JP4628188B2 - 地崩れ感知装置 - Google Patents

Description

急峻の山間地、山村の裏山、谷川の両岸、道路の切土・盛土、あるいは住宅用の造成地等、地崩れの発生する危険のある箇所は少なくない。かかる崩落の予想される斜面の補強、被害の予防、何にもまして崖地下の住民の避難による人命の安全確保等に必要な対策を行うためにはその危険性を感知する手段の開発が重要である。
本発明は、このような崩落の恐れのある傾斜地を対象としてその環境を観測し危険性を感知する地崩れ感知装置に関するものである。

斜面の地崩れは、斜面内に想定される滑り面上部の土塊重量に基づく滑り面に沿った滑動力がそれに対抗する地盤耐力を上回った際に発生する。
この滑動力と地盤耐力とのアンバランスは、傾斜地の斜度、地形、滑り面上部の土塊の大きさ、重量、滑り面の地表からの深度などの幾何学的な要因、および土質（岩質）、含有水分量、地下水位などの土質力学的条件に起因する土中の有効応力状態、それに地滑りの起因となる降水量、地震動などによるものである。

したがって、傾斜地の崩落の危険性を感知するには上記のような種々の要因をモニターする必要があるが、土中の有効応力状態のモニターを行うには多点に種々なセンサを配置する必要がある。

従来、斜面の安定性の現地観測には、地盤内の有効応力やひずみを計測するか、または複数本のワイヤーを並列に配置してワイヤーに発生する引張力あるいは回転力により機械的に異常スイッチや異常報知センサを作動する等が行われていた。これらはいずれも多数のセンサを装着している。

一方、斜面上に展張したワイヤーの張力および展張形状に加え、降水量、地盤加速度等を同時に時系列的にテレメトリ観測するようなシステムの例はこれまでなく、またこのような観測結果を時系列の一覧にしてインターネット等を介してアクセスし監視するような例も存在しない。
一般に、環境観測としての降水量、防災対策としての地震動等は公的な機関で計測されており、これらを参考値として利用することは可能であるが、対象とする傾斜地、あるいはその近隣における同時の観測値は必ずしも入手できるものとは限らない。

なお、地盤の監視・計測を行うための変状計測装置が特許文献１に開示されているが、この技術は被計測対象に貼り付けられている光ファイバ心線の歪みを検知するものであり、崩落の恐れのある傾斜地を対象とするような広範な領域の観測に適用できるものではない。
特開２００１−５０７８１号公報

本発明は、上記問題点に対処し、崩落の恐れのある傾斜地にセンサを配設し、常時その斜面の状況を観測してその測定データを開示し、関係者が情報を共有して適切な対処が実施できるようにする地崩れ感知装置を提供することを目的としている。

前記のように傾斜地の崩落の危険性を感知するには種々の要因をモニターする必要があって多点のセンサを必要とするが、この場合、総合力状態をモニターする方がより簡単であり、斜面の地滑り感知センサとして斜面上に１組あるいは精度向上のため２組の鋼索あるいは合成樹脂綱を用い、その１組を固定点に、また、他の１組を移動点に張ってこれらに発生する張力およびその展張形状の変化をモニターすることで斜面崩落の危険性を感知することが可能である。

本発明によれば、崩落の恐れのある傾斜地を対象としてその環境を観測し危険性を感知する地崩れ感知装置において、被観測斜面１に複数の基準固定点Ｆ１〜Ｆ５を設け、これらの基準固定点に仮想滑り面より深い地層Ｓ２まで穿孔し固定棒６を挿入して地層に固定し、それらの基準固定点Ｆ間に表層移動点Ｍ１〜Ｍ４を設け、その表層移動点Ｍに仮想滑り面Ｓ１より浅い地盤に穿孔し固定棒７を挿入して地盤に固定し、そして一方の端部となる基準固定点Ｆ１の固定棒６にその一端を固縛し各基準固定点Ｆを巡って他能の端部となる基準固定点Ｆ５の固定棒６にその他端を固縛した鋼索または合成樹脂綱による第１のワイヤーＪ１を設け、そのワイヤーＪ１に張力を付加しかつその張力を計測する張力計Ｈ１を介装し、その張力計測値を計測する地滑り検出ワイヤーセンサ５ａを設けている。
また、前記一方の端部となる基準固定点Ｆ１の固定棒６にその一端を固縛し前記各基準固定点Ｆと各表層移動点Ｍとを巡って前記他方の端部となる基準固定点Ｆ５の固定棒６にその他端を固縛した鋼索または合成樹脂綱による第２のワイヤーＪ２を設け、そのワイヤーＪ２に張力を付加しかつその張力を計測する張力計Ｈ２および上記表層移動点Ｍの移動量を計測する距離計Ｇを介装し、張力計測値と移動量計測値とを計測する地滑り検出ワイヤーセンサ５ｂを設けている。

