JP2007285989A - 地滑りの計測方法及び計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地滑りの前兆となる地面の変動状態を正確に且つ簡単な装置で把握できる計測方法・計測装置を提供する。
【解決手段】観測対象地点Ｐに、計測対象板１を所定の計測機器に正対させると共に、計測対象板１が傾斜した場合に傾斜状態から正対状態に移行させる正対保持機構を付設して配置し、計測機器と計測対象板に、計測対象板の立面変位量を計測できる計測手段を備えさせ、計測対象板までの距離測定データＬと、立面変位量データと、保持機構の動作量データ（傾斜角度θの検出）に基づいて観測対象地点の変位量を算出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、地滑りの前兆となる所定地面の移動を検知して地滑り警報を発するための地滑りの計測方法及び計測装置に関するものである。

地滑りの前兆を検知する手段として、当該地面（地盤）の移動の有無並びに移動の程度を計測することが知られている。

この地面移動計測手法としては、地盤変位が予測される二地点間や、地滑り発生が予測される地点と地滑りが発生しないと推測される固定地点間にワイヤーを張設し、ワイヤーの伸長又は短縮によって二地点間の距離の変化を観察する手段（特許文献１，２）、同様に前記の二地点間を超音波で距離の変化を観察する手段（特許文献３）、二地点以上の箇所に配置した光反射部材をトータルステーションで地点測量を行い、当該地点の経時的移動量（距離と方向）を算出する手段（特許文献４）等が知られている。

特開平８−２１７５０号公報。 特開２０００−３２９５４８号公報。 特開２０００−３５２５２９号公報。 特開２００５−３２６１５１号公報。

前記の二地点間の距離測定の基づく地滑り兆候の検知において、ワイヤーによる手段（特許文献１，２）は、野性動物によってワイヤーが牽引されないように保護管で保護する必要があり、しかも保護管自体も地上に固定しておく必要があり、設置作業が煩雑である。

また地滑りは単純な平面滑りばかりではなく、円弧滑りや岩盤滑り、更にはこれらが組み合わさった複合滑りが存在し、単純な距離測定のみでは、地盤移動状態を正確に把握できない。即ち特許文献１，２，３に記載されている２地点間の距離測定のみでは正確な地滑り兆候検知ができず、またどのような地滑りが生ずる兆候であるかを把握するデータとしても不足である。

更に杭打ちによって観測対象地点を決定している場合には、地盤は必ずしも水平移動するものではなく、移動と共に沈下・隆起が生じたりして直立した杭が傾斜する場合もある。前記の二地点間の距離測定のみではこの沈下・隆起状態（杭の傾斜）を全く把握できないし、またトータルステーションを採用して測定対象の距離及び方向を把握する場合であっても、測定対象地点の光反射部材を備えている杭が傾斜すると、反射方向がずれてしまい測定が困難となる。

そこで本発明は、観測対象地点の地盤変動を正確に且つ簡単な装置で把握できる新規な計測方法及び前記方法を実現する計測装置を提案したものである。

本発明に係る地滑りの計測方法は、観測対象地点に、計測対象板を所定の計測機器に正対させると共に、計測対象板が傾斜した場合に傾斜状態から正対状態に移行させる正対保持機構を付設して配置し、計測機器と計測対象板に、計測対象板の立面変位量を計測できる計測手段を備えさせ、計測対象板までの距離測定データと、立面変位量データと、保持機構の動作量データに基づいて観測対象地点の変位量を算出することを特徴とするものである。

また前記計測方法を実現する本発明に係る地滑りの計測装置は、計測基準地点に配置する計測機器と、観測対象地点に配置する対象機器とで構成され、対象機器が、所定の杭体上部に設けた固定ケースに、計測対象板を計測機器に正対させる正対保持機構を備え、対象機器の計測対象板に立面座標表示機構を設け、且つ計測機器に前記立面座標表示機構と対応する座標確認機構を備え、或いは対象機器に計測機器を基準とする計測対象板の立面座標確認機構を設け、計測機器又は対象機器の何れかに両者の距離を計測する距離計測機構を備えてなることを特徴とするものである。

