JP5733740B2

JP5733740B2 - 地すべり観測システム

Info

Publication number: JP5733740B2
Application number: JP2010234421A
Authority: JP
Inventors: 秀和田頭; 中里　裕臣; 裕臣中里; 勇中嶋; 洋一林田; 晋増川; 良一遠目塚
Original assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: JP2012088144A

Description

この発明は、ボーリング孔を利用した地中内部のせん断変形等を計測する地すべり調査に関するものである。

すべり面における地すべり土塊の移動量計測には、地中のある深度に固定したワイヤを地上に導出し、そのワイヤの伸び量を計測する移動量計が用いられている（非特許文献１）。

また、すべり面の深さや地すべりの初期挙動を判定する目的として、パイプに貼り付けたひずみゲージの曲げひずみを検出するパイプひずみ計が用いられている（非特許文献２）。

「地すべり観測便覧」第１６４頁〜第１６７頁、社団法人地すべり対策技術協会平成８年１０月発行「地すべり観測便覧」第１３５頁〜第１４５頁、社団法人地すべり対策技術協会平成８年１０月発行

しかしながら、上記の移動量計には、（ａ）移動方向が不明である、（ｂ）計測開始直後に無感帯となる期間がある、（ｃ）保孔管の抜け上がりが生じる、（ｄ）地上にワイヤを導出し、地表に移動量計の検出部分を配置すると、すべり面以浅の観測対象範囲以外の孔曲がりや孔つぶれによる孔壁とワイヤの接触で誤差が生じるという問題があった。また、上記のパイプひずみ計には、（ａ）移動方向が不明である、（ｂ）すべり面以深のパイプひずみ計のリード線が孔曲がりや孔つぶれによって断線して計測不能になるという問題があった。

以上の問題を解決するため、本発明による地すべり検出装置は、地上にワイヤを導出することなく地すべりによる土塊の移動量を測定する地すべり量検出器、地すべり面において地すべり初期の移動を感知するひずみ計、地すべり移動量検出器とひずみ計のデータを収録し無線で地上に伝送する手段を備えた筒型筐体を観測しようとする地中に埋設し、地すべりの移動量及び方向を計測する。

本発明の態様による地すべり観測システムは、地すべり等により動く地すべり土塊と動かない基礎地盤、すなわち地すべり面以浅部と地すべり面以深部にわたるように埋設される円筒型筐体と、前記円筒型筐体の地すべり面以浅部に対応する部分に配置された上地すべり検出手段と、前記円筒型筐体の地すべり面以深部に対応する部分に配置された下地すべり検出手段と、前記上地すべり検出手段のデータを処理して地上へデータを送るために、前記円筒型筐体内に配置された上データ出力部と、前記下地すべり検出手段のデータを処理して地上へデータを送るために、前記円筒型筐体内に配置された下データ出力部と、前記上データ出力部ならびに下データ出力部から出力されたデータを地上で受信するデータ記録器と、を具備した地すべり観測システムであって、前記下データ出力部、上データ出力部のうち少なくとも下データ出力部は、計測データを低周波電磁波で無線通信する送信部と、電力供給用のバッテリを具備する。

本発明の態様による地すべり観測システムにおいては、前記上地すべり検出手段ならびに下地すべり検出手段はそれぞれ前記円筒型筐体の周方向に間隔をおいて配置された複数のひずみ計を含み、前記上データ出力部ならびに下データ出力部はそれぞれ、地すべりによって生じる前記円筒型筐体の変形に応答した前記ひずみ計の位置から地すべりの移動方向を検出する。

本発明の態様による地すべり観測システムにおいては、前記下地すべり検出手段は更に、地すべり量検出器を含み、前記地すべり量検出器は、前記円筒型筐体内のすべり面以深部に配置された変位計と、一端を前記円筒型筐体内のすべり面以浅部に固定し他端を前記変位計に接続したワイヤを含み、前記下データ出力部は、前記変位計で検出される前記円筒型筐体のせん断変位量を地すべり土塊の移動量として計測する。あるいはまた、前記上地すべり検出手段が更に、地すべり量検出器を含むようにしても良い。この場合、前記地すべり量検出器は、前記円筒型筐体内のすべり面以浅部に配置された変位計と、一端を前記円筒型筐体内のすべり面以深部に固定し他端を前記変位計に接続したワイヤを含み、前記上データ出力部は、前記変位計で検出される前記円筒型筐体のせん断変位量を地すべり土塊の移動量として計測するように構成される。