なお、前記基準固定点は、２点の固定点Ｆ１およびＦ５を斜面１の下方に水平方向に離れて設定し、その２点の固定点Ｆ１およびＦ５の上方にそれぞれ固定点Ｆ２およびＦ４を設け、前記下方の固定点Ｆ１およびＦ５の中間点に固定点Ｆ３を設けるのが好ましい。
また、第１のワイヤーＪ１を下方の一方の固定点Ｆ１、その上方の固定点Ｆ２、中間の固定点Ｆ３、そして上方の他方の固定点Ｆ４、その下方の固定点Ｆ５の順に各固定点を通るように張設し、中間点Ｆ３に張力計Ｈ１を設ける。そして、これらの各固定点Ｆ１〜Ｆ５間に移動点Ｍ１〜Ｍ４をそれぞれ設け、第２のワイヤーＪ２を前記第１のワイヤーＪ１に沿い、固定点Ｆ１〜Ｆ５に加えて移動点Ｍ１〜Ｍ４をも通るように張設し、中間点Ｆ３に張力計Ｈ２および距離計Ｇを設けるのが好ましい。

そして、本発明によれば、被観測傾斜面１に少なくとも１組の前記地滑り検出ワイヤーセンサ５ａおよび／または５ｂを配設し、そして雨量計１５と震度計１６とを有してそれら雨量計１５および振動計１６と前記張力計Ｈとの各計測値を送信する地滑り観測装置Ｋをその近傍に設けている。

また、本発明によれば、少なくとも１つの前記地滑り観測装置Ｋから送信される各計測値を収集し、その計測値を所定間隔の時系列によるデータとして開示し通信手段を介してユーザに提供するデータ収集装置２０を設けている。

以上説明した構成による本発明によれば、以下の効果が得られる。
（ａ） 被観測斜面に設けた地滑り検出ワイヤーセンサによるその張力および表層移動量に加え、斜面付近の降雨量、震度を同時にモニターすることができるので、崩落の危険性を常時判断することができ、適切なアクションによって崩壊に伴う機材の損失、人命の喪失を未然に防止できる。
（ｂ） 観測データは、一定時間の間隔で逐次開示され、通信手段を介し常時アクセスできるので、全ての関係者が情報を共有し適切な対応が可能である。

以下、図面を参照して本発明実施の一形態について説明する。
図１および図２は、被観測斜面１に表層の移動を検知するために設けられた地滑り検知ワイヤーセンサ５ａ、５ｂ（図示例では各２組）の設置状態を示している。図において、符号Ｆ１〜Ｆ５は、基準固定点であり、それぞれの固定点には仮想滑り面Ｓ１より深い地層Ｓ２まで穿孔し、固定棒としてアースアンカーあるいはロックボルト６を挿入し先端が不動点として作用するよう固定されている。その固定は、楔、コッタなどの機械的固定方法やコンクリート等のグラウチングで周囲地盤との隙間を充填する方法によっている。

これら基準固定点Ｆ１〜Ｆ５の配置は、２点の固定点Ｆ１およびＦ５が、斜面１の下方に水平方向に離れて設定され、後記のワイヤー固縛用の一方の端部および他方の端部とし、その固定点Ｆ１およびＦ５の上方にそれぞれ固定点Ｆ２およびＦ４が設けられ、固定点Ｆ３は前記固定点Ｆ１およびＦ５の中間点に設けられている。

