(57)【要約】【課題】  将来において地盤崩壊が発生する可能性があるか否かを簡単な測定によって高い確度で予測できるようにする。【解決手段】  地すべりや表層崩壊等の斜面崩壊による地盤変位が発生する惧れのある地域の地盤から得た供試体に対し、圧力を加えつつ該採取場所で採取した地下水を供給するようにして、該供試体を透過した地下水の電気伝導率を経時的に測定し、その測定値をプロットした曲線に特異点が観察された場合、該採取した地盤は、将来において地盤崩壊をする可能性があると予測するようにした。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
将来の地盤変位を予測する方法であって、該予測しようとする地盤から採取した供試体を加圧する加圧手段と、該加圧される供試体に水を供給する水供給手段と、前記加圧される供試体を透過した水の状態を観測する状態観測手段とを備え、該観測される水の状態変化に特異点が認められた場合、将来、地盤変位が起こる可能性がある地盤であると予測するようにしたことを特徴とする将来の地盤変位の予測方法。
【請求項２】
請求項１において、供給する水は供試体採取現場の地盤の地下水であることを特徴とする将来の地盤変位の予測方法。
【請求項３】
請求項１または２において、測定される水の状態は電気伝導率であることを特徴とする将来の地盤変位の予測方法。
【請求項４】
将来の地盤変位を予測する装置であって、該予測しようとする地盤から採取した供試体を加圧する加圧手段と、該加圧される供試体に水を供給する水供給手段と、前記加圧される供試体を透過した水の状態を観測する状態観測手段と、該観測される水の状態変化を記憶する記憶手段と、該記憶した状態変化に特異点が存在するか否かの判別をする特異点判別手段とを備え、特異点が存在すると判別された場合、将来、地盤変位が起こる可能性がある地盤であると予測するようにしたことを特徴とする将来の地盤変位の予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不安定な斜面地盤において発生することがある地すべり、表層崩壊、がけ崩れなどの斜面崩壊によって引き起こされる地盤変位の予測方法および予測装置の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自然災害の一つとして土砂災害があり、このような土砂災害として、不安定な傾斜地に発生する地すべり、表層崩壊、がけ崩れ、土石流などによる災害がある。そして、このような傾斜地での土砂災害は、斜面地盤の崩壊によって地盤の変位、つまり地盤の変状や移動が引き起こされることになり、このような地盤変位を測定する手法については、例えば高精度の電子測距・測角儀を用い、地盤変位のある地域からはずれた任意の位置を基準点として地盤変位がある区域に配した指標までの距離や角度の変化を測定して地盤変位を測定するようにしたもの（特許文献１参照）、あるいは地盤変位がある任意の位置の地盤に測定用の孔を掘り、ここに歪ケーブルを挿入し、地盤変位によって生じた歪量を計測することで地盤変位の測定をするようにしたもの（特許文献２参照）がある。
ところが前記従来のものは、高価な測定機器が必要であるうえ、実際に斜面崩壊が発生している最中または発生した後の地盤変位を測定するものであって、該地盤変位の発生を予知するものではない。しかもこのような地盤変位による土砂災害は、小規模であれば発生後においても、被害発生がないか、あっても殆ど影響がない範囲で対処ができるが、規模が大きいものについては、何らかの被害を生じた後での対処となる場合が多く、土砂災害を未然に防ぐことはできないのが現状である。
【０００３】
そこで本発明の発明者は、地すべり等の斜面崩壊による地盤変位の予測を、当該地盤を流れる地下水に含まれるナトリウムイオン等の特定イオンの濃度が急激に上昇するという異常変化が認められた場合、これを地すべり等の斜面崩壊による地盤変位が発生する前兆であるとして予測する方法を提唱した（特許文献３参照）。これは、地すべり等の斜面崩壊が発生するときにはその地盤内部において土粒子の微視的な変位や破壊がすでに先行して生じている一方、土壌は良いイオン交換反応が行われる場でもあり、土壌において地盤変位が発生する前兆として土粒子の微視的な変位や破壊が起こることによって今までのイオン交換反応が行われる場の環境が変化し、これが特定イオンの濃度の異常な変化となって現れるという推論に基づくものである。
【特許文献１】特開平５−１１８８５１号公報
【特許文献２】特開平１０−８２６６７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３９３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記地盤変位の予測方法は今までになく信頼性が高いものとして評価されているが、この方法は、特定イオンについて過去から現在に至るまでの経時的な変化を観測し、これに基づいて現在の地盤状態を把握するものであって、将来において地盤変位が発生する土壌であるか否かを予測（予知、予兆検知、前兆検知）することはできないものであり、ここに本発明のさらに解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、将来の地盤変位を予測する方法であって、該予測しようとする地盤から採取した供試体を加圧する加圧手段と、該加圧される供試体に水を供給する水供給手段と、前記加圧される供試体を透過した水の状態を観測する状態観測手段とを備え、該観測される水の状態変化に特異点が認められた場合、将来、地盤変位が起こる可能性がある地盤であると予測するようにしたことを特徴とする将来の地盤変位の予測方法である。
