(57)【要約】【課題】簡易な手法により現実の土砂崩壊に近い状態を再現できて、客観性の高い性能試験を可能にする防護構造物の試験装置及び試験方法を提供すること。【解決手段】地上側に横向きに設置された防護構造物１０と、防護構造物１０の鉛直上方に位置させる土砂収容袋３０とを具備し、土砂収容袋３０が底部開口を封鎖可能な筒蓋３２と、留め装置３５とを具備し、筒蓋３２を折返すことで土砂収容袋３０が閉鎖され、留め装置３５が切り離されると、土砂の自重で土砂収容袋３０内の土砂が一斉に落下して防護構造物１０の受撃面へ衝突するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂を防護構造物の受撃面に衝突させる防護構造物の衝撃試験装置であって、
地上側に設置された防護構造物と、
内部に土砂を放出可能に収容し、防護構造物の真上に位置させる単数または複数の土砂収容袋とを具備し、
前記土砂収容袋は遠隔操作により底部開口が開放可能であり、
所定の高さに位置させた土砂収容袋の底部開口を開放したときに土砂の密度を変えることなく土砂収容袋内の土砂を自重落下させて防護構造物の受撃面へ衝突させることを特徴とする、
防護構造物の衝撃試験装置。
【請求項２】
前記土砂収容袋が土砂を収容して吊下げ可能な収容部と、前記収容部と連通して形成され、下部に底部開口を有する筒状の筒蓋と、前記筒蓋が折り返された折返部を固定する留め装置とを具備し、前記筒蓋の折返部が留め装置により固定されることで収容部が閉鎖され、前記留め装置が遠隔操作によって切り離されると、土砂の自重で土砂収容袋の底部が開放されることを特徴とする、請求項１に記載の防護構造物の衝撃試験装置。
【請求項３】
前記収容部と筒蓋が連続した可撓性を有する筒体で構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の防護構造物の衝撃試験装置。
【請求項４】
前記留め装置が折り返した筒蓋の折返部を支持する引張材と、引張材の一部に設けられ、引張材を切り離し可能な切り離し手段と、前記切り離し手段を遠隔から操作可能な制御ユニットとを具備することを特徴とする、請求項２に記載の防護構造物の衝撃試験装置。
【請求項５】
防護構造物の真上に複数の土砂収容袋を隣接させて位置させ、制御ユニットを通じて複数の留め装置による引張材の切り離しを同時に作動させるように構成したことを特徴とする、請求項４に記載の防護構造物の衝撃試験装置。
【請求項６】
前記防護構造物が捕捉機能、衝撃吸収機能を有する防護柵または防護ネットであることを特徴とする、請求項１に記載の防護構造物の衝撃試験装置。
【請求項７】
防護構造物の受撃面に土砂を衝突させて行う防護構造物の衝撃試験方法であって、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の衝撃試験装置を使用し、
土砂収容袋の底部開口を土砂収容袋の一部で閉鎖した状態で土砂を収容し、
土砂を収容した前記土砂収容袋を所定の高さに位置させ、
留め装置を切り離して、土砂の自重で開放された土砂収容袋の底部開口を通じて土砂の密度を変えることなく落下させた土砂収容袋内の土砂を防護構造物の受撃面へ衝突させることを特徴とする、
防護構造物の衝撃試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は防護柵や防護ネット等の防護構造物の受撃面に大量の土砂を衝突させて行う防護構造物の試験装置及び試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直線状の斜路と重錘とを組み合せた試験装置が開示されていて、斜路の高所から滑落させた重錘を、斜路の最下流に設置した防護構造物に衝突させる構成になっている。
「落石対策便覧（公益社団法人日本道路協会）」では落石に対する防護構造物の設計便覧に指針が示されているが、崩落土砂に対しては特に明確な指針が定められていない。
実際の崩落土砂と岩石では防護構造物に対する衝突範囲が異なるだけでなく、防護構造物の挙動も異なるため、重錘による衝突試験結果をそのまま崩落土砂に適用することは適切ではない。
【０００３】
