JP4798787B2

JP4798787B2 - 地盤浸食判別装置および地盤浸食判別方法

Info

Publication number: JP4798787B2
Application number: JP2006314133A
Authority: JP
Inventors: 宏行坂井
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: JP2008129849A

Description

本発明は、地盤が浸食を受けたことで発生した地盤の変状あるいは変位が地盤崩落であるのか地盤ひび割れであるかの判別をするための地盤浸食判別装置および地盤浸食判別方法の技術分野に属するものである。

一般に、海岸や河岸では波浪や流水によって地盤浸食を受けており、このような地盤浸食によって発生する災害を未然に防止することが切望されている。ところでこのような災害発生を回避するためには、浸食の進捗状況を監視する必要があるが、これを人手に頼ることは効率が悪いだけでなく、場所によっては監視できないような危険箇所があったりするという問題がある。
そこで、光ケーブルをボーリング孔に装填し、浸食によって光ケーブルが破断したり、折曲したりすることの検知をして浸食状態を監視するようにしたものが知られている（特許文献１）。
特開平１１−３３６０４１号公報

ところで前記光ケーブルを用いて地盤の浸食を監視しようとする場合に、該監視しようとする地盤の性状について多種多様のものが有るのが実情で、ある地盤では地盤浸食により光ケーブルが破断ないしは光伝送をしないほどの折曲が発生することにより地盤浸食の検知はできるが、性状の異なる別の地盤においてはこのような破断ないしは折曲が発生するという保証はなく、このため監視しようとする地盤の性状に合わせて、地盤浸食があった場合に確実に破断ないしは折曲する光ケーブルをいちいち製作しなければならないことになって検知精度の信頼性に劣るだけでなく、この地盤浸食が地盤崩落なのか地盤ひび割れなのかを判別することができないのが実情であって、これらに本発明が解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、地盤の監視箇所に穿設したボーリング孔に挿入セットされて地盤の浸食を監視するための地盤監視具と、該地盤監視具からの監視結果に基づいて地盤浸食の判別をする浸食判別手段とを備え、地盤監視具は、光検知センサーがそれぞれ組込まれた複数の開口が間隙を存して一連状に設けられ、地盤が浸食を受けたことにより開口から入った光を前記光検知センサーで検知して出力する筒状の外筐を用いて構成され、浸食判別手段は、前記出力された検知信号が外筐の先端側から複数個連続してある場合には地盤崩落であると判別し、中間部に点在するものである場合には地盤ひび割れであると判別するように設定されていることを特徴とする地盤浸食判別装置である。
請求項２の発明は、浸食判別手段は、検知信号が先端開口からのみである場合には、地盤浸食が開始されたと判別するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の地盤浸食判別装置である。
請求項３の発明は、地盤の監視箇所に穿設したボーリング孔に挿入セットされて地盤の浸食を監視するための地盤監視具と、該地盤監視具からの監視結果に基づいて地盤浸食の判別をする浸食判別手段とを備え、地盤監視具は、光検知センサーがそれぞれ組込まれた複数の開口が間隙を存して一連状に設けられ、地盤が浸食を受けたことにより開口から入った光を前記光検知センサーで検知して出力する筒状の外筐を用いて構成され、浸食判別手段は、前記出力された検知信号が外筐の先端側から複数個連続してある場合には地盤崩落であると判別し、中間部に点在するものである場合には地盤ひび割れであると判別することを特徴とする地盤浸食判別方法である。

請求項１または３の発明とすることにより、外筐に形成の開口から入った光を光検知センサーが検知することに基づいて浸食監視ができることになって、光ケーブルを用いたもののように地盤の性状にあわせたものにする必要がないうえに、該検知された地盤浸食が、地盤崩壊であるか地盤ひび割れであるかの判別も簡単にできることになって、信頼性の高い地盤監視ができると共に早期対策を計ることが可能になる。
請求項２の発明とすることにより、地盤浸食の検知が先端開口だけである場合、地盤崩壊であるか地盤ひび割れであるかの判別はしないものの、地盤浸食が開始されたことの判別ができて、早期対策を図ることが可能になる。

