(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜面の下流側に設置された防護柵又は防護壁の耐久性能を評価するための土砂流下試験装置であって、
前記傾斜面の上流側に設置され、底面が前記傾斜面の向きに傾斜した土砂収容部を有し、当該土砂収容部の最深部の側面に、前記土砂収容部内の土砂を前記傾斜面に排出する排出口が設けられた土砂貯留槽と、
板状体の一端である軸着端が前記排出口の周縁部外面に軸着され、前記排出口を外側から閉鎖することができる回動自在な開閉部材と、
前記開閉部材の内面の開閉端部寄りの位置に一端が固定されたワイヤと、
前記開閉部材を内側に引っ張る前記ワイヤを保持することによって前記開閉部材が前記排出口の閉鎖状態を維持すると共に、前記ワイヤを解放することによって前記開閉部材を回動自在な状態にするワイヤ保持装置とを備えたことを特徴とする土砂流下試験装置。
【請求項２】
前記ワイヤ保持装置は、前記排出口がある側面と対向する側面の上端部に固定された基台と、基端部が前記基台の軸部に支持され、先端部が軸部を中心に上下方向に回動自在なアーム部材と、前記アーム部材の下面から下向きに突設された係止突起と、前記基台上に設けられ、前記アーム部材と一体に下向きに移動したとき前記係止突起の先端部が内側に係合する溝部とを備え、
前記ワイヤは、前記開閉部材に固定された一端と反対側の一端に、リング状端部が設けられ、
前記ワイヤ保持装置に前記ワイヤを保持させる際は、前記アーム部材を下向きに回動させることによって、前記リング状端部の内側に前記係止突起を挿通させると共に、当該係止突起の先端部を前記溝部に係合させ、
前記ワイヤ保持装置が保持している前記ワイヤを解放する際には、前記アーム部材を上向きに回動させることによって、前記係止突起と前記溝部との係合を解除し、前記リング状端部を前記係止突起から脱落させる請求項１記載の土砂流下試験装置。
【請求項３】
前記開閉部材は、前記軸着端が前記排出口の下側の周縁部外面に軸着されている請求項１又は２記載の防護柵用の土砂流下試験装置。
【請求項４】
前記土砂収容部には前記傾斜面の幅方向に複数の排出口が連続的に設けられ、
前記複数の排出口ごとに、前記開閉部材、前記ワイヤ及び前記ワイヤ保持装置が個別に設けられている請求項１又は２記載の土砂流下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、山腹の傾斜面を流下する土砂や雪崩等を道路脇等の所定の位置で受け止める防護柵等の耐久性能を評価するための土砂流下試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の試験装置として、土砂の代わりに重錘をワイヤロープ等でクレーンに吊り下げ、振り子のように振動させて防護柵に衝突させたり、重錘を自由落下により防護柵に衝突させたりする擬似的な衝撃試験装置がある。また、特許文献１に開示されているように、傾斜路に沿って重錘等の落下物を流下させて防護柵に衝突させる衝撃試験装置もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９６１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自然に囲まれた山間地域において、山腹の傾斜面を滑り落ちてくる落下物として、土に砂や小石が混じった土砂、大きな岩石、土砂に雨水が混じった土石流、雪崩などが考えられる。従って、それらを受け止める防護柵等の耐久性能の評価は、様々な落下物を想定して行う必要がある。しかし、従来の衝撃試験装置（特許文献１の衝撃試験装置を含む）は、いずれも重錘等の塊を用いて衝撃を加えるものであり、防護柵等に大きな岩石が衝突したときの耐久性能を評価するのに適しているが、土砂や土石流が衝突したときの評価には不適であった。
【０００５】