前記方法及び装置による観測対象地点の変位量算出手法を説明すると、図１，２に例示する通り、固定地点（観測基準点）ａに計測機器Ａを配置し、地滑りが予測される観測対象地点Ｐｏに杭を打ち込んで対象機器Ｂを起立配置する。その際には計測機器Ａと対象機器Ｂは、計測対象板１の立面中心（座標Ｘ＝０，Ｙ＝０）と一致させる。即ち立面中心と一致させるとは、計測対象板１の立面座標の中心が計測機器Ａからの座標確認位置と一致することであり、又は対象機器Ｂに座標確認手段を備えさせた場合には、当該時の確認した座標が立面中心であることをいう。

前記の対象機器Ｂの設置の初期状態は、図２のＰｏ地点に起立させたもので、計測機器Ａからの距離はＬｏである。そして地滑り兆候である地面移動（水平移動と共に地盤沈下）が生じで杭が地点Ｐαに移動した場合に、地面移動に伴なって計測対象板１の位置も移動し、同時に杭が傾斜すると、計測対象板１も傾斜する。そこで保持機構で計測対象板１を計測機器Ａに正対させ、計測機器Ａから計測したり、対象機器で計測して当初の率面中心の位置（座標Ｘ＝０，Ｙ＝０）からの変位量（座標Ｘ＝Ｘ１，Ｙ＝Ｙ１）と、両者の距離Ｌを計測する。同時に正対保持機構の動作量に基づいて傾斜角度θを算出する。

傾斜角度θが定まると杭の初期の地上高から、杭の傾斜に伴なう距離Ｌの誤差を補正した距離Ｌαが算出でき、横座標Ｘ１の変位量と、補正した距離Ｌαによって観測対象地点の水平面上の移動距離及び移動方向が正確に把握できる。

また縦座標Ｙ１の変位量に対して、傾斜角度θと杭の初期地上高から杭の傾斜に伴なう誤差を補正することで沈下量（隆起量）Ｈを正確に計測できるものである。

前記のデータ処理は、計測機器Ａ及び対象機器Ｂからの所定の検出データを適宜な処理機器Ｃに送信し、観測地点の地滑り前兆となる地面移動状態を把握するものである。

本発明の構成は上記の通りで、簡易な装置によって当該観測対象地点の地面移動の変位量を正確に把握できるものであり、地滑り前兆の警報を正しく発することができると共に、地滑り前兆データ蓄積によって、複合地滑りに対しても正確な前兆に基づく発生予測が可能となるものである。

次に本発明の実施の形態について説明する。実施形態に示した計測装置は、計測基準地点に配置する計測機器Ａと、観測対象地点に配置する対象機器Ｂとで構成される。

対象機器Ｂは、計測対象板１を計測機器Ａに常に正対するように正対保持機構（後述する縦軸１１と移動機構４とで構成される）を付設してなるもので、その具体的構成は、杭体２の上部に固定ケース３を設け、固定ケース３内に前記計測対象板１の縦中心において上下に突設する縦軸１１を設けて固定ケース３内に起立させたものである。特に縦軸１１の下軸１１１の下端は角錐形状とし、固定ケース３の底面に設けた角穴３１に嵌合して非回転状態にして起立させ、上軸１１２の頂面には、移動機構４の移動板部４３の上軸支持部４３２が錐状当接するようにしたものである。

前記計測対象板１及び移動機構４は固定ケース３内に全て収納するものであるが、計測対象板１の前面（計測機器Ａと正対する側）のケース部分は、透明板としてなるものである。

移動機構４の詳細を次に説明する。移動機構４は、本体４１と、回転板部４２と、移動板部４３と、回転駆動部４４、直線駆動部４５と、制御部（図示せず）と動作量出力部（図示せず）で構成されている。

本体４１は、固定ケース３に固着される本体部４１１に円形枠部４１２を形成したもので、円形枠部４１２は、頂部にレール部４１３と車輪抑え部４１４を備え、レール部４１３は円形枠部４１２の頂部円形周端面を平滑として形成し、車輪抑え部４１４は、前記レール部４１３から立ち上げて内方に庇状に形成したものである。

