JPH09264766A - 岩石崩落監視装置及び岩石崩壊監視交通システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 岩石の崩落を事前に検知し、予報を出力する
ことのできる岩石崩落監視装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 岩石等の崩落危険監視区域に配置された
複数個の計測センサー６１と、前記計測センサー６１に
より検出された信号に基づいて、岩石等の崩落可能性の
評価値と危険度を複数段階に分類し、岩石等の崩落可能
性を定量的に評価する手段６５とを具備することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、岩石崩落監視装置
及び岩石崩壊監視交通システムに関する。その他、雪
崩、土石流等の監視装置として応用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、岩石が崩壊し、転落
するときに発生する振動信号を検出し、警報を出力する
装置が知られているが、警報は岩石の崩壊とともに出力
されるため、付近の通行者等の事故の未然防止は不可能
である。

【０００３】また、類似技術として、図１６に示す土石
流監視装置が知られている。この装置は、川３３から海
３５へと至る土石流が発生して、山３１の麓に設けられ
たセンサー３０に大きな異常が検出されたとき、例え
ば、センサー３０自身が土石流により流される等が検出
された場合に、その信号を信号中継点３２を経由して、
下流域にある民家３４に危険を知らせるというものであ
る。

【０００４】従って、発生前の予知については、殆ど無
力であるばかりか、時間的な余裕もないので、監視装置
本来の役目を果たしているとは言えない実情にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】岩石崩落監視装置で
は、次の課題がある。 崩落予知のための予兆の微弱信号を検出する必要があ
ること。 道路であるため、不特定多数の車輌通行があり、岩石
の崩落予兆と通行車輌に関連した信号と弁別する必要が
あること。

【０００６】同様に、岩石の崩落予兆と岩石の崩落危
険箇所における固有の想定信号、海岸であれば波浪、鉄
道が並走するのであれば鉄道通過信号とを弁別する必要
があること。 道路沿線に岩石の崩落危険性のある崖などがある場合
に、一般の通行者は、その危険性を全く知ることができ
ないこと。

【０００７】危険性が指摘されても、その危険度のレ
ベルを知ることができないこと。 管制当局においては、岩石の崩落予兆信号と現実との
対応指標がないこと。 岩石が崩落した時点で発生する振動信号では、崩落事
故調査に利用できるに留まり、付近の通行者の事故を未
然に防止することができないこと。

【０００８】本発明は、上記課題を解決すること、即
ち、岩石の崩落を事前に検知し、予報を出力することの
できる岩石崩落監視装置及び岩石崩壊監視交通システム
を提供することを目的とする。ここで、岩石が風化等に
よって崩落に到る以前に、内部の微細な割れの進行に伴
って、弾性エネルギーが解放されるため、弾性波が生じ
る。そのような現象は、ＡＥ(Acoustic Emission）と呼
ばれ、ＡＥが発生することによって検出される信号、つ
まり、ＡＥ信号は耳で聞こえる音声周波数（20〜20,000
Hz）以上の超音波である場合が多い。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した課題〜につ
いて、その解決手段を示す。 （１）については、岩石の崩落予兆の微弱な信号を検
出するために適当と考えられる複数箇所に計測センサ
ー、例えば、ＡＥ（Acoustic Emission)センサーを設置
し、その予兆を検出する。 （２）については、適当と考えられる道路上にＡＥセ
ンサーを設置し、（１）で設置したＡＥセンサー出力と
道路面に設置されたＡＥセンサーとの入力信号の相関関
係及び各々のＡＥセンサー設置場所における信号伝達特
性を考慮した信号処理を施すことにより、岩石の崩落予
兆と通行車輌信号とを弁別する。

【００１０】（３）については、監視を要する崩落危
険箇所で通行車輌以外の固有な想定信号発生源に、ＡＥ
センサーを設置し、（２）と同様な手法で岩石の崩落予
兆と固有の想定信号とを弁別する。 （４）については、岩石崩落監視装置を設置する。 （５）については、（１）のＡＥセンサーが検出する
微弱信号のレベルを権威者の合議等により決定される複
数段階の危険度レベルと比較して交通システムに表示さ
せる。この場合の主な考慮パラメータは、信号レベル、
信号発生位置（監視区域内の危険速度を予め分類してお
く）及び推定される崩落規模などである。

