(57)【要約】【課題】地すべり発生を高い精度で予測可能な地すべり監視方法、およびシステムの提供を目的とする。【解決手段】間隙水圧のみを変数とし、残余の変数を地すべり防止施設計画策定時、あるいはこの後定期に見直し、更新される定数として計算された斜面の安定解析による安全率を管理用安全率として設定し、地すべり監視地域に設置された間隙水圧計測手段１からの出力を代入して得られる管理用安全率により対象斜面の地すべり発生を監視および予測する。【選択図】　図１
2004060311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙水圧のみを変数とし、残余の変数を地すべり防止施設計画策定時、あるいはこの後定期に見直し、更新される定数として計算された斜面の安定解析による安全率を管理用安全率として設定し、
地すべり監視地域に設置された間隙水圧計測手段からの出力を代入して得られる管理用安全率により対象斜面の地すべり発生を予測する地すべり監視方法。
【請求項２】
前記間隙水圧計測手段は、前記地すべり監視区域の引張変動帯と圧縮変動帯とそれぞれに少なくとも一つ設置される請求項１記載の地すべり監視方法。
【請求項３】
地すべり監視地域に設置された間隙水圧計測手段と、
間隙水圧のみを変数とし、残余の変数を地すべり防止施設計画策定時、あるいはこの後定期に見直し、更新される定数として計算された斜面の安定解析による安全率を演算する管理用安全率計算手段と、
前記管理用安全率計算手段からの出力が所定の閾値以下になった際に警報信号を出力する判定手段とを有する地すべり監視システム。
【請求項４】
前記間隙水圧計測手段は、前記地すべり監視区域の引張変動帯と圧縮変動帯とそれぞれに少なくとも一つ設置される請求項３記載の地すべり監視システム。
【請求項５】
前記判定手段は、前記管理用安全率が閾値以下になった際に、前記警報信号を注意警報として出力する請求項３または４記載の地すべり監視システム。
【請求項６】
前記判定手段は、前記管理用安全率が第１の閾値以下となった状態を所定時間継続した場合か、または前記管理用安全率が第２の閾値以下となった場合に、前記警報信号を警告警報として出力する請求項３、４または５記載の地すべり監視システム。
【請求項７】
前記管理用安全率に加え、前記地すべり監視地域に設置された伸縮計または地盤傾斜計または雨量計の出力値を時系列表示するモニタ部を備える請求項３ないし６のいずれかに記載の地すべり監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地すべり監視方法、およびシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地すべり等、斜面変動を監視する監視システムとしては、例えば、特開平６−１６０５０９号公報に記載されたものが知られている。この従来例において、監視システムは、傾斜地の測定点に設置された測定点観測装置を有し、基準点に対する相対位置変動により山崩れ等の前兆現象を検知するように構成される。
【０００３】
しかし、この従来例は、監視すべき地表面の変位を微少な地表面の変位から推計するものであり、前兆期間の長短による予測精度に与える影響が大きいという欠点がある。
【０００４】
また、この監視システムを地すべり等防止法に則った地すべり指定地における警戒避難を前提としたモニタリングに適用しようとすると、変動値が所定の管理基準値を瞬間的に越える場合が頻発すると、アラームの出力頻度も高くなり、勢い、システム全体の信頼性低下をもたらすという欠点がある。
【０００５】
また、上記前兆現象の検知の推計精度を高めるものとして、例えば、特開２００１−４１７８２号公報に示されるように、地表面変位情報に地下水位情報等を加えたものも提案されているが、この場合においても、判定動作を行うトリガとして地表面変位の発生が必要であり、上述した従来例と同様の問題を有している上に、システム全体も大がかりになるという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、地すべり発生を高い精度で予測可能な地すべり監視方法、およびシステムの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一般に地すべりの監視が必要な斜面、すなわち、監視システムの設置斜面は地すべり防止施設計画の策定対象地域とされており、該地すべり防止施設計画に基づいて、抑制工、あるいは抑止工が行われる。
【０００８】
これら抑制工、抑止工における工法、規模の決定、施設計画の達成度の評価には、従来から斜面の安定解析に使用する安全率が使用されている。この安全率は、例えば、地すべり想定面における重力による法線力、粘着力、間隙水圧等を変数として求められるもので、地すべり想定面の決定、法線力、粘着力等の算定には、種々の実測値、および非常に高い専門知識を要することから、一般に、防止施設計画の策定、あるいは比較的長いスパンをおいて行われる専門家による評価用指数として利用されてきた。
