JP2000035348A

JP2000035348A - 地盤監視装置

Info

Publication number: JP2000035348A
Application number: JP10201997A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ikeda; 貴昭池田; Takashi Ogawara; 孝大河原
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Mitsui Bussan Plant and Project Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Mitsui Bussan Plant and Project Corp
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP4331285B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地盤の変位を検出精度に左右されずに的確に検
出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に
予知することにある。【解決手段】観測範囲となる地中に適宜の距離を存して
それぞれ埋設され、且つ土中の水分を電気信号として検
出する複数の水位検出計８が軸方向に適宜の間隔を存し
て設けられると共に、その電気信号が変化している水位
検出計８までの位置を土中の浸透水の水位として判別す
る検出器と、これら各検出器側から伝送される検出デー
タを収集する基地局に設けられ、各測定ポイント毎の検
出データをリアルタイムで処理して基準水位と比較する
データ処理部１３と、このデータ処理部での比較データ
に基づいて地盤の状態を判定して監視する判定部１４と
を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地盤における土砂崩
れ等の災害の発生を事前に予知可能な地盤監視装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】大雨などによる地盤の緩みにより発生す
る土砂崩れなどの災害発生を事前に予知可能な地盤監視
システムの開発が急務となっている。従来、地盤の緩み
などを検出する手段としては、地上にワイヤーを張設し
ておき、該ワイヤーが地盤の変動で切断されたことをも
って検知するようにしたものがある。しかし、この方式
は広範囲に亘ってワイヤーを張設しなければならないた
め、多くの手間と時間がかかるばかりでなく、地盤の変
位場所や変位方向を特定することが難しく、しかもその
変位度合を予測できないという問題がある。

【０００３】そこで、最近では種々の測定計を用いた地
盤検出器が開発され、その一例として重りをスプリング
を介して水平にケースに支持するようにしたサーボ傾斜
計やパイプ歪計を用いて地盤の変位や地すべり面の深さ
及びすべり量を推定するようにしたものがある。

【０００４】上記サーボ傾斜計による地盤検出器は、地
中に設けられたボーリング孔にパイプを埋設すると共
に、このパイプ内にサーボ傾斜計を巻上げ可能に多段的
に挿入し、これらサーボ傾斜計の巻上げを行いながらス
プリングの変位により傾斜角を連続的に自動計測するよ
うにしたもので、側方変位を測定することで地盤や連続
地中壁の変位、つまり地すべりなどの計測が可能であ
る。

【０００５】また、パイプ歪計による地盤検出器は、地
中に設けられたボーリング孔に適宜の部位にひずみゲー
ジを貼付けた多数の塩化ビニールパイプを中間パイプで
継ぎ足しながら垂直に順次挿入し、その周囲に砂を充填
して固定するようにしたもので、深度毎に各塩化ビニー
ルパイプを検出器として順次切換えて曲げひずみ量を計
測することで、その量からすべりの大きさと深さが推定
可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらサーボ
傾斜計やパイプ歪計を用いた地盤検出器においては、地
盤の側方変位や曲げひずみ量の計測は可能であるが、埋
設された個々の地盤検出器自身の位置が検出できないた
め、地盤全体が変位したような場合には検出することが
できない。

【０００７】そこで、本発明者等は地盤の変位により外
力が加わるとその大きさ及び方向と検出部自身の傾きか
ら衝撃的加速度を検出するジャイロ式の検出器を用い
て、その検出データから地盤全体に変位がある場合でも
的確に検出可能な地盤監視装置を発明して先に出願して
いる。

【０００８】しかし、このジャイロ式の検出器を用いて
も、絶対角度や加速度の検出に誤差が生じると、その誤
差が時間の経過と共に累積され、本来地盤が変位してい
ないにもかかわらず、あたかも地盤が変位しているかの
ような検出信号を送出してしまい、地盤変位の検出精度
に問題がある。

【０００９】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、地盤の変位を検出精度に左右されずに的確に検
出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に
予知することができる地盤監視装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により地盤監視装置を構成
する。請求項１に対応する発明は、観測範囲となる地中
に適宜の距離を存してそれぞれ埋設され、且つ土中の水
分を電気信号として検出する複数の水位検出計が長手方
向に適宜の間隔を存して設けられると共に、その電気信
号が変化している前記水位検出計までの位置を土中の浸
透水の水位として判別する複数個の検出器と、これら各
検出器側から伝送される検出データを収集する基地局に
設けられ、各測定ポイント毎の検出データをリアルタイ
ムで処理して基準水位と比較するデータ処理手段と、こ
のデータ処理手段での比較データに基づいて地盤の状態
を判定して監視する判定手段とを備えたものである。

【００１１】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の地盤監視装置において、前記各検出器に設
けられる水位検出計は、地表面の雨水の量が測定可能な
位置にも設けられるものである。

【００１２】請求項３に対応する発明は、請求項２に対
応する発明の地盤監視装置において、地表面の雨水の量
が測定可能な位置に設けられる水位検出計に対して、直
接降雨により濡れないように各水位検出計に対応させて
傘部を設けたものである。