【００１１】（６）現状では、この種のデータと現実の
岩石の崩落の対応関係については、（４）の岩石崩落監
視装置によるデータ収集と現実の経過の積み重ねで、
（５）での危険度レベルに修正を加えながら、危険度判
定指標の信頼性を上げる。 （７）ＡＥセンサーにより検出された信号に基づいて、
岩石の崩落を事前に検知し、予報を出力する。

【００１２】

【発明の実施の形態】崖、路面及び適当な位置に取り付
けられたＡＥセンサーは、各々の位置で岩石の崩落信号
の予兆のみならず通行車輌による路面の”きしみ”、”
振動”及び自然現象その他の外的要因による信号を検出
する。このため、岩石の崩落の予兆を精度良く確実に捉
えるには、外的要因による信号を弁別し、補正すること
が必要である。

【００１３】そこで、本発明では、（ｉ）岩石の崩落信
号と通行車輛信号との弁別、（ii）岩石の崩落信号と外
的要因信号との弁別について、次のような要領により解
決している。

【００１４】（ｉ）について、ＡＥセンサーは、崖、路
面のきしみ及び振動を検出するが、その信号検出は距離
によって減衰し、信号の伝達特性は伝達物質の素性によ
って異なることが知られている。従って、崖及び路面に
配置したＡＥセンサーの出力は信号の発生位置及び発生
状況に応じたものであり、各々のセンサーの位置関係に
よる信号の時間遅れ及び強弱等の相関処理を行うこと
で、信号発生位置を特定できる。信号発生位置特定の基
本原理を図１に示す。同図に示す方法は、センサNo.1と
No.2の位置関係とセンサーNo.1とNo.2の発生信号の時間
遅れｔ等により、信号発生位置を特定する。図１では、
式（１）により、ｌ₁とｙを未知数として求めるもので
ある。

【００１５】

【数１】

【００１６】尚、通行車輛による信号は、通常の場合、
図３〜図５に示すように、路面９に埋設されたＡＥセン
サー４，７が最も強く信号を検出すること、通行車輛の
移動速度を考慮することで任意の時間における信号の発
生位置及び発生位置とＡＥセンサーの位置関係が定まる
ので、前述のように、信号の時間遅れ、強弱等の信号処
理を実施することで、岩石の崩落信号と通行車輛による
信号の弁別が可能である。

【００１７】（ii）について、外的要因に基づく信号、
例えば、海岸道路における波浪による信号と岩石の崩落
による信号の弁別は、基本的な考え方は（ｉ）の通行車
輛信号の弁別と同様である。但し、波浪による信号は自
然環境に左右され、台風等の場合には変動範囲も広く、
且つ、通行車輛の移動速度等のように法則性がないの
で、ＡＥセンサーの個数を増やすなど配慮が必要であ
る。しかし、岩石の崩落予知の信頼性を確保するために
は波浪等の外的要因による信号と岩石の崩落による信号
の弁別は非常に重要である。

【００１８】以上、（ｉ）、（ii）により、岩石の崩落
信号と通行車輛及び波浪による信号の弁別が可能とな
る。従って、本発明の岩石崩落監視装置を危険区域の適
切な位置に設置し、崩落の予兆を示す信号を常時監視
し、崩落の予知を行うことが可能となる。

【００１９】異常信号が検出された場合には、信号レベ
ル、信号発生位置及び推定される崩落規模を考慮して定
められた危険度制定指標を自動的に計算し、交通管制シ
ステムへ信号を伝達すると共に現場の表示板に危険判定
結果を表示する。従って、岩石が崩落する以前に発生す
る信号を検出し、崩落の予報を出力することで、付近の
通行者の事故を未然に防ぐ。

【００２０】尚、岩石崩落監視装置では、計測用のセン
サー取り付ける位置及び個数が非常に重要である。この
ため、センサーの位置及び個数については、監視区域の
地形的な特徴を考慮して決定しなければならない。そこ
で、以下に示す実施例では、上下２方向に適当な位置に
適当な個数の計測用センサーが取り付けられている。

【００２１】

【実施例】

〔実施例１〕本発明の第一の実施例に係る岩石崩落監視
装置の基本構成を図２に示す。同図に示すように、この
岩石崩落監視装置は、複数のＡＥセンサー６１、プリ信
号増幅装置６２、メイン信号増幅装置６３、Ａ／Ｄ変換
器６４、パーソナルコンピュータ６５、レーザドップラ
ー速度計６６、信号伝達特性データベース６７、フロッ
ピーディスク６８等から構成される。ＡＥセンサー６１
は、岩石が崩壊する以前、または、通過車輛などが発生
するＡＥ（Acoustic Emission)信号を検出する。