回転板部４２は、円板形状のベース部４２１の外周適宜位置に車輪部４２２を突設し、車輪部４２２を前記レール部４１３上に載置して、前記円形枠部４１２内で水平面での回転を自在としたもので、ベース部４２１の中央直径方向にベース部４２１を貫通する長孔４２３を形成してなり、特に長孔４２３の長尺側縁は、突出山形又は凹状山形に形成してレール部４２４としてなるものである。

移動板部４３は、ベース板部４３１と、上軸支持部４３２と、二軸チルトセンサ（傾斜角度検出センサ）４３３とを備えてなり、ベース板部４３１は、側縁に前記レール部４２４の山形の形状に対応する縦軸の車輪４３４を設け、前記レール部４２４に車輪４３４を噛合わせて、移動板部４３の全体を長孔４２３に移動自在に装着してなるものである。

また上軸支持部４３２は、下端を円錐状として、上軸１１２の頂面の凹部に差し込み当接され、上軸支持部４３２の上方延長軸部分に二軸チルトセンサ４３３を付設してなり、前記二軸チルトセンサ４３３は、水平面で直角に交叉する方向（Ｘ−Ｙ方向）の各傾斜角度を検出するものである。

回転駆動部４４は、回転板部４２を回転駆動するもので、回転板部４２下方に位置する円形枠部４１２の全内周面に添って歯を設けたラックリング部４４１と、前記ラックリング部４４１に噛合する駆動歯車４４２と、回転板部４２の上面に配置した第一駆動モータ４４３と、駆動歯車４４２と第一駆動モータ４４３を連結する伝達部４４４とで構成したもので、第一駆動モータ４４３の作動でモータ回転が伝達部４４４から駆動歯車４４２に伝わり、駆動歯車４４２の回転で回転板部４２が回動するものである。

直線駆動部４５は、移動板部４３の移動方向（長孔側縁）と平行に配置した螺軸４５１と、前記螺軸４５１を螺挿し、移動板部４３と連結した移動体４５２と、第二駆動モータ４５３と、第二駆動モータ４５３の回転を螺軸４５１に伝達する伝達部４５４とで構成したもので、第二駆動モータ４５３の作動でモータ回転が伝達部４５４から螺軸４５１に伝わり、螺軸４５１の回転で移動体４５２が移動し、これに伴なって移動板部４３が直線移動するものである。

また前記第一駆動モータ４４３及び第二駆動モータ４５３の電源（乾電池などで図示せず）を備えると共に、前記駆動モータへの通電制御によってその回転駆動を制御すると共に、二軸チルトセンサ（傾斜角度センサ）４３３の検出値に基づく通電量を、予めデータ化したメモリに基づいたり、演算処理して算出し、当該値の出力をなす制御部を備えているものである。同時に前記の演算算出した出力量は、計測データの補正データとして使用されるもので、所定のデータ処理部（後述するとおり計測機器Ａに備えた演算処理部または計測機器Ａの出力データを処理する別置データ処理装置）に出力（有線または無線による）するものである。

前記の移動機構４の動作について説明する。観測対象地点Ｐｏに対象機器Ｂを杭打ちして設置すると、計測対象板１が傾斜状態であると、二軸チルトセンサ４３３で計測対象板（縦軸１１の軸方向）１の傾斜斜程度を水平面におけるｘ−ｙ座標で検出し、前記ｘ−ｙ座標に基づいて縦軸１１の鉛直起立位置（ｘ＝０，ｙ＝０）をｒ−δ座標系に換算し、縦軸１１が鉛直に起立するための、回転移動量及び直線移動量を決定し、第一駆動モータ４４３及び第二駆動モータ４５３に必要とする動作量に対応する出力（通電）を行なう。

前記の出力を受けると、第一駆動モータ４４３及び第二駆動モータ４５３が動作し、回転板部４２が所定角度回動し、移動板部４３も同様に所定分移動し、縦軸１１が鉛直起立するもので、当該状態（初期状態）において、計測対象板１を計測機器Ａに正対させ、計測機器Ａは、計測対象板１の中心（立面座標の中心）を計測原点とするものである。