防護柵に大きな岩石が衝突した場合、防護柵の特定部分に衝撃力が集中するという特徴がある。一方、落下物が土砂や土石流が衝突した場合、これらは一種の流体と考えることができるので、防護柵の広い範囲に衝撃力が分散するという特徴がある。従って、同じ防護柵であっても、岩石の場合と土砂等の場合とで衝撃を受けたときの挙動が異なり、耐衝撃性能にも違いがある。
【０００６】
一般に、防護柵等を新設する場合、設置場所の山腹の地盤（土質）や気候（降雨量や積雪量）などに鑑みて落下物を想定し、落下物の衝撃に対して十分な性能を備え、かつ過剰品質にならず安価に設置可能な構造の防護柵等を選定する。従って、様々なタイプの防護柵の耐衝撃性能を多面的に評価する必要があり、岩石等の塊を想定した従来の擬似的な衝撃試験装置に代わり、土砂や土石流を想定した土砂流下試験装置が求められていた。
【０００７】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、防護柵等に対して土砂や土石流を衝突させ、客観性の高い耐衝撃性能評価を可能にするシンプルな構成の土砂流下試験装置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】
【０００８】
この発明は、傾斜面の下流側に設置された防護柵又は防護壁の耐久性能を評価するための土砂流下試験装置であって、前記傾斜面の上流側に設置され、底面が前記傾斜面の向きに傾斜した土砂収容部を有し、当該土砂収容部の最深部の側面に、前記土砂収容部内の土砂を前記傾斜面に排出する排出口が設けられた土砂貯留槽と、板状体の一端である軸着端が前記排出口の周縁部外面に軸着され、前記排出口を外側から閉鎖することができる回動自在な開閉部材と、前記開閉部材の内面の開閉端部寄りの位置に一端が固定されたワイヤと、前記開閉部材を内側に引っ張る前記ワイヤを保持することによって前記開閉部材が前記排出口の閉鎖状態を維持すると共に、前記ワイヤを解放することによって前記開閉部材を回動自在な状態にするワイヤ保持装置とを備えた土砂流下試験装置である。
【０００９】
前記ワイヤ保持装置は、前記排出口がある側面と対向する側面の上端部に固定された基台と、基端部が前記基台の軸部に支持され、先端部が軸部を中心に上下方向に回動自在なアーム部材と、前記アーム部材の下面から下向きに突設された係止突起と、前記基台上に設けられ、前記アーム部材と一体に下向きに移動したとき前記係止突起の先端部が内側に係合する溝部とを備え、前記ワイヤは、前記開閉部材に固定された一端と反対側の一端に、リング状端部が設けられ、前記ワイヤ保持装置に前記ワイヤを保持させる際は、前記アーム部材を下向きに回動させることによって、前記リング状端部の内側に前記係止突起を挿通させると共に、当該係止突起の先端部を前記溝部に係合させ、前記ワイヤ保持装置が保持している前記ワイヤを解放する際は、前記アーム部材を上向きに回動させることによって、前記係止突起と前記溝部との係合を解除し、前記リング状端部を前記係止突起から脱落させるものである。
【００１０】
また、前記開閉部材は、前記軸着端が前記排出口の下側の周縁部外面に軸着されるのが好ましい。前記土砂収容部には前記傾斜面の幅方向に複数の排出口が連続的に設けられ、前記複数の排出口ごとに、前記開閉部材、前記ワイヤ及び前記ワイヤ保持装置が個別に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の土砂流下試験装置は、山間地や採石場等の傾斜面を利用し、その上流側に土砂貯留槽を設置することによって容易に構成することができる。また、防護柵等に衝突させる土砂についても、土の種類、砂の粒径、水分の含有量など、特に制限なく自由に設定することができる。
【００１２】
排出口を閉鎖する開閉部材は、ワイヤ保持装置に保持されたワイヤを解放することによってほとんど抵抗なく瞬時に開くので、排出口から排出される土砂の初速度や時間当たりの流量が安定する。従って、土砂流下試験を繰り返し行う際も、試験条件の再現性が確保される。開閉部材を開閉する動作は、非常に簡単な機構により実現されるので、装置全体を非常にシンプルに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の土砂流下試験装置の一実施形態と試験対象の防護柵を示す正面図（ａ）、右側面図（ｂ）、Ａ−Ａ断面図（ｃ）である。
