JP6210823B2 - 斜面安定計算装置、計算方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、斜面安定計算装置、計算方法、及びプログラムに関する。

従来、斜面安定計算において円弧すべり面を計算する方法として、格子点を中心とした円弧を用いた計算方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、円弧すべり面を計算する方法では、円弧で示せる単純な形状の面しか計算することができなく、複雑な形状の面を計算することができなかった。

そのため、斜面安定計算において複合すべり面を計算する方法として、複数の直線、または円弧を複合して計算する方法が知られている。

特許３１４３６９６号公報

しかしながら、従来の複合すべり面を計算する方法では、各区分面を計算するために座標値をすべて入力する必要があり、人手によって煩雑な作業を行っていた。そのため、設計者は、まず経験則などから最も危険であると予測されるすべり面を数十個程度特定する。設計者は、特定したすべり面の座標値を人手によって入力して計算を繰り返して斜面安定計算を行っていたが、計算精度が十分ではない場合があった。

本発明の１つの側面は、斜面安定計算において複雑な形状の面を容易に計算することができる斜面安定計算装置を提供することを目的とする。

一態様における、斜面に係る計算を行う斜面安定計算装置であって、前記計算を行うための入力値を入力するための入力手段と、前記入力値に基づいて前記斜面を所定の間隔で区分し、前記区分ごとに区分面を計算する区分面計算手段と、前記区分面をつなぎ合わせて複合面を計算する複合面計算手段と、を有し、前記入力値は、少なくとも前記区分面計算手段が計算を開始する座標値と、前記所定の間隔を示す間隔値と、前記区分面を計算するための所定の角度である計算角度と、であり、前記区分面計算手段は、前記座標値、前記計算角度、及び前記間隔値に基づいて計算された点を基点とし、前記計算角度に基づいて前記区分面を計算することを特徴とする。

斜面安定計算において複雑な形状の面を容易に計算することができる。

本発明の一実施形態に係る斜面安定計算装置の一例を説明する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る全体処理の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る計算を開始する点の左側の区分面を計算する処理の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る計算を開始する点の右側の区分面を計算する処理の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る地中に埋められている物体に基づいた区分面を計算する処理の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る計算を開始する点を２入力した場合の全体処理の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る計算結果の表示の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態における斜面安定計算装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

低い地盤、または斜面に土砂を盛り上げて平坦、または周囲より高くする、いわゆる盛土、及び高い地盤、または斜面を切り取り平坦、または周囲より低くする、いわゆる切土などの工事に係る斜面には、その設計基準が監督官庁などによって定められている。設計基準では、面の探索、及び規定の斜面安定計算に基づいて斜面の安定について計算するように定められている。本発明の一実施形態に係る斜面安定計算装置は、斜面の安定に係る計算を行うものである。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る斜面安定計算装置の一例を説明する機能ブロック図である。

斜面安定計算装置１００は、入力部１０５５１と、制御部１０５５２と、区分面計算部１０５５３と、複合面計算部１０５５４と、出力部１０５５５と、を有する。

入力部１０５５１は、斜面安定計算装置１００にデータを入力する処理を行う。例えば入力部１０５５１は、斜面安定計算装置１００に接続された入力装置などから入力されたデータを取得する。なお、入力部１０５５１は、入力されたデータを斜面安定計算装置１００が読み込み可能な形式にデータを変換する処理を行ってもよい。また、入力部１０５５１は、入力されたデータからヘッダデータなど不要な情報を削除する処理を行ってもよい。

制御部１０５５２は、斜面安定計算装置１００の有する各装置、または斜面安定計算装置１００に接続された外部装置（図示せず）の制御を行う。

区分面計算部１０５５３は、ＣＰＵ１００３（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって、プログラムを実行し、区分面に係る計算を行う。

複合面計算部１０５５４は、ＣＰＵ１００３によって、プログラムを実行し、複合面に係る計算を行う。

出力部１０５５５は、斜面安定計算装置１００からデータを出力する処理を行う。例えば出力部１０５５５は、斜面安定計算装置１００に接続されたディスプレイ１００６１、メディア１００７１、またはプリンタ（図示せず）などへデータを出力する。なお、出力部１０５５５は、出力先が読み取り可能な形式にデータを変換してから出力してもよい。

