JP4700273B2 - 落石防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、弾性変形可能なシート体を用いた落石防止装置に関するものである。

予想される落石規模や設置現場の近隣環境に応じて種々の落石防止装置が開発されている。
例えば、斜面の裾部に所定の感覚を隔てて支柱を立設すると共に、これらの支柱間に鋼製のネットを張り渡した構造の落石防止装置が特許文献1により知られている。
特許文献１に記載の落石防止装置は、落石を受けた場合にロープや金網の塑性変形抵抗と、支柱が塑性変形する際の変形抵抗によって落石のエネルギーを吸収するものである。
特開平７−５４３１６号公報

前記した従来の落石防止装置にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞落石があった場合には、落石防止装置を構成するロープ、金網、支柱がそれぞれ塑性変形する。したがって塑性変形した後は、そのまま利用することができない。
＜２＞そのために、次回の崩壊に備えて塑性変形した部材を新しいものと交換しなければならないが、足場の悪い山間部や斜面において、変形した落石防止装置を解体する作業や、大重量の交換部材を現場まで運搬して交換する作業は、重労働であるうえに高い危険性を伴う作業となる。

上記のような課題を解決するために、本発明の落石防止装置は、弾性変形する繊維を主体として、その斜面で予想される落石の規模に応じた弾性限界を維持する程度に積層したシート体を使用し、このシート体によって、落石の発生が予想される斜面を被覆して構成したものである。

さらに本発明の落石防止装置は、弾性変形する繊維を主体として、その斜面で予想される落石の規模に応じた弾性限界を維持する程度に積層したシート体を使用し、このシート体を、所定の間隔で立設した支柱間に取り付けて構成したものである。

さらに本発明の落石防止装置は、弾性変形する繊維を主体として、その斜面で予想される落石の規模に応じた弾性限界を維持する程度に積層したシート体を使用し、このシート体を、所定の間隔で立設した支柱の上部間に取り付け、落石を取り込むポケット空間を形成すると共に、前記したシート体で支柱の下流側斜面を被覆して構成したものである。

さらに、本発明の落石防止装置は、前記した何れかの落石防止装置において、シート体を落石のエネルギーに応じて複数枚の繊維の積層体で構成したものである。

さらに、本発明の落石防止装置は、前記した何れかの落石防止装置において、落石と当接するシート体の受撃面を、このシート体と別体の補強材で覆って構成したものである。

本発明の落石防止装置は次のようないずれか一つの効果を得ることができる。
（１）本発明の落石防止装置は、シート体の弾性変形によって落石のエネルギーを吸収する構成である。
そのために落石はシート体の戻る力によって繰り返し斜面に衝突することになり、この衝突によって急激に、かつ効率的にエネルギーを吸収することができる。
（２）落石があった場合でも、各部材が元の状態に戻るので次の落石に備えて交換や修理を行う必要がなく、きわめて経済的である。
また次の落石が発生しても、弾性変形により復元した落石防止装置により同様に対応することができるから安全性が向上する。
（３）繊維製のシート体は従来の鋼製材料と比較して軽量で取扱性に優れるため、シート体の加工が容易であり、しかも施工性がよく低コストで施工することができる。
（４）鋼製材料を使用した従来の落石防止装置のようにサビなどの腐食の問題がないから、落石防止作用を長期間に亘って保証することができる。
（５）シート体を複数枚の繊維の積層体で構成することで、予想される落石エネルギーの規模に応じて、小規模落石から大規模落石に至るまでの広範囲に亘って対処することができる。
殊に繊維一枚当たりの伸び率（エネルギーに応じた弾性変形量）が判明しているので、エネルギー吸収の設計がし易い利点もある。
（６）シート体の受撃面を補強材で覆うことで、落石によるシート体の損傷を軽減することができるだけでなく、補強材をシート体と別体としたことで、シート体の弾性変形を阻害せずにエネルギーの吸収をすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る落石防止装置の一例について説明する。

＜１＞本発明のエネルギーの吸収原理
本発明の落石防止装置は、落石の運動エネルギーを金網や支柱の塑性変形によってではなく、シート体１の弾性変形によって吸収するものである。

＜２＞シート体
本発明の落石防止装置ではシート体１を使用するが、このシート体１は弾性繊維をシート状に編成することによって構成する。
この弾性繊維は公知の各種弾性素材を伸縮自在な形態に編成したものであるが、所定の弾性限界を有する繊維や織物を含むものである。
シート体１は弾性繊維の単層で構成してもよいが、単層の場合にはエネルギーの吸収に限界がある。そこで、数枚から数十枚に重ねた弾性繊維の積層体でシート体１を構成するとよい。
複数の弾性繊維を積層する場合、各弾性繊維の間を部分的または全面的に一体に接続するか、或いは複数の弾性繊維を一体化にせずに重合させたままとする。
一枚の弾性繊維の伸び率は判明しているので、予想される落石のエネルギーに応じてシート体１を構成する弾性繊維の積層枚数を選択すればよい。