請求項２の発明は、請求項１において、供給する水は供試体採取現場の地盤の地下水であることを特徴とする将来の地盤変位の予測方法である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、測定される水の状態は電気伝導率であることを特徴とする将来の地盤変位の予測方法である。
請求項４の発明は、将来の地盤変位を予測する装置であって、該予測しようとする地盤から採取した供試体を加圧する加圧手段と、該加圧される供試体に水を供給する水供給手段と、前記加圧される供試体を透過した水の状態を観測する状態観測手段と、該観測される水の状態変化を記憶する記憶手段と、該記憶した状態変化に特異点が存在するか否かの判別をする特異点判別手段とを備え、特異点が存在すると判別された場合、将来、地盤変位が起こる可能性がある地盤であると予測するようにしたことを特徴とする将来の地盤変位の予測装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明にすることで、供試体を採取した地盤について、将来、地盤変位が生じる可能性があるか否かを簡単、かつ、短時間のうちに高い信頼度で予測できることになる。
請求項２の発明にすることで、将来の地盤変位が生じる可能性があるかないかの予測の信頼性をより高くすることができることになる。
請求項３の発明にすることで、地盤の状態変位の予測を、測定が簡単な電気伝導率の測定でできることにる。
請求項４の発明とすることで、供試体を採取した地盤について、将来、地盤変位が生じる可能性があるか否かを簡単かつ短時間のうちに高い信頼度で自動的に予測できることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１に電気伝導率の測定装置の測定部１を示すが、該測定部１は、基台１ａに測定用の容器２が支持されているが、該容器２には水が注入されており、容器２に設けられる水の排出路２ａを封止する状態で水の供給路２ｂから圧力を加えることで容器２内の圧力を調節できるようになっている。
【０００８】
前記容器２の底部２ｃにはペデスタル３が設けられ、該ペデスタル３上に、白金線が電極４となるよう形成された電気伝導率測定用のセル５が配設されている。このセル５は、図２に示すように、中央部に孔５ａが開設された平円盤状の絶縁体（例えばアクリル板）を備えて構成され、その表面（上面）に電極４となる一対の白金線が渦巻状に埋設されている。そしてこのセル５の上面に、ろ紙（本発明の親水性シートに相当する）５ｂを介在する状態で円柱状に成形された供試体（後述するようにサンプリングした土壌）６の底面が載せられ、さらに供試体６の上面にキャップ７が載せられる。そして前記ペデスタル３の上半部、供試体６全体、そしてキャップ７の下半部の外周面には供試体６の密閉および供試体６を透過あるいは浸み出す水の散逸を防止するための防止部材８が被着されているが、防止部材８としては、例えば延び弾性の小さいシリコーンチューブ等が挙げられる。尚、前記電極４から引き出される導電線（リード線）、ならびに前記電極４間を流れる電流値から電気伝導率を演算して表示する電気伝導率の測定装置本体（汎用のものが採用される）は省略されている。
【０００９】
前記キャップ７には水路７ａが設けられ、該水路７ａから水（供試体を採取した地盤から漏出した地下水）が供試体６に供給されるようになっている。一方、前記ペデスタル３には負圧状態となった水路３ａが形成され、そして供試体６を透過した水は、前記測定用セル５に到達して電気伝導率が測定され、孔５ａを介して水路３ａから排出されるようになっている。
【００１０】
９は前記キャップ７を加圧するための加圧装置であって、該加圧装置９は、キャップ７の上面に下端が当接する加圧棒１０を備えて構成されるが、該加圧棒１０はベアリング１１により回動自在に容器天井板２ｄに支持されていると共に、クランプ１２によって回動を制御できるようになっている。加圧棒１０には荷重計１３、外部変位計１４が設けられるが、さらに加圧棒１０の上端部は載荷装置１５に連結されている。載荷装置１５は、電動モーター１５ａの駆動によりべべルギア機構１６を回転させ、これによって加圧棒１０を押し出し、これによってキャップ７の加圧をするようになっている。
【００１１】