この発明によれば、地上にワイヤを導出することなく、また、すべり面以深のひずみ計のリード線が孔曲がりや孔つぶれによって断線して計測不能になることなく、地中におけるせん断変位とその方向を測定できる地すべり観測システムを提供することが可能となる。

本発明による地すべり観測システムの概略構成を説明するための断面図である。本発明による地すべり観測システムの詳細な構成を説明するための断面図である。図２のＡ−Ａ線横断面図である。図２に示された上（あるいは下）検出器のブロック構成図である。図２に示された計測部のブロック構成図である。図４に示されたひずみ量テーブルに格納されたデータ例を示した図である。図５に示されたすべり量テーブルに格納されたデータ例を示した図である。本発明による地すべり観測システムの地すべり検出動作を説明するための断面図である。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による地すべり観測システムの実施形態を示す概略断面図である。本発明による地すべり検出装置１０を地中に埋設するため、ボーリング等による削孔を行い、地すべり検出装置１０を地上から挿入して所定の深度に固定する。地すべり検出装置１０の固定および孔の充填には、セメントベントナイト等のグラウトを使用する。地すべり検出装置１０で測定されたデータは無線で地上に伝送され、地上に配置されたデータ記録器（データ受信装置）１で受信される。無線によるデータ伝送は、１０kHz未満の低周波磁界を利用するのが好ましいが、これに限定しない。

図１において、地すべり観測システムは、地すべりの移動方向、地すべり量を計測してこれらの計測データを外部に無線送信する地すべり検出装置１０と、地すべり検出装置１０から送信された信号を受信するデータ記録器（データ受信装置）１と、を備えている。地すべり検出装置１０は地すべりを観測しようとする地中に埋設され、受信装置１は地上に設置される。

地すべり検出装置１０は、検出に必要な要素を円筒型筐体の内外に設置してなり、円筒型筐体は地すべり等により動く地すべり土塊Ｃと動かない基礎地盤Ｇの両方にわたるように埋設される。つまり、円筒型筐体の埋設に際し、ボーリング等により地すべり等により動く地すべり土塊Ｃと動かない基礎地盤Ｇとの境界面Ｓを見出しておき、円筒型筐体は、その中間部が上記境界面Ｓに位置するように埋設される。そこで、地すべり検出装置１０において上記境界面Ｓよりも上側の検出部分を上地すべり検出部と呼び、上記境界面Ｓよりも下側の検出部分を下地すべり検出部と呼ぶようにしても良い。また、上記境界面Ｓより上側の地中をすべり面以浅部、上記境界面Ｓより下側の地中をすべり面以深部と呼ぶことができる。

図２をも参照して、地すべり検出装置１０は、長軸方向を地中の深さ方向に向けて埋設される円筒型筐体１１を有する。地すべり検出装置１０は、地すべりの移動方向を検出する手段として以下の構成を有する。円筒型筐体１１の外周面に、周方向であってしかも４段にわたって複数のひずみ計２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが貼付されている。円筒型筐体１０の長軸方向中間部（つまり上記境界面Ｓに対応する部分）よりも上方となる内部には、長軸方向中間部よりも上側のひずみ計２０ａ，２０ｂに接続され、各ひずみ計からの出力を処理して地すべりの方向を検出する上地すべり検出器３０ａが設置されている。一方、円筒型筐体１０の長軸方向中間部よりも下方の内部には、長軸方向中間部よりも下側のひずみ計２０ｃ，２０ｄに接続され、各ひずみ計からの出力を処理して地すべりの方向を検出する下地すべり検出器３０ｃが設置されている。上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃの設置スペースを封止スペースとするために、円筒型筐体１１内の上部、下部にそれぞれ上隔壁１３、下隔壁１５が設置されている。後で詳しく説明するが、上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃはそれぞれ、検出した地すべりの方向を示す情報を無線で地上に送信する機能を持つ。上側のひずみ計２０ａ、２０ｂ、上地すべり検出器３０ａはそれぞれ、上地すべり検出手段、上データ出力部と呼ぶことができ、下側のひずみ計２０ｃ、２０ｄは後述される地すべり量検出器２５における変位計２６やワイヤ２７と共に下地すべり検出手段と呼ぶことができる。一方、下地すべり検出器３０ｃは、後述される計測部４０と共に下データ出力部と呼ぶことができる。