【００１３】従って、請求項１乃至請求項３に対応する
発明の地盤監視装置にあっては、土中の水位を計測して
地中に浸透した雨水の浸透度を判別し、これを基地局側
でデータ処理及び判定処理することにより崩落や落石な
どの発生の有無及びその規模を予測することが可能とな
る。

【００１４】請求項４に対応する発明は、地盤の変位に
より外力が加わるとその大きさ及び方向と検出部自身の
傾きから衝撃的加速度を検出するジャイロセンサ、長手
方向に適宜の間隔を存して設けられ、土中又は土中及び
地上の水位を検出する複数の水位検出計及びこれらジャ
イロセンサにより検出された加速度値、前記水位検出計
により検出された水位データを演算処理する演算部を備
え、且つ観測範囲となる地中に適宜の距離を存してそれ
ぞれ埋設された複数個の検出器と、これら各検出器側か
ら伝送される検出データを収集する基地局に設けられ、
各測定ポイント毎の検出データをリアルタイムで処理し
て各測定ポイント毎の基準加速度値を超えたデータと、
基準水位を超えたデータ又は基準水位を超えたデータと
地上の水位データとを求めるデータ処理手段と、このデ
ータ処理手段で処理された各データをもとに地滑りの発
生要因とその規模を判定して地盤の状態を監視する判定
手段とを備えたものである。

【００１５】請求項４に対応する発明の地盤監視装置に
あっては、ジャイロセンサと水位検出計を設けた検出器
であっても、検出精度に左右されることなく地滑り発生
の有無とその規模を予測判定することが可能となる。

【００１６】請求項５に対応する発明は、直交する２軸
の傾き角と傾き方向を検出する２軸の傾斜計、長手方向
に適宜の間隔を存して設けられ、土中又は土中及び地上
の水位を検出する複数の水位検出計及びこれら傾斜計の
角度値、前記傾斜計のデータ及び水位データを演算処理
する演算部を備え、且つ観測範囲となる地中に適宜の距
離を存してそれぞれ埋設された複数個の検出器と、これ
ら各検出器側から伝送される検出データを収集する基地
局に設けられ、各測定ポイント毎の検出データをリアル
タイムで処理して各測定ポイント毎の基準傾斜角を超え
たデータと、基準水位を超えたデータ又は基準水位を超
えたデータ及び地上の水位データを求めるデータ処理手
段と、このデータ処理手段で処理された各データをもと
に地滑りの発生要因とその規模を判定して地盤の状態を
監視する判定手段とを備えたものである。

【００１７】従って、請求項５に対応する発明の地盤監
視装置にあっては、２軸の傾斜計と水位検出計を設けた
検出器であっても、検出精度に左右されることなく地滑
り発生の有無とその規模を予測判定することが可能とな
る。

【００１８】請求項６に対応する発明は、地盤の変位に
より外力が加わるとその大きさ及び方向と検出部自身の
傾きから衝撃的加速度を検出するジャイロセンサ、直交
する２軸の傾き角と傾き方向を検出する２軸の傾斜計、
長手方向に適宜の間隔を存して設けられ、土中又は土中
及び地上の水位を検出する複数の水位検出計及びこれら
ジャイロセンサの角度値を前記傾斜計の角度値に基づい
て補正された加速度値、前記傾斜計のデータ及び水位デ
ータを演算処理する演算部を備え、且つ観測範囲となる
地中に適宜の距離を存してそれぞれ埋設された複数個の
検出器と、これら各検出器側から伝送される検出データ
を収集する基地局に設けられ、各測定ポイント毎の検出
データをリアルタイムで処理して各測定ポイント毎の基
準加速度値を超えたデータのうち、基準傾斜角を超えた
データと、基準水位を超えたデータ又は基準水位を超え
たデータ及び地上の水位データを求めるデータ処理手段
と、このデータ処理手段で処理された各データをもとに
地滑りの発生要因とその規模を判定して地盤の状態を監
視する判定手段とを備えたものである。

【００１９】従って、請求項６に対応する発明の地盤監
視装置にあっては、地盤の変位を検出精度に左右されず
に的確に検出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発
生を事前に予知することができる。

【００２０】請求項７に対応する発明は、請求項１乃至
請求項６の何ずれか一つの項に対応する発明において、
各検出器は駆動電源として太陽電池を備えたものであ
る。従って、請求項７に対応する発明の地盤監視装置に
あっては、太陽電池を駆動源としているので、低消費電
力で済み、寿命が半永久的でメンテナンスフリー化を図
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による地盤監視装置の
第１の実施の形態に用いられる検出器の構成例を示すも
のである。