【図２】この実施形態の土砂流下試験装置の部分拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図３】この実施形態の土砂流下試験装置のワイヤ保持装置がワイヤを保持する動作を説明する右側面図（ａ）、係止突起及び溝部の係合状態を示す模式図（ｂ）、ワイヤを解放する動作を説明する右側面図（ｃ）である。
【図４】この実施形態の土砂流下試験装置に土砂を投入する様子を示す部分断面図である。
【図５】この実施形態の土砂流下試験装置のワイヤ保持装置を操作して開閉部材を開く動作を説明する部分断面図（ａ），（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の土砂流下試験装置の一実施形態の構成について、図１〜図３に基づいて説明する。この実施形態の土砂流下試験装置１０は、採石場等の傾斜面１２の上流側に設置され、下流側の平坦部に設置された防護柵１４に土砂Ｗを流下させる装置である。ここで、試験対象の防護柵１４は、例えば全高３〜４ｍ、全幅１２〜１５ｍの大きさで、傾斜面１２の幅方向に一列に立設された４本の支柱１４ａにネット１４ｂが張設されたものである。
【００１５】
土砂流下試験装置１０は、傾斜面１２の上流側の例えば約２５ｍの高さに造成した平坦部に設置され、図１に示すように、土砂貯留槽１６、開閉部材１８、ワイヤ２０及びワイヤ保持装置２２で構成されている。傾斜面１２の傾斜角は、想定する斜面や設置可能な傾斜面に合わせて適宜選択され、例えば約５０度の傾斜面に設定される。
【００１６】
土砂貯留槽１６は、上端が開口した略矩形の箱体であり、その内側に土砂収容部２４が設けられている。土砂収容部２４は、底面２４ａ全体が傾斜面１２の方向に大きく傾斜しており、土砂貯留槽１６の容積のうち、斜め上半分が土砂収容部２４になっている。土砂貯留槽１６の上端の開口は、土砂収容部２４に土砂Ｗを搬入する搬入口となる。さらに土砂貯留槽１６には、土砂収容部２４の最深部の側面に、土砂収容部２４の幅いっぱいに連続的に開口する矩形の排出口２６が４つ設けられ、後述する開閉部材１８が開いたとき、内部の土砂Ｗが自重で傾斜面１２に排出されるようになっている。
【００１７】
開閉部材１８は、個々の排出口２６よりも大きい４枚の板状体であり、各排出口２６の下側の周縁部の外面に、各板状体の一端である軸着端１８ａが回動自在に軸着されている。そして、各開閉部材１８を土砂貯留槽１６の側に回動させることによって、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、排出口２６を外側から個々に閉鎖することができる。
【００１８】
ワイヤ２０は、開閉部材１８を引っ張って排出口２６を閉鎖するための部材であり、開閉部材１８ごとに１本ずつ設けられ、図２に示すように、一端が、開閉部材１８の開閉端１８ｂ寄りの内面に固定されている。ワイヤ２０の他端には、ワイヤ２０の端部をリング状に処理したリング状端部２０ａが設けられている。
【００１９】
ワイヤ保持装置２２は、各ワイヤ２０ごとに１台ずつ設けられ、ワイヤ２０を引っ張った状態でリング状端部２０ａを保持すると共に、保持しているリング状端部２０ａを瞬時に解放することができる装置である。ワイヤ保持装置２２は、図３に示すように、土砂貯留槽１６の排出口２６と反対側の側面の上端部に固定された基台２８と、基台２８に取り付けられたアーム部材３０とで構成されている。アーム部材３０は、基端部３０ａが基台２８の軸部３２に支持され、先端部３０ｂが排出口２６の側に向いて突出し、軸部３２を中心に上下方向に回動自在になっている。アーム部材３０の下面の基端部３０ａ寄りの位置には、係止突起３０ｃが下向きに突設されている。係止突起３０ｃは、リング状端部２０ａの内側に挿抜自在な太さに形成され、その先端部が、アーム部材３０と一体に下向きに移動したときに、基台２８上に設けた溝部３４の内側に係合する構造になっている。