崩落土砂の性能試験について明確な指針が定められていないなかで、実際の崩落土砂に近い状態を再現すべく、様々な試験方法が提案されている。
試験方法のひとつとして、自然斜面の最上流に配備したダンプ車両をダンプアップして荷台の大量土砂を自然斜面に放出することで、自然斜面の下流側に設置した防護構造物へ衝突させる試験方法が知られている。
また特許文献２には、自然斜面の上流に配備した土砂貯留槽を通じて土砂を自然斜面に放出する試験装置が開示されている。この試験装置は、土砂貯留槽の底面が自然斜面と同方向に傾斜し、土砂貯留槽の最下流の側面に形成された排出口の外側をヒンジ式のゲートで封鎖している。ゲートは土砂貯留槽の上流側に係止したワイヤで支持されていて、ワイヤを緩めることでゲートが開き、開放された排出口を通じて貯留土砂を自然斜面へ放出する構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２９６１６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−３６７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の崩落土砂の試験技術はつぎの問題点を有している。
＜１＞急峻な自然斜面に土砂を滑落させる従来の試験方法では、土砂の滑落抵抗を小さくする等の目的で凹凸や段差のある自然斜面を平らに整地する必要がある。
重機を導入できないために斜面の整地作業を手作業で行っており、試験準備に多くの時間と労力を要している。
＜２＞現実の土砂崩壊現象は、多量の降雨に伴い、粘土混じりのシルト質土砂などの含水率が所定値を超えることで、一瞬にして大量の土砂が連続的に崩落する。
自然斜面の上方から土砂を投下する従来の試験方法では、瞬間的に大量土砂を放出することが難しいうえに、投下した土砂がドライ状態の自然斜面をスムーズに滑落し難く、実際の土砂崩壊とは異なった挙動を示す。
したがって、現実の土砂崩壊を正確に再現することが非常に難しい。
＜３＞現実の崩落土砂は連続性を有して短時間のうちに防護構造物に到達するのに対し、自然斜面に土砂を滑落させる従来の試験方法では、滑落中に不連続となった土砂が防護構造物に時間差をおいて到達する。
時間差をおいて土砂が到達すると、防護構造物の受撃面に到達した初期の土砂が受撃面に堆積し、その後に後続の土砂が衝突すると、初期の土砂層がクッションとなって現実の土砂崩壊と異なった衝突状態を生み出すことになる。
そのため、従来の試験方法では、防護構造物の挙動や試験結果についての正確性に問題が残る。
＜４＞特許文献２に記載の試験装置では、土砂貯留槽が大掛かりとなって建設コストが高くつく。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、簡易な手法により現実の土砂崩壊に近い状態を再現できて、客観性の高い性能試験を可能にする防護構造物の試験装置及び試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、土砂を防護構造物の受撃面に衝突させる防護構造物の衝撃試験装置であって、地上側に設置された防護構造物と、内部に土砂を放出可能に収容し、防護構造物の真上に位置させる単数または複数の土砂収容袋とを具備し、前記土砂収容袋は遠隔操作により底部開口が開放可能であり、所定の高さに位置させた土砂収容袋の底部開口を開放したときに土砂の密度を変えることなく土砂収容袋内の土砂を自重落下させて防護構造物の受撃面へ衝突させ得るように構成した。
本発明の他の形態において、前記土砂収容袋が土砂を収容して吊下げ可能な収容部と、前記収容部と連通して形成され、下部に底部開口を有する筒状の筒蓋と、前記筒蓋が折り返された折返部を固定する留め装置とを具備し、前記筒蓋の折返部が留め装置により固定されることで収容部が閉鎖され、前記留め装置が遠隔操作によって切り離されると、土砂の自重で土砂収容袋の底部が開放される。
本発明の他の形態において、前記収容部と筒蓋が連続した可撓性を有する筒体で構成されている。
本発明の他の形態において、前記留め装置が折り返した筒蓋の折返部を支持する引張材と、引張材の一部に設けられ、引張材を切り離し可能な切り離し手段と、前記切り離し手段を遠隔から操作可能な制御ユニットとを具備している。