地すべり検出装置１０はまた、円筒型筐体１１内に地すべり量検出器２５を内蔵している。地すべり量検出器２５は、一端２７ａを上隔壁１３に固定したワイヤ２７、ワイヤ２７の他端が接続されその引き出し量を伸び量として検出する変位計２６、変位計２６で検出された伸び量を示す情報を無線で地上に送信する計測部４０を有する。ワイヤ２７は、上隔壁１３と下隔壁１５に設けられた変位計２６との間に一定の張力を持つように張られている。

上地すべり検出器３０ａの封止スペース内には、上地すべり検出器３０ａに動作電力を供給するための上バッテリ５０ａが内蔵され、下地すべり検出器３０ｃの封止スペース内には、下地すべり検出器３０ｃ、計測部４０に動作電力を供給するための下バッテリ５０ｃが内蔵されている。なお、上バッテリ５０ａ、下バッテリ５０ｃはそれぞれ、便宜上、上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃの外に配置しているが、上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃに含まれるようにしても良い。

円筒型筐体１１は、例えば、塩化ビニールパイプ等で形成され、その長軸方向の両端は塞がれている。地すべり検出装置１０の地すべり想定位置１７は、円筒型筐体１１を地中に埋設した時、基礎地盤Ｇとその上の地すべり土塊Ｃとの境界面Ｓに対応する、円筒型筐体１１の長軸方向の中間部位置である。

円筒型筐体１１の一方の端部側、つまり、これを埋設した時の上側の端部には、上隔壁１３により、上地すべり検出器３０ａや上バッテリ５０ａを収容した上封止スペース１２が形成され、円筒型筐体１１の他方の端部側、つまり、これを埋設した時の下側の端部には、下隔壁１５により、下地すべり検出器３０ｃや計測部４０、下バッテリ５０ｃを収容した下封止スペース１４が形成されている。上封止スペース１２と下封止スペース１４との間には、地すべり量検出器２５のワイヤ２７を張るための検出スペース１６が形成されている。

複数のひずみ計２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとしては、円筒型筐体１１の上封止スベース１２よりも下側であって地すべり想定位置１７よりも上側の外周面に周方向に等間隔をおいて貼り付けられた複数のひずみ計２０ａと、その下側であって地すべり装置位置１７よりも上側の外周面に周方向に等間隔をおいて貼り付けられた複数のひずみ計２０ｂと、地すべり想定位置１７よりも下側の外周面に周方向に等間隔をおいて貼り付けられた複数のひずみ計２０ｃと、さらにその下側であって下封止スペース１４よりも上側の外周面に周方向に等間隔をおいて貼り付けられた複数のひずみ計２０ｄがある。ここで、最も上側の複数のひずみ計２０ａを上グループＡのひずみ計とし、その下側の複数のひずみ計２０ｂを上グループＢのひずみ計とし、さらにその下側の複数のひずみ計２０ｃを下グループＣのひずみ計とし、最も下側の複数のひずみ計２０ｄを下グループＤのひずみ計と呼ぶ。なお、以下の説明において、ひずみ計のグループを限定する必要がない場合には、便宜上、ひずみ計の符号を２０とすることがある。

各グループのひずみ計は、図３に示すように、いずれも周方向に等間隔で配置された８個のひずみ計で構成されている。円筒型筐体ｌｌの外周面の周方向の位置のうち、特定の周方向の位置は、基準位置１８として設定されている。本実施形態において、基準位置１８は、円筒型筐体１１の外周面の周方向の位置のうち、円筒型筐体１１を地中に埋設する際、例えば、「北」側を向く位置である。８個のひずみ計のうち１個は、円筒型筐体１１の外周面の基準位置１８に貼り付けられている。残りの７個のひずみ計は、円筒型筐体１１の外周面上に、基準位置１８から周方向に等間隔で並べて貼り付けられている。本実施形態では、基準位置１８に貼り付けたひずみ計２０の番号を１とし、この基準位置１８から時計回りに順に、各ひずみ計の番号を２、３、４、・・・、８として、各ひずみ計２０を管理するようにしている。各ひずみ計は、いずれも１軸ストレインゲージであり、その検知軸が円筒型筐体１１の長軸方向と平行になるよう、円筒型筐体１１に貼り付けられている。