【００２２】ＡＥセンサー６１で検出した信号はプリ信
号増幅装置６２で増幅され、更に、メイン信号増幅装置
６３で増幅される。増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ
変換器６４に取り込まれてデジタル信号に変換され、更
に、変換されたデジタル信号はパーソナルコンピュータ
６５へ取り込まれる。

【００２３】パーソナルコンピュータ６５は、このよう
にして得られたデータと共に、レーザドップラー速度計
６６により求められた通行車輛の速度と、信号伝達特性
データベース６７に保存されているＡＥセンサー間の信
号伝達特性とに基づいて、岩石等の崩落可能性を定量的
に評価する。信号伝達特性データベース６７は、予め、
各ＡＥセンサーの近くをハンマー等で加振し、人口的な
地盤の歪み、振 動を与え、その信号が他の計測点にど
れほどの速さ、強さで伝わるのかを調べて作成する。

【００２４】尚、フロッピーディスク６８には、データ
及びソフトウェアが保存される。ＡＥセンサー６１、パ
ーソナルコンピュータ６５、レーザドップラー速度計６
６、の配置の一例を図３，図４に示す。パーソナルコン
ピュータ６５等は、図中に符号１０で示すように、路面
９の脇に配置され、また、レーザドップラー速度計６６
は、図中に符号８で示すように、路面９に対し二箇所に
配置されている。崖１には、岩石崩落予兆検出用のＡＥ
センサー２，３が上下二箇所に配置されると共に、路面
には、通行車輛信号検出用としてＡＥセンサー４，７が
一定間隔で配置されている。

【００２５】このような岩石崩落監視装置では、次のよ
うな要領により、岩石の崩落を監視する。先ず、複数個
取り付けられたＡＥセンサー６１からの出力を一定時間
毎に常時自動的に監視し、センサー出力の変動の有無を
調査する。この場合、どの程度の変動を以て変動有り、
無しと判断するのか、各計測点毎にその変動レベルを変
えて監視するかなどが診断のノウハウとなる。

【００２６】次に、変動が認められた場合には、各ＡＥ
センサ出力との相関及び時間遅れ等を予め作成した信号
伝達特性データベース６７とレーザドップラー速度計６
６による通行車輛の移動速度を参照しながら、車輛通行
信号との弁別を行う。引き続き、検出された変動信号が
崩落の予兆を示す信号であることが確認された場合に
は、崩落の位置推定を検出信号が検出された近くの計測
センサの位置関係を考慮して図１に示すような要領で信
号発生位置を自動的に推定する。

【００２７】この際、計算に用いる各ＡＥセンサー６１
の出力レベル差によって、推定位置の確信度等を導入す
るなどの配慮がシステムの信頼性向上のポイントとな
る。そして、崩落の予兆がある確信度を以て確認させれ
た場合には、別途設けられた交通管制センターに交通遮
断等の信号を伝達し、最寄りの危険箇所から通行車輛を
排除することで、岩石の崩落による人身事故を未然に防
ぐことができる。

【００２８】〔実施例２〕本発明の第二の実施例を図５
に示す。本実施例は、二つのＡＥセンサーを利用して通
行車輛の速度を計測するものである。即ち、ＡＥセンサ
ー４，７の近傍には、それぞれＡＥセンサー１１，１２
が追加して配設されている。ＡＥセンサー１１，１２と
ＡＥセンサー４，７の間の距離は、任意の車輛の速度が
計測できるようなある距離、例えば、車の長さ以下とす
る。

【００２９】従って、ＡＥセンサー１１，１２の近くを
車輛が通過する場合、ＡＥセンサー１１，１２はそれに
応じた出力を検出するので、二つのＡＥセンサー１１，
１２の間を通過するのに要する時間を計測することで、
通過車輛の移動速度を計算することができる。尚、その
他の構成は、前述した実施例１と同様であり、同様の作
用効果を奏する。

【００３０】〔実施例３〕本発明の第三の実施例を図
６、図７に示す。本実施例は、監視区域が海岸に面して
いる場合における岩石崩落監視装置に係るものである。
同図に示すように、波浪による計測信号と岩石崩落の予
兆とを弁別するために、海岸部の防波堤１５の消波ブロ
ック１４間に計測センサー１６〜１９が配置されてい
る。