そして、上方に設置された基準固定点Ｆ２およびＦ４には、固定されたボルト６の上端を目抜き形のアイピースとしてこれに２重滑車（図示なし）を掛け、その２重滑車のうちの１滑車に１本ものの鋼索あるいは合成樹脂綱による第１のワイヤーＪ１を通している。一方、下方に設置した基準固定点Ｆ１およびＦ５には滑車を設けず、それぞれ第１のワイヤーＪ１の端部を固縛しており、ワイヤーＪ１の前記固定点Ｆ２およびＦ４間には２重滑車によって緊張点Ｃ１を設け、張力計Ｈ１を介して固定点Ｆ３に緊張し、第１のワイヤーＪ１をいわゆるＭ字形状に張設している。

また、図における符号Ｍ１〜Ｍ４は表層移動点であり、前記各基準固定点Ｆ１〜Ｆ５間にあって仮想滑り面Ｓ１より浅い地盤に穿孔、固定棒としてアースアンカーあるいはロックボルト７を挿入し土中あるいは岩中に固定しており、その固定には、楔、コッタなどの機械的固定方法や、コンクリート等のグラウチングから適切に選択されている。
そして斜面１から突出したアースアンカー（あるいはロックボルト）７の上端はアイボルト状とし、鋼索あるいは合成樹脂綱による第２のワイヤーＪ２を通している。この第２のワイヤーＪ２は、前記第１のワイヤーＪ１とともに固定点Ｆ１からＦ５までＭ字形状に張設され、第１のワイヤーＪ１とは、移動点Ｍ１〜Ｍ４に通されている点が相違し、２重滑車では他方の滑車に通されており、第１のワイヤーＪ１とは別に緊張点Ｃ２を設け、張力計Ｈ２を介して固定点Ｆ３に緊張されている。
（以下、符号５で、第１のワイヤーＪ１で構成される地滑り検知ワイヤーセンサ５ａと第２のワイヤーＪ２で構成される地滑り検知ワイヤーセンサ５ｂとを総称し、また、符号Ｊで、第１および第２のワイヤーを総称する。）

なお、これら第１および第２のワイヤーＪは、図示してないターンバックル、ローププラー、レバーブロック等の緊張具によって所定の張力で緊張されている。
また、落石防止のためのネットあるいはコンクリート被覆等の防護施設が施されている斜面については、それらの施設を覆ってワイヤーセンサ５を展張する。

こうして、Ｍ字形状に展張されたワイヤーＪの張力は前記張力計Ｈ１、Ｈ２で計測されており、また、各移動点Ｍの変位が固定点Ｆあるいは第１のワイヤーＪ１からのずれを距離計Ｇにより電気的あるいは音響的方法によって計測され、斜面表層の移動が観測されている。
この地滑り検知ワイヤーセンサは、必要に応じて５ａおよび／または５ｂを、また被観測斜面１の広さに対応して複数組み設置され、その計測結果は、近傍に設置された後記にて詳細説明する地滑り観測装置Ｋを介して送信するように構成されている。

図３〜図５は地滑り観測装置Ｋを示している。装置本体１１には、蓄電池１３および電子機器ラック１４が内装されてマストキャップ１２で覆われている。そのマストキャップ１２の上には、雨量計１５および震度計１６を備え、さらに、送受信用アンテナ（図示なし）を取り付けるアンテナマウント１７が立設され、また電源用の太陽電池１８が設けられている。
そして、前記地滑り検知ワイヤーセンサ５の測定値が入力され、それらの測定値と雨量計１５および震度計１６の測定値とともに、データセンタ（データ収集装置）２０へ送信されている。

次に、図６を参照し、上記の計測されたデータから地崩れを感知して対策を行うための情報の流れの態様を説明する。
地滑り観測装置Ｋは、それぞれの地滑り観測ワイヤーセンサ５の張力計Ｈおよび距離計Ｇと、装置Ｋ自体に設けられた雨量計１５および震度計１６とを所定時間の間隔でスキャンする。そして、その計測データはデータロガ１４ａに収集され、逐次、通信機１４ｂを介してデータセンタ２０へ送信される。
データセンタ２０では、観測装置Ｋからのデータを通信機２１で受信し、サーバ２２に送り、観測データの時刻歴一覧表を作成して通信手段（インターネット）に開示する。防災対策部署等のこれらデータのユーザは、通信手段を介してサーバ２２にアクセスし、対策等に利用する。
また、データセンタ２０で複数の被観測斜面１、・・・をモニターする場合は、それぞれの地滑り観測装置Ｋ、・・・からのデータをも収集しインターネット等に開示する。