前述したように、地すべり量検出器２５は、ワイヤ２７、ワイヤ２７の他方の端部が取付けられている変位計２６を有している。変位計２６は円筒型筐体１１の下封止スペース１４側の下隔壁１５に固定され、そこから上封止スペース１２側に延びているワイヤ２７の一端が上封止スペース１２側の上隔壁１３に固定されていることにより、変位計２６に対する、ワイヤ２７端部の相対変位量を計測する。

上地すべり検出器３０ａは、図４に示すように、コンピュータ３１、通信装置３６、上側のひずみ計２０ａ、２０ｂの駆動回路３７、コンピュータ３１に電力を供給してこれを駆動するＰＣ駆動回路３８、通信装置３６に電力を供給してこれを駆動する通信装置駆動回路３９を有している。ひずみ計駆動回路３７、ＰＣ駆動回路３８、通信装置駆動回路３９はそれぞれバッテリ５０ａに接続されている。下地すべり検出器３０ｃもまったく同じ構成を持つので、図示説明は省略する。なお、ここでは、上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃのいずれも、通信装置３６は低周波磁界によりデータを無線で送信するタイプのもので、送信アンテナコイルを備えているものとする。低周波磁界を利用するのは、地中での伝搬状態が好ましいからである。この場合、データ記録器１も低周波磁界信号を受信する受信アンテナコイルを備え、受信信号からデータを抽出する機能を備える。しかし、地上に近い方、つまり地すべり検出器３０ａの通信装置３６は低周波磁界による無線通信に限らず、有線でも良くバッテリ無しでも良い。

コンピュータ３１は、各種処理を実行するＣＰＵ３２、ＣＰＵ３２が実行するプログラム等が格納されているＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）３３、ＣＰＵ３２のワークエリア等になるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）３４、外部との間でデータを入出力するインタフェース回路３５を有している。ＲＡＭ３４には、ひずみ計２０ａ、２０ｂからの出力値が格納されるひずみ量テーブル６０が設定されている。

図６を参照して、下地すべり検出器３０ｃのすべり量テーブル６０について説明する。ひずみ量テーブル６０は、図６に示すように、下地すべり検出器３０ｃの管理下にあるひずみ計２０ｃ、２０ｄのナンバー又は識別子が予め格納されているひずみ計ナンバー領域６１と、ひずみ計からの出力値の入力日時が格納される日時領域６２と、入力日時毎に各ひずみ計毎の出力値がひずみ量として格納されるひずみ量領域６３と、を有している。

ひずみ量テーブル６０が下地すべり検出器３０ｃ内のひずみ量テーブルである場合、このひずみ量テーブル６０で管理するひずみ計が下グループＣ，Ｄのひずみ計２０ｃ、２０ｄである関係上、このひずみ量テーブル６０のひずみ計ナンバー領域６１には、グループ識別子である「Ｃ」又は「Ｄ」に、グループ内におけるひずみ計ナンバーを付したものが格納される。すなわち、このひずみ量テーブル６０のひずみ計ナンバー領域６１には、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・、Ｃ８、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・、Ｄ８が格納される。

図４に戻って、ひずみ計駆動回路３７は、ひずみ計２０ａ、２０ｂに電流を流して、ひずみ計２０ａ、２０ｂの変形に伴う電気抵抗値の変化を取得する回路である。このため、ひずみ計駆動回路３７は、ブリッジ回路とアンプとを有して構成されている。上地すべり検出器３０ａのひずみ計駆動回路３７は、上グループＡ，Ｂを構成する全てのひずみ計２０ａ、２０ｂの変形に伴う電気抵抗値の変化を取得するため、これらすべてのひずみ計２０ａ，２０ｂとリード線２１により接続されている。同様に、下地すべり検出器３０ｃのひずみ計駆動回路３７は、下グループＣ，Ｄを構成するすべてのひずみ計２０ｃ，２０ｄとリード線２１により接続されている。

図５を参照して、計測部４０は、コンピュータ４１、通信装置４６、変位計２６を駆動する変位計駆動回路４７、コンピュータ４１に電力を供給してこれを駆動するＰＣ駆動回路４８、通信装置４６に電力を供給してこれを駆動する通信装置駆動回路４９を有している。

コンピュータ４１は、各種処理を実行するＣＰＵ４２、ＣＰＵ４２が実行するプログラム等が格納されているＲＯＭ４３、ＣＰＵ４２のワークエリア等になるＲＡＭ４４、外部との間でデータを入出力するインタフェース回路４５を有している。ＲＡＭ４４には、変位計２６からの出力値が地すべり量として格納されるすべり量テーブル７０が設定されている。