なお、斜面安定計算装置１００は、安全率を計算する安全率計算部（図示せず）を有してもよい。安全率の計算については、詳細は後述する。

＜全体処理＞
図２は、本発明の一実施形態に係る全体処理の一例を示すフローチャートである。

図３は、本発明の一実施形態に係る全体処理の一例を説明する図である。

以下、図３に示す斜面１において複合面Ａ０を計算する場合を例に説明する。

図３において斜面１に対して垂直方向をＹ軸、断面方向をＸ軸とする。

ステップＳ０２０１では、斜面安定計算装置１００は、入力値の入力処理を行う。

１つ目の入力値は、例えば、図３に示す計算を開始する点Ｓ０の座標値、斜面１の地表面Ｇに係る座標値である。斜面安定計算装置１００は、計算を開始する点Ｓ０の座標値を計算の起点にする。計算を開始する点Ｓ０の座標値は、設計者によって入力される値である。斜面安定計算装置１００は、各区分で区分面を計算するための座標値をＳ０の座標値から計算するため、区分面を計算するための座標値を設計者が区分ごとに入力していた作業を省略することができる。各座標値を計算する処理は、詳細は後述する。

２つ目の入力値は、斜面１の区分において計算される区分面を計算するために用いる計算角度α、区分の間隔を示す間隔値ΔＬなどである。

計算角度αは、区分ごとに計算される点を基点として区分面を計算する角度の間隔を示す。計算角度αの値を大きくすると、計算される区分面は少なくなり、斜面安定計算装置１００は、計算する区分面のデータ量を少なくすることができる。計算角度αの値を小さくすると、計算される区分面は多くなり、斜面安定計算装置１００は、区分面を細かく計算することができる。計算角度αを用いた計算は、詳細は後述する。計算角度αは、設計者によって入力される値であるため、データ量と、区分面を計算する精度と、を調整して計算角度αを入力する。

間隔値ΔＬは、区分ごとに計算される点を基点として区分面を計算する距離の間隔を示す。間隔値ΔＬの値を大きくすると、区分が少なくなるため計算される区分面は少なくなり、斜面安定計算装置１００は、計算する区分面のデータ量を少なくすることができる。間隔値ΔＬの値を小さくすると、区分が多くなるため計算される区分面は多くなり、斜面安定計算装置１００は、区分面を細かく計算することができる。間隔値ΔＬを用いた計算は、詳細は後述する。間隔値ΔＬは、設計者によって入力される設定値であるため、設計者がデータ量と、区分面を計算する精度と、を調整して間隔値ΔＬを入力する。

３つ目の入力値は、Ｓ０からＳ１を計算するために用いるＹ軸方向の間隔であるΔＹである。ΔＹは、設計者によって入力される設定値である。Ｓ１は、Ｓ０とΔＹに基づいて計算される。Ｓ１の計算方法は、詳細は後述する。

４つ目の入力値は、Ｙ軸方向の計算範囲の下限値である。下限値は、図３で示すいわゆるネバーカットライン（以下、ネバーカットラインという。）ＹＬを示す値である。ネバーカットラインＹＬは、例えば斜面１をボーリング（Ｂｏｒｉｎｇ）などで調査して求める。ネバーカットラインＹＬは、例えばコンクリート面など十分な硬さがあり、せん断破壊がおこらない層、いわゆる基盤層と、基盤層の上に土などが積層された層、いわゆる軟弱層と、の境界などである。下限面は、例えばネバーカットラインなどで設定される。

５つ目の入力値は、Ｘ軸方向における計算の上限の座標値ＲＥ、およびＸ軸方向における計算の下限の座標値ＲＳである。

なお、入力値は、他に別のパラメータを含んでもよい。

ステップＳ０２０２では、斜面安定計算装置１００は、ステップＳ０２０１で入力された入力値に基づいて区分面を計算する処理を行う。区分面の計算する処理は、詳細は後述する。

ステップＳ０２０３では、斜面安定計算装置１００は、ステップＳ０２０２で計算した区分面Ａ１乃至Ａ５について安全率を計算する。安全率を計算する処理は、詳細は後述する。

ステップＳ０２０４では、斜面安定計算装置１００は、複合面に係る計算の処理を行う。

複合面に係る計算の処理は、ステップＳ０２０２で計算した区分面Ａ１乃至Ａ５をつなぎ合わせて面Ａ０を計算する。例えば、斜面安定計算装置１００は、計算した区分面Ａ１の左端であるＳ２に計算した区分面Ａ２をつなげる。同様に、斜面安定計算装置１００は、計算した区分面Ａ２左端であるＳ３に計算した区分面Ａ３をつなげる。さらに、斜面安定計算装置１００は、計算した区分面Ａ１の右端であるＳ１に区分面Ａ４をつなげる。同様に、斜面安定計算装置１００は、計算した区分面Ａ４右端であるＳ５に計算した区分面Ａ５をつなげる。したがって、斜面安定計算装置１００は、区分面Ａ１乃至Ａ５をつなげて図３に示すように複合面Ａ０を計算する。

