(57)【要約】      （修正有）【課題】斜面における雪崩の被害を効果的に防止することができる雪崩防止突起物を提供する。【解決手段】斜面２に立設した突起物本体３により雪崩を防止する雪崩防止突起物１の設計方法において、突起物本体３の高さを設計積雪深Ｈｓにおける斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍に設定する。これにより全層雪崩の発生を防止することができ、突起物本体３が小型になるため、材料コストや施工コストの低減が可能となり、費用対効果に優れたものとなる。また、小規模模斜面２に適した構造となり、例えば、斜面２の長さが１０〜３０ｍで、斜面２の高さが７〜２０ｍの小規模模斜面２において、経済性に優れた雪崩防止構造を構築することができる。【選択図】図１
2010024691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面に立設した突起物本体により雪崩を防止する雪崩防止突起物の設計方法において、前記突起物本体の高さを設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍に設定することを特徴とする雪崩防止突起物の設計方法。
【請求項２】
前記突起物本体の高さを設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．５倍に設定することを特徴とする請求項１記載の雪崩防止突起物の設計方法。
【請求項３】
斜面に立設した突起物本体により雪崩を防止する雪崩防止突起物において、前記突起物本体の高さが設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍であることを特徴とする雪崩防止突起物。
【請求項４】
前記突起物本体の高さが設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．５倍であることを特徴とする請求項２記載の雪崩防止突起物。
【請求項５】
前記斜面の長さが１０〜３０ｍであり、前記斜面の高さが７〜２０ｍであることを特徴とする請求項３又は４記載の雪崩防止構造。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の突起物本体を斜面に設けた雪崩防止構造において、前記突起物本体を横方向に間隔を置いて配置した横列を設け、この横列と斜面上下方向に間隔を置いて前記横列を設けると共に、上の横列の突起物本体の間に下の横列の突起物本体が位置するように配置したことを特徴とする雪崩防止構造。
【請求項７】
前記横列の突起物本体の間隔が２〜４ｍ、上下の前記横列の平面における間隔が２〜４ｍであることを特徴とする請求項６記載の雪崩防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜面に突起物本体を設ける雪崩防止突起物の設計方法とその雪崩防止突起物及び雪崩防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積雪斜面に杭を打設して雪崩を予防することが知られており、例えば、雪崩防止突起物として、斜面に掘削孔を形成し、この掘削孔に鋼管（例えば特許文献１）を建て込んで雪崩防止杭を形成している。
【０００３】
また、斜面にアンカーを固設し、このアンカーにワイヤーにより三角錐の枠体を連結する吊り枠式の雪崩予防枠なども知られている。
【特許文献１】特開２００６−３３６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献の雪崩防止杭は、一般に、設計積雪深に対応した高さを有するように設計され、杭の抵抗により雪崩の発生を予防している。しかし、雪崩の発生要因には設計積雪深だけでなく、斜面の長さなどの条件も関連するから、単に設計積雪深に対応した高さを備えるものでは、斜面の条件により雪崩防止杭が過剰設計となる虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、斜面における雪崩の被害を効果的に防止することができる雪崩防止突起物の設計方法とその雪崩防止突起物及び雪崩防止構造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】
