報告書番号

U38

タイトル（和文）

堆積性軟岩の化学的風化特性の検討 -ー化学的風化のメカニズムと風化速度，風化への微生物の影響ー-

タイトル（英文）

Chemical weathering of soft sedimentary rocks - Investigation of the mechanism of chemical weathering, bacterial effect and weathering rate -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

堆積性軟岩の急速劣化に伴う土木構造物への影響について，建築物基礎の盤膨れ現象，切り取り斜面の風化，トンネル坑壁の長期間の風化，盛土からの酸性水の発生などの事例調査を行ない，そのメカニズムと風化速度を明らかにした。堆積岩の掘削による環境変化に伴う風化は，酸化，溶解による化学的風化作用と，塩類析出による物理的風化作用が複合して作用していることがわかった。また，黄鉄鉱の酸化反応などの化学的風化作用には，鉄酸化細菌などの微生物が影響していることが明らかとなった。このような不飽和環境での岩石風化の速度は，岩石表面からの酸素の拡散と酸化フロントでの反応を考慮すると，酸素の有効拡散係数Deと岩石の透水係数K，空気間隙率naの関数として表わされ，これらの値が大きいほど酸化が速く進行し，これらの値を測定することにより不飽和領域での岩石の酸化速度を予測できることが明らかとなった

概要 （英文）

Some soft sedimentary rock is weathered quickly below the floors of residential houses, cut slopes and tunnel walls. We investigated these cases and found that the mechanism of the weathering of soft sedimentary rocks is a sequence of the oxidation of pyrite contained in the rocks catalyzed by iron oxidizing bacteria, dissolution of calcite and other acid-fragile minerals by sulfuric acid from pyrite, migration and evaporation of the water containing sulfate and calcium ions, and the crystallization of calcium sulfate (gypsum) that expands the rock. The rate of weathering of soft sedimentary rocks exposed along unlined tunnel walls which occurred several decades ago were investigated. The oxidized zone was formed on the surface of the walls by the weathering. The weathering rates (determined as rates of movement of the oxidation fronts) in the vadose zone are explained by the diffusion of oxygen from the surface of the tunnel walls. The diffusion coefficients of oxygen (De) were calculated using the depth of oxidation front and chemical compositions of the rocks. The De values depend on the air permeability of the rocks that correlate closely with the coefficient of water permeability (K) and air porosity (na).

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