次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図中、１は地盤の監視具であって、該監視具１は、長筒状をした外筐２と、該外筐２に収容される光検知センサー３とを用いて構成されている。前記外筐２は、鉄、ステンレス等の金属製、あるいはポリ塩化ビニルやポリメタクリル酸等の合成樹脂製の筒体からなるが、本発明においては地盤浸食に基づく地盤崩落にまで耐え得る強度が要求されることから金属製であることが好ましく、さらに長期間での監視において腐食を考慮した場合に、腐食しづらい金属、例えばステンレス鋼材を用いることが好ましい。外筐２が合成樹脂製である場合、透明を含めた透光性素材で形成されることがあり、このような場合には不透光性顔料を分散させて不透光の外筐２を形成しても良く、また表面あるいは裏面に不透光な塗料を塗布したり、不透光な布材や金属箔で被覆する等して不透光状態にしたものであってもよい。

そして外筐２には、後述するように所定の間隔を存して開口（窓）４が開設されているが、この間隔（ピッチ）は、等間隔（例えば１５ｃｍ間隔や２５ｃｍ間隔等）であってもよいが、ボーリング孔Ｘに監視具１をセットした場合に、該監視具１の孔奥側は間隔が大きく、孔入口側は間隔が小さくなるように間隔を異ならしめても勿論よい。このように間隔を異ならしめる場合、例えば先端側半部を２５ｃｍ間隔、基端側半部を１５ｃｍ間隔とするように段階的（二段階だけでなく、三段階等、必要において複数段階にすることができる）に異ならしめることもでき、また例えば、先端の２５ｃｍ間隔から次第にピッチを短くして、あるいは長くして基端で１５ｃｍ間隔になるように漸次間隔が短くなるあるいは長くなるように異ならしめても実施することができる。これら間隔を異ならしめるのは、確度（精度）の高い監視をしたい場合に間隔を短くし、さほど確度を必要としない監視でよいところについては間隔を長くするようにして使い分けることができる。

さらに外筐２は、１本の長筒体を用いて構成してもよいが、複数の短筒体５を一連状に連結しても構成することができる。この場合、短筒体５は、前記開口４を１個または２個以上の複数個が形成されたものとすることができ、本実施の形態では複数個が形成されており、これら短筒体５を連結部材６を用いて連結することで外筐２を形成している。

また、光検知センサー３は受光素子で構成され、このようなものとしてフォトトランジスタやフォトダイオード、硫化カドニウム（ＣｄＳ）が例示される。

一方、７は前記短筒体５の開口４部位に組込まれる監視室であって、該監視室７は、基板８によって一連状に連結された状態で短筒体５内に組込まれることで、該監視室７は開口４に対応する位置にセットされ、ビス７ａを用いて短筒体５に固定される。監視室７には、前記光検知センサー３と共に、該光検知センサー３が正常に光検知作動をしているか否かの診断をするための発光体９が光検知センサー３と対となって配設されている。発光体９は、寿命、消費電力、コスト等の経済性を考えたとき、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子であることが好ましい。そして監視室７は、開口４に対向する面部位を透光材で形成し、あるいは何も設けない状態としていて開口４からの光入射を可能とし、残りの面部位は不透光とし、これによって隣接する監視室７同士は光学的に遮断されていて互いに光の漏洩がないように設計されている。尚、本実施の形態では、開口４を透光性部材４ａで閉鎖して外筐２内に土砂が浸入しないようにしているが、外筐２内を透光性樹脂材を充填するようにしても土砂の浸入を防止することができる。

