JPWO2018180686A1

JPWO2018180686A1 - 植生影響算出装置、植生影響算出システム及び植生影響算出プログラムを格納した記憶媒体

Info

Publication number: JPWO2018180686A1
Application number: JP2019509337A
Authority: JP
Inventors: 将浅野; 梓司笠原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-12-26
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: TW201903253A; JP6753520B2; US20200029512A1; WO2018180686A1; US11206771B2

Abstract

植生が斜面の安定性に与える影響の変化を算出する装置を提供する。本発明の植生影響算出装置は、入出力部と、補正値算出部と、補正部とを少なくとも備える。入出力部は、斜面の水分量と、斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面における最適含水比と、斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得する。植生影響算出部は、取得された前記斜面の水分量および取得された水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出し、補正部は、取得された植生粘着力と、算出された補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する。

Description

本発明は斜面の安定解析に関し、特に斜面崩壊における植生影響を定量化する技術に関する。

道路又は鉄道路線の建設、土地造成、ダム又は堤防の建設においては、切土又は盛土により人工的な斜面がつくられる。また、国土のおよそ７割が山岳地と丘陵地とで占められる我が国では山岳地又は丘陵地の自然斜面付近に建設物が多く存在している。これらの斜面は斜面崩壊（がけ崩れや地すべり）の危険をはらんでいる。

このような斜面崩壊の危険を回避または軽減するための技術の一つに斜面安定解析がある。斜面安定解析とはある物体が斜面を滑ろうとする力と摩擦で抵抗する力との釣り合いを解析することで斜面の安定性を調べる技術である。斜面安定解析にはフェレニウス法、ヤンブ法、ビショップ法などの手法がある。

斜面の安定性は土中に含まれる水分の量によって変化することが実験によって確認されている。

また、自然斜面は一様な土壌ではなく、樹木などの植生が存在している。そして、このような植生によって斜面の安定性は変化する可能性がある。

国際公開第２０１６／０２７２９１号

特許文献１には、土壌の特徴(土塊重量、内部摩擦角、粘着力)と土粒子間の間隙水圧（実験により予め求めておく計測値）を元に土壌のパラメータを算出し、算出した土壌のパラメータと土中の水分量（土中に埋設する水分センサーによる即時的な測定値）とから斜面安定解析を行うことで斜面の安定性を算出する技術が記載されている。

特許文献１に記載された技術においては、斜面安定解析するにあたり斜面は一様な土壌であることが想定されている。つまり、特許文献１に記載された技術では、植生が斜面の安定性に与える影響を捉えることはできない。

このような、植生が斜面の安定性に与える影響を示すパラメータの一つに植生粘着力がある。植生粘着力とは、植生が土壌層をつなぎとめる力のことである。植生粘着力は土壌緊縛力や緊縛力と呼ばれることもある。

斜面の安定性が土中に含まれる水分の量によって変化することから、植生粘着力も水分量によって変化すると考えられる。この場合、より正確な斜面安定解析を行うためには、水分量による植生粘着力の変化を算出する必要性が生じる。

本発明の目的は、水分量による、植生が斜面の安定性に与える影響の変化を算出する装置等を提供することにある。

本発明の植生影響算出装置は、入出力部と、補正値算出部と、補正部とを少なくとも備え、入出力部は、斜面の水分量と、斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得し、植生影響算出部は、取得された前記斜面の水分量および取得された水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出し、補正部は、取得された植生粘着力と、算出された補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する。

本発明の植生影響算出システムは、植生影響算出装置と、記憶部、取得部、斜面安定解析装置、とを備える。記憶部は、斜面ごとの水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面ごとの植生粘着力とを予め記憶する。取得部は、斜面の水分量および植生粘着力を取得し、記憶部に記録する。植生影響算出装置は、入出力部と、補正値算出部と、補正部とを少なくとも備える。取得部は、斜面の水分量と、斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得する。植生影響算出部は、取得された斜面の水分量および水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出する。補正部は、取得された植生粘着力と、算出された補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する。斜面安定装置は、補正された植生粘着力を用いて前記斜面における安全率を算出する。

