報告書番号

NR24005

タイトル（和文）

X線CTを用いた河川礫及び海浜礫の3次元粒子形状測定 －大井川及び駿河海岸の事例－

タイトル（英文）

3D shape measurement of river and beach gravels using X-ray CT -An example from the Oi River and the Suruga Coast -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
河川礫や海浜礫などの砕屑粒子は，それらの堆積場までの運搬過程で受けた破砕・摩耗作用により，その大きさや形態（例えば丸み・凹凸・粗さ）に違いが生じる．そのため，砕屑粒子の堆積環境や運搬距離を評価する指標として粒子形状の研究が多くなされてきた．しかし既往研究の多くでは，写真撮影などにより取得される粒子の2次元投影図をもとに評価が行われ，実際の粒子形状を直接取得する3次元形状データを用いた解析は未だ少ないのが現状である．
目 的
X線CT画像を用いた礫試料の3次元形状データの迅速且つ大量な取得方法を提案するとともに，現地より採取した河川礫及び海浜礫の形状パラメータの特徴や変化について検討する．
主な成果
1. X線CT画像を用いた礫試料の3次元形状データ取得方法の提案
最大百数十個の礫試料を対象とした医療用X線CT撮影装置による同時撮影，二値化・穴埋め・輪郭認識・ラベリング等の画像解析などの3次元形状モデルの作成フロー（図1）を構築した．本手法を静岡県大井川及び駿河海岸沿いの12地点から採取した計2400個におよぶ河川礫・海浜礫（径19~75 mm）に適用したところ，全ての3次元形状データを2日間で取得できた．さらに形状データの数値解析により，人の判断を介在させることなく客観的に，すべての礫試料について扁平度・伸長度・球形度・体積凸包絡度注1）の形状パラメータを得られた（図2）．
2.河川や海岸での礫の運搬に伴う礫の形状変化の検討
3次元形状パラメータのうち，球形度と体積凸包絡度は，河川での流下距離や海岸沿いの運搬距離に比例して増加するが，扁平度と伸長度では運搬に伴う系統的な変化が見られなかった（図3）．河川や海岸における運搬に際し，礫の外形は大きく変化させないものの，その角が摩耗されて凹凸がなくなっていく様子がうかがえる．運搬距離と良い相関を持つ2次元形状パラメータである円磨度注2）と同様に，球形度と体積凸包絡度についても運搬距離を推定する際の有力な情報源となる可能性が示された．
今後の展開
本研究で提案した手法を用いて，様々な堆積場にある礫の3次元形状データの蓄積を図り，礫形状と堆積環境の対応関係についてさらに詳細な検討を進める．

概要 （英文）

The examination of the shape of clastic particles is of significant importance for the evaluation of the depositional environment and distance of transportation. However, until now, shape evaluation has been conducted using two-dimensional projected cross-sections. The analysis based on the three-dimensional shape of particles remains limited. Here, we propose a method for acquiring 3D shape data of gravel samples using X-ray CT images and examine the shape parameters of gravel samples (19 ~ 75 mm in diameter) collected from the Oi River and the Suruga Coast, in Shizuoka, Japan. Through a workflow for 3D shape modelling that involved the simultaneous imaging of up to several hundred gravel samples using a medical X-ray CT scanner, as well as image analysis such as binarization, hole filling, contour recognition and labelling, the shape data for a total of 2,400 river and beach gravel samples were archived in a relatively short period of time. Then, the 3D morphological data allows us to calculate the shape me

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