すべり量テーブル７０は、図７に示すように、変位計２６からの出力値の入力日時が格納される日時領域７１と、入力日時毎に変位計２６からの出力値を地すべり量として格納するすべり量領域７２と、を有している。

変位計２６と変位計駆動回路４７とは、リード線２８により接続されている。また、計測部４０の各駆動回路は、いずれも、下バッテリ５０ｃに接続されている。

次に、地すべり検出装置１０の設置手順について説明する。

まず、図１に示すように、地すべり検知箇所をボーリングし、地表部の土塊Ｃ、土塊Ｃの下の基礎地盤Ｇに、円筒型筐体１１を埋設可能な径の孔８をあける。次に、円筒型筐体１１の下封止スペース１４側が下方になるように、この孔８に地すべり検出装置１０を入れる。そして、円筒型筐体１１の基準位置１８（図３）が「北」を向き、且つ、円筒型筐体１１の地すべり想定位置１７が地すべり面Ｓに位置するよう、地すべり検出装置１０の向き及び深度を調整した後、孔８の内面と地すべり検出装置１０の外面との間の隙間にセメントベントナイト等のグラウト９を充填する。以上で、地すべり検出装置１０の設置が完了する。

本実施形態において、外部、つまりデータ記録器１への出力手段は、通信装置３６である。また、ひずみ計２０に電力を供給してこれらを駆動する駆動手段は、ひずみ計駆動回路３７であり、出力手段に電力を供給してこれを駆動する駆動手段は、通信装置駆動回路３９である。また、変位計２６で検知された変位量を外部に出力する変位出力手段は、通信装置４６である。変位計２６に電力を供給してこれを駆動する変位計駆動手段は、変位計駆動回路４７であり、変位出力手段に電力を供拾してこれを駆動する変位計駆動手段は、通信装置駆動回路４９である。

次に、地すべり観測システムの動作について説明する。

各ひずみ計２０からの出力及び変位計２６からの出力は、常時、上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃ、計測部４０のいずれかのコンピュータ３１、４１に入力される。コンピュータ３１、４１のＣＰＵ３２、４２は、一定時間毎に、ひずみ計からの出力値（ひずみ量）、変位計２６からの出力値（すべり量）をＲＡＭ３４、４４に設定されているテーブル６０、７０に格納する。また、ＣＰＵ３２は、いずれかのひずみ計２０からの出力値が先の出力値に対して予め定められた偏差以上になった場合も、ひずみ量テーブル６０に各ひずみ計２０からの出力値を格納する。ＣＰＵ４２は、変位計２６からの出力値が先の出力値に対して所定の偏差以上になった場合も、すべり量テーブル７０に変位計２６からの出力値を格納する。

上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃ、計測部４０のコンピュータ３１、４１は、各テーブル６０、７０のデータが前回無線送信されてから予め定められた時間経過すると、又は各テーブル６０、７０でのレコード数が予め定められた数量を超えると、通信装置３６、４６に対して、コンピュータ３１、４１が管理しているテーブル６０，７０のデータを地上側のデータ記録器１へ送信させる。

ここで、仮に、８月１６日０２時１３分〜２２分にかけて、図８に示すように、基礎地盤Ｇに対して、その上の土塊Ｃが「南」側にずれる地すべりが生じたとする。

この場合、本実施形態では、地すべり開始時刻の８月１６日０２時１３分以前の各ひずみ計２０及び変位計２６からの出力は、前述したように、一定時刻毎にテーブル６０、７０に格納される。具体的には、図６及び図７に示すように、８月１６日０２時１３分以前では、各テーブル６０、７０には、８月１６日００時００分、８月１６日０１時００分、８月１６日０２時００分と、１時間毎の各ひずみ計２０及び変位計２６からの出力値が格納される。但し、これらの時刻における各ひずみ計２０及び変位計２６からの出力値は、地すべり開始時刻以前である関係で、ほぼ０である。

