海底疑似反射面(BSR)の地震探査記録の例

軟岩斜面の劣化及び崩壊特性に関する研究

軟岩は我が国や東南アジア諸国を始めとして世界各地に分布し、硬岩に比べて強度が小さくて変形性が大きく、また、自然環境の影響を受けて劣化しやす いなど、軟岩特有の様々な性質を有しています。軟岩の劣化特性や劣化抑制対策、及び岩盤評価手法などに関する研究に取り組んでいますが、ここでは スラビング(Slabbing)に関する研究を紹介します。

急勾配をなす軟岩斜面では、断層や節理など地質構造的な不連続面が認められない場合においても、斜面の劣化や浸食に伴って地形面に沿って新しい分離 面を形成して、岩盤崩壊を生じる現象がみられます。この現象がスラビングです。軟岩において60度以上の急勾配の切土がおこなわれている国々で は、スラビングによる切土のり面崩壊は、一般的な現象として知られております。しかしながら、我が国ではスラビングについてはほとんど認識されておらず、 そのような現象が生じた場合、もっぱら断層や節理あるいは何らかの原因によって形成されたとする潜在亀裂など、既存の不連続面の緩みや剥離、すべりなどに よるものとして説明がなされているのが現状です。

1996年2月に発生した豊浜トンネル岩盤崩壊を始め、軟岩地帯における水際斜面の岩盤崩壊の一 部はスラビングによる可能性があります。

我が国におけるスラビングによる岩盤崩壊の実態を明らかにするために、岩石海岸や貯水池湖岸を対象に現地調査をおこなうとともに、その発生のプロセスやメカニズムについての研究をおこなっています。

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図-4 浸食洞形成によるスラビング崩壊のFEM解析(局所安全率分布)

研究室ウェブサイト

http://earth.kumst.kyoto-u.ac.jp/