【００２２】図１において、１は地中に埋設される筒体
で、この筒体１は地中への埋設深さに応じて適宜長さの
筒部１ａを複数本連結したもので、この筒体１内には検
出部としてソリッド型ジャイロセンサ２及び２軸の傾斜
計３が筒部１ａの内壁面に取付け固定された支持板４を
介してそれぞれ設けられている。また、この筒部１ａ内
には駆動電源としてバッテリ５、ジャイロセンサ２、傾
斜計３より出力される検出信号を増幅して演算する演算
部６及びこの演算部６で処理された検出信号を送信する
送信部７がそれぞれ筒体１の内壁面に取付け固定された
支持板４を介して設けられている。

【００２３】さらに、筒体１の外周面に複数個の水位検
出計８が軸方向に適宜の間隔を存してそれぞれ取付け固
定されている。一方、９は筒体１の上部開口部を閉塞す
る蓋体で、この蓋体９の上面にはバッテリ５の充電用電
源として太陽電池１０が取付けられている。また、蓋体
９には演算部６で処理された検出信号を送信部７より図
示しない基地局に電波として送信する送信アンテナ１１
が取付けられている。

【００２４】上記ジャイロセンサ２は図２に示すように
三角柱２ａの各側面に３軸方向の外力を検出する圧電素
子２ｂがそれぞれ取付けられ、各圧電素子２ｂに加速度
αが加わると、その加速度に応じた大きさの電圧を発生
するものであり、この電圧は演算部６に入力される。

【００２５】なお、上記ではジャイロセンサ２の構成と
して圧電素子を用いたが、半導体歪みセンサー又は光フ
ァイバージャイロ、或いは流体式ジャイロ、機械式ジャ
イロ等を用いてもよい。

【００２６】また、上記２軸の傾斜計３は、直交２軸の
傾斜角度を計測し、その計測信号は演算部６に入力され
る。さらに、水位検出計８は埋設部位の土中に水分があ
ると電気抵抗が変化することを検出して演算部６に入力
される。

【００２７】ここで、上記ジャイロセンサ２、傾斜計３
及び水位検出計８の各機能と演算部６の機能について図
３及び図４により述べる。図３に示すようにジャイロセ
ンサ２の各圧電素子より加速度αに応じて発生する電圧
が入力されると、これらの電圧信号はアンプにより演算
処理に適した信号レベルに増幅され、その電圧信号から
加速度を演算により求めた後、各軸方向の加速度を同時
に検出し、これらの値から変位の方向、大きさ、衝撃
力、検出器の姿勢を判別する。そして、地球の自転に伴
う加速度をカットした後、修正した変位、加速度及び衝
撃力を出力データＦａとして演算部６へ出力する。

【００２８】また、２軸の傾斜計３により計測された計
測信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増
幅され、その計測信号から直交する２軸の傾斜角度と傾
き方向を求め、これら各軸の傾き角度と傾き方向を出力
データＦｂとして演算部６へ出力する。

【００２９】さらに、水位検出計８で検出された検出信
号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅さ
れ、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中
の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）した
かを判別する。そして、電気抵抗値が変化したセンサま
での位置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位
を出力データＦｃとして演算部６へ出力する。

【００３０】一方、演算部６にこれらジャイロセンサ
２、傾斜計３及び水位検出計８の各出力データＦａ，Ｆ
ｂ，Ｆｃが入力されると、この演算部６では図４に示す
ようにジャイロセンサ２からのデータを一定時間毎にメ
モリに記憶し、そのデータからジャイロの加速度値を積
分して角度を求める。

【００３１】また、２軸の傾斜計で求められた角度値と
ジャイロセンサで求められた角度値とを比較し、誤差が
ある場合にはジャイロセンサの角度値を補正する。この
補正されたジャイロセンサの角度値を再び微分して加速
度値を計算し、この加速度値をメモリに順番に記憶す
る。さらに、ジャイロセンサの変位、衝撃力、位置等の
他のデータを同様にメモリに記憶する。

【００３２】そして、２軸の傾斜計のデータをジャイロ
センサと同期をとり、一定時間毎にメモリに記憶する。
また、水位検出センサのデータをジャイロセンサと同期
をとり、一定時間毎にメモリに記憶する。これらメモリ
に蓄えられたデータを一定時間毎に送信部７へ出力す
る。

【００３３】一方、図５は各検出器で検出されたジャイ
ロセンサ２による変位、加速度及び衝撃力のデータ、傾
斜計３による傾き角と方向のデータ、水位検出計８によ
る土中の水位データを基地局に伝送し、特定範囲の地盤
の状態を監視するためのシステム構成を示すブロック図
である。

【００３４】図５において、各検出計側はジャイロセン
サ２、２軸の傾斜計３、水位検出計８、演算部６及び送
信部７から構成され、基地局側は受信部１２、データ処
理部１３及び判定部１４から構成されている。