【０００６】
請求項１の発明は、斜面に立設した突起物本体により雪崩を防止する雪崩防止突起物の設計方法において、前記突起物本体の高さを設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍に設定する方法である。
【０００７】
また、請求項２の発明は、前記突起物本体の高さを設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．５倍に設定する方法である。
【０００８】
また、請求項３の発明は、斜面に立設した突起物本体により雪崩を防止する雪崩防止突起物において、前記突起物本体の高さが設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍であるものである。
【０００９】
また、請求項４の発明は、前記突起物本体の高さが設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．５倍である。
【００１０】
また、請求項５の発明は、前記斜面の長さが１０〜３０ｍであり、前記斜面の高さが７〜２０ｍである。
【００１１】
また、請求項６の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の突起物本体を斜面に設けた雪崩防止構造において、前記突起物本体を横方向に間隔を置いて配置した横列を設け、この横列と斜面上下方向に間隔を置いて前記横列を設けると共に、上の横列の突起物本体の間に下の横列の突起物本体が位置するように配置したものである。
【００１２】
また、請求項７の発明は、前記横列の突起物本体の間隔が２〜４ｍ、上下の前記横列の平面における間隔が２〜４ｍである。
【発明の効果】
【００１３】
発明者らは、雪崩に対する対策を検討した結果、小規模斜面においては表層雪崩よりも全層雪崩の被害が大であること、従来の積雪を基準とした強度計算では小規模斜面において費用対効果に劣ることなどを見出し、鋭意研究の結果、本願発明に至った。
【００１４】
請求項１及び３の構成によれば、前記突起物本体の高さを設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍とすることにより、全層雪崩の発生を防止することができる。したがって、突起物本体が小型になるため、材料コストや施工コストの低減が可能となり、費用対効果に優れたものとなる。
【００１５】
また、請求項２及び４の構成によれば、前記突起物本体の高さが設計積雪深における斜面垂直方向の積雪深の半分以下であるから、一層、材料コストや施工コストの低減でき、設計積雪深より積雪深が下がった時期における積雪深を、設計積雪深の２分の１程度と仮定し、設計積雪深の２分の１程度の積雪深に対して、突起物本体が０．８倍の高さを有するため、この場合の全層雪崩を確実に予防することができる。
【００１６】
また、請求項５の構成によれば、小規模模斜面において、経済性に優れた雪崩防止構造を構築することができる。
【００１７】
また、請求項６の構成によれば、上の突起物本体間の積雪部分を、上の突起物本体間に位置する下の突起物本体が支持することにより、積雪による斜面傾斜方向の力を効果的に支持して雪崩を防止することができる。
【００１８】
また、請求項７の構成によれば、小規模斜面において、雪崩を効果的に防止することができる。具体的には、間隔が４ｍ（メートル）を越えると、全層雪崩予防効果が低下し、一方、間隔を２ｍ未満にしても、それ以上、全層雪崩防止効果は向上せず、コストアップを招くから上記の範囲とすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な雪崩防止突起物を採用することにより、従来にない雪崩防止突起物が得られ、この雪崩防止突起物の設計方法とその雪崩防止突起物及び雪崩防止構造について記述する。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施例１について、図１〜図４を参照して説明する。図１に示すように、雪崩防止突起物１は、接地場所たる斜面２に、鋼管などからなる複数の突起物本体３を固定手段４により固定してなり、前記固定手段４は、斜面２に打ち込んだロックボルト３であり、このロックボルト３を突起物本体３に接続固定している。また、前記突起物本体３の上部を左右一対のサポート材５，５の上部により支持し、これら一対のサポート材５，５の下部を、突起物本体３後方の斜面２に接地している。尚、鋼管の下部を斜面に埋設固定し、鋼管の地中部により固定手段に構成すると共に、その鋼管の地上部を突起物本体としてもよい。