複合面に係る計算の処理は、ステップＳ０２０３で計算した区分面Ａ１乃至Ａ５の連続した面Ａ０の”抵抗力”と”滑動力”の総和に基づいて最も安全率の低い複合面を計算する。抵抗力と滑動力について詳細は後述する。

ステップＳ０２０５では、斜面安定計算装置１００は、ステップＳ０２０４で計算した面Ａ０の計算結果を出力する出力処理を行う。

＜区分面を計算する処理＞
図４は、本発明の一実施形態に係る計算を開始する点の左側の区分面を計算する処理の一例を説明する図である。

図４で説明する処理は、図２のステップＳ０２０２の一部に相当する。図４で説明する処理は、計算を開始する点Ｓ０の左側にある図３の区分面Ａ１、Ａ２、およびＡ３を計算する処理である。

図３の区分面Ａ１、Ａ２、およびＡ３は、点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４を計算し、各点を結ぶことで計算されるため、まず斜面安定計算装置１００は、点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４の座標値を計算する。

図４（ａ）は、Ｓ１の計算方法を説明する図である。

Ｓ１は、図４（ａ）に示すようにＳ０の座標値から入力値のΔＹをＹ軸方向に移動させた点である。Ｓ０の座標値は、ステップＳ０２０１の処理において入力値として入力されている。

図４（ｂ）は、Ｓ２の計算方法を説明する図である。

Ｓ２は、図４（ａ）で説明した計算方法によって計算されたＳ１を基点として計算される。Ｓ２は、計算の条件によって複数の点が算出される。Ｓ２は、Ｓ１の座標値と、計算角度αと、間隔値ΔＬと、によって計算される。例えばＳ２は、図４（ｂ）に示すようにＳ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ２Ｃ、およびＳ２Ｄが計算される。

具体的には、Ｓ２Ａは、直線ＬＳ２Ａと、直線ＶＳ２と、の交点である。したがって、Ｓ２Ａは、直線ＬＳ２Ａと、直線ＶＳ２と、から計算される。直線ＬＳ２Ａは、図４（ｂ）に示すように直線ＶＳ１に対して左回りの計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。直線ＶＳ１は、Ｓ１を通る垂線である。直線ＶＳ２は、直線ＶＳ１を間隔値ΔＬ並行移動させた垂線である。

同様に、Ｓ２Ｂは、直線ＬＳ２Ｂと、直線ＶＳ２と、の交点である。直線ＬＳ２Ｂは、図４（ｂ）に示すように直線ＬＳ２Ａに対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。

同様に、Ｓ２Ｃは、直線ＬＳ２Ｃと、直線ＶＳ２と、の交点である。直線ＬＳ２Ｃは、図４（ｂ）に示すように直線ＬＳ２Ｂに対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。

同様に、Ｓ２Ｄは、直線ＬＳ２Ｄと、直線ＶＳ２と、の交点である。直線ＬＳ２Ｄは、図４（ｂ）に示すように直線ＬＳ２Ｃに対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。

図３の区分面Ａ１は、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ２Ｃ、およびＳ２Ｄのうちいずれかと、Ｓ１と、を結んだ線によって計算される。

なお、図４（ｂ）で示すように、Ｓ２Ｄは、ネバーカットラインＹＬを超過する点である。Ｓ２ＤのようにネバーカットラインＹＬを超過する点が計算された場合、以後の計算において、Ｓ２は、Ｓ２Ｄ以外となるＳ２Ａ、Ｓ２Ｂ、およびＳ２Ｃのうちいずれかの点を選択して計算する。斜面安定計算装置１００は、ネバーカットラインＹＬを超過する点を含む面を計算から除外することで、計算量を少なくすることができる。

以下、Ｓ２をＳ２Ｃとした場合の例で、Ｓ３の計算方法を説明する。

図４（ｃ）は、Ｓ２をＳ２Ｃとした場合のＳ２、および区分面Ａ１を説明する図である。

Ｓ３は、Ｓ２の座標値と、計算角度αと、間隔値ΔＬと、によって計算される。

図４（ｄ）は、Ｓ３の計算方法を説明する図である。

Ｓ３は、Ｓ２を基点として図４（ｂ）で説明したＳ２の計算方法と同様の計算方法で計算できる。したがって、Ｓ３は、図４（ｄ）に示すようにＳ３Ａ、Ｓ３Ｂ、およびＳ３Ｃが計算される。

なお、図４（ｄ）で示すように、Ｓ３Ａは、地表面Ｇを超過する点である。Ｓ３Ａのように地表面Ｇを超過する点が計算された場合、斜面安定計算装置１００は、Ｓ３Ａの座標値を補正する処理を行う。