そして計測機器Ａから計測対象板１を定時的に計測し、観測対象地点の地面移動を観測するもので、観測対象地点の地面が移動して杭体２が傾立状態となると、前記の移動機構４が作動して、計測対象板１の鉛直正対を維持するものであり、同作動時に、その動作量をデータとして出力するものである。

尚前記の移動機構４においては、ｒ−δ座標系の動作による鉛直起立制御を行なうようにしたものであるが、ｘ−ｙ座標系の動作を行なう機構を採用しても良いし、また鉛直起立とせずに、計測対象板１の鉛直垂下を行なう機構を採用しても良いが、当然初期状態から鉛直垂下への移動量を検出して検出地のデータ出力が必要である。

次に計測機器Ａであるが、計測対象板１が立面座標表示機構を採用した場合には、当該立面座標の確認機構が必要であり、計測対象板１自体が立面座標を確認するような場合には、前記確認に必要な機構を備えるものである。又計測対象板１との距離をレーザや超音波を使用して計測する距離測定機構を内設してなるものである。

計測対象板１の立面座標の計測手段を例示すると、図１２に示すとおり、計測対象板１の前面に立面座標をバーコード１２で表示したものである。バーコード１２による立面座標の表示としては、Ｘ軸表示とＹ軸表示を格子状に配置してなる。

前記の立面座標表示を採用した場合には、計測機器Ａは、計測本体５として、レーザ照射手段（レーザースキャンを行なう）と、反射レーザの受光センサと、受光センサの検出値で構成される公知のバーコードリーダーを組み込んでなるものである。

前記の動作は、計測機器Ａから対象機器Ｂに対して定時的に、距離測定（レーザー計測や超音波計測を採用）を行なうと同時に、鉛直方向のレーザスキャン照射を行い、その反射レーザでよってバーコード１２を読み取り、水平移動量Ｘ１を検出し、更に同様に水平方向照射を行なって鉛直移動量Ｙ１を検出する。

これらの検出値（距離Ｌ、変位量Ｘ１，Ｙ１）を所定の処理装置Ｃに送信し、同時に初期状態から当該時までの移動機構４における動作量データも処理装置に送信する。これによって処理装置Ｃにおいては、所定の演算処理を行い当該時の観測対象地点の移動状態を把握するものである。

尚前記のバーコード１２を使用する立体座標表示手段は、計測対象板１の構造が簡易となる利点があるが、計測機器Ａと対象機器Ｂの距離にある程度の制限があり、計測基準点においても地面移動が生ずる虞がある場合が多い。このような場合には、図５に示すとおり、計測本体５を所定のケース３ａ内に移動機構４ａを付設して組み込むようにしても良い（以下の例示においても同様である）。

また計測対象板１の立面座標の他の計測手段を例示すると、図１３に示すとおり計測対象板１の前面に発光ダイオード１３を配置し、計測機器Ａにはカメラを設け、カメラ画像における発光ダイオード１３の移動量から計測対象板１の変位量（Ｘ２，Ｙ２）を計測することができる。

特に前記の発光ダイオード１３を採用した立面座標表示手段は、カメラ性能が良好であれば遠方での監視計測も可能である利点がある。

更に計測対象板１に立面座標確認機構として、図１４に例示するように受光センサ１４を十文字に配置し、計測機器Ａにレーザ照射部を備えさせることで、対象機器Ｂの移動量を検出できる。

即ち計測機器Ａから十文字様或いは水平スキャン及び鉛直スキャンするようにレーザを計測対象板１に照射すると、レーザ光が照射された受光センサ１４の位置で計測対象板１の移動量に対応する立面座標（Ｘ３，Ｙ３）を計測することができる。

前記の計測対象板１に受光センサ１４を設けて立面座標を確認する手段は、レーザ光の散乱限界まで可能であり、前記したバーコードの読み取り手段より倍の遠距離に計測機器Ａを配置できる利点がある。

以上の通り本発明は、観測対象地点の地面移動量を、計測基点（計測機器設置地点）から計測対象板との距離の計測データと、計測対象板の傾斜から鉛直への復帰のための動作データと、計測対象板の立面座標の移動量データを得られる手段であれば、前記の実施形態に限定されるものではなく、又前記各データの演算処理は、計測機器Ａにて行うようにしても良いし、前記したとおり別置の処理装置Ｃにデータ伝送を行い処理するようしても良い。