次の図７は、これらの情報の流れおよびこれによって防災対策を行う一例をさらに詳しく示した図である。
観測装置Ｋにおいては、張力計（固定索張力センサＨ１および移動索張力センサＨ２）およびワイヤーセンサ５から毎時、毎日等の正時の瞬時値が、また自体に装備している雨量計（降水量センサ）１５から毎時、毎日等の降雨量の総量、震度計（水平・鉛直加速度センサ）１６から水平・鉛直加速度の毎時、毎日等の最大値、および計測時の時刻がそれぞれデータロガ１４ａに逐次入力され、これらは通信機１４ｂからデータセンタ２０へ送信される。

データセンタ２０では、観測装置Ｋから送られたデータを逐次通信機２１を介してサーバ２２に収集し、各時刻毎の時系列のデータとして一覧表にして開示する。その際、許容最小値および最大値を設定し、これに達しない時、あるいは越えたときにデータを赤字とし、危険表示をする。
一方、データの利用者は、インターネットを介してアクセスし、設定された判断基準（例えば、固定・移動索張力では、最大値を初期張力×２以上、最小値を初期張力×０．１以下、・・・）に基づいて防災対策を行う。

被観測斜面に本発明の地滑り検知ワイヤーセンサを設置した状態の一例を示す正面図。 図１の側断面図。 本発明に用いる地滑り観測装置の一例を示す側面図。 図３の上面図。 図３の下面図。 本発明による計測データの流れの態様を示す図。 本発明による計測データの流れおよびそれに基づく防災対策の一例を示す図。

符号の説明

１・・・被観測斜面
５、５ａ、５ｂ・・・地滑り検知ワイヤー
６、７・・・アースアンカーあるいはロックボルト（固定棒）
１１・・・観測装置本体
１５・・・雨量計
１６・・・震度計
２０・・・データセンタ
２２・・・サーバ
Ｆ１〜Ｆ５・・・基準固定点
Ｍ１〜Ｍ４・・・表層移動点
Ｃ１、Ｃ２・・・緊張点
Ｇ・・・距離計
Ｈ１、Ｈ２・・・張力計
Ｊ１、Ｊ２・・・ワイヤー（鋼索あるいは合成樹脂綱）
Ｋ・・・地滑り観測装置
Ｓ１・・・仮想滑り面
Ｓ２・・・仮想滑り面より深い地層

Claims (4)

1. 崩落の恐れのある傾斜地を対象としてその環境を観測し危険性を感知する地崩れ感知装置において、被観測斜面に複数の基準固定点を設け、これらの基準固定点に仮想滑り面より深い地層まで穿孔し固定棒を挿入して地層に固定し、それらの基準固定点間に表層移動点を設け、その表層移動点に仮想滑り面より浅い地盤に穿孔し固定棒を挿入して地盤に固定し、そして一方の端部となる基準固定点の固定棒にその一端を固縛し各基準固定点を巡って他方の端部となる基準固定点の固定棒にその他端を固縛した鋼索または合成樹脂綱による第１のワイヤーを設け、そのワイヤーに張力を付加しかつその張力を計測する張力計を介装し、その張力計測値を計測する地滑り検出ワイヤーセンサを設けていることを特徴とする地崩れ感知装置。
2. 前記一方の端部となる基準固定点の固定棒にその一端を固縛し前記各基準固定点と各表層移動点とを巡って前記他方の端部となる基準固定点の固定棒にその他端を固縛した鋼索または合成樹脂綱による第２のワイヤーを設け、そのワイヤーに張力を付加しかつその張力を計測する張力計および上記表層移動点の移動量を計測する距離計を介装し、張力計測値と移動量計測値とを計測する地滑り検出ワイヤーセンサを設けている請求項１に記載の地崩れ感知装置。
3. 被観測傾斜面に少なくとも１つの前記地滑り検出ワイヤーセンサを配設し、そして雨量計と震度計とを有してそれら雨量計および振動計と前記張力計との各計測値を送信する地滑り観測装置をその近傍に設けた請求項１および２に記載の地崩れ感知装置。
4. 少なくとも１つの前記地滑り観測装置から送信される各計測値を収集し、その計測値を所定間隔の時系列によるデータとして開示し通信手段を介してユーザに提供するデータ収集装置を設けた請求項３に記載の地崩れ感知装置。

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