【００２１】
前記斜面２は、その下側に道路などの防護区域１１があり、この防護区域１１から斜面２の上部までの長さＳＬが１０〜３０ｍ、防護区域１１から斜面２の上部までの高さＳＨは７〜２０ｍであり、傾斜角度はθである。
【００２２】
次に、前記雪崩防止突起物１の設計方法について、説明する。まず、前記突起物本体３の高さＨを、下記の数式により設計する。
【００２３】
Ｈ＝Ｐｋ・Ｈｓ・cosθ
ここで、Ｈｓは設計積雪深、θは前記斜面２の傾斜角度、Ｐｋは係数であり、係数Ｐｋは０．３〜０．６、好ましくは０．４〜０．５である。尚、傾斜角度θは、３０度〜５５度程度である。
【００２４】
尚、設計積雪深としては、３０年再現期間値や１０年再現期間値などを用いることができ、この例では、１０年間の年最大積雪深の平均値を用いて算出する。具体的には、設計要領［道路編］（発行所：財団法人北陸建設弘済会、監修：国土交通省北陸地方整備局、平成１８年４月第９回改定）を用いることができ、同書に記載のとおり、
（１）現地付近の観測点および測候所における積雪データ（年最大積雪深）を収集し、最小でも３箇所程度は収集し、このとき、観測地点及び測候所と現地の積雪データの標高補正をするために、観測地点および測候所の標高を確認しておく。
【００２５】
（２）観測地点と現地の地形等による積雪の差異を明確にするために、冬季において、同時に、観測地点および測候所と現地の積雪を測定しておくことが望ましい。ただし、現地のどの場所で積雪を測定するのかが妥当か、などの問題もあり、この値は比較評価に用いる。
【００２６】
（３）積雪データをもとに統計解析を行い、“年最大積雪深の１０年又は３０年再現期間値”を算出する。
【００２７】
（４）観測地点および測候所の標高をもとに、対象地域の積雪に関する標高関数を設定する。ここで、標高関数とは標高補正を行うために作成した相関図から、読みとる関数のことである。
【００２８】
（５）前記（３）（４）で設定した標高関数により補正し、現地の“年最大積雪深の１０年又は３０年再現期間値”を算出する。
【００２９】
（６）前記（２）によって、観測地点および測候所と現地の地形（標高含む）の補正要素により、（３）を補正する。
【００３０】
（７）現地の“年最大積雪深の１０年又は３０年再現期間値”を積雪マップにより確認する。
【００３１】
（８）前記（５）（６）および（７）の３種類の数値を総合的に判断して、“年最大積雪深の１０年又は３０年再現期間値”を決定する。ただし、前記（５）（６）および（７）の３種類の数値のうち、前記（５）および（７）の根拠となるデータが少ないので、（５）および（７）の数値で、前記（６）の数値の信頼性を確認する参考値と考えればよい。
【００３２】
また、設計条件として、設計積雪深Ｈｓより積雪深が下がった時期における積雪深を、設計積雪深Ｈｓの２分の１程度と仮定する。この設計積雪深Ｈｓの２分の１程度の積雪深（以下、２分の１積雪深という）に対して、突起物本体３の高さＨを０．８倍の高さとすると、突起物本体３の高さＨは下記の数式で表される。
【００３３】
Ｈ＝０．８・Ｈｓ・１／２・cosθ
上記の数式で、Ｈｓ・１／２が２分の１積雪深である。
【００３４】
そして、落石防止突起物１の強度は、２分の１積雪深の積雪荷重に耐える強度に設計する。この場合、突起物本体３の高さＨが、２分の１積雪深の０．８倍未満では、２分の１積雪深における全層雪崩の防止効果が低下し、一方、２分の１積雪深の条件では、前記高さＨが２分の１積雪深を超えても、全層雪崩防止効果に変わりはないから、高さＨの上限を２分の１積雪深とすることが好ましいから、前記係数Ｐｋを０．４〜０．５とすることが好ましく、斜面２における起伏により積雪深にばらつきが生じるから、経済性も考慮して、高さＨを２分の１積雪深の１．２倍としてもよく、これにより前記係数Ｐｋの上限を０．６とする。
【００３５】