【００２０】
ワイヤ保持装置２２は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、開閉部材１８を閉じる方向に引っ張るワイヤ２０のリング状端部２０ａが係止突起３０ｃに挿通され、アーム部材３０の先端部３０ｂの側が下向きに移動させる操作がされることによって、係止突起３０ｃの先端部が溝部３４内に係合してリング状端部２０ａを保持し、開閉部材１８が排出口２６の閉鎖状態を維持する。さらに、その状態からアーム部材３０の先端部３０ｂの側を上向きに移動させる操作がされ、係止突起３０ｃの先端部と溝部３４との係合が解除すると、図３（ｃ）に示すように、リング状端部２０ａが係止突起３０ｃから脱落してワイヤ２０が解放され、開閉部材１８が回動自在な状態にする。
【００２１】
次に、土砂流下試験装置１０を用いて防護柵１４に対する土砂流下試験を行うときの手順と動作について、図４、図５に基づいて説明する。まず、土砂収容部２４に土砂Ｗがないことを確認し、各開閉部材１８で４つの排出口２６を個々に閉鎖し、各ワイヤ保持装置２２で対応するワイヤ２０のリング状端部２０ａを保持し、閉鎖状態を維持する（図１（ａ）、図２に示す状態）。次に、図４に示すように、パワーショベル３６等の重機を用いて、土砂収容部２４に土砂Ｗを投入する。ここでは、土砂Ｗは、土、小石、水などを所定の配合で混合した実験用の土砂であり、例えば上述の土砂収容部２４の大きさの場合、１回の土砂流下試験に約５０立方メートルの土砂Ｗを使用する。
【００２２】
土砂収容部２４への土砂Ｗの投入が終わると、各排出口２６を開放するための準備を行う。まず、４つのアーム部材３０のうちの両端２台の設置間隔よりも長さの長い鋼材３８を用意する。次に、土砂流下試験装置１０のほぼ中央の位置にパワーショベル３６を配置し、図５（ａ）に示すように、バケット３６ａの基端係合部に複数の吊下ワイヤ４０を取り付け、鋼材３８が水平になるように左右均等に吊り下げる。ここで、図５の鋼材３８は、図面の奥行き方向に長く、複数の吊下ワイヤ４０は図面の奥行き方向に設けられている。次に、各アーム部材３０の先端部３０ｂから、同じ長さの連結ワイヤ４２を上方に引き出し、その端部を鋼材３８の下側にそれぞれ固定する。この時点で図５（ａ）に示す状態となり、開閉部材１８を開放する準備が終了する。
【００２３】
開閉部材１８を開放する操作は、図５（ｂ）に示すように、ショベルカー３６で鋼材３８を持ち上げることによって行う。鋼材３８がショベルカー３６のアームにより持ち上げられて水平を維持しながら上昇すると、各アーム部材３０も連結ワイヤ４２に引っ張られて上方に移動し、各ワイヤ２０のリング状端部２０ａがほぼ同時に解放され、各開閉部材１８が回動自在な状態になる。すると、土砂Ｗが底面２４ａを滑り落ちようとする力に押されて傾斜面１２の側に倒れて大きく開き、土砂Ｗが排出口２６から勢いよく排出される。そして、傾斜面１２を流下した土砂Ｗは防護柵１４の側面に衝突し、防護柵１４に所定の衝撃が加わることになる。
【００２４】
土砂を受け止めた防護柵１４は、破損状態に基づいて耐衝撃性能が評価される。このとき、あらかじめ、防護柵１４の支柱１４ａやネット１４ｂの各所、および防護柵１４が設置されている地盤の各所に衝撃センサ等を取り付けておき、防護柵１４等に加わった衝撃に関する詳細データを取得することが好ましい。そうすれば、土砂流下試験結果を分析する際、土砂流下を受けた防護柵１４の破損状態を観察するだけでなく、土砂Ｗが防護柵１４の各部に加えた衝撃力の分布（大きさ、向き）等を詳細に把握し、試験条件及び結果の妥当性の評価も行うことができる。
【００２５】
