(57)【要約】【課題】斜面の１以上複数地点の上下変動を精度よく安定して連続測定して、斜面の崩落監視や予測などを行う斜面上下変動監視装置を提供する。【解決手段】液体を注入する液体流入口を上部に設け、内部の液体の界面（液面）を監視する界面監視器を備えた構造の液体タンクを上下変動の無い安定した地面に設置固定し、液体タンクの底部に金属またはプラスチック製のチューブを接続しチューブの下端に液体封止弁を設けて、その途中にチューブ内部のゲージあるいは絶対圧力を測定するための圧力計を一個以上設け、チューブと圧力計の内部に液体を満たし、これらの圧力計を斜面の上下変動測定点に設置してこの圧力を測定することにより圧力計設置部分の斜面の上下変動を測定することを特徴とする斜面監視装置。【選択図】      図１
2004286709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面の変動を監視する斜面監視システムにおいて、液体が内蔵されていて、斜面に設置されたチューブと、チューブ内のゲージもしくは絶対圧を測定する圧力計と、を有したことを特徴とする斜面監視装置。
【請求項２】
請求項１の監視装置に於いて、液体を注入する液体流入口を上部に設け、注入した液体の界面（液面）を監視する界面監視器を備えた構造の液体タンクを上下変動の無い安定した地面に設置固定し、その液体タンクの底部に金属またはプラスチック製のチューブを接続しチューブの下端に液体を封止する封止弁を設けて、チューブの途中にチューブ内部のゲージあるいは絶対圧力を測定するための圧力計を一個以上設け、これらの圧力計を斜面の上下変動の監視の必要な測定点に設置してチューブと圧力計の内部に液体を満たし、この圧力を測定することにより圧力計設置部分の斜面の上下変動を測定して崩落監視などを行う斜面監視装置。
【請求項３】
液体タンクとチューブのと間にタンク内部とチューブ内部を接続または遮断出来る接続弁を設けてこの接続弁を閉止し、チューブ下端の封止弁を開いて吸引ポンプを接続してチューブとチューブに接続した圧力計の内部を真空にしたのち封止弁を閉止し、次にチューブ上部の接続弁を開放して液体タンクからチューブと圧力計に液体を注入してチューブと圧力計の内部に液体を充満出来るようにした請求項１又は２に記載の斜面監視装置。
【請求項４】
チューブの長さを測定範囲の圧力計と圧力計との間隔より長くして余裕を持たせて斜面に設置した請求項１ないし３いずれかに記載の斜面監視装置。
【請求項５】
斜面の上下変動測定点に設置した圧力計の計測結果を斜面の上下変位値に変換して当初の斜面形状としてコンピュータに記憶させておき、時間経過後の圧力計の計測結果を斜面の上下変位値に変換して前回の上下変位値と比較してデータ処理するようにした請求項１ないし４いずれかに記載の斜面監視装置。
【請求項６】
チューブと圧力計の内部を満たす液体として、水、エチレングリコール、四塩化炭素、フレオン、ＳＴＰ（ポリタングステン酸ナトリウム）水溶液、サッカローズ水溶液、三塩化エチレン、ブロムベンゼン、五塩化エタン、ヨウ化メチル、ジブロモメタン、ブロモホルム、四臭化アセチレン、ツール氏液（ヨウ化第二水銀とヨウ化カリウムを種々の濃度に希釈した液）とこれらの混合液を使用した請求項１ないし５いずれかに記載の斜面監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は斜面の上下変動を測定することが出来る斜面監視装置に関する。さらに詳しくは、斜面の上下変動を広範囲に精度よく安定して連続測定して、斜面の崩落監視や予測などに役立てることが出来る構造の斜面上下変動監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜面を不安定にし崩壊や落石に至る災害要因は、斜面を構成している土や岩盤の風化による強度低下、地下水や土中の間隙水圧の上昇が土や岩盤に作用して誘発する崩壊、風や凍結融解による岩盤や岩石の不安定化などがあげられる。
【０００３】
現在、これらの崩壊が予想される斜面部や不安定部は、人の目による路面からの目視日常点検、異常気象時や災害時の緊急点検、簡易な計測機器等による定期点検が行われている。
【０００４】
また工事施工個所や重要な危険度重視点では計測機器を設置して、地表や地中や地盤の移動量、傾斜、水位、水圧、振動、温度、比抵抗、音、差画像、降雨量などのほか、斜面変化を生ずる様々な物理量要因を計測し、これらの物理量の大きさの違い、増加量、変化、速度、範囲等を捕らえることで斜面の安定性を評価している。
【０００５】