図４（ｅ）は、地表面Ｇを超過する点を補正するための処理を説明する図である。

図４（ｅ）の補正前のＳ３Ａは、直線ＬＳ３Ａと、直線ＶＳ３と、の交点である。直線ＬＳ３Ａは、図４（ｂ）の直線ＬＳ２Ａと同様に、直線ＶＳ２に対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ２を通る直線として計算される。直線ＶＳ３は、図４（ｂ）の直線ＶＳ２と同様に、直線ＶＳ２を間隔値ΔＬ並行移動させた垂線として計算される。

補正前のＳ３Ａが地表面Ｇを超過している点と判断された場合、Ｓ３Ａは、図４（ｅ）に示すように地表面Ｇを示す直線と、直線ＬＳ３Ａと、の交点である補正後のＳ３Ａに補正される。

斜面１の地表面Ｇに基づいてＳ３Ａを補正する処理を行うことによって、斜面安定計算装置１００は、不要なデータとなる地表面Ｇを超過した区分面をなくすことができる。

図４（ｆ）は、区分面を計算する処理の終了を説明する図である。

区分面を計算する処理は、例えば図４（ｆ）に示すＳ３Ａのように、地表面Ｇに達する点が計算されるまで繰り返される。Ｓ３の計算において地表面Ｇに達したＳ３Ａとなった場合、Ｓ３Ａを基点とした区分面を計算する処理は行われない。Ｓ３の計算において地表面Ｇに達していないＳ３Ｂ、およびＳ３Ｃの場合、Ｓ２およびＳ３の計算と同様にＳ３を基点とした区分面を計算する処理を行う。図４（ｆ）に示すＳ４のように、地表面Ｇに達した点が計算された場合、斜面安定計算装置１００は、区分面を計算する処理を終了する。

また、区分面を計算する処理は、計算角度に基づく計算の範囲が設定されていてもよい。例えば、図３の区分面Ａ１の計算においてＳ２にＳ２Ｂを選択した場合を例に説明する。

図４（ｇ）は、計算角度に基づく計算の範囲の一例を説明する図である。

Ｓ３は、図４（ｇ）で示すように、図４（ｄ）で説明した計算角度αに基づく計算方法によって、Ｓ３ＧＡ、Ｓ３ＧＢ、Ｓ３ＧＣ、およびＳ３ＧＤが計算される。

計算角度に基づく計算の範囲を設定することによって、Ｓ３ＧＡ、Ｓ３ＧＢ、Ｓ３ＧＣ、およびＳ３ＧＤのうち、Ｓ３ＧＡ、Ｓ３ＧＢ、およびＳ３ＧＣを選択し、Ｓ３ＧＤを削除する処理を行う。計算角度に基づく計算の範囲は、例えば、計算角度範囲を示す直線ＲＡＬによって示される。直線ＲＡＬは、区分面Ａ１を０°として反時計回りに９０°回転させた直線である。よって角度βは９０°となる。角度βを９０°とした場合である図４（ｇ）を例に説明する。

図４（ｇ）において、直線ＲＡＬを超過し、直線ＲＡＬの右側に示されるＳ３ＧＤは、削除の対象となる。

なお、角度βは、９０°に限られない。角度βは、ユーザが任意に設定可能であり、例えば実験などによって計算が不要と判断できる角度が設定されてもよい。

計算角度範囲を設定することによって、斜面安定計算装置１００は、計算角度範囲を超過する点を含む面を計算から除外することで、計算量を少なくすることができる。

図４（ｈ）は、本発明の一実施形態に係る計算を開始する点の左側の区分面を計算する処理の計算結果の一例を説明する図である。

Ｓ２を図４（ｂ）のＳ２Ｃ、Ｓ３を図４（ｆ）のＳ３Ｂ、およびＳ４を図４（ｆ）のＳ４とした場合、斜面安定計算装置１００は、図４（ｈ）に示すように区分面Ａ１、Ａ２、およびＡ３を計算することができる。

図５は、本発明の一実施形態に係る計算を開始する点の右側の区分面を計算する処理の一例を説明する図である。

図５で説明する処理は、図２のステップＳ０２０２の一部に相当する。図５で説明する処理は、計算を開始する点Ｓ０の右側にある図３の区分面Ａ４、およびＡ５を計算する処理である。

図３の区分面Ａ４、およびＡ５は、点Ｓ１、Ｓ５、およびＳ６を計算し、各点を結ぶことで計算される。

図５（ａ）は、Ｓ５の計算方法を説明する図である。

Ｓ１は、図４（ａ）で説明した計算方法によって計算される。

Ｓ５は、図４（ａ）で説明した計算方法によって計算されたＳ１を基点として計算される。Ｓ５は、計算の条件によって複数の点が算出される。Ｓ５は、Ｓ１の座標値と、計算角度αと、間隔値ΔＬと、によって計算される。例えばＳ５は、図５（ａ）に示すようにＳ５Ａ、Ｓ５Ｂ、Ｓ５Ｃ、およびＳ５Ｄが計算される。