【００３５】ここで、基地局側のデータ処理部１３の機
能について図６により説明する。データ処理部１３は、
図６に示すようにＳ６１にてジャイロセンサ２からの計
測信号に対して各ポイント及び時間毎に変位、加速度、
衝撃力についてデータ整理する。次いで、Ｓ６２にて各
ポイントに加わる力の方向を計算してＳ６３にて単位時
間当たりの基準加速度値と比較計算を実施し、Ｓ６４に
て基準加速値を超えたデータを整理してメモリに記憶す
る。そして、Ｓ６５にて基準加速度値を超えたデータに
おいて、力の加わった方向と加速度値より傾き角を計算
する。

【００３６】また、２軸の傾斜計３からの計測信号に対
してＳ６６にて各ポイント及び時間毎に傾き角と方向に
ついてデータ整理する。次いでＳ６７にて単位時間当た
りの基準傾斜角値と比較計算を実施し、Ｓ６８にて基準
傾斜角を超えたデータを整理してメモリに記憶する。

【００３７】さらに、水位検出計８からの計測信号に対
してＳ６９にて各ポイント及び時間毎に土中の水位デー
タを整理する。次いで、Ｓ７０にて基準水位との比較計
算を実施し、Ｓ７１にて基準水位を超えたデータを整理
してメモリに記憶する。そして、Ｓ７２にて地上の水位
についても同様に整理してメモリに記憶する。

【００３８】また、判定部１４はこのデータ処理部１３
により処理されたデータをもとに詳細を後述する各種の
判定処理が実施され、地滑りの発生要因とその規模に応
じてその旨を警報又は表示するものである。

【００３９】次に上記のような構成の地盤監視装置の作
用を述べる。まず、土砂崩れの可能性のある山間部など
の地中に図７に示すように複数個の検出器、ここでは地
滑り地帯の傾斜面に沿ってＮｏ．１〜Ｎｏ．５の検出器
を適宜の距離を存してそれぞれ配し、図８に示すような
状態で埋設する。

【００４０】このような状態で埋設された各検出器にお
いて、地盤の各測定ポイントのジャイロセンサ２、傾斜
計３及び水位検出計８でそれぞれ計測された信号に対し
て図３に示すような処理が行われて演算部６に取込まれ
ると、この演算部６では図４に示すような演算により補
正された加速度値、傾斜計３のデータ及び水位検出計８
のデータが、それぞれ送信部７より送信アンテナ１１を
介して基地局に伝送される。

【００４１】基地局では、図６に示すように各検出器か
ら伝送されたデータを受信部１２により受信すると、デ
ータ処理部１３ではこれらのデータを処理して図６に示
すように基準加速値を超えたデータと、基準傾斜角を超
えたデータ及び基準水位を超えたデータと地上水位のデ
ータについてそれぞれ整理し、これらのデータは判定部
１４に取込まれる。

【００４２】ここで、判別部１４での各種の判定処理に
ついて、図９乃至図１１により詳細に説明する。図９に
示すように、Ｓ９１にて基準加速値を超えたジャイロセ
ンサ２からのデータにおいて、力の加わった方向、傾斜
角と、傾斜計３より求めた方向、傾斜角とを比較し、ジ
ャイロセンサ２からのデータと傾斜計３からのデータが
ほぼ一致しているか否かを判定する。そして、Ｓ９２に
て両データが一致していると判定されると、Ｓ９３にて
水位検出計８の土中のデータが基準値を超えているか否
かを判定する。

【００４３】ここで、水位検出計８の土中のデータが基
準値を超えていないと判定されると、Ｓ９４にて地上部
での異常発生（落石等）と判定し、Ｓ９５にてどの位置
の検出器が衝撃基準値を超えているかを確認する。

【００４４】そして、Ｓ９６にてすべての検出器が基準
値を超えていることが確認されると、Ｓ９７にて大規模
の崩落、落石が発生と判定して非常警報を発令する。ま
た、Ｓ９８にて上流又は下流域の少数の検出器のみ基準
値を超えていることが確認されるとＳ９９にて小規模の
崩落、落石が発生と判定して緊急警報を指令する。

【００４５】上記Ｓ９３にて水位検出計８の土中のデー
タが基準値を超えていると判定されると、図１０に示す
ような判定処理に移る。図１０に示すようにＳ１００に
て地上の水位データが基準値を超えているか否かを判定
する。

【００４６】ここで、地上の水位データが基準値を超え
ていないと判定されると、Ｓ１０１にて地下水による地
滑り発生と判定し、この地滑りがＳ１０２にてすべての
検出器が基準値を超えていないことが確認されると、Ｓ
１０３にて大規模地滑り発生と判定して非常警報を発令
する。また、地滑りがＳ１０４にて上流又は下流域の少
数のみ基準値を超えていることが確認されると、Ｓ１０
５にて上流又は下流域にて小規模地滑り発生と判定し、
緊急警報を発令すると共に、地滑り範囲を表示する。