具体的には、ＧＰＳ（汎地球測位システム）を利用した斜面移動量の自動観測、斜面表面の２点間距離の伸び縮みを測る伸縮計による移動量観測、地盤の傾きを計る傾斜計を用いた傾斜変動観測、地下水の変化を計る水位計を用いた水位観測等が行われている。
【０００６】
しかし斜面崩壊現象は、その前兆が斜面の上下変動が数ミリメートルの変化から数十センチメートルと広範囲でその場所の状況により広い測定領域にあり、且つ、崩壊が起こったとしても一年に一回というようにまれに発生する個所もある。そのため、これらの現象を広い測定領域と広いダイナミックレンジの測定方法で、安定して正確に測定し予知につなげる技術が望まれているが、現在そのようなシステムは存在しない。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２６４７６６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる課題を解決し、斜面の１地点以上複数地点の上下変動を同時にマイクロメーター単位で安定して正確に測定し、且つダイナミックレンジと測定領域の広い斜面監視装置を提供し、微小変動の測定で斜面の変化の信号を得ることにある。    また、主な構成機器が圧力計とパイプで行う圧力測定であり、データ収集、蓄積が容易で長期的に安定な信頼性の高い斜面監視装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる目的を達成するため検討した結果なされたもので、液体を注入する液体流入口を上部に設け、注入した液体の界面（液面）を監視する界面監視器を備えた構造の液体タンクを上下変動の無い安定した地面に設置固定し、その液体タンクの底部に金属またはプラスチック製のチューブを接続しチューブの下端に液体を封止する封止弁を設けて、チューブの途中にチューブ内部のゲージあるいは絶対圧力を測定するための圧力計を一個以上設け、これらの圧力計を斜面の上下変動の監視の必要な測定点に設置してチューブと圧力計の内部に液体を満たし、この圧力を測定することにより圧力計設置部分の斜面の上下変動を測定して崩落監視などを行う斜面監視装置を提供することにある。また、液体タンクとチューブのと間にタンク内部とチューブ内部を接続または遮断出来る接続弁を設けてこの接続弁を閉止し、チューブ下端の封止弁を開いて吸引ポンプを接続してチューブとチューブに接続した圧力計の内部を真空にしたのち封止弁を閉止し、次にチューブ上部の接続弁を開放して液体タンクからチューブと圧力計に液体を注入してチューブと圧力計の内部に液体を充満出来るようにした斜面監視装置を提供することにある。
【００１０】
また、チューブの長さを測定範囲の圧力計と圧力計との間隔より長くして余裕を持たせて斜面に設置して、斜面の上下変動測定点に設置した圧力計の計測結果を斜面の上下変位値に変換して当初の斜面形状としてコンピュータに記憶させておき、時間経過後の圧力計の計測結果を斜面の上下変位値に変換して前回の上下変位値と比較してデータ処理するようにした斜面監視装置を提供することにある。
【００１１】
また、チューブと圧力計の内部を満たす液体として、水、エチレングリコール、四塩化炭素、フレオン、ＳＴＰ（ポリタングステン酸ナトリウム）水溶液、サッカローズ水溶液、三塩化エチレン、ブロムベンゼン、五塩化エタン、ヨウ化メチル、ジブロモメタン、ブロモホルム、四臭化アセチレン、ツール氏液（ヨウ化第二水銀とヨウ化カリウムを種々の濃度に希釈した液）とこれらの混合液を使用した斜面監視装置を提供することにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、斜面監視装置１の圧力計５を傾斜面９の変動測定点に設置した本発明の実施例１である。斜面監視装置１は上下変動のない安定部に設置固定した液体タンク２と、その下部に接続弁３を介して接続したチューブ４と、チューブの途中の変動測定点に接続された１個の圧力計５と、チューブ下端に接続した封止弁６から構成されている。
【００１３】
チューブ４は、チューブ４の敷設場所や圧力計５の設置場所の大きな上下や水平振動を受けてもチューブ４やにチューブに接続した機器に張力等の無理な力がかからないように、余裕を持った長さて敷設されなっている。
【００１４】
図２に液体タンク２の構造を示す。液体タンク２の上部には液体注入口７を設けてあり、タンク内部に液体を注入貯蔵することができる構造になっている。また、液体注入口７は貯蔵した液の蒸発を防ぎ液面を一定に保つように密閉できる構造になっている。また液体タンク２の下部に設けられた接続弁３は液体タンク内部とチューブ内部とを接続または閉止できる構造になっている。そして、液体タンク２の側面には液面を観察できる界面監視器８が設けてある。