具体的には、Ｓ５Ａは、直線ＬＳ５Ａと、直線ＶＳ５と、の交点である。したがって、Ｓ５Ａは、直線ＬＳ５Ａと、直線ＶＳ５と、から計算される。直線ＬＳ５Ａは、図５（ａ）に示すように直線ＶＳ１に対して左回りの計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。直線ＶＳ１は、Ｓ２の計算のＶＳ１と同様である。直線ＶＳ５は、直線ＶＳ１を間隔値ΔＬ並行移動させた垂線である。

同様に、Ｓ５Ｂは、直線ＬＳ５Ｂと、直線ＶＳ５と、の交点である。直線ＬＳ５Ｂは、図５（ａ）に示すように直線ＬＳ５Ａに対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。

同様に、Ｓ５Ｃは、直線ＬＳ５Ｃと、直線ＶＳ５と、の交点である。直線ＬＳ５Ｃは、図５（ａ）に示すように直線ＬＳ５Ｂに対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。

同様に、Ｓ５Ｄは、直線ＬＳ５Ｄと、直線ＶＳ５と、の交点である。直線ＬＳ５Ｄは、図５（ａ）に示すように直線ＬＳ５Ｃに対して計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ１を通る直線である。

区分面Ａ４は、Ｓ５Ａ、Ｓ５Ｂ、Ｓ５Ｃ、およびＳ５Ｄのうちいずれかと、Ｓ１と、を結んだ線によって計算される。

以下、Ｓ５をＳ５Ｄとした場合の例でＳ６の計算方法を説明する。

図５（ｂ）は、Ｓ５をＳ５Ｄとした場合のＳ５、および区分面Ａ４を説明する図である。

図５（ｃ）は、Ｓ６の計算方法を説明する図である。

Ｓ６は、Ｓ５の座標値と、計算角度αと、間隔値ΔＬと、によって計算される。例えばＳ６は、図５（ｃ）に示すようにＳ６Ａ、Ｓ６Ｂ、Ｓ６Ｃ、およびＳ６Ｄが計算される。

Ｓ６Ａは、Ｓ５の計算と同様に、直線ＶＳ５に対して左回りの計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ５を通る直線ＬＳ６Ａと、直線ＶＳ６と、の交点である。

Ｓ６Ｂは、Ｓ５の計算と同様に、直線ＬＳ６Ａに対して左回りの計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ５を通る直線と、直線ＶＳ６と、の交点である。

Ｓ６Ｃは、Ｓ５の計算と同様に、直線ＬＳ６Ｂに対して左回りの計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ５を通る直線と、直線ＶＳ６と、の交点である。

Ｓ６Ｄは、Ｓ５の計算と同様に、直線ＬＳ６Ｃに対して左回りの計算角度αの角度があり、かつ、Ｓ５を通る直線と、直線ＶＳ６と、の交点である。

区分面を計算する処理は、例えば図４で説明した計算を開始する点の左側の区分面を計算する処理と同様に、地表面Ｇに達する点が計算されるまで繰り返される。例えばＳ６がＳ６Ｄとなった場合、Ｓ６Ｄを基点とした区分面を計算する処理は行われない。Ｓ６の計算において地表面Ｇに達していないＳ６Ａ、Ｓ６Ｂ、およびＳ６Ｃの場合、Ｓ６を基点とした区分面を計算する処理を行う。図４（ｆ）に示すＳ４と同様に地表面Ｇに達した点が計算された場合、斜面安定計算装置１００は、区分面を計算する処理を終了する。

なお、Ｓ５、またはＳ６を計算する処理は、図４で説明した計算を開始する点の左側の区分面を計算する処理と同様に、斜面安定計算装置１００は、ネバーカットラインＹＬを超過する点を含む面を計算から除外することを行ってもよい。例えば、図４（ｂ）のＳ２Ｄのように、Ｓ５ＡがネバーカットラインＹＬを超過する点である場合、以後の計算において、Ｓ５は、Ｓ５Ａ以外となるＳ５Ｂ、Ｓ５Ｃ、およびＳ５Ｄのうちいずれかの点を選択して計算する。斜面安定計算装置１００は、ネバーカットラインＹＬを超過する点を含む面を計算から除外することで、計算量を少なくすることができる。

また、Ｓ５、またはＳ６を計算する処理は、図４で説明した計算を開始する点の左側の区分面を計算する処理と同様に、地表面Ｇを超過する点が計算された場合、斜面安定計算装置１００は、座標値を補正する処理を行ってもよい。例えば図５（ｃ）で示すＳ６Ｄのように、Ｓ６Ｄが地表面Ｇを超過する点である場合、図４（ｄ）のＳ３Ａと同様に、図４（ｅ）で説明した地表面Ｇを示す直線と、直線ＬＳ６Ｄと、の交点にＳ６Ｄを補正する処理を行ってもよい。