上記のような小規模な斜面２においては、表層雪崩が発生し、防護区域１１に雪が落ちても、その雪を除雪などにより比較的簡便に処理することができ、一方、積もった雪の下層は、上部の雪の重みで圧縮されているから、全層雪崩が発生すると、大量の雪が防護区域１１に落下することになる。また、設計積雪深Ｈｓより雪が少なくなり、暖かくなって、雪が緩む時期には、全層雪崩が発生し易くなることが予想される。
【００３６】
そこで、上記係数Ｋを０．３〜０．６（０．３以上、０．６以下）、好ましくは０．４〜０．５とすることにより、全層雪崩の発生を防止することができ、突起物本体３が小型になるため、材料コストや施工コストの低減が可能となり、費用対効果に優れたものとなる。
【００３７】
また、複数の雪崩防止突起物１を斜面２に配置して雪崩防止構造を構成している。尚、図３では、突起物本体３下部の斜面２位置を図示している。斜面２の横方向に左右間隔Ｋｙを置いて突起物本体３を配置した横列１２を設け、この横列１２と斜面２の上下方向に平面において上下間隔Ｋｚを置いて前記横列１２を設け、この例では、斜面２の上下方向に３列の横列１２，１２，１２を図示している。また、上の横列１２の突起物本体３，３の間に下の横列１２の突起物本体３が位置するように配置し、上下の横列１２，１２で配置を左右間隔Ｋｙの２分の１だけずらして配置している。前記左右間隔Ｋｙは２〜４ｍ、好ましくは２．５〜３．５ｍである。また、図４に示すように、上下の横列１２，１２の斜面上下方向の間隔は、前記間隔Ｋｚをcosθで除した値で表され、前記間隔Ｋｚは２〜４ｍ、好ましくは２．５〜３．５ｍである。
実験例
以下、実験例について説明する。
【００３８】
図１に示した雪崩防止突起物１を用いた実験で、突起物本体３である主柱には、一般構造用炭素鋼鋼管の直径１０１．６ミリ、厚さ４．２ミリのものを用い、サポート材５である支柱には、一般構造用炭素鋼鋼管の直径６０．５ミリ、厚さ３．８ミリのものを用いた。雪崩防止突起物１の斜面２の傾斜角度θは４５度、前記左右角度Ｋｙ及び上下間隔Ｋｚはいずれも３ｍとした。
【００３９】
前記主柱と支柱にひずみゲージを設けて測定することにより、それぞれの軸力を検出した結果を図５のグラフに示し、１２月２１日から４月初めまでの結果を示している。尚、同グラフには、それぞれの曲げモーメントも記載している。
【００４０】
図５に示すように、３月１２日の支柱において、最大軸力が１３．０ｋＮとなり、主柱の軸力は４ｋＮになる。これら軸力は、雪荷重２１ｋＮが作用したときに雪崩防止突起物１に発生する軸力と一致していることを計算で確認した。
【００４１】
ここで設計荷重の計算について説明する。
【００４２】
条件として、
設計積雪深        Ｈ＝１．７５０ｍ  全層雪崩対象から１／２Ｈｓとする。（１０年再現確率に基づく）
雪の単重        γｓ＝３.５０ｋＮ／ｍ3
法面勾配          θ＝４５度
グラウト係        Ｎ＝４．８
クリープ係数      Ｋ＝０．７９５
左右間隔        Ｋｙ＝３．０００ｍ
列間斜距離      Ｋｚ／cosθ＝４．２４３（斜面上下方向の間隔）
雪崩予防柵の設計から算出される列間斜距離
Ｌ´＝Ｈ・（２・tanθ）／（tanθ−tanΦ）
Φ：雪と地山の摩擦角（tanΦ＝０．５）
予防杭の突出長  Ｄｋ＝Ｂｋ＝１．０００ｍ
予防杭の突出長
の鉛直高さ      Ｈｋ＝１．４１４ｍ
雪厚の影響範囲  ｂ＝３．０００ｍ
上記の条件で、荷重の計算を行うと、雪圧Ｐは下記から求められる。
【００４３】
Ｓｋ＝γｓ／２・（２・Ｈ・Ｈｋ−Ｈｋ2）・Ｋ・Ｎ＝１９．７０ｋＮ／ｍ
Ｐ＝ｂ×Ｓｋ×α＝３５．８１ｋＮ／ｍ
ここで、αは列間斜距離による荷重低減係数であり、その値は、０．６０６である。（Ｌ／Ｌ´＝０．６０６）
上記式を変形すると、
α＝Ｐ／（ｂ×Ｓｋ）
となり、上記式に実験結果から得られた雪荷重２１ｋＮを代入すると、
α＝０．３３３
となり、左右角度Ｋｙ及び上下間隔Ｋｚが３ｍの場合、作用する荷重が１／３程度と軽減されることが分かった。
【００４４】