弾性繊維の素材としては例えば図５に示すように、中心にポリウレタン糸１ａを配置し、その外周に５〜７デニールのナイロン糸１ｂ，１Ｃを多重に巻き付けたものを採用することができる。
外周にナイロンフィラメントを可巻きしただけのものをシングルカバードヤーン（ＳＣＹ）と言い、逆方向に交差するようにもう1度巻き付けたものをダブルカバードヤーン（ＤＣＹ）というが、そのいずれでも使用することができる。
なお、図５に示した繊維の構造は一例であって、その他の同様の機能を備えた公知の弾性繊維を利用することができる。

＜３＞覆式の落石防止装置
図１〜図４にシート体１を用いて各種形式の落石防止装置に適用した例を示す。
何れの形式の落石防止装置にあっても、塑性変形によらず、シート体１の弾性変形によってエネルギーを吸収するのが本発明の特徴である。

図１は落石の予想される斜面Ａをこのシート体１で被覆して構成した覆式の落石防止装置に適用した例を示す。
ちょうどベッドの上にシーツを広げた状態でシート体１を落石の発生が予想される範囲に亘って斜面Ａに被覆する。
さらにシート体１上に縦横方向に交差させてネット状に形成した補強用のロープ２を張り渡し、各ロープ２の両端を斜面Ａに固定してシート体１の全体を押さえる。

そのため、シート体１で覆った範囲内で落石が変位しようとしても、シート体１とネット状のロープ２群に押さえられて落石の変位が拘束される。
また落石が変位してシート体１の裏側を落石が移動する場合、シート体１と斜面Ａとの間の摩擦抵抗によりエネルギーが吸収されながら落下する。
この際、上記したエネルギーの吸収作用と並行して、落石がシート体１に衝突してシート体１が弾性変形してエネルギーを吸収する。
その直後にシート体１は元の形状に復元しようと収縮するために、落石を斜面Ａに戻す力として作用する。
そのため、落石はバウンドするような状態で斜面Ａに衝突させられ、この衝突によって落石のエネルギーが吸収されるものである。
このように、シート体１で斜面Ａを被覆した場合には、このバウンドの繰り返しによって落石のエネルギーを急激に低減させることができる。
また落石の通過後、シート体１は自己復元力により元の形状に復元する。
尚、各ロープ２の端部近くに公知の各種の摩擦抵抗式の緩衝装置を介在すると、エネルギーの吸収性能が高くまるうえに、ロープ２を斜面Ａに取り付けるためのアンカー類の破壊を回避することもできる。

＜４＞ポケット式の落石防止装置
図２は所定の間隔で立設した支柱４の上部間に、シート体１の一端を取り付けると共に、垂下させた大半のシート体１で支柱４の下流側の斜面Ａを被覆して構成したポケット式の落石防止装置に適用した例を示す。
本例も前述した覆式と同様に、図示を省略したネット状の補強用のロープによってシート体１の全体を押さえていて、各水平方向のロープの両端が斜面Ａに固定してある。

落石が発生した場合、シート体１の上端と斜面Ａ間の開口内に落石が入り込み、
シート体１を押し広げながら落石が落下する。
シート体１と斜面Ａ間の摩擦抵抗により落石のエネルギーを吸収しつつ、シート体１の弾性変形に伴うシート体１と斜面Ａ間におけるリバウンドの繰り返しによって落石のエネルギーを吸収しながら斜面Ａの下流の安全な地帯へ落石を誘導する。

＜５＞立設式の落石防止装置
図３は所定の間隔で立設した支柱４間にシート体１を取り付けて構成した立設式の落石防止装置に適用した例を示す。
本例では一対の支柱４間にシート体１をループ状に巻き掛けて設置した場合を示すが、巻き掛けないで平面的に設置することも勿論可能である。