【００４７】上記Ｓ１００にて地上の水位データが基準
値を超えていると判定されると、Ｓ１０６にて降雨によ
る地滑り発生と判定し、Ｓ１０７にてどの位置の検出器
が基準値を超えているかを確認する。そして、Ｓ１０８
にてすべての検出器が基準値を超えていることが確認さ
れると、Ｓ１０９にて大規模地滑り発生と判定し、非常
警報を発令する。また、Ｓ１１０にて上流又は下流域の
少数の検出器のみ基準値を超えていることが確認される
と、Ｓ１１１にて上流又は下流域にて小規模地滑り発生
と判定し、緊急警報を発令すると共に、地滑り範囲を表
示する。

【００４８】一方、図９のＳ９２において、ジャイロセ
ンサ２のデータと傾斜計３のデータがほぼ一致していな
いと判定されると、図１１に示すような判定処理に移行
する。

【００４９】図１１において、Ｓ１１３にてジャイロセ
ンサ２からのデータが基準値を超え、傾斜計３のデータ
が基準値以下になっているか否かを判定し、基準値以下
になっていなければＳ１１４にて水位検出計８のデータ
が基準値を超えているか否を判定し、超えていなければ
引続き計測を実行し、超えていれば要監視データとして
メモリに登録、保存する。

【００５０】また、上記Ｓ１１３にてジャイロセンサ２
からのデータが基準値を超え、傾斜計３のデータが基準
値以下になっていると判定されると、Ｓ１１５にてジャ
イロセンサ２の加速度値が基準値を超えているか否かを
判定し、基準値を超えていなければＳ１１６にて水位検
出計８の土中のデータが基準値を超えているか否かを判
定し、超えていなければＳ１１７にて地滑りに発展する
可能性が少ないと判定してメモリに要監視データを登
録、保存する。またＳ１１６にて水位検出計８の土中の
データが基準値を超えていると判定されると、Ｓ１１８
にて地滑りに発展する可能性があるとして注意警報を発
令する。

【００５１】上記Ｓ１１５において、ジャイロセンサ２
の加速度値が基準値を超えていると判定されると、Ｓ１
１９にてジャイロセンサ２の衝撃値が基準値を超えてい
るか否かを判定し、超えていなければＳ１２０にて傾斜
計３の傾き方向とジャイロセンサ２の力の方向とが一致
しているか否かを判定し、一致していなければセンサ異
常と判定する。

【００５２】また、Ｓ１２０にて傾斜計３の傾き方向と
ジャイロセンサ２の力の方向とが一致していると判定さ
れると、Ｓ１２１にてどの位置の検出器が加速度基準値
を超えているかを確認する。

【００５３】そして、Ｓ１２２にてすべての検出器が基
準値を超えていることを確認すると、Ｓ１２３にて深層
部又は広域にて地盤全体が移動していることを確認し、
Ｓ１２４にて深層部又は広域の地滑りと判定して緊急警
報を発令する。

【００５４】また、Ｓ１２５にて上流又は下流域の小数
の検出器のみ基準値を超えていることを確認すると、Ｓ
１２６にて上流又は下流域にて小規模な滑り発生と判定
し、警戒警報を発令する。

【００５５】このように本実施の形態では、変位、加速
度及び衝撃力を検出するジャイロセンサ２、直交する２
軸の傾き角と傾き方向を検出する２軸の傾斜計３、土中
及び地上の水位を検出する水位検出計８と、これらジャ
イロセンサ２の角度値を傾斜計３の角度値に基づいて補
正された加速度値、傾斜計３のデータ及び水位データを
演算処理する演算部６と、太陽電池１０を駆動電源とす
るバッテリ５とを備えた検出器を監視したい箇所の地中
にボーリングされた孔に埋設し、この検出器によりそれ
ぞれ検出された各データを基地局に伝送し、基地局では
その受信データをデータ処理部１３によりリアルタイム
で処理して各測定ポイント毎の基準加速度値を超えたデ
ータのうち、力の加わった方向と加速度値より傾き角度
を求め、基準傾斜角を超えたデータと、基準水位を超え
たデータ及び地上の水位データを求め、このデータ処理
部１３により処理された各データをもとに判定部１４で
各種の判定処理が実施され、地滑りの発生要因とその規
模に応じてその旨を警報又は表示を行なって地盤の状態
を監視するようにしたものである。

【００５６】従って、山間部などの広範囲に亘る多数の
箇所に孔を掘って検出器を埋めるだけで、地盤の変位を
検出精度に左右されずに的確に検出でき、地盤における
土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知することができ
る。

【００５７】次に本発明による地盤監視装置の第２の実
施の形態に用いられる検出器の構成例について説明す
る。図１２は水位検出計のみを備えた検出器を地中に埋
設した状態を示すものである。図１２に示すように筒体
１の外周面に複数個の水位検出計８が軸方向に適宜の間
隔を存してそれぞれ取付け固定され、また筒体１内には
図示していないが各水位検出計８からの計測信号を取込
んで演算を実行する演算部、送信部及び太陽電池を電源
とするバッテリが設けられている。

【００５８】ここで、演算部の機能について図１３によ
り述べるに、各水位検出計８で検出された検出信号はア
ンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、そ
の値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中の水分
にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）したかを判
別する。そして、電気抵抗値が変化したセンサまでの位
置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位を出力
データとして送信部へ出力する。