本発明の計測形態の説明図。 同計測データ処理の説明図。 同対象機器の説明図。 同対象機器の要部斜視図。 同計測機器の要部斜視図。 同移動機構の要部動作説明図。 同要部斜視図。 同回転駆動機構部（回転板部と回転駆動部）の説明図（平面図）。 同回転移動機構部（回転板部と回転駆動部）の説明図（断面図）。 同水平移動機構部（移動板部と直線駆動部）の説明図（平面図）。 同水平移動機構部（移動板部と直線駆動部）の説明図（断面図）。 同計測対象板の立面座標表示の説明図（バーコード採用）。 同計測対象板の立面座標表示の説明図（発光ダイオード採用）。 同計測対象板の立面座標確認機構の説明図。

符号の説明

Ａ 計測機器
Ｂ 対象機器
Ｃ 演算処理装置
１ 計測対象板
１１ 縦軸
１２ バーコード
１３ 発光ダイオード
１４ 受光センサ
２ 杭体
３ 固定ケース
３１ 角穴
４ 移動機構
４１ 本体
４２ 回転板部
４３ 移動板部
４４ 回転駆動部
４５ 直線駆動部
５ 計測本体

Claims (7)

1. 観測対象地点に、計測対象板を所定の計測機器に正対させると共に、計測対象板が傾斜した場合に傾斜状態から正対状態に移行させる正対保持機構を付設して配置し、計測機器と計測対象板に、計測対象板の立面変位量を計測できる計測手段を備えさせ、計測対象板までの距離測定データと、立面変位量データと、保持機構の動作量データに基づいて観測対象地点の変位量を算出することを特徴とする地滑りの計測方法。
2. 計測基準地点に配置する計測機器と、観測対象地点に配置する対象機器とで構成され、対象機器が、所定の杭体上部に設けた固定ケースに、計測対象板を計測機器に正対させる正対保持機構を備え、対象機器の計測対象板に立面座標表示機構を設け、且つ計測機器に前記立面座標表示機構と対応する座標確認機構を備え、或いは対象機器に計測機器を基準とする計測対象板の立面座標確認機構を設け、計測機器又は対象機器の何れかに両者の距離を計測する距離計測機構を備えてなることを特徴とする地滑りの計測装置。
3. 計測対象板の立面座標表示機構を、鉛直方向と水平方向のバーコード表示面で形成し、計測機器の座標確認機構を、鉛直方向と水平方向のバーコードリーダとしてなる請求項２記載の地滑りの計測装置。
4. 計測対象板の立面座標表示機構を、計測対象板に配置した発光ダイオードで形成し、計測機器の座標確認機構を、受光カメラ及び発光位置座標確認装置部としてなる請求項２記載の地滑りの計測装置。
5. 計測機器に計測対象板へのレーザ照射部を備えさせ、計測対象板に前記レーザ光の受光位置を確認する受光位置確認機構を設けてなる請求項２記載の地滑りの計測装置。
6. 正対保持機構を、計測対象板の縦中心において上下に突設すると共に、下軸をケース底面に非回転状態で起立させて上軸を水平面上で移動可能とした縦軸と、所定のセンサを付設して上軸を保持して縦軸を鉛直位置に移動させる移動機構とで構成してなる請求項２乃至５記載の何れかの地滑りの計測装置。
7. 移動機構が、所定の円形枠部と、前記円形枠部内に水平回転自在に装着すると共に、約中央直径方向に上下貫通する長孔を形成した回転板部と、長孔に移動可能に装着し、下端部が計測対象板の上軸頂面に錐状当接する上軸支持部を有する移動板部と、前記回転板部を回転駆動する回転駆動部と、前記回転板部に組み込んで移動板部を長孔に添って移動させる直線駆動部と、回転板部或いは移動板部又は上軸支持部に付設した傾斜角度検出センサと、傾斜角度センサの検出値に基づいて回転駆動部と直線駆動部の動作制御を行う制御部と、前記動作制御部の制御量を出力する出力部とで構成した請求項６記載の地滑りの計測装置。

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