図５に示すように落石がシート体１に衝突すると、シート体１が弾性変形してエネルギーを吸収する。

＜６＞エネルギー吸収性能について
図５の（Ａ）に支柱４の間にシート体１を巻き掛けて設置した落石防止装置のモデル図を示す。支柱４間の距離Ｌは５ｍとする。
シート体１として、ナイロン糸とポリウレタン糸で編成し、引張応力が１０ＫＮ／ｍ２で、変形量が５０％の布地を使用する。
布幅１ｍ当たりで落石を受けると仮定した場合、図５の（Ｂ）に示すようにシート体１を一枚の布地で吸収可能なエネルギーは、１０ＫＮ×（５．０ｍ×５０％）＝２５ＫＪとなる。
布地を例えば５枚積層した場合は、２５ＫＪ×５枚で１２５ＫＪとなり、小規模落石用の１００ＫＪへの対応が可能である。
また布地を例えば２０枚積層した場合は、２５ＫＪ×２０枚で５００ＫＪとなり、中規模落石用の４００ＫＪへの対応が可能である。

また引張応力が１０ＫＮ／ｍ２で、変形量が２００％の布地を使用した場合、図５の（Ｃ）に示すように、一枚の布地で吸収可能なエネルギーは、１０ＫＮ×（５．０ｍ×２００％）＝１００ＫＪとなる。
布地を例えば５枚積層した場合は、４００ＫＪとなり、中規模落石用への適用が可能となり、布地を例えば２０枚積層した場合は、２０００ＫＪとなり、大規模落石用への適用が可能となる。

以上のことから、予想される落石の規模に応じてシート体１を構成する布地の積層枚数を選択すればよい。特にシート体１はワイヤロープや金網と比べて、軽量で薄厚であるため、運搬や取り扱いに便利である。
またエネルギーの吸収性能が同等であっても、図４の（Ｂ）と（Ｃ）に示したように、変形量の異なるシート体１を選択して使用することにより、落石防止装置の設置現場の下流側に住宅や交通路などの既設構造物が位置する場合に、これらの既設構造物への衝突を回避することができる。実用上、変形量が５０％〜４００％程度で、小規模落石から大規模落石に対処することが可能である。

尚、以上は立設式の落石防止装置について説明したが、覆式やポケット式の落石防止装置についても同様である。

＜７＞その他の形態について
シート体１は既述したように弾性繊維によって構成しているから、鋭利な岩の角などによって裂け易いと言う問題も予想される。
そのために、例えば図６に示すように、シート体１の落石が当接する受撃面に、ポケットのような収納部５を設け、この収納部５内にシート体１と別体の金網６などのせん断に強い補強材を収納して対処することも考えられる。
その場合に金網６などの補強材をシート体１に固定すると、シート体１の備えている大きな変形性能が金網６などの補強材によって制約されてしまう。
したがって、両者を固定することなく、金網６などを収納部５に挿入するだけにとどめることが好ましい。

収納部５を設けず、シート体１の外側から小面積の金網６などの補強材を相互に独立させた状態で、タイル張りのように、多数枚を張り付ける構造を採用することもできる。
以上のようなシート体１を補強する構成は、立設式だけでなく、覆式やポケット式の落石防止装置にも同様に採用することができる。

本発明に係る落石防止装置（覆式）の説明図。 本発明に係る落石防止装置（ポケット式）の説明図。 本発明に係る落石防止装置（立設式）の説明図。 シート体による落石エネルギーの吸収メカニズムの説明図で、（Ａ）は落石の衝突前の説明図、（Ｂ）は落石の衝突時の説明図、（Ｃ）は変形量が大きいシート体を使用したときの落石の衝突時の説明図。 シート体を構成する繊維の説明図。 落石防止装置の他の形態の説明図。

符号の説明

１・・・シート体
２・・・ロープ
６・・・金網
Ａ・・・斜面

Claims (5)

1. 弾性変形する繊維を主体として、
   その斜面で予想される落石の規模に応じた弾性限界を維持する程度に積層したシート体を使用し
   このシート体によって、落石の発生が予想される斜面を被覆して構成した、
   落石防止装置。
   
2. 弾性変形する繊維を主体として、
   その斜面で予想される落石の規模に応じた弾性限界を維持する程度に積層したシート体を使用し
   このシート体を、所定の間隔で立設した支柱間に取り付けて構成した、
   落石防止装置。
   
3. 弾性変形する繊維を主体として、
   その斜面で予想される落石の規模に応じた弾性限界を維持する程度に積層したシート体を使用し
   このシート体を、所定の間隔で立設した支柱の上部間に取り付け、
   落石を取り込むポケット空間を形成すると共に、
   前記したシート体で支柱の下流側斜面を被覆して構成した、
   落石防止装置。
   
4. シート体を落石のエネルギーに応じて複数枚の繊維の積層体で構成した、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載の落石防止装置。
   
5. 落石と当接するシート体の受撃面を、
   このシート体と別体の補強材で覆って構成した、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の落石防止装置。