【００５９】図１２（ａ）は傾斜面に埋設された検出器
において、雨水が地中に浸透していない状態を示し、同
図（ｂ）は降雨により雨水が粘土層の上層部まで浸透し
ている状態を示し、同図（ｃ）は雨水が粘土層の近傍ま
で浸透している状態を示している。

【００６０】ここで、図１２（ａ）の状態にあっては、
すべての水位検出計８の電気抵抗が大きくなっている
が、同図（ｂ）においては地上より粘土層の上層部まで
の間に設けられている水位検出計８の電気抵抗が小さく
（黒丸にて示す）、さらに同図（ｃ）においては地上よ
り粘土層までの間に設けられている水位検出計８の電気
抵抗が小さく（黒丸にて示す）なっている。これらの信
号は演算部に入力されることにより前述したような演算
が実行され、そのデータが送信部より基地局側に送信さ
れる。

【００６１】一方、基地極側のデータ処理部では図６の
水位検出計に対応するデータ処理Ｓ６９〜Ｓ７１が実行
され、さらに判定部では図１４に示すような判定処理が
実行される。

【００６２】即ち、図１４において、Ｓ１４１にて水位
計の土中のデータは基準値を越えているか否かを判定
し、土中のデータが基準値を越えていないと判定される
と、継続監視を行う。また、土中のデータが基準値を越
えていると判定されると、Ｓ１４２にて降雨量が規定値
より多いか否かを判定する。

【００６３】そして、Ｓ１４２にて降雨量が規定値より
多くないと判定されると、Ｓ１４３にてどの検出器が基
準値を越えているかを確認し、全ての検出器が規定値を
越えていれば、Ｓ１４４にて地下水の水位が異常と判定
して警戒警報を発令する。また、上流又は下流の検出器
のみ基準値を越えていれば、Ｓ１４５にて部分的な出水
と判定して注意報を発令する。

【００６４】一方、上記Ｓ１４２にて降雨量が規定値よ
り多いと判定されると、Ｓ１４６にてどの検出器が基準
値を越えているかを確認する。そして、Ｓ１４６にて全
ての検出器が規定値を越えていることが確認されると、
Ｓ１４７にて降雨により地中の水位が広範囲で危険値に
達していると判定し、Ｓ１４８にて大規模の地すべり発
生の可能性があるとして緊急警報を発令する。また、Ｓ
１４６にて上流又は下流の検出器のみ基準値を越えてい
ることが確認されると、Ｓ１４９にて降雨により地中の
水位が狭い範囲で危険値に達していると判定し、Ｓ１５
０にて小規模の地すべり発生の可能性があるとして警戒
警報を発令する。

【００６５】従って、このように水位検出計８のみをセ
ンサとして設けた複数個の検出器を観測範囲となる地中
に適宜の距離を存してそれぞれ埋設し、土中の水位を計
測して地中に浸透した雨水の浸透度を判別し、これを基
地局側でデータ処理及び判定処理することにより崩落な
どの発生の有無及びその規模を予測することが可能とな
る。

【００６６】上記のような構成の検出器において、地表
より露出する筒体部にも水位検出計８を設けて地表面の
雨水の量（水位）を測定し、この測定データを基地局側
に送信して、局地的な豪雨による危険な状態かどうかの
判定を行わせるようにしても良い。この場合、地表より
露出する筒体部に取付けられる水位検出計８に対して
は、直接降雨により濡れないようにするため、各水位検
出計８の上部に対応する筒体部に傘部が設けられる。

【００６７】一方、基地極側のデータ処理部では前述同
様の処理が実行された後、図１０のＳ１００〜Ｓ１１１
の判定処理が実行される。このように水位検出計のみを
設けた検出器であっても、地盤の状態を予測判定するこ
とが可能となる。

【００６８】次に本発明による地盤監視装置の第３の実
施の形態に用いられる検出器の構成例について説明す
る。図１５はジャイロセンサと水位検出計とを備えた検
出器の機能を示すものである。図１５において、ジャイ
ロセンサ２の各圧電素子より加速度αに応じて発生する
電圧が入力されると、これらの電圧信号はアンプにより
演算処理に適した信号レベルに増幅され、その電圧信号
から加速度を演算により求めた後、各軸方向の加速度を
同時に検出し、これらの値から変位の方向、大きさ、衝
撃力、検出器の姿勢を判別する。そして、地球の自転に
伴う加速度をカットした後、修正した変位、加速度及び
衝撃力を出力データＦａとして演算部６へ出力する。

【００６９】また、水位検出計８で検出された検出信号
はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅さ
れ、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中
の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）した
かを判別する。そして、電気抵抗値が変化しているセン
サまでの位置を土中の浸透水の水位として判別し、その
水位を出力データＦｃとして演算部６へ出力する。