本発明の他の形態において、防護構造物の真上に複数の土砂収容袋を隣接させて位置させ、制御ユニットを通じて複数の留め装置による引張材の切り離しを同時に作動させるように構成する。
本発明の他の形態において、前記防護構造物が捕捉機能、衝撃吸収機能を有する防護柵または防護ネットである。
さらに本発明は、防護構造物の受撃面に土砂を衝突させて行う防護構造物の衝撃試験方法であって、前記した何れかの衝撃試験装置を使用し、土砂収容袋の底部開口を土砂収容袋の一部で閉鎖した状態で土砂を収容し、土砂を収容した前記土砂収容袋を所定の高さに位置させ、留め装置を切り離して、土砂の自重で開放された土砂収容袋の底部開口を通じて土砂の密度を変えることなく落下させた土砂収容袋内の土砂を防護構造物の受撃面へ衝突させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は少なくともつぎのひとつの効果を奏する。
＜１＞地上側に試験対象である防護構造物を設置すると共に、防護構造物の真上に土砂収容袋を位置させるだけで、現実の土砂崩壊時における崩落土砂の衝突に近い状態を再現することができる。
したがって、従来の試験方法と比べて崩落土砂による防護構造物の挙動や防護性能を正確に把握することができる。
＜２＞自然斜面の性状の影響をまったく受けずに試験を行えるので、自然斜面を平らに整地する必要がなくなり、試験準備に要する時間と労力を大幅に削減できる。
＜３＞土砂の自重で土砂収容袋の底部を瞬時に全開にできるので、大量の土砂を一挙に落下させることができる。
＜４＞複数の土砂収容袋を隣接させた吊下げたときは、一斉に土砂を落下できるので、土砂収容袋の数と土砂収容袋内の土砂量を選択することで土砂の落下量を簡単に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】衝撃試験方法のモデル図
【図２】土砂収容袋の拡大縦断面図
【図３】一部を省略した留め装置の斜視図
【図４】型枠を用いた土砂収容袋の製作方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１１】
＜１＞崩落土砂の試験装置の概要
図１を参照して説明すると、衝撃試験装置は、試験用に設置した防護構造物１０と、土砂２０を収容して防護構造物１０の真上に位置させた土砂収容袋３０とを具備し、防護構造物１０の受撃面に対して、土砂２０を鉛直上方から衝突させて防護構造物１０の性能や挙動を試験するための装置である。
【００１２】
＜２＞防護構造物
土砂収容袋３０の鉛直下方には試験予定の防護構造物１０がほぼ水平に向けて横向きに設置してある。
防護構造物１０は、捕捉機能、衝撃吸収機能を有する防護柵または防護ネット等を含む。
本例では防護構造物１０が複数の支柱１１と、隣り合う支柱１１間に張り巡らせたロープ製、金網製またはこれらの組み合せからなる防護ネット１２とを少なくとも具備した防護柵である形態について説明する。
各支柱１１の基部は斜面の裾部または基礎コンクリート等にほぼ水平に固定してあり、防護ネット１２の受撃面が鉛直上方を向いている。
防護構造物１０の全長は３スパン以上あればよい。
【００１３】
＜３＞土砂収容袋
図２を参照して説明すると、土砂収容袋３０は土砂２０（例えば１〜１０ｍ３)を収容可能な収容部３１と、収容部３１の下部の開口を封鎖可能な筒蓋３２と、筒蓋３２を収容部３１の側部に固定する留め装置３５とを有する。
本例では収容部３１と筒蓋３２を一体ものの袋体で形成する形態について説明するが、収容部３１を変形不能な筐体で形成し、筒蓋３２を袋体で形成してもよい。
土砂収容袋３０は収容部３１と筒蓋３２とが同一径であってもよいが、筒蓋３２の端部へ向けて寸法が漸増する扇形に形成してもよい。
【００１４】
＜３．１＞収容部
収容部３１は土砂２０を収容してクレーン等に直接吊下げる部位であり、その容量は適宜選択が可能である。
収容部３１の全体形状は図示した立方形に限定されず、円柱形等でもよく、形状的な制約は特にない。
収容部３１の上下部は開口している。収容部３１の上口の周囲には単数または複数の吊りベルト３３が付設してあり、吊りベルト３３をクレーン等のフック４０に掛止することで土砂収容袋３０を所定の高さまで吊り上げ可能である。