【００３１】波浪による信号は、自然環境の変化に大き
く依存し、且つ変化が非常にランダム的なので通行車輛
の場合に比べて計測センサーが増える傾向にある。それ
は、波浪による信号は通行車輛のように信号発生源がお
およそ一定速度で移動するわけではないので、各々のセ
ンサー出力をベースにして、他のセンサー出力をその伝
達特性を考慮して補正することになるためである。尚、
その他の構成は、前述した実施例１と同様であり、同様
の作用効果を奏する。

【００３２】〔実施例４〕本発明の第四の実施例を図
８、図９に示す。本実施例は、監視区域の道路に鉄道が
並走している場合における岩石崩落監視装置に係るもの
である。同図に示すように、レール２０に沿って所定間
隔に列車通過信号検出ＡＥセンサー２１，２２が配置さ
れている。

【００３３】列車は通行車輛と同様におおよそ一定速度
で監視区域を通過するので、列車に起因する信号と岩石
崩落予兆との信号弁別の基本的考え方は通行車輛と同様
に扱って良い。また、列車の速度検出については、第
一、第二の実施例の何れでも良い。尚、その他の構成
は、前述した実施例１と同様であり、同様の作用効果を
奏する。

【００３４】〔実施例５〕本発明の第五の実施例を図１
０、図１１に示す。本実施例は、監視区域の崖１の斜面
に表面付近だけでなく、深い位置にもＡＥセンサー２
３，２４，２５，２６を配置し、岩石崩落の予兆を立体
的に捉えるものである。これにより、崩落の規模が推定
できるので、危険予知の有用性を著しく高めることがで
きる。尚、その他の構成は、前述した実施例１と同様で
あり、同様の作用効果を奏する。

【００３５】〔実施例６〕本発明の第六の実施例を図１
２に示す。本実施例は、崩落予兆信号データベース６９
をパーソナルコンピュータ６５に接続したものである。
その他の構成は、図２に示す実施例と同様である。

【００３６】崩落予兆信号データベース６９は、ＡＥセ
ンサーが検出する微弱信号のレベルと、現実の岩石の崩
落の対応関係について、データ収集と現実の経過の積み
重ねにより作り上げたものである。従って、崩落予兆信
号データベース６９にアクセスして、危険度レベルに修
正を加えながら、危険度判定指標の信頼性を上げること
ができる。

【００３７】〔実施例７〕本発明の第六の実施例を図１
３，１４に示す。本実施例では、岩石等の崩落が予兆さ
れるときに、交通を管制するものである。即ち、監視区
域の路面上に支柱５３を介して表示板５４が架設され、
この表示板５４は信号ライン５２を通じてパーソナルコ
ンピュータ１０に接続されている。また、パーソナルコ
ンピュータ１０は、信号ライン５１を介して交通管制当
局（図示省略）と接続している。

【００３８】表示板５４は、通過車輛又は歩行者等に対
して、岩石等の崩落の危険性があることを表示する目的
で設置されるものであり、パーソナルコンピュータ１０
により求められた危険度判定結果が表示される。交通管
制当局は、崩落予兆信号と実際との関連付けを行ってデ
ータを蓄積する。

【００３９】従って、本実施例の岩石崩壊監視交通シス
テムによれば、崩落の予兆信号を常時監視しておき、崩
落の予兆が観測される時には、危険度制定指標を自動的
に計算し、算出された危険度制定指標は、信号ライン５
１を通じて交通管制当局に通報されると共に現場に設置
されている表示板５４へ信号ライン５２を通じて伝達さ
れ判定結果が表示される。そのため、本実施例では、一
般の通行者は崩落の危険性を知るだけでなく、その危険
度も合わせて知ることができるので、崩落による災害を
未然に防止することができる。