【００１５】
本装置では、上記のように各機器を設置後、液体タンク２の下部にある接続弁３を閉止して、液体タンク２と接続されたチューブ４との通気状態を遮断する。そしてチューブ４内部と圧力計５内部に充満しても十分に余裕のある量の液体を液体注入口７から液体タンク２に注入貯蔵する。
【００１６】
次に、パイプ下端の封止弁６に真空ポンプを接続し封止弁６を開き真空ポンプを稼動させてパイプ４内部と圧力計５内部とを真空にする。
【００１７】
真空状態が十分に確認された後封止弁６を閉じて液体タンク２の底部にある接続弁３を開くと液体タンク２に貯蔵した液体がチューブ４内部と圧力計５内部に流出し、空間部分のない状態で液体が充満される。
【００１８】
この状態でのこの測定点での測定圧力は、固定された液体タンク２の液面から圧力計５までの垂直距離に液体の密度を乗じた数値に比例した値となるので、圧力を測定しこれを液体の密度で除すれば固定された液体タンク２の液面から圧力計５までの垂直距離に換算できる。したがって圧力計が移動して固定された液体タンク２の液面から圧力計５までの垂直距離に変化があると測定点に設置した圧力計の測定圧力に変化が生じて観測点の上下変動として測定される。
【００１９】
使用する液体は、設置場所の温度等の使用環境条件、機器類の接液部材質の劣化防止、測定要求精度等を考慮して選択する。
【００２０】
次に、圧力計をチューブ４の途中に複数個接続して圧力計設置部分の斜面の上下変動を測定した実施例２を図３で説明する。
【００２１】
図３は、傾斜面９の一部分の土石等が崩壊しやすいと予想され、上下変動を測定する必要があると考えられる不安定斜面部分１０を持つ地面に本斜面監視装置１を設置した説明図である。
【００２２】
上下変動のない安定部に設置固定した液体タンク２と、チューブ４に接続した複数個の圧力計５を上下変動の測定が必要な不安定斜面部分１０に分散させて配置固定する。この配置例のように複数の圧力計を上下方向水平方向に分散配置すれば、不安定斜面部分１０の圧力計設置部の上下変動を三次元で立体的に観測できる。
【００２３】
電送発信機構を持った圧力計を使用することにより、測定圧力データは専用有線回線や有線電話回線や専用無線回線や携帯電話回線を利用して遠隔地の受信装置に取り込めるので、これをコンピューター画面上で三次元画像でモニタリングや危険警報管理ができる。
【００２４】
またこの方式は傾斜面の監視だけでなく、広面積埋立平地等の地盤沈下のモニタリングにも使用できる。
【００２５】
【実施例】
図１に示す傾斜面の装置を製作して、固定した液体タンク２の界面監視器８で観察した液面に対して圧力計５を移動させて実験した。液体には水を使用し圧力計は測定範囲１００キロパスカルのダイヤフラム式を使用した。
【００２６】
最初に、液体タンク２の液面からの垂直距離５００ミリメートルになるように圧力計５を設置した。接続のチューブ４は圧力計５を移動できるように余裕のある長さにした。そのときの測定圧力は４．９キロパスカルであった。この測定圧力を垂直距離に換算すると５００ミリメートルとなる。
【００２７】
次に、液体タンク２の液面からの垂直距離が１０００ミリメートルになるように圧力計５を斜め下方に移動した。このときの測定圧力は９．８キロパスカルであった。この測定圧力を垂直距離に換算すると１０００  ミリメートルとなる。
【００２８】
以上の様に、液面タンクの液面からの垂直距離が５００ミリメートル下方の地点から垂直距離１０００ミリメートル下方の地点に圧力計を移動した時の測定圧力の変化値は４．９キロパスカルであった。この圧力変化値を垂直距離に換算すると５００ミリメートルとなり実際の垂直移動距離と一致した。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば本装置を使用して１個以上複数の測定点の圧力を測定し、変動変位に換算することにより液体タンクの界面と圧力計設置点との垂直距離の変化を測定でき、安定した斜面上下変動の三次元監視装置として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧力計を１個配置した本発明の一実施例を示す斜視図
【図２】液体タンクの構造の一実施例を示す断面図
【図３】圧力計を複数個配置した本発明の一実施例を示す斜視図
【符号の説明】
１：斜面監視装置
２：液体タンク
３：接続弁
４：チューブ
５：圧力計
６：封止弁
７：液体注入口
８：界面監視器
９：傾斜面
１０：不安定斜面部分
【図１】
2004286709.tif 000003
【図２】
2004286709.tif 000004
【図３】
2004286709.tif 000005