【００１５】
＜３．２＞筒蓋
筒蓋３２は可撓性を有する筒状の蓋材であり、上下端を開放した、例えば布、樹脂シート等の可撓性を有する素材からなる。
筒蓋３２の一端は収容部３１と連通していて、筒蓋３２の他端は開口したままとする。
筒蓋３２は袋体を扁平にして上下二つ折りにして使用し、折り返された折返部３３内には土砂２０を投入しない。筒蓋３２には土砂２０の重量が負荷することから、重量に耐え得るだけの強度を持たせておく。
筒蓋３２は折返部３３を収容部３１の側面に固定することで収容部３１の底部を封鎖可能である。
筒蓋３２を扁平にして上下二つ折りにして使用するのは、収容部３１の底部を封鎖するためである。
なお、筒蓋３２は捩じらずに二つ折りする形態の他に、筒蓋３２を一方向に捩じった状態で二つ折りにしてもよい。
【００１６】
＜３．３＞留め装置
留め装置３５は筒蓋３２の折返部３３を切離し可能な連結材である。
図３を参照して説明すると、本例の留め装置３５は、破壊可能な素材で形成した留め具本体に相当する引張材３６と、引張材３６の一部に付設した切り離し手段である瞬間膨張剤３７と、例えば、瞬間膨張剤３７を遠隔操作して起爆させる制御ユニット３８とを具備する。
【００１７】
＜３．３．１＞引張材
引張材３６は土砂２０の重量を支持可能な引張り強度を有するロープ材、ベルト材またはチューブ材であり、例えば自然繊維、化学繊維、又は樹脂等が適用可能である。
例えば、引張材３６の使用にあたっては、収容部３１と筒蓋３２の折返部３３に設けたループ状の掛止体３１ａ，３２ａ間に跨って引張材３６を掛け渡し、引張材３６の両端がほどけないように結び付ける。
【００１８】
＜３．３．２＞瞬間膨張剤
本発明では引張材３６の切り離し手段として、例えば、ケース入りの瞬間膨張剤３７を使用する。
瞬間膨張剤３７は水蒸気圧を利用して引張材３６を破壊するための公知の破砕薬（非火薬破砕組成物）であり、その一部に着火具が取り付けてある。
着火具と制御ユニット３８との間が通電可能に配線されていて、制御ユニット３８の通電操作により瞬間膨張剤３７を起爆させて引張材３６を破断することが可能である。
瞬間膨張剤３７に非火薬破砕組成物を用いると、火薬類を用いた施工方法と全く同じ手法で消費許可を必要とせずに使用できる。
【００１９】
引張材３６に対する瞬間膨張剤３７の付設方法について例示すると、引張材３６が中空構造であるときは引張材３６の内部に瞬間膨張剤３７を位置させる。
図３に示すように引張材３６が密実構造であるときは、引張材３６に外付けした瞬間膨張剤３７を別途に耐圧性に優れた被覆材３９で包囲して取り付けるとよい。
【００２０】
＜４＞土砂の投入方法
図４に例示した型枠５０を用いて土砂収容袋３０内に土砂２０を投入する方法について説明する。
型枠５０は土砂収容袋３０をセットして内部に土砂２０を投入するための上下を開放した筒状の枠体である。
型枠５０内に底部開口を閉鎖した土砂収容袋３０を広げてセットし、土砂収容袋３０内に所定量の土砂２０を投入する。
その結果、型枠５０の内面形状に沿った土砂収容袋３０が製作される。
つぎに吊りベルト３３をクレーン等のフックに掛けて吊上げるだけで土砂収容袋３０を簡単に製作できる。
型枠５０を逆円錐台状に形成すれば、土砂収容袋３０の脱型が容易である。
また型枠５０を分解可能に構成すれば、土砂２０の投入後に型枠５０を解体することで、土砂収容袋３０を吊り上げずに脱型することも可能である。
【００２１】
［試験方法］
図１，２を参照して衝撃試験装置を用いた試験方法について説明する。
【００２２】
＜１＞試験準備
図１に示すように、予め地上側に防護構造物１０を設置する。必要に応じて防護構造物１０の一部に各種のセンサを取り付けておく。
所定量の土砂２０を収容した土砂収容袋３０を所定の落下高さまで吊上げて待機する。
複数の土砂収容袋３０を使用する場合は、各土砂収容袋３０の吊り上げ高さを同一にすると共に、一つの制御ユニット３８で複数の留め装置３５を同時に起爆制御できるようにしておく。
【００２３】