本発明の植生影響算出方法は、斜面の水分量と、斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得し、取得された斜面の水分量および取得された水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出し、取得された植生粘着力と、算出された補正値とを用いて補正された植生粘着力を算出する。

本発明の記憶媒体に格納されたプログラムは、コンピュータを、斜面の水分量と、斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得する手段と、取得された斜面の水分量および取得された水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出する手段と、取得された植生粘着力と、算出された補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する手段として機能させる。

本発明によれば、水分量による、植生が斜面の安定性に与える影響の変化を算出する装置等を提供することができる。

第１の実施形態に係る植生影響算出装置１００の機能構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る植生影響算出装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。第２の実施形態に係る植生影響算出システム２０の構成を示すブロック図である。第２の実施形態に係る植生影響算出システム２０の動作の一例を示すフローチャートである。実施形態に係るコンピュータ装置３００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る植生影響算出装置１００の機能構成を示すブロック図である。植生影響算出装置１００は、植生が斜面の安定性に与える影響を算出する植生影響算出装置である。植生影響算出装置１００は、入出力部１１０と、補正値算出部１２０と、補正部１３０とを少なくとも備える。

入出力部１１０は、斜面の水分量と、当該斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、当該斜面における最適含水比と、当該斜面に繁茂する植生（以下植生）の粘着力（植生粘着力）とを取得する。植生粘着力は、植生が土壌層をつなぎとめる力のことである。植生粘着力は土壌緊縛力や緊縛力と呼ばれることもある。植生粘着力は、植生が斜面の安定性に与える影響を示すパラメータの一つである。植生粘着力が大きいほど斜面は崩れにくくなる。

補正値算出部１２０は、入出力部１１０より取得された斜面の水分量および当該斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出する。

補正部１３０は、入出力部１１０より取得された植生粘着力と、補正値算出部１２０により算出された補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する。

図２は、第１の実施形態に係る植生影響算出装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。なお、植生影響算出装置１００は、図２に示すステップの実行順序を、作用や効果に齟齬が生じない範囲で異ならせてもよい。

入出力部１１０は、斜面の水分量と、当該斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、当該斜面における最適含水比と、植生粘着力とを取得する（ステップＳ１０１）。
このとき、入出力部１１０は、植生影響算出装置１００内の図示しない記憶媒体からデータを取得してもよいし、または植生影響算出装置１００外の他の装置等からデータを取得してもよい。さらに、入出力部１１０は、取得した斜面の水分量と、当該斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、植生粘着力とを補正値算出部１２０へ送る。あるいは、入出力部１１０は、取得した斜面の水分量と、当該斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、植生粘着力とを補正値算出部１２０へ直接送る代わりに一旦記録媒体等を経由してもよい。

補正値算出部１２０は、入出力部１１０を通じて取得された斜面の水分量および当該斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と当該斜面における最適含水比とを用いて、植生粘着力を補正する補正値を算出する（ステップＳ１０２）。補正値を求める方法の１つとしては、例えば「測定時点の水分量の斜面の土壌の粘着力」の「水分を含んで最も締まっている状態（以降、最適含水状態と呼ぶ）の斜面の土壌の粘着力」に対する割合を求める、というものがある。また、補正値を求める他の方法として、「測定時点の水分量の斜面の土壌のせん断応力」の「最適含水状態の斜面の土壌のせん断応力」に対する割合を求める、というものがある。この方法で補正値を求める場合、補正値算出部１２０は、入出力部１１０を通じて「測定時点の水分量の斜面の土壌のせん断応力」および「最適含水状態の斜面の土壌のせん断応力」を取得する。

補正部１３０は、入出力部１１０より取得された植生粘着力と、補正値算出部１２０により算出された補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する（ステップＳ１０３）。
補正された植生粘着力を求める最も簡易な方法の１つとしては、例えば、植生粘着力と補正値の積を用いる、というものがある。