【０００９】
一方、このようにして算出された安全率は、地すべりの予測信頼性が高い反面、上述したように、安全率の算出には、各種のサンプリングから得られる測定値を要するために、リアルタイムでの安全率の算出は困難であり、即時性が要求される監視システムには使用できないと考えられてきた。
【００１０】
ところで、上記安全率の算定に使用する各種変数値は、上述したように、施設計画の策定時に専門家によって決定され、必要に応じて、その後の計画評価時において適宜見直されていることに加えて、間隙水圧以外の要素は、比較的長いスパンに渡って変動が少ないために、間隙水圧以外の要素を定数とした管理用安全率を設定することにより、上述した安全率の利点を生かしたまま、即時性にも対応させることが可能になる。
【００１１】
本発明は、以上の点に着目してなされたものであって、
間隙水圧のみを変数とし、残余の変数を地すべり防止施設計画策定時、あるいはこの後定期に見直し、更新される定数として計算された斜面の安定解析による安全率を管理用安全率として設定し、
地すべり監視地域に設置された間隙水圧計測手段１からの出力を代入して得られる管理用安全率により対象斜面の地すべり発生を予測するように構成される。
【００１２】
管理用安全率は、斜面の安定解析により求められるもので、安定解析法には、極限平衡法、あるいは応力解析法のいずれも使用することができるが、利用実績も高い極限平衡法の使用が望ましい。
【００１３】
極限平衡法では分割法（スライス法）が使用可能であり、すべり面の形状等に応じて、スウェーデン法、ビショップ法、あるいはヤンブ法等が使用される。
【００１４】
スウェーデン式分割法による安定解析によって求められた安全率算出式は、いわゆる修正フェレニウス式を例に取ると、
Ｆｓ＝［Σ（ｎ−ｕ）ｔａｎφ＋ｃ・Σｌ］／Σｔ
＝［（Ｎ−Ｕ）・ｔａｎφ＋Ｃ・Ｌ］／Ｔ・・・（１）
ただし、
Ｆｓ：安全率
ｎ：分割片の重力による法線力（ｋＮ／ｍ２）
Ｎ：法線力（ｋＮ／ｍ）
ｕ：分割片に働く間隙水圧（ｋＮ／ｍ２）
Ｕ：間隙水圧（ｋＮ／ｍ）
ｃ：すべり面の粘着力（ｋＮ／ｍ２）
Ｃ：粘着力（ｋＮ／ｍ２）
ｌ：分割片のすべり面長（ｍ）
Ｌ：すべり面長（ｍ）
ｔ：分割片の重力による切断力（ｋＮ／ｍ２）
Ｔ：地すべり力（ｋＮ／ｍ）
φ：内部摩擦角
により与えられ、
管理用安全率（ＭＦｓ）は、式（１）において、Ｕ値以外の値を直近時期、すなわち、防止施設計画策定時、あるいはこの後見直し作業が行われた場合には、この更新値を定数値として代入したＵ値のみを変数とする関数として与えられる。
【００１５】
管理システムの運用は、地すべり監視地域に設置される間隙水圧計測手段１からの出力をもとに管理用安全率（ＭＦｓ）を算出することにより行われる。間隙水圧計測手段１には、間隙水圧計を利用できるが、簡易には、ボーリング孔内の地下水位を測定する地下水位計が使用できる。
【００１６】
間隙水圧計測手段１の埋設位置、個数は、地すべり地における特殊性を考慮して決定されるが、地すべり地のほぼ中央から山側、および谷側に１個ないし複数個配置するのが望ましい。これは、地すべり地内の地下水位は、図１において鎖線で示す地すべり地のほぼ中央（ＣＬ）からから引っ張り変動帯となる山側においては、滑落崖を中心とした引っ張り亀裂により地下水の昇降が大きく、圧縮変動帯となる谷側においては、地すべり土塊の圧縮により地下水が貯留されるために地下水位線の変化は小さくなるために、正確にすべり地全体の動静を代表値として把握するには、これら双方の値の特性を考慮することが望ましいことによる。
【００１７】
この引張変動帯、圧縮変動帯の分布は、防止施設計画策定時、あるいはこの後の見直し作業の際の解析によって明らかになるものである。
【００１８】
一般に上述した安全率による計画策定、評価は、例えば、一般傾斜地においては１．２、ダム等では１．５等が管理目標値とされるために、これらに準じ、管理用安全率（ＭＦｓ）が１．０を下回った場合には、地すべり発生の可能性が高いものと予測できる。これは、「国土交通省防災研究会」においては、通常、安全率（Ｆｓ）に対して、Ｆｓ＝１．０が地すべり変動を生じてやっとバランスを保っている斜面状態、Ｆｓ＝０．９８が地すべり変動が降雨等に伴って断続的に認められる斜面状態として運用されていることに対応する。
【００１９】
管理用安全率（ＭＦｓ）の評価は、判定手段３により行うことができる。判定手段３は、算出値が予め設定された管理用安全率（ＭＦｓ）の閾値を越えた場合に適宜の信号を出力するように構成されていれば足り、判定手段３からの出力信号の種類、あるいは信号出力のタイミングは、すべり管理対象地における実際の管理態様に応じて適宜決定される。信号出力の判定要素についても、閾値を越えた時間的要素を加味することが可能である。
【００２０】