なお、この土砂流下試験装置１０は、ワイヤ２０に過剰な引張力が加わって断線するのを防止するため、ワイヤ２０を４本に増やしている。それにより、１本当たりのワイヤ２０が担当する開閉部材１８の大きさ、すなわち１本当たりのワイヤ２０が支持する土砂Ｗの量が制限されている。また、開閉部材１８が４つに分けて設けてあるのも、ワイヤ２０の断線を防止するためである。仮に４つの開閉部材１８を一体に設けた場合、開閉部材１８を開けるとき、４つのリング状端部２０ａが各係止突起３０ｃから解放されるタイミングにズレが生じ、解放が遅れたワイヤ２０に引張力が集中して断線するおそれがある。土砂流下試験装置１０では、４つのリング状端部２０ａが解放されるタイミングを一致させるため、複数のアーム部材３０を１本の鋼材３８を介して連結して同時に上昇させている。さらに、ワイヤ２０を４本に増やし開閉部材１８も４つに分割し、特定のワイヤ２０に引張力が集中しないようにしてある。
【００２６】
以上説明したように、この実施形態の土砂流下試験装置１０は、採石場等の傾斜面１２を利用し、その上流側に土砂貯留槽１６を設置することによって容易に構成することができる。また、排出口１８から排出して防護柵１４に衝突させる土砂Ｗについても、土の種類、砂の粒径、水分の含有量など、特に制限なく自由に変更することができる。
【００２７】
また、土砂Ｗは不定形な流体であり、防護柵１４の各部に加わる衝撃力の分布（向き、大きさ）を毎回一律に制御することが困難なので、試験を何回か繰り返えし行うこともある。その場合でも、排出口１６を閉鎖する開閉部材１８は、ワイヤ保持装置２２に保持されたワイヤ２０を解放することによってほとんど抵抗なく瞬時に開くので、排出口２６から排出される土砂Ｗの初速度や時間当たりの流量が安定し、試験条件の再現性を確保することができる。
【００２８】
また、開閉部材１８を開閉する動作は、一端が開閉部材１８に固定されたワイヤ２０の他端のリング状端部２０ａを引っ張り、係止突起３０ｃに引っ掛けて保持し、その後解放する、という非常に簡単な機構であり、例えば、土砂搬入用のショベルカー３６の動力を利用して容易に駆動できるので、専用の動力源や制御装置等の高価な設備が不要である。また、装置全体をシンプルに構成できるので、土砂流下試験装置１０を試験現場に運搬し、設営し、撤収するという作業の負担が軽減される。
【００２９】
なお、この発明の土砂流下試験装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、排出口、開閉部材、ワイヤ保持装置の数や大きさは、試験対象の防護柵等の大きさ、使用するワイヤの強度、流下させる土砂の量などに合わせて適宜増減することができる。また、この土砂流下試験装置が設置される傾斜面の態様（傾斜角、高さ、平坦度など）についても、特に制限はなく、防護柵等に加える狙いの衝撃力を得ることができるものであればよい。
【００３０】
また、ワイヤ保持装置の構成は、開閉部材を開くときに保持しているワイヤの端部を瞬時に解放できる構造であればよく、ワイヤのリング状端部に係止突起を挿入して保持する構成以外の公知の構造を使用してもよい。
【００３１】
また、開閉部材が土砂の重さよりも十分に軽いときは、開閉部材の軸着端を排出口の上側の周縁部外面に軸着し、開閉部材を吊り下げるような構造にしてもよい。そうすれば、排出口から土砂が排出される動作を妨げることがなく、開閉部材を閉じる作業も容易である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  土砂流下試験装置
１２  傾斜面
１６  土砂貯留槽
１８  開閉部材
１８ａ  軸着端部
１８ｂ  開閉端部
２０  ワイヤ
２０ａ  リング状端部
２２  ワイヤ保持装置
２４  土砂収容部
２４  底面
２６  排出口
２８  基台
３０  アーム部材
３０ａ  基端部
３０ｂ  先端部
３０ｃ  係止突起
３２  軸部
３４  溝部
【図１】
0005628109.tif 000002
【図２】
0005628109.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005628109.tif 000005
【図５】
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