【００７０】一方、演算部６にこれらジャイロセンサ２
及び水位検出計８の各出力データＦａ，Ｆｃが入力され
ると、この演算部６ではジャイロセンサ２からのデータ
を一定時間毎にメモリに記憶し、そのデータからジャイ
ロの加速度値を積分して角度を求める。

【００７１】また、水位検出センサのデータをジャイロ
センサと同期をとり、一定時間毎にメモリに記憶する。
これらメモリに蓄えられたデータを一定時間毎に送信部
へ出力する。

【００７２】一方、各検出器で検出されたジャイロセン
サ２による変位、加速度及び衝撃力のデータ、水位検出
計８による土中の水位データが基地局に伝送されると、
基地局ではデータ処理部により各測定ポイント毎の検出
データをリアルタイムで処理して各測定ポイント毎の基
準加速度値を超えたデータと、基準水位を超えたデータ
又は基準水位を超えたデータ及び地上の水位データを求
め、判定部によりデータ処理手段で処理されたデータを
もとに各種の判定処理を実行して、地滑りの発生要因と
その規模に応じてその旨を警報又は表示して地盤の状態
を監視する。

【００７３】このようにジャイロセンサ２と水位検出計
８を設けた検出器であっても、検出精度に左右されるこ
となく地滑り発生の有無とその規模を予測判定すること
が可能となる。

【００７４】次に本発明による地盤監視装置の第４の実
施の形態に用いられる検出器の構成例について説明す
る。図１６は２軸の傾斜計と水位検出計とを備えた検出
器の機能を示すものである。図１６において、２軸の傾
斜計３により計測された計測信号はアンプにより演算処
理に適した信号レベルに増幅され、その計測信号から直
交する２軸の傾斜角度と傾き方向を求め、これら各軸の
傾き角度と傾き方向を出力データＦｂとして演算部６へ
出力する。

【００７５】また、水位検出計８で検出された検出信号
はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅さ
れ、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中
の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）した
かを判別する。そして、電気抵抗値が変化したセンサま
での位置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位
を出力データＦｃとして演算部６へ出力する。

【００７６】一方、演算部６にこれら傾斜計３及び水位
検出計８の各出力データＦｂ，Ｆｃが入力されると、演
算部６では傾斜計のデータを一定時間毎にメモリに記憶
し、次いで水位検出計８のデータを傾斜計と同期を取
り、一定時間毎にメモリに記憶する。そして、メモリに
蓄えられたデータを一定時間毎に送信部に出力する。

【００７７】一方、各検出器で検出された水位検出計８
による土中の水位データが基地局に伝送されると、基地
局ではデータ処理部により各測定ポイント毎の検出デー
タをリアルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準加
速度値を超えたデータと、基準水位を超えたデータ又は
基準水位を超えたデータ及び地上の水位データを求め、
判定部によりデータ処理手段で処理されたデータをもと
に各種の判定処理を実行して、地滑りの発生要因とその
規模に応じてその旨を警報又は表示して地盤の状態を監
視する。

【００７８】このようにジャイロセンサ２と水位検出計
８を設けた検出器であっても、検出精度に左右されるこ
となく地滑り発生の有無とその規模を予測判定すること
が可能となる。

【００７９】なお、上記した各実施の形態において、基
地局側の判定部によるデータ判定処理としてはジャイロ
センサ２、２軸の傾斜計３及び水位検出計８の組合せに
応じて種々変形して実施することができるものである。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、地盤
の変位を検出精度に左右されずに的確に検出でき、地盤
における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知すること
ができる地盤監視装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地盤監視装置の第１の実施の形態
における検出器の要部を破断して示す構成図。