このように本実施例では、請求項に対応して、斜面２に立設した突起物本体３により雪崩を防止する雪崩防止突起物１の設計方法において、突起物本体３の高さを設計積雪深Ｈｓにおける斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍に設定し、また、突起物本体３の高さＨが設計積雪深Ｈｓにおける斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．６倍であるから、全層雪崩の発生を防止することができ、突起物本体３が小型になるため、材料コストや施工コストの低減が可能となり、費用対効果に優れたものとなる。
【００４５】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、突起物本体３の高さを設計積雪深Ｈｓにおける斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．５倍に設定し、また、突起物本体３の高さＨが設計積雪深Ｈｓにおける斜面垂直方向の積雪深の０．３〜０．５倍であり、突起物本体３の高さＨが設計積雪深Ｈｓにおける斜面垂直方向の積雪深の半分以下であるから、一層、材料コストや施工コストの低減でき、設計積雪深Ｈｓより積雪深が下がった時期における積雪深を、設計積雪深の２分の１程度と仮定し、設計積雪深の２分の１程度の積雪深に対して、突起物本体３が０．８倍の高さを有するため、この場合の全層雪崩を確実に予防できる。
【００４６】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、斜面２の長さＳＬが１０〜３０ｍであり、斜面２の高さＳＨが７〜２０ｍであるから、小規模模斜面２において、経済性に優れた雪崩防止構造を構築することができる。
【００４７】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、突起物本体３を斜面２に設けた雪崩防止構造において、突起物本体３を横方向に左右間隔Ｋｙを置いて配置した横列１２を設け、この横列１２と斜面上下方向に上下間隔Ｋｚを置いて横列１２を設けると共に、上の横列１２の突起物本体３，３の間に下の横列１２の突起物本体３が位置するように配置したから、上の突起物本体３，３間の積雪部分を、上の突起物本体３，３間に位置する下の突起物本体３が支持することにより、積雪による斜面傾斜方向の力を効果的に支持して雪崩を防止することができる。
【００４８】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、横列１２の突起物本体３，３の左右間隔Ｋｙが２〜４ｍ、上下の横列１２の平面における上下間隔Ｋｚが２〜４ｍであるから、小規模斜面２において、雪崩を効果的に防止することができる。具体的には、間隔Ｋｙ，Ｋｚが４ｍを越えると、全層雪崩予防効果が低下し、一方、間隔Ｋｙ，Ｋｚを２ｍ未満にしても、それ以上、全層雪崩防止効果は向上せず、コストアップを招くから上記の範囲とすることが好ましい。
【００４９】
また、実施例上の効果として、前記間隔Ｋｚは２〜４ｍ、好ましくは２．５〜３．５ｍとすることにより、雪崩防止突起物１に作用する雪荷重を低減できる。
【００５０】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、突起物本体を斜面に対して略垂直に立設したが、当該垂直に対して斜めに突起物本体を立設してもよく、この場合も垂直方向の高さが突起物本体の高さとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１を示す斜面の断面図である。
【図２】同上、斜面の全体断面図である。
【図３】同上、斜面の平面説明図である。
【図４】同上、斜面の断面図である。
【図５】同上、部材における曲げと軸力を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１  雪崩防止突起物
２  斜面
３  突起物本体
１２  横列
ＳＨ  斜面高さ
ＳＬ  斜面長さ
Ｈｓ  設計積雪深
θ  傾斜角度
Ｐｋ  係数
Ｋｙ  左右間隔
Ｋｚ  上下間隔
【図１】
2010024691.tif 000003
【図２】
2010024691.tif 000004
【図３】
2010024691.tif 000005
【図４】
2010024691.tif 000006
【図５】
2010024691.tif 000007