なお、Ｓ５、またはＳ６を計算する処理は、図４で説明した計算を開始する点の右側の区分面を計算する処理と同様に、図４（ｇ）で説明した計算角度に基づく計算の範囲を設定してもよい。例えば、図５（ｃ）のＳ６Ｅは、計算角度範囲ＲＡＬを超過する点として計算から除外される。

図５（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る計算を開始する点の右側の区分面を計算する処理の計算結果の一例を説明する図である。

Ｓ５を図５（ａ）のＳ５Ｄ、およびＳ６を図５（ｃ）のＳ６Ｄを地表面Ｇとの交点に補正した点とした場合、斜面安定計算装置１００は、図５（ｄ）に示すように区分面Ａ４、およびＡ５を計算することができる。

なお、区分面を計算する処理は、計算する範囲を設定してもよい。例えば、Ｘ軸方向の計算する範囲を設定する場合、図３で示す範囲に設定する場合、Ｘ軸方向における計算の上限の座標値ＲＥ、およびＸ軸方向における計算の下限の座標値ＲＳを超過した点は、削除する処理を行う。

＜変形例＞
なお、区分面を計算する処理は、地中に埋められている物体に基づいて計算してもよい。

地中に埋められている物体に基づいて計算を図４（ｂ）で説明した区分面Ａ１の計算の場合を例に説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係る地中に埋められている物体に基づいた区分面を計算する処理の一例を説明する図である。

図６は、Ｓ２の計算において、Ｓ２Ａの計算を行う場合である。

Ｓ２Ａを計算するために、直線ＬＳ２Ａを計算する過程において、斜面１の実地調査などで物体２が埋まっていることがわかっている場合、斜面安定計算装置１００は、Ｓ２Ａについて以後の計算を行わないようにする。図６に示すように直線ＬＳ２Ａが物体２のモデルを横切る場合なので、斜面安定計算装置１００は、Ｓ２Ａを以後の計算から除外し、計算量を少なくすることができる。

物体２は、例えばコンクリートなど固さのある物体である。

また、図６の場合、斜面安定計算装置１００は、直線ＬＳ２Ａを物体２の形状に沿う直線に変更して計算してもよい。

＜安全率を計算する処理＞
図２のステップＳ０２０２における区分面を計算する処理によって、区分面Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、およびＡ５が計算された場合、斜面安定計算装置１００は、安全率を計算する処理を行う。安全率を計算する処理は、図２のステップＳ０２０３の処理に相当する。

安全率を計算する処理は、計算された各区分面について”抵抗力”と”滑動力”に基づいて安全率を計算する。

安全率Ｆｓは、面の上にある土の塊などが面に沿って滑ろうとする力、いわゆる滑動力（以下、滑動力という。）と、滑動力に対する抵抗力（以下、抵抗力という。）と、を対比した下記（式１）を用いて計算される。

滑動力は、例えば面の上にある土の塊などにかかる重力から計算される。

抵抗力は、例えば粘着力、および摩擦力などから計算される。

具体的には、安全率Ｆｓは、例えば下記（式２）で示されるいわゆるフェレニウス法、または下記（式３）で示されるいわゆる修正フェレニウス法などによって計算される。

本実施形態では、（式２）および（式３）の傾斜角は計算角度αから求めることも可能である。本実施形態では、（式２）および（式３）の区分の間隔は間隔値ΔＬである。

斜面安定計算装置１００は、安全率Ｆｓを複合面Ａ０ごとに計算する。

＜複合面に係る計算の処理＞
斜面安定計算装置１００は、点Ｓ１を基点とした図４（ｈ）で計算した左側の区分面と、同じく点Ｓ１を基点として左側の区分面と連続した図５（ｄ）で計算した右側の区分面からなる図３の複合面Ａ０を計算することができる。

複合面に係る計算の処理は、例えば計算された複合面のうち、安全率を計算する処理によって最も安全率の値が低い複合面を特定する処理を行う。

なお、最も安全率の値が低い複合面を特定するは、安全率の値が低い複数の複合面を特定する処理でもよい。例えば、安全率の値が低い複数の複合面を特定する処理は、計算された複合面のうち、最も安全率の値が低い１０つの複合面を特定するでもよい。

また、複合面に係る計算の処理は、所定の安全率以下の複合面を特定する処理でもよい。例えば、斜面安定計算装置１００は、（式１）において分母の抵抗力の値が分子の抵抗力の値以下の値である複合面、すなわち安全率Ｆｓが１以下の値となる複合面を特定するでもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態で説明した斜面安定計算装置１００を用いるため、斜面安定計算装置１００の説明を省略する。