【図２】同実施の形態における検出器内にセンサとして
設けられる圧電素子を用いたソリッド型ジャイロの構成
例を示す斜視図。

【図３】同実施の形態における検出器内に設けられるジ
ャイロセンサ、２軸の傾斜計及び水位検出計からの信号
処理機能を説明するためのブロック図。

【図４】同実施の形態における検出器内に設けられる演
算部での信号処理機能を説明するためのブロック図。

【図５】同実施の形態の地盤監視装置全体のデータ処理
系を示すブロック図。

【図６】図５のデータ処理部の機能を説明するためのブ
ロック図。

【図７】同実施の形態における検出器が山間部の傾斜面
に沿って配置された一例を示す図。

【図８】同実施の形態における検出器を地中に埋設した
状態を示す図。

【図９】図５の判定部での第１の判定処理を説明するた
めの流れ図。

【図１０】同じく判定部での第２の判定処理を説明する
ための流れ図。

【図１１】同じく判定部での第３の判定処理を説明する
ための流れ図。

【図１２】本発明による地盤監視装置の第２の実施の形
態に用いられる検出器を地中に埋設した状態を示す図。

【図１３】同実施の形態における検出器内の水位検出計
からの信号処理機能を説明するためのブロック図。

【図１４】同じく基地局側の判定部での判定処理を説明
するための流れ図。

【図１５】本発明による地盤監視装置の第３の実施の形
態に用いられる検出器の信号処理機能を説明するための
ブロック図。

【図１６】本発明による地盤監視装置の第４の実施の形
態に用いられる検出器の信号処理機能を説明するための
ブロック図。

【符号の説明】

１……筒体１ａ……筒部２……ソリッド型ジャイロセンサ３……２軸の傾斜計５……バッテリ６……演算部７……送信部１０……太陽電池１１……送信アンテナ１２……受信部１３……データ処理部１４……判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大河原孝神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 2D043 AA02 AA03 AA07 BA10 BB04 BC01 2F014 AA01 AA07 GA01 GA10 2F076 BA12 BA16 BB07 BD17 BD19 BE18 BE20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観測範囲となる地中に適宜の距離を存し
てそれぞれ埋設され、且つ土中の水分を電気信号として
検出する複数の水位検出計が長手方向に適宜の間隔を存
して設けられると共に、その電気信号が変化している前
記水位検出計までの位置を土中の浸透水の水位として判
別する複数個の検出器と、これら各検出器側から伝送される検出データを収集する
基地局に設けられ、各測定ポイント毎の検出データをリ
アルタイムで処理して基準水位と比較するデータ処理手
段と、このデータ処理手段での比較データに基づいて地盤の状
態を判定して監視する判定手段とを備えたことを特徴と
する地盤監視装置。
【請求項２】請求項１記載の地盤監視装置において、
各検出器に設けられる水位検出計は、地表面の雨水の量
が測定可能な位置にも設けられることを特徴とする地盤
監視装置。
【請求項３】請求項１記載の地盤監視装置において、
地表面の雨水の量が測定可能な位置に設けられる水位検
出計に対して、直接降雨により濡れないように各水位検
出計に対応させて傘部を設けたことを特徴とする地盤監
視装置。
【請求項４】地盤の変位により外力が加わるとその大
きさ及び方向と検出部自身の傾きから衝撃的加速度を検
出するジャイロセンサ、長手方向に適宜の間隔を存して
設けられ、土中又は土中及び地上の水位を検出する複数
の水位検出計及びこれらジャイロセンサにより検出され
た加速度値、前記水位検出計により検出された水位デー
タを演算処理する演算部を備え、且つ観測範囲となる地
中に適宜の距離を存してそれぞれ埋設された複数個の検
出器と、これら各検出器側から伝送される検出データを収集する
基地局に設けられ、各測定ポイント毎の検出データをリ
アルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準加速度値
を超えたデータと、基準水位を超えたデータ又は基準水
位を超えたデータと地上の水位データとを求めるデータ
処理手段と、このデータ処理手段で処理された各データをもとに地滑
りの発生要因とその規模を判定して地盤の状態を監視す
る判定手段とを備えたことを特徴とする地盤監視装置。
【請求項５】直交する２軸の傾き角と傾き方向を検出
する２軸の傾斜計、長手方向に適宜の間隔を存して設け
られ、土中又は土中及び地上の水位を検出する複数の水
位検出計及びこれら傾斜計の角度値、前記傾斜計のデー
タ及び水位データを演算処理する演算部を備え、且つ観
測範囲となる地中に適宜の距離を存してそれぞれ埋設さ
れた複数個の検出器と、これら各検出器側から伝送される検出データを収集する
基地局に設けられ、各測定ポイント毎の検出データをリ
アルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準傾斜角を
超えたデータと、基準水位を超えたデータ又は基準水位
を超えたデータ及び地上の水位データを求めるデータ処
理手段と、このデータ処理手段で処理された各データをもとに地滑
りの発生要因とその規模を判定して地盤の状態を監視す
る判定手段とを備えたことを特徴とする地盤監視装置。
【請求項６】地盤の変位により外力が加わるとその大
きさ及び方向と検出部自身の傾きから衝撃的加速度を検
出するジャイロセンサ、直交する２軸の傾き角と傾き方
向を検出する２軸の傾斜計、長手方向に適宜の間隔を存
して設けられ、土中又は土中及び地上の水位を検出する
複数の水位検出計及びこれらジャイロセンサの角度値を
前記傾斜計の角度値に基づいて補正された加速度値、前
記傾斜計のデータ及び水位データを演算処理する演算部
を備え、且つ観測範囲となる地中に適宜の距離を存して
それぞれ埋設された複数個の検出器と、これら各検出器側から伝送される検出データを収集する
基地局に設けられ、各測定ポイント毎の検出データをリ
アルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準加速度値
を超えたデータのうち、基準傾斜角を超えたデータと、
基準水位を超えたデータ又は基準水位を超えたデータ及
び地上の水位データを求めるデータ処理手段と、このデータ処理手段で処理された各データをもとに地滑
りの発生要因とその規模を判定して地盤の状態を監視す
る判定手段とを備えたことを特徴とする地盤監視装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６の何ずれか一つの
項に記載の地盤監視装置において、各検出器は駆動電源
として太陽電池を備えたことを特徴とする地盤監視装
置。