したがってこの発明において、傾斜地の状態についての判定指数として高い信頼性を維持したまま、即時性を付与することができるために、管理の精度を高めることができる。
【００２１】
また、判定基準に使用される管理用安全率（ＭＦｓ）は、例えば、地表面変位、地下水位、雨量等の測定値を直接使用するものではなく、力学的手法により処理されたものであるために、突発的に閾値を越える機会が一次データをそのまま使用する場合に比して少なくなるために、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
さらに、管理用安全率（ＭＦｓ）は、すでに監視対象地域における地学的特徴が組み込まれているために、対象地盤の特徴を完全に考慮した予測等が可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態を示す。この実施の形態において、地すべり監視システムは、地すべり監視地域に設置される間隙水圧計測手段１と、間隙水圧計測手段１からの出力値を所定タイミングで監視局装置６に出力するデータ送信器４とを有する。
【００２４】
間隙水圧計測手段１には、地すべり地内の適宜箇所に穿孔された地下水観測孔に埋設される地下水位計が使用される。この実施の形態において、地下水位計１は、地すべり地の中央に対して山側の引張変動帯と谷側の圧縮変動帯に２カ所埋設されており、後述するＵ値としては、その算術平均値が使用される。
【００２５】
また、地すべり監視地域には、図外の伸縮計、地盤傾斜計、雨量計が設置され、対象監視地域の現況をより詳しくモニタリングするために、これらからの出力値も上述した地下水位計１の出力値とともに、ディジタル値として有線、または無線通信回線５を経由して監視局装置６に出力される。
【００２６】
監視局装置６は、上記データ送信器４からの送信データのデータ受信器７と、管理用安全率計算手段２と、判定手段３と、モニタ部８とを備える。管理用安全率計算手段２、および判定手段３は、汎用コンピュータシステムを所定のプログラムにより制御して達成することが可能であり、管理用安全率計算手段２は、上述した修正フェレニウス式により求められた安全率（Ｆｓ）をもとに、上述した地下水位計１からの出力値をＵ値として代入することによって管理用安全率（ＭＦｓ）を算出するように構成される。また、管理用安全率計算手段２におけるＵ値以外の変数は、例えば、１年ごと等の定期、あるいは地すべり防止施設計画策定時に計測、決定された値が定数として使用され、管理用安全率計算手段２は、これらの定数が更新された際のアップデートが可能である。
【００２７】
このようにして得られた安全率は、データロガー９により集積され、判定手段３により状態判定される。
【００２８】
図２に判定手段３の動作を示す。判定手段３は、通常、モニタ部８に、図３（ａ）に示すようなＭＦｓ値、あるいは図３（ｂ）に示すように、これに付加される種々の観測データを時系列として表示するように動作しており、管理者に対象地域の現況を報告し（ステップ１）、さらに、ＭＦｓ値を設定閾値（この場合１．００）と比較する（ステップ２）。
【００２９】
ステップ２においてＭＦｓ値が１．００を下回っていることが検出されると、判定手段３は、ステップ３を実行し、モニタ部８への表示とともに、電子メール送出手段１０を駆動してＭＦｓ値を電子メールにより管理者に通報する。この電子メール送出手段１０は、管理者が監視局に常駐していない場合に備えたものである。
【００３０】
また、ステップ２において、ＭＦｓ値の降下が確認されると、判定手段３は、図外のタイマをスタートさせて降下時間を計測し（ステップ４）、当該ステップ４において降下状態が所定の基準値（この実施の形態においては２４時間）を越えて連続していることが確認される（ステップ４）か、または、降雨等によって急速にＭＦｓ値が低下し、所定の基準値（この実施の形態においては０．９８）を下回った場合には、モニタ部８への表示とともに、改めて管理者に警告メールを送出し（ステップ６）、必要に応じて判定会等の招集準備がなされる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、地すべり発生を高い精度で監視および予測に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示す図である。
【図２】判定手段の動作フローを示す図である。
【図３】モニタ部の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　間隙水圧計測手段
２　　　　管理用安全率計算手段
３　　　　判定手段
４　　　　データ送信器
５　　　　無線通信回線
６　　　　監視局装置
７　　　　データ受信器
８　　　　モニタ部
９　　　　データロガー
１０　　　電子メール送出手段
【図１】
2004060311.tif 000003
【図２】
2004060311.tif 000004
【図３】
2004060311.tif 000005