第２実施形態では、斜面安定計算装置１００は、第１実施形態と同様に図２の全体処理を行う。第２実施形態は、第１実施形態とステップＳ２０４の処理が異なる。

第２実施形態では、入力値は、計算を開始する点を複数入力する。

以下、計算を開始する点を２点入力する場合を例に説明する。

図７は、本発明の一実施形態に係る計算を開始する点を２入力した場合の全体処理の一例を説明する図である。

第２実施形態の区分面を計算する処理では、斜面安定計算装置１００は、第１実施形態で説明したＳ０を計算を開始する点とした計算と同様の処理で、図７に示すようにＳ１０を計算を開始する点として区分面を計算する。

Ｓ１乃至Ｓ６、および区分面Ａ１乃至Ａ５の計算は、第１実施形態で示した計算であるため説明を省略する。

第１実施形態で説明した区分面を計算する処理と同様の計算で、Ｓ１０を計算を開始する点として例えばＳ１１乃至Ｓ１４が計算された場合、斜面安定計算装置１００は、区分面Ｂ１、Ｂ２、およびＢ４を計算できる。

斜面安定計算装置１００は、複合面を区分面Ａ１乃至Ａ５と、区分面Ｂ１、Ｂ２、およびＢ４と、をつなぎ合わせて複合面を計算する。

計算を開始する点を複数入力して計算することによって、斜面安定計算装置１００は、斜面１の凹凸などを反映した複雑な形状の複合面を計算することができる。

なお、斜面安定計算装置１００は、複合面、または安全率の計算結果を図で表示してもよい。

図８は、本発明の一実施形態に係る計算結果の表示の一例を説明する図である。

図８（ａ）は、計算した複合面の表示の一例である。

複合面は、計算された区分面を例えば図８（ａ）に示すように斜面１に線分を記載して表示する。

図８（ｂ）は、計算した安全率の表示の一例である。

安全率は、図８（ｂ）に示すように例えば計算された安全率のうち安全率が低いいくつかの複合面を斜面１に線分を記載して表示する。

図８（ｃ）は、計算した安全率の表示の別の一例である。

安全率は、図８（ｃ）に示すように例えば計算された安全率を斜面１に色付けして表示する。

図２のステップＳ０２０５の出力処理は、図８で示した図を表示するための処理を行う。

なお、実施形態は、計算を開始する点を２点入力する場合に限られない。実施形態は、計算を開始する点を３点以上入力してもよい。

＜ハードウェア構成＞
図９は、本発明の一実施形態における斜面安定計算装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。

斜面安定計算装置１００は、コンピュータである。斜面安定計算装置１００は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、サーバ、またはメインフレームなどである。

斜面安定計算装置１００は、補助記憶装置１００１と、記憶装置１００２と、ＣＰＵ１００３と、を有する。また、斜面安定計算装置１００は、コネクタ１００４と、入力Ｉ／Ｆ１００５と、出力Ｉ／Ｆ１００６と、メディアドライブ１００７と、を有する。

斜面安定計算装置１００の各構成要素は、バス（Ｂｕｓ）１００８により接続されている。

補助記憶装置１００１は、ＣＰＵ１００３、および制御装置（図示せず）などの制御によって、ＣＰＵ１００３が行う処理の中間結果を含む各種データ、パラメータ、またはプログラムなどの情報を記憶する。補助記憶装置１００１は、例えば、ハードディスク、フラッシュＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などである。

記憶装置１００２は、ＣＰＵ１００３が実行するプログラムが使用する記憶領域、いわゆるメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）などの主記憶装置である。記憶装置１００２は、データ、プログラム、またはパラメータなどの情報を記憶する。

ＣＰＵ１００３は、斜面安定計算装置１００が行う各処理のための演算、または制御を行う。例えばＣＰＵ１００３は、バス１００８を介して補助記憶装置１００１と、記憶装置１００２と、入力Ｉ／Ｆ１００５と、出力Ｉ／Ｆ１００６と、の間で情報の入出力を行う。また、ＣＰＵ１００３は、各種のプログラムを実行する。

コネクタ１００４は、外部装置（図示せず）と接続し、外部装置（図示せず）と入出力を行うためのバス、いわゆる外部バスである。コネクタ１００４は、例えばＵＳＢなどである。

入力Ｉ／Ｆ１００５は、斜面安定計算装置１００に入力装置を接続するためのインタフェース（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。入力装置は、例えば、処理に必要な値、またはコマンドなどを入力するキーボード１００５１などである。入力装置は、二次元の移動距離を斜面安定計算装置１００に入力するマウス１００５２などである。入力装置は、ペンタブレットなどポインティングデバイスなどでもよい。なお、入力装置は、コネクタ１００４に接続される構成でもよい。