【００４０】〔実施例８〕本発明の第八の実施例を図１
５に示す。本実施例は、トンネルにおける岩石崩落事故
の予知に適用したものである。即ち、この岩石崩落監視
装置は、トンネルに配設された複数のＡＥセンサー１０
１、プリ信号増幅装置１０２、メイン信号増幅装置１０
３、パーソナルコンピュータ１０４等から構成される。
本実施例においても、岩石等の崩落の予兆を示す信号と
トンネル内を通過する車輛、列車等の外的要因による信
号とを弁別することにより、岩石等の崩落を予知して、
人身事故等を未然に防ぐことが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は危険予知診断の基礎となる計測セン
サーの出力が、真に崖の崩落予兆であるか否かを精度良
く弁別することができるため、つまり、崖の崩落の予兆
を示す信号と通行車輛或いは波浪等の外的要因による信
号を弁別することができるため、装置の信頼性を著しく
高めることができる。これにより、崖の崩落を事前に予
知することができるため、それに応じた交通規制を実施
することにより痛ましい人身事故を未然に防止すること
が可能である。また、交通管制当局にとっては、崩落予
兆信号と実際との関連付けを行うことで貴重なデータが
蓄積され、全国的な危険箇所における危険度判定指標の
信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基礎となる信号発生位置の特定要領を
示す説明図である。

【図２】本発明の第一の実施例に係る基本システムの構
成図である。

【図３】本発明の第一の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す断面図である。

【図４】本発明の第一の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す平面図である。

【図５】本発明の第二の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す平面図である。

【図６】本発明の第三の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す断面図である。

【図７】本発明の第三の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す平面図である。

【図８】本発明の第四の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す断面図である。

【図９】本発明の第四の実施例に係るＡＥセンサー等の
配置を示す平面図である。

【図１０】本発明の第五の実施例に係るＡＥセンサー等
の配置を示す断面図である。

【図１１】本発明の第五の実施例に係るＡＥセンサー等
の配置を示す平面図である。

【図１２】本発明の第六の実施例に係る基本システムの
構成図である。

【図１３】本発明の第七の実施例に係るＡＥセンサー等
の配置を示す断面図である。

【図１４】本発明の第七の実施例に係るＡＥセンサー等
の配置を示す平面図である。

【図１５】本発明の第八の実施例に係る基本システムの
構成図である。

【図１６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１ 崖 ２〜７ ＡＥセンサー ８ レーザドップラー速度計 ９ 路面 １０ 岩石崩落監視装置 １１，１２ 通行車輛速度検出兼通行車輛信号検出ＡＥ
センサー １３ 防波堤 １４ 消波ブロック １６〜１９ 波浪信号検出用ＡＥセンサー ２０ レール ２１，２２ 列車通過信号検出用ＡＥセンサー ３０ センサー ３１ 山 ３２ 信号中継点 ３３ 川 ３４ 民家 ３５ 海 ５１ 交通管制当局への信号ライン ５２ 現場表示板への信号ライン ５３ 表示板支柱 ５４ 危険度判定結果の表示板 ６１ ＡＥセンサー ６２ プリ信号増幅装置 ６３ メイン信号増幅装置 ６４ Ａ／Ｄ変換器 ６５ パーソナルコンピュータ ６６ レーザードップラー速度計 ６７ 信号伝達特性データベース ６８ フロッピーディスク ６９ 崩落予兆信号データベース １０１ ＡＥセンサー １０２ プリ信号増幅装置 １０３ メイン信号増幅装置 １０４ パーソナルコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大日方 一樹 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 杉丸 典夫 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 岩石等の崩落危険監視区域に配置された
   複数個の計測センサーと、前記計測センサーにより検出
   された信号に基づいて、岩石等の崩落可能性の評価値と
   危険度を複数段階に分類し、岩石等の崩落可能性を定量
   的に評価する手段とを具備することを特徴とする岩石崩
   落監視装置。
2. 【請求項２】 前記計測センサーは、岩石等の崩落前に
   発生するＡＥ信号を検出するＡＥセンサーであることを
   特徴とする請求項１記載の岩石崩落監視装置。
3. 【請求項３】 前記手段は、車輌通行及び波浪等の外的
   要因によるその他のノイズと岩石等による予兆とを弁別
   する機能を具備すること特徴とする請求項１又は２記載
   の岩石崩落監視装置。
4. 【請求項４】 前記手段は、前記計測センサーで検出し
   た信号を増幅する信号増幅器と、増幅されたアナログ信
   号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
   と、該Ａ／Ｄ変換器によって変換されたデジタル信号を
   取り込むパーソナルコンピュータとで構成されたことを
   特徴とする請求項１，２又は３記載の岩石崩壊監視装
   置。
5. 【請求項５】 前記手段により判定された崩落可能性を
   前記区域に設けられた表示板を表示すること又は交通管
   制当局に通報することにより交通を管制することを特徴
   とする請求項１，２，３又は４記載の岩石崩落監視交通
   システム。