土砂収容袋３０の収容部３１の底部に土砂２０の重量が常時作用するが、留め装置３５が収容部３１の底部開口の口開きを防止するので、吊上げ中に土砂２０が不用意に落下することはない。
【００２４】
＜２＞土砂の落下
図１の制御ユニット３８を操作して図３に示した瞬間膨張剤３７を起爆させて留め装置３５を破断する。
【００２５】
図１，２を参照して土砂２０の落下状況を詳しく説明する。
留め装置３５が破断されると、土砂２０の自重によって折返部３３が収容部３１の鉛直下方へ向けて瞬時に変形する。
折返部３３は袋体を扁平にして折り返しただけの構造であるため、図２の二点鎖線で示すように、折返部３３の真下へ向けた変形と同時に収容部３１の底部が全開状態となる。
収容部３１内の土砂２０全体が筒蓋３２を瞬時に押し広げながら自重で降下を開始し、開放された筒蓋３２の底部開口に達した大量の土砂が密度を変えることなく防護構造物１０の受撃面へ向けて落下を開始する。
砂収容袋３０内のすべての土砂２０は、連続性を有したままひと塊の状態となって落下する。
【００２６】
さらに複数の土砂収容袋３０を使用した場合は、複数の留め装置３５が同一のタイミングで切り離されるので、各土砂収容袋３０による土砂の放出開始のタイミングが同一となる。
【００２７】
＜３＞土砂の放出高さ
このように本発明では土砂２０を自然斜面に向けて放出するのではなく、空中を落下するので、落下中に土砂２０は自然斜面の抵抗を受けない。
したがって、土砂２０を用いて同一の衝撃力を確保するために、自然斜面に沿って滑落させる場合の放出高さと、土砂収容袋３０から落下させた場合の吊上げ高さを比較した場合には、前者と比べて後者の吊上げ高さを低く設定することができる。
【００２８】
＜４＞土砂の衝突
土砂を自然斜面に向けて放出すると、土砂が間欠的に滑落することから、現実の土砂崩落による防護構造物の挙動や防護性能を正確に把握することができない。
これに対し、本発明の試験装置では、防護構造物１０の受撃面に対して大量の土砂２０が短い時間の間にひと塊の状態となって連続して衝突させることができる。この衝突状況は現実の土砂崩壊時における防護構造物１０への衝突に近い状態となる。
このように本発明では、土砂を自然斜面に滑落させることなく、現実の土砂崩壊に近い状態を再現できるので、防護構造物１０の挙動や防護性能を正確に試験することができて、試験結果に対する信頼性が格段に高くなる。
さらに、防護構造物１０の設置角度を適宜選択して、受撃面に対して直角方向に衝撃力を作用させることができるので、実際に斜面に防護構造物を立設した状態と同じ状況を作り出すことができる。
【００２９】
[他の実施例]
以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３０】
先の実施例では、筒蓋３２の折返部３３を収容部３１の側面に固定することで収容部３１の底部を封鎖する形態について説明したが、収容部３１の外面に縦横方向に向けて複数の補強ベルトを付設した場合は、折返部３３を補強ベルトに連結してもよい。
さらに筒蓋３２の折返部３３をクレーンのフックに直接連結するようにしてもよい。
要は筒蓋３２の折返部３３を支持し得るように、留め装置３５の切り離し手段を介して折返部３３が固定してあればよい。
【００３１】
留め装置３５の切り離し手段は先の実施例で示した形態に限定されず、その他には、例えば引張材３６を破断可能な火薬方式、通電により吸着可能な電磁石方式、または物理的に引張材３６を機械的に切断可能な切断方式などを適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０・・・・防護構造物
１１・・・・支柱
１２・・・・防護ネット
２０・・・・土砂
３０・・・・土砂収容袋
３１・・・・土砂収容袋の収容部
３１ａ・・・掛止体
３２・・・・土砂収容袋の筒蓋
３２ａ・・・掛止体
３５・・・・留め装置
３６・・・・引張材
３７・・・・瞬間膨張剤
３８・・・・制御ユニット
３９・・・・被覆材
４０・・・・クレーンのフック
５０・・・・型枠
【図１】
2020091180.tif 000003
【図２】
2020091180.tif 000004
【図３】
2020091180.tif 000005
【図４】
2020091180.tif 000006