このようにして監視具１が形成されるが、さらに本実施の形態では、前記光検知センサー３からの光検知信号の入力および発光体９の発光をさせるための配線を纏めたケーブル１０を内装した筒体１１が前記監視具１に連結される状態で設けられている。そしてこのように形成された監視具１は、監視箇所に施工したボーリング孔Ｘに挿入セットされることになるが、監視具１は、開口４が下面を向くようにセットすることが、崩落した土砂が外筐上面に堆積しても監視ができることになるので好ましい。また、このようにすることで、受光部を土砂で遮光することができる。勿論、必要において開口４が横向き、上向きとなるように筒体１１をセットすることができる。

前記ケーブル１０は、筒体１１から引き出され、監視箇所近傍に配した送受信具１２に接続されている。送受信具１２は太陽電池１３を電源として起動するものであり、管理施設Ｙに設けた制御部１４からの制御信号に基づいて必要な指令の入出力をするようになっている。尚、管理施設Ｙが近くにあるような場合には、送受信具１２を用いることなく、ケーブル１０を延長して制御部１４に直接接続することもできる。また、き電設備がある場合、該き電設備から送受信具１２に直接電源を受けるようにしてもよい。

さらに本実施の形態では、制御部１４は図４のブロック回路図に示すようにパーソナルコンピューターにおいて構成され、表示用のディスプレイ１５、入力用のキーボード１６、プリンター１７およびスピーカ１８が接続され、さらには適宜の通信回線を介して図示しないホストコンピューターに接続され、必要な監視管理、警報発信管理等の管理業務が実行されるようになっている。前記制御部１４には、光検知センサー３からの光検知信号の有無に基づき、浸食があったか否かの判断をするためのソフトウエア、浸食判別をするためのソフトウエア、所定時間ごとに発光体９に対して発光指令を出力するためのソフトウエア等の各種のソフトウエアが格納されている。

次に、光検知センサー３からの光検知信号が入力された場合に、それがどのような地盤浸食であるかの判別を行う手順について図５に示すフローチャート図を用いて説明する。制御部１４において、電源投入によりシステムスタートをし、必要な情報読み込みをして初期設定がなされると、地盤浸食の判別制御が実行されることになるが、この実施の形態では、まず光検知センサー３からの光検知信号の入力があったか否かの判断Ｉがなされる。この場合において、制御部１４は、各光検知センサー３の配置を識別することができ、例えばこれは先端側から光検知センサー３−１、３−２、３−３、・・・、３−ｎと順番に番号当て（番地付け）をすることで識別できることになる。そして光検知信号の入力があった場合に、これが複数であるか否かの判断ＩＩがなされ、複数であった場合、連続する光検知センサー３−ｃ、３−ｄ、・・・からの光検知信号の入力であるか否かの判断ＩＩＩがなされ、連続する光検知信号の入力であった場合、さらに先端の光検知センサー３−１からの光検知信号の入力であるか否かの判断ＩＶがなされる。そして先端の光検知センサー３−１からの光検知信号の入力であった場合、これを地盤崩落と判断（判別）Ｖし、そして制御部１４は、先端の光検知センサー３−１から入力末端の光検知センサー３−ｉまでの開口４部位の地盤が崩落したとしてこれを記憶すると共に、ディスプレイ表示、プリントあるいは警報発令等の必要な報知をし、併せて該情報を外部送信することになる。

一方、前記判断ＩＩで光検知信号の入力が複数でない、つまり単数であると判断された場合、該光検知をした光検知センサー３が先端のものであるか否かの判断ＶＩがなされ、先端の光検知センサー３−１であると判断された場合、地盤浸食が開始されたと判断ＶＩＩされ、これを前記同様、ディスプレイ表示、プリントあるいは警報発令等の必要な報知をし、併せて該情報を外部送信することになる。これに対し、前記判断ＶＩで先端の光検知センサー３−１でなく、中間の光検知センサー３−ｉであると判断された場合、該判断された部位の地盤がひび割れたものであると判断ＶＩＩＩすると共に、ディスプレイ表示、プリントあるいは警報発令等の必要な報知をし、併せて該情報を外部送信することになる。