補正部１３０は、算出した、補正された植生粘着力を外部へ出力する（ステップＳ１０４）。補正された植生粘着力は、例えば、他の装置において安全率の算出に用いられる。

以上が、第１実施形態に係る植生影響算出装置１００の動作の一例である。本実施形態によれば、水分量による、植生が斜面の安定性に与える影響の変化を算出することができる。
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る植生影響算出システム２０の構成を示すブロック図である。植生影響算出システム２０は、植生が斜面の安定性に与える影響を最適化するシステムである。植生影響算出システム２０は植生影響算出装置１００と、記憶部２００、取得部２１０、斜面安定解析装置２２０、を備える。植生影響算出装置１００は、入出力部１１０と、補正値算出部１２０と、補正部１３０とを少なくとも備える。

記憶部２００は、斜面ごとの水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面ごとの最適含水比と、斜面ごとの植生粘着力とを予め記録している。記憶部２００は必ずしも単一の記録媒体ではなく、複数の別個の記録媒体によって構成されていてもよい。

取得部２１０は、斜面の水分量mおよび植生粘着力を取得し、記憶部２００に記録する。

斜面安定解析装置２２０は、補正された植生粘着力を用いて所定の地域における斜面の安全率を算出する。所定の地域とは、例えば、斜面崩壊などの土砂災害が発生しやすい地域である。

図４は、第２の実施形態に係る植生影響算出システム２０の動作の一例を示すフローチャートである。

取得部２１０は、斜面に設置された水分計等のセンサーから斜面の水分量mを取得し、記憶部２００に記録する（ステップＳ２０１）。

また、取得部２１０は、植生粘着力を取得し、記憶部２００に記録する（ステップＳ２０２）。このとき、取得部２１０は、植生影響算出システム２０内の図示しない記憶媒体からデータを取得してもよいし、または植生影響算出システム２０外の他の装置等からデータを取得してもよい。

補正値算出部１２０は、入出力部１１０を通じて記憶部２００に記録された斜面の水分量mを取得する。そして補正値算出部１２０は、斜面の水分量mから斜面を特定する（ステップＳ２０３）。

補正値算出部１２０は、入出力部１１０を通じて記憶部２００に記録された特定された斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式を取得する。そして補正値算出部１２０は、斜面の水分量mおよび特定された斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式とから特定された斜面の土壌の粘着力Cs(m)を算出する（ステップＳ２０４）。

補正値算出部１２０は、入出力部１１０を通じて記憶部２００に記録された特定された斜面における最適含水比を取得する。そして補正値算出部１２０は、特定された斜面における最適含水比および特定された斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式とから特定された斜面の最適含水状態の斜面の土壌の粘着力Cs(m_opt)を算出する（ステップＳ２０５）。

補正値算出部１２０は、ステップＳ２０３にて算出した特定された斜面の土壌の粘着力Cs(m)およびステップＳ２０４にて算出した特定された斜面の最適含水状態の斜面の土壌の粘着力Cs(m_opt)から植生粘着力を補正する補正値Cs(m)/Cs(m_opt)を算出する（ステップＳ２０６）。

補正部１３０は、入出力部１１０を通じて記憶部２００に記録された特定された斜面における植生粘着力を取得する。そして補正部１３０は、植生粘着力とステップＳ２０６にて算出された補正値Cs(m)/Cs(m_opt)とから補正された植生粘着力を算出する（ステップＳ２０７）。さらに、補正部１３０は、入出力部１１０を通じて算出した補正された植生粘着力を記憶部２００に記録する。

斜面安定解析装置２２０は、入出力部１１０を通じて記憶部２００に記録された特定された斜面における補正された植生粘着力を取得する。そして補正部１３０は、補正された植生粘着力を用いて特定された斜面における安全率を算出する（ステップＳ２０８）。

以上が、第２の実施形態に係る植生影響算出システム２０の動作の一例である。本実施形態によれば、水分量による、植生が斜面の安定性に与える影響の変化を算出することができる。さらに、本実施形態によれば、より正確な斜面安定解析を行うことができる。
（ハードウェア構成）
図５は、実施形態に係るコンピュータ装置３００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。コンピュータ装置３００は、上述した植生影響算出装置１００、斜面安定解析装置２２０を実現する装置の一例である。コンピュータ装置３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、記憶装置３０４と、ドライブ装置３０５と、通信インタフェース３０６と、入出力インタフェース３０７とを備える。ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、記憶装置３０４と、ドライブ装置３０５と、通信インタフェース３０６と、入出力インタフェース３０７とは、バス３０８を介して互いに接続される。植生影響算出装置１００、斜面安定解析装置２２０は、図５に示される構成（又はその一部）によって実現され得る。

ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３を用いてプログラムを実行する。ＣＰＵ３０１、ＲＡＭ３０３及びプログラムは、算出する手段として機能することができる。プログラムは、ＲＯＭ３０２に記憶されていてもよい。また、プログラムは、フラッシュメモリなどの記録媒体に記録され、ドライブ装置３０５によって読み出されてもよいし、外部装置からネットワークを介して送信されてもよい。通信インタフェース３０６は、ネットワークを介して外部装置とデータをやり取りする。入出力インタフェース３０７は、周辺機器（入力装置、表示装置、測定器、センサーなど）とデータをやり取りする。通信インタフェース３０６及び入出力インタフェース３０７は、データを取得又は出力する手段として機能することができる。

なお、入出力部１１０、補正値算出部１２０、補正部１３０、取得部２１０等のそれぞれの機能部は、単一の回路（プロセッサ等）によって構成されてもよいし、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。ここでいう回路（circuitry）は、専用又は汎用のいずれであってもよい。また、入出力部１１０、補正値算出部１２０、補正部１３０、取得部２１０等は、これらが単一の回路によって構成されてもよい。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載の発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１７年３月３１日に出願された日本出願特願２０１７−０７１０７３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００植生影響算出装置
１１０入出力部
１２０補正値算出部
１３０補正部
２０植生影響算出システム
２００記憶部
２１０取得部
２２０斜面安定解析装置
３００コンピュータ装置
３０１ＣＰＵ（Central Processing Unit）
３０２ＲＯＭ（Read Only Memory）
３０３ＲＡＭ（Random Access Memory）
３０４記憶装置
３０５ドライブ装置
３０６通信インタフェース
３０７入出力インタフェース
３０８バス

Claims

斜面の水分量と、前記斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、前記斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得する入出力部と、
取得された前記斜面の水分量および取得された前記水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出する補正値算出部と、
取得された前記植生粘着力と、算出された前記補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する補正部と、を備える、
植生影響算出装置。
前記入出力部は、前記斜面における最適含水比をさらに取得し、
前記補正値算出部は、取得された前記斜面の水分量および取得された前記水分量と土壌の粘着力との関係式と前記最適含水比とを用いて、前記補正値を算出する、
請求項1に記載した植生影響算出装置。
斜面ごとの水分量と土壌の粘着力との関係式と、斜面ごとの最適含水比と、斜面ごとの植生粘着力とを予め記憶する記憶部と、
斜面の水分量および植生粘着力を取得して、前記記憶部に記録する取得部と、
入出力部、補正値算出部、及び、補正部を有する植生影響算出装置と、
斜面安定解析装置と、を備え、
前記取得部は、前記斜面の水分量と、前記斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、前記斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得し、
前記補正算出部は、取得された前記斜面の水分量および前記水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出し、
前記補正部は、取得された前記植生粘着力と、算出された前記補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出し、
前記斜面安定解析装置は、前記補正された植生粘着力を用いて前記斜面における安全率を算出する、
植生影響算出システム。
斜面の水分量と、前記斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、前記斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得し、
取得された前記斜面の水分量および取得された前記水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出し、
取得された前記植生粘着力と、算出された前記補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する、
植生影響算出方法。
コンピュータを、
斜面の水分量と、前記斜面における水分量と土壌の粘着力との関係式と、前記斜面に繁茂する植生の粘着力である植生粘着力とを取得する手段と、
取得された前記斜面の水分量および取得された前記水分量と土壌の粘着力との関係式とを用いて、補正値を算出する手段と、
取得された前記植生粘着力と、算出された前記補正値とを用いて、補正された植生粘着力を算出する手段、
として機能させるプログラムを格納した記憶媒体。