地すべりが始まると、その直後の８月１６日０２時１４分には、多数のひずみ計のうちのいずれかのひずみ計からの出力値が先の出力値に対してあらかじめ定められた偏差以上となるため、ひずみ量テーブル６０には、図６に示すように、８月１６日０２時１４分に各ひずみ計からの出力値がひずみ量として格納される。その後、地すべり終了時刻の８月１６日０２時２２分までの間に、いずれかのひずみ計２０からの出力値が先の出力値に対してあらかじめ定められた偏差以上になる毎に、ひずみ量テーブル６０には、各ひずみ計からの出力値が格納される。

基礎地盤Ｇに対して、その上の土塊Ｃが「南」にずれた場合、基礎地盤Ｇと土塊Ｃとの境界である地すべり面Ｓを挾んで、上下に位置するひずみ計からの出力値が大きく変化する。具体的には、上グルーブＢのひずみ計２０ｂと下グループＣのひずみ計２０ｃからの出力値が大きく変化する。このため、ひずみ量テーブル６０のデータを参照することで、地すべり面Ｓであると想定した上グループＢのひずみ計２０ｂと下グループＣのひずみ計２０ｃの間の位置で、ほぼ８月１６日０２時１４分に、地すべりが生じたことを把握することができる。

また、図８に示すように、円筒型筐体１１の外周面の部分で、地すべり面Ｓより上で且つ北向きの部分は深さ方向に縮み、地すべり面Ｓより上で且つ南向きの部分は深さ方向に伸びる。一方、円筒型筐体１１の外周面の部分で、地すべり面Ｓより下で且つ北向きの部分は深さ方向に伸び、地すべり面Ｓより下で且つ南向きの部分は深さ方向に縮む。このため、図６に示すように、地すべり面Ｓより下の下グループＣを構成する全ひずみ計２０ｃのうち、円筒型筐体１１の外周面で北向きの部分に貼り付けられているひずみ計「Ｃ１」２０ｃからの出力は、「＋」の値になり、円筒型筐体１１の外周面で南向きの部分に貼り付けられているひずみ計「Ｃ５」２０ｃからの出力は、「−」の値になる。よって、ひずみ量テーブル６０を参照して、グループを構成する全ひずみ計からの出力の正負を考慮することで、いずれの方向に地すべりが生じたかを把握することができる。

ところで、地すべりが始まっても、変位計２６からの出力値は、直ちに、先の出力値に対して所定の偏差を超えないため、地すべり開始直後の変位計２６からの出力値は、すべり量テーブル７０には格納されない。このため、図７に示すように、ここでは、地すべり開始時刻である８月１６日０２時１３分から６分後の８月１６日０２時１９分に、変位計２６からの出力値がすべり量としてすべり量テーブル７０に格納される。その後、地すべり終了時刻の８月１６日０２時２２分までの間に、変位計２６からの出力値が先の出力値に対して所定の偏差以上になる毎に、すべり量テーブル７０には、変位計２６からの出力値が格納される。

このように、地すべり開始時刻と変位計２６からの出力値が格納されるタイミングとの間に比較的大きなタイムラグがあるため、すべり量テーブル７０を参照しての地すべり開始時刻を正確に把握することができない。本実施形態において、このタイムラグが生じるのは、地すべり量を検出する検出器として、地すべりの初期移動を検知できない、ワイヤ２７を用いた地すべり量検出器２５を用いているからである。

仮に、地すべりにより、円筒型筐体１１の下部に対して上部が水平方向に円筒型筐体１の径以下の寸法分だけ相対移動したとする。この場合、ワイヤ２７を用いた地すべり量検出器２５では、円筒型筐体１１内の検出スベース１６内で、鉛直方向に一直線に伸びていたワイヤ２７が直線性を維持したまま傾斜するのみで、屈曲することがない。このため、円筒型筐体１１の下部に対して上部が水平方向に相対移動しても、その移動量が円筒型筐体１１の径以下である場合には、ワイヤ２７の伸び量が実質的に変化しない。地すべりがさらに進行し、円筒型筐体１１の下部に対する上部の水平方向の移動量が円筒型筐体１１の径を超えると、ワイヤ２７は、図８に示すように、円筒型筐体１１の検出スペース１６内で屈曲しつつ伸びるため、変位計２６からの出力値が変化し始める。

以上のように、ワイヤ２７を用いた地すべり量検出器２５は、地すべりの初期移動を検知できず、無感帯期間があるため、地すべり開始時刻と変位計２６からの出力値が格納されるタイミングとの間に比較的大きなタイムラグが生じてしまう。このため、前述したように、すべり量テーブル７０を参照しても地すべり開始時刻を正確に把握することができない。