一方、前記判断ＩＩＩで、複数あった光検知が連続した光検知センサー３ではないと判断された場合、あるいは判断ＩＶで先端からの光検知ではないと判断された場合、該判断された部位の地盤がひび割れたものであると判断ＶＩＩＩすると共に、ディスプレイ表示、プリントあるいは警報発令等の必要な報知をし、併せて該情報を外部送信することになる。

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、監視対象地盤に穿設したボーリング孔Ｘに監視具１を挿入セットした状態にしておいた状態で地盤浸食を受けて地盤崩落Ａをした場合には、地盤崩落Ａが進むにつれて先端側から順番に開口４が露出して外光がここから入り込みをし、これによって、該開口４に設けた光検知センサー３が検知し、この検知信号が制御部１４に入力して地盤崩落の地盤浸食があったことの判断がなされることになる。また地盤浸食がひび割れＢである場合には、ひびを通って浸入した外光を開口４に設けた光検知センサー３で検知することになるが、この検知信号は、前述した地盤崩落のように先端側から順番の光検知ではなく、部分的あるいは局所的な検知となってこれが制御部１４に入力することになり、これによってひび割れの地盤浸食があったことの判断がなされることになる。

このようにボーリング孔Ｘに監視具１を挿入して地盤浸食の監視をすることになるが、該監視は、外筐２に形成した開口４に地盤浸食によって外光が入り込むか否かによってなされるため、従来の光ケーブルの破断や折曲に基づいて検知するもののように地盤性状に影響されることがなく、この結果、監視精度が高く、安定性がある地盤浸食の監視をすることができる。

しかもこのものでは、光検知をしている光検知センサー３が、先端から連続して複数有ると判断される場合には地盤崩落の浸食を受けたものであると判別し、先端からでなく中間部である（中間部に点在する）と判断される場合にはひび割れの浸食を受けたものであると判別し、しかもひび割れた部位、数、さらには大きさの特定ができることになって、各対応する対策を早期のうちに採れることになる。

地盤監視具を地盤にセットした状態を示す全体断面図である。地盤監視具の一部を省略した断面正面図である。地盤監視具を示すものであって、（Ａ）は開口部位の拡大断面側面図、（Ｂ）は開口部位の拡大断面正面図である。制御回路のブロック回路図である。制御手順の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１地盤監視具
２外筐
３光検知センサー
４開口
１４制御部

Claims

地盤の監視箇所に穿設したボーリング孔に挿入セットされて地盤の浸食を監視するための地盤監視具と、該地盤監視具からの監視結果に基づいて地盤浸食の判別をする浸食判別手段とを備え、地盤監視具は、光検知センサーがそれぞれ組込まれた複数の開口が間隙を存して一連状に設けられ、地盤が浸食を受けたことにより開口から入った光を前記光検知センサーで検知して出力する筒状の外筐を用いて構成され、浸食判別手段は、前記出力された検知信号が外筐の先端側から複数個連続してある場合には地盤崩落であると判別し、中間部に点在するものである場合には地盤ひび割れであると判別するように設定されていることを特徴とする地盤浸食判別装置。
浸食判別手段は、検知信号が先端開口からのみである場合には、地盤浸食が開始されたと判別するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の地盤浸食判別装置。
地盤の監視箇所に穿設したボーリング孔に挿入セットされて地盤の浸食を監視するための地盤監視具と、該地盤監視具からの監視結果に基づいて地盤浸食の判別をする浸食判別手段とを備え、地盤監視具は、光検知センサーがそれぞれ組込まれた複数の開口が間隙を存して一連状に設けられ、地盤が浸食を受けたことにより開口から入った光を前記光検知センサーで検知して出力する筒状の外筐を用いて構成され、浸食判別手段は、前記出力された検知信号が外筐の先端側から複数個連続してある場合には地盤崩落であると判別し、中間部に点在するものである場合には地盤ひび割れであると判別することを特徴とする地盤浸食判別方法。