出力Ｉ／Ｆ１００６は、処理結果などを表示する出力装置であるディスプレイ１００６１、ディスプレイ１００６１に出力する画像信号を制御する処理回路（図示せず）、ドライバ（図示せず）、およびケーブル（図示せず）などである。

メディアドライブ１００７は、記録媒体であるメディア１００７１と接続し、情報の入出力を行うための処理を行う。メディア１００７１は、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ブルーレイなど光ディスクである。メディア１００７１は、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、またはＳＤ（登録商標）カード、コンパクトフラッシュ（登録商標）などのフラッシュメモリでもよい。

バス１００８は、斜面安定計算装置１００の各構成要素間の通信に用いられる。バス１００８は、いわゆる内部バスである。バス１００８は、例えばＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｂｕｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ）である。

＜まとめ＞
以上、本実施形態で示した通り、斜面安定計算装置１００は、少なくとも入力値である計算を開始する点Ｓ０の座標値、計算角度α、及び間隔値ΔＬを取得さえすれば、点Ｓ０の座標値、計算角度α、及び間隔値ΔＬから区分面を計算し、計算された区分面をつなぎ合わせて、複合面を計算することができる。このため、斜面安定計算装置１００は、斜面安定計算において複雑な形状の面を容易に計算することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

Ｓ０ 計算を開始する点
Ａ０ 複合面
Ａ１〜Ａ５ 区分面
ΔＬ 区分の間隔
ΔＹ Ｙ軸方向の間隔
α 計算角度
Ｇ 地表面
ＲＥ Ｘ軸の上限値
ＲＳ Ｘ軸の下限値
ＹＬ ネバーカットライン
１ 斜面
１００ 斜面安定計算装置
１００１ 補助記憶装置
１００２ 記憶装置
１００３ ＣＰＵ
１００４ コネクタ
１００５ 入力Ｉ／Ｆ
１００５１ キーボード
１００５２ マウス
１００６ 出力Ｉ／Ｆ
１００６１ ディスプレイ
１００７ メディアドライブ
１００７１ メディア
１００８ バス
１０５５１ 入力部
１０５５２ 区分面計算部
１０５５３ 複合面計算部
１０５５４ 制御部
１０５５５ 出力部

Claims (6)

1. 斜面に係る計算を行う斜面安定計算装置であって、
   前記計算を行うための入力値を入力するための入力手段と、
   前記入力値に基づいて前記斜面を所定の間隔で区分し、前記区分ごとに区分面を計算する区分面計算手段と、
   前記区分面をつなぎ合わせて複合面を計算する複合面計算手段と、を有し、
   前記入力値は、
   少なくとも前記区分面計算手段が計算を開始する１の座標値と、前記所定の間隔を示す間隔値と、前記区分面を計算するための所定の角度である計算角度と、であり、
   前記区分面計算手段は、
   前記座標値、前記計算角度、及び前記間隔値に基づいて計算された点を基点とし、前記計算角度に基づいて前記区分面を計算する斜面安定計算装置。
2. 前記区分面計算手段は、
   前記斜面の地表面、前記斜面の下限面、または計算する角度の範囲に基づいて区分面の計算する範囲を限定する請求項１に記載の斜面安定計算装置。
3. 少なくとも前記斜面に対する滑動力と、前記滑動力に対する抵抗力と、に基づいて安全率を計算する安全率計算手段を有し、
   前記複合面計算手段は、
   複合面のうち前記安全率が最も低い複合面を計算する請求項１または２に記載の斜面安定計算装置。
4. 前記入力手段は、
   前記座標値を２以上入力する請求項１乃至３に記載のいずれかの斜面安定計算装置。
5. 斜面に係る計算を行う斜面安定計算方法であって、
   前記計算を行うための入力値を入力するための入力手順と、
   前記入力値に基づいて前記斜面を所定の間隔で区分し、前記区分ごとに区分面を計算する区分面計算手順と、
   前記区分面をつなぎ合わせて複合面を計算する複合面計算手順と、を有し、
   前記入力値は、
   少なくとも前記区分面計算手順が計算を開始する座標値と、前記所定の間隔を示す間隔値と、前記区分面を計算するための所定の角度である計算角度と、であり、
   前記区分面計算手順は、
   前記座標値、前記計算角度、及び前記間隔値に基づいて計算された点を基点とし、前記計算角度に基づいて前記区分面を計算する斜面安定計算方法。
6. コンピュータに請求項５に記載の斜面安定計算方法を実行させるためのプログラム。