そこで、本実施形態では、円筒型筐体１１の変形に敏感なひずみ計を用い、このひずみ計からの出力値をひずみ量テーブル６０に格納することで、地すべり開始時刻を正確に把握できるようにしている。

ワイヤ２７を用いた地すべり量検出器２５によるすべり量検知では、ワイヤ２７の伸び量、つまり変位計２６からの出力値をすべり量として扱っている。しかしながら、ワイヤの一端を地中の基礎地盤Ｇに固定し、ワイヤの他端を地上に設置した変位計に取り付けた場合、地すべりに伴って地表が***又は埋没すると、変位計は、主として水平方向の地すべり量の他に、主として鉛直方向の変位である地表の***量又は埋没量も併せて出力してしまい、地すべり量を正確に把握することができなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、ワイヤ２７の一端を円筒型筐体１１の上隔壁１３に固定する一方、ワイヤ２７の他端を円筒型筐体１１の下隔壁１５に固定されている変位計２６に取り付けることで、地表の***又は埋没があっても、ワイヤ２７が伸びないようにして、地すべり量をより正確に把握できるようにしている。

また、本実施形態による地すべり検出装置１０では、上地すべり検出器３０ａのための構成要素は円筒型筐体１１の地すべり想定位置１７よりも上方に設置し、下地すべり検出器３０ｃのための構成要素及び地すべり量検出器２５のための主要な構成要素を地すべり想定位置１７よりも下方に設置している。

このため、本実施形態では、地すべりの発生確率の高い地すべり想定位置１７で地すべりが生じても、ひずみ計とその駆動回路とを接続するリード線２１、２８が破断するようなことがなく、ひずみ計からの出力値を確実に外部へ出力することができる。また、仮に、地すべり想定位置１７からずれた位置で地すべりが発生したとしても、具体的には、例えば、下グループＣのひずみ計２０ｃと下グループＤのひずみ計２０ｄとの間の位置で地すべりが発生したとしても、実際の地すべり発生位置と地すべり想定位置１７との間に存在するひずみ計、つまり、下グループＣのひずみ計２０ｃとその駆動回路とを接続するリード線２１が破断する危険性にさらされるのみで、他のリード２１、２８は破断することがない。このため、本実施形態では、リード線２１、２８の破断を最小限に留め、より多くのひずみ計からの出力値を外部に出力することができる。

以上のように、本実施形態による地すべり検出装置１０は、地すべりの方向、正確な地すべり量、地すべりの正確な開始時刻、地すべりの深度を検出することができる。さらに、本実施形態の地すべり検出装置１０では、ひずみ計とその駆動回路とを接続するリード線との破断を回避して、各ひずみ計からのデータをできる限り確実に外部に出力することができる。

なお、本実施形態では、１グループを８個のひずみ計２０で構成しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、３個以上のひずみ計が等間隔で配置されていれば、いくつのひずみ計で１グループを構成してもよい。

また、本実施形態では、各グループを構成する８個のひずみ計からの出力値を外部に出力しているが、コンピュータ３１により、８個のひずみ計からの各出力値から地すべり方向を求め、この方向のみを外部に出力してもよいし、各出力値と共にこの方向を外部に出力するようにしてもよい。なお、８個のひずみ計からの各出力値から地すべりの方向を求める方法としては、例えば、プラスの最大ひずみ量を出力したひずみ計とマイナスの最大ひずみ量を出力したひずみ計とを直線で結んだ方向を地すべりの方向とする方法等、各種方法がある。

また、本実施形態では、ひずみ計２０、計測部４０からの出力値を定期的にテーブル６０，７０に格納しているが、これらの出力値を定期的にテーブル６０，７０に格納せずに、出力値が先の出力値に対して所定の偏差以上である場合のみ、この出力値を格納するようにしても良い。また、出力値を定期的にのみテーブル６０，７０に格納するようにしても良い。この場合、テーブル６０には、地すべり開始直後の出力値と共にその時刻が格納されないため、地すべり開始時刻を正確に把握することができないものの、ＣＰＵ３２、４２は、ひずみ計、計測部からの出力値が先の出力値に対して予め定められた偏差以上であるか否かを常時判断しなくてもよくなるため、ＣＰＵ３２、４２の負荷が軽滅される上に、ひずみ計、変位計を常時駆動させておく必要がないため、上地すべり検出器３０ａ、下地すべり検出器３０ｃ、計測部４０の電力消費量を抑えることができる。

また、本実施形態では、ひずみ計、計測部からの出力値を一旦、テーブル６０、７０に格納した後、このテーブル６０，７０に格納されたデータを外部に出力しているが、出力値をテーブルに格納せず、出力値を定期的に外部に出力ずるようにしてもよい。

また、本実施形態では、計測部４０及び下地すべり検出器３０ｃにそれぞれ、コンピュータ４１、３１、ＰＣ駆動回路３８，４８、通信装置４５、３６、通信装置駆動回路４９、３９が設けられているが、これらは共有化されて下データ出力部とされてもよい。

本発明による地すべり検出装置は、ワイヤ及び変位計のいずれも円筒型筐体内に配置されているため、地すべりに伴って地表の***又は埋没があっても、地表の***又は埋没によってワイヤが伸びず、地すべり量を正確に把握できる。

また、すべり面以深のひずみ計のリード線が孔曲がりや孔つぶれによって断線して計測不能になることなく地すべり変位方向を正確に把握できる。本実施形態ではひずみ計と変位計を地すべり検出手段として、そのリード線の破断を回避する技術を説明しているが、地下水位計、間隙水圧計ならびに傾斜計などその他の地すべり検出手段を用いた場合でも同様の効果があることは言うまでもない。

ここで前記地すべり検出装置において、前記出力手段及び前記駆動手段は、前記円筒型筐体内であって、前記変位計よりも上側に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では地すべり量検出器が円筒型筐体の地すべり面以深部に構成されているが、地すべり面以浅部に構成されても良い。この場合、変位計２６は検出スペース１６側の上隔壁１３に設置され、計測部４０は上封止スペース１２内に設置される。そして、ワイヤ２７の一端が下隔壁１５に固定され、他端は上隔壁１３に設置された変位計２６に接続される。この場合はまた、上側のひずみ計２０ａ、２０ｂは変位計２６やワイヤ２７と共に上地すべり検出手段と呼ばれ、上封止スペース１２内に設置された上地すべり検出器３０ａ及び計測部４０が上データ出力部と呼ばれる。一方、下側のひずみ計２０ｃ、２０ｄは下地すべり検出手段と呼ばれ、下地すべり検出器３０ｃは、下データ出力部と呼ばれる。

１データ記録器
１０地すべり検出装置
１１円筒型筐体
１７地すべり想定位置
１８基準位置
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄひずみ計
２５地すべり量検出器
２６変位計
２７ワイヤ
３０ａ、３０ｃ地すべり検出器

Claims

地すべり等により動く地すべり土塊と動かない基礎地盤、すなわち地すべり面以浅部と地すべり面以深部にわたるように埋設される円筒型筐体と、
前記円筒型筐体の地すべり面以浅部に対応する部分に配置された上地すべり検出手段と、
前記円筒型筐体の地すべり面以深部に対応する部分に配置された下地すべり検出手段と、
前記上地すべり検出手段のデータを処理して地上へデータを送るために、前記円筒型筐体内に配置された上データ出力部と、
前記下地すべり検出手段のデータを処理して地上へデータを送るために、前記円筒型筐体内に配置された下データ出力部と、
前記上データ出力部ならびに下データ出力部から出力されたデータを地上で受信するデータ記録器と、を具備した地すべり観測システムであって、
前記下データ出力部、上データ出力部のうち少なくとも下データ出力部は、
計測データを低周波電磁波で無線通信する送信部と、
電力供給用のバッテリを具備し、
前記上地すべり検出手段または前記下地すべり検出手段は更に、地すべり量検出器を含み、
前記地すべり量検出器は、
前記円筒型筐体の一端に配置された変位計と、
前記円筒筐体の他端と前記変位計に接続したワイヤを含み、
前記変位計で検出される前記円筒型筐体のせん断変位量を地すべり土塊の移動量として計測する地すべり観測システム。
請求項１に記載の地すべり観測システムにおいて、
前記上地すべり検出手段ならびに下地すべり検出手段はそれぞれ前記円筒型筐体の周方向に間隔をおいて配置された複数のひずみ計を含み、
前記上データ出力部ならびに下データ出力部はそれぞれ、地すべりによって生じる前記円筒型筐体の変形に応答した前記ひずみ計の位置から地すべりの移動方向を検出することを特徴とする地すべり観測システム。