叙述のごとく構成された本発明の実施の形態において、過去に実際に地盤崩壊が観測され、将来においてさらに地盤崩壊があるであろうと予測されるある３箇所の地域の土質試料（泥岩）と、安定地盤であって将来においても地盤崩壊は生じないであろうと予測されるある１箇所の地盤の土質試料について、例えば一辺が５００ｍｍの立方体の大きさでそれぞれサンプリングし、これを成形して高さ５０ｍｍの前記円柱状の供試体６を製作した。これらの供試体６に含有する水の電気伝導率を測定するには、該供試体６を、セル５およびろ紙５ｂが載置されたペデスタル３とキャップ７とのあいだにセット（防止部材８も被着しておく）し、容器２に、前記各供試体６を採取した地盤の地下水を充填した状態にすると共に、該各採取した地下水を供給路２ａから供給しつつ、電動モーター１５ａを駆動してキャップ７を加圧して軸差応力（ｋＰａ：キロパスカル）を与える。するとキャップ７とペデスタル３とのあいだに挟まれる供試体６は加圧されることになって、供試体６に含有する水分および新に供給される水分は供試体表面から浸み出すことになるが、この浸み出した水はろ紙５ａを湿らす状態でセル５全体を濡らすことになり、これによって電極４は全体が水に浸漬される状態となって電気伝導率（μＳ  ｃｍ−１：マイクロジーメンス  センチメートルのマイナス１乗）が測定される。
【００１２】
このような電気伝導率の測定を、前記各供試体６のそれぞれについて軸差応力を経時的に増大させながら実施していった結果を図３〜６に示す。図３〜５のものは将来地盤崩壊が起こるであろうと予測される前記３箇所の地盤について電気伝導率の測定値の経時的変化を示し、図６のものは将来においても地盤崩壊は起こらないであろうと予測される前記安定地盤についての電気伝導率の測定値の経時的変化を示す。これらを観察したところ、図３〜５のものは、何れも特異点（その周辺の変化とは異なる変化をするところであって、特異な点、特異な現象、変位点、あるいは変極点としても表現することができる）Ａ、ＢおよびＣがあることが確認されるが、図６のものはこのような特異点はないことが確認された。
【００１３】
さらに地域を変えた多くの地盤からそれぞれ供試体を採取し、同様にして電気伝導率の測定をしたところ、同じような結果が得られた。これらの結果から、将来、地盤崩壊が発生する可能性がある地盤であるか否かの予測ができることになるが、これは、地盤変位が生じる場合に、その前兆として土粒子の変位や破壊が発生して土粒子の有効表面積が拡張することになるが、地盤内においては、継続して圧力（土圧）が作用すると供に地下水が流れており、このような環境下で地盤変位が発生するということは、地盤に働く圧力と地下水とが地盤変位に大きな役割を果たすものと考えられる。そして前記結果は、地盤がおかれる環境の経時変化を強制的に促進させたものであると考えられる。
【００１４】
これは地盤変位というものが、将来において地盤内部の土粒子が定常的にイオン交換されていく過程で、（１）土粒子の変位や崩壊、（２）これがもたらす土粒子表面積の拡張によるイオン濃度比の不連続的な増大、（３）土粒子破壊の進行による地盤耐力の低下が引き起こすであろう地盤の変位の発生、という将来の一連の過程を如実に表現したものであり、このことは将来において、当該地盤が地盤変位をするであろうことを予知することが可能になったことを意味している。
このように本発明においては、供試体を加圧しつつ採取現場の地下水を供給し続けている過程で、該供試体を透過した水の電気伝導率に特異点があった場合、供試体を採取した地盤は、地すべりや表層崩壊等の斜面崩壊による地盤変位が発生する可能性があると予測できる点で、土砂災害の予知の重要な指標とすることができ、防災に多いに寄与することになる。
【００１５】
ところで前記地盤変位を予測するため測定される水の状態変化から地盤変位をするであろうことの予知をマイクロコンピューターを用いて自動的に行うことができる。マイクロコンピューターは、記憶手段、演算手段および判断手段等のマイクロコンピューターを構成するに必要な各種必要手段を備えた制御部を有する本体１７と、表示部（ディスプレイ）１８と、入力部（キーボード）１９とを備えて構成される汎用のものでよい。本体１７への測定値の入力は、入力部１９から行っても良いが、外部接続端子から自動的に入力するように設定することもできる。そして本体１７は、前記測定された電気伝導率の測定値が入力すると、該入力した測定値を経時的に記憶すると共に、入力した電気伝導率を時間との関係でグラフ化して表示部１８に表示するが、さらに特異点があるか否かの判断をする。特異点の表れ方としては、山の頂部のように現れる場合、谷底のように現れる場合、急に傾きが変わって現れる場合等、種々のものがあるが、例えば山の頂部のように現れるものでは、「前回の測定値」−「今回の測定値」の値（測定値の差値）が正（プラス）で続いていた（更新していた）ものが負（マイナス）に変化したところが特異点である。そこで本体１７に設けられる制御部では、前記測定値の差値を演算し、該差値が正から負に変化したか、負から正に変化したか、差値が２倍以上の変化になったか、あるいは差値が１／２以下の変化になったか（２倍、１／２の数値は例示であって自由に設定することができる）等の特異点の有無の判別を行うように設定をし、該当する変化があると判別された場合、変化位置を特異点として認定し、図３に示すように表示部１８に示されるグラフ図に縦線を表示する等して将来、地盤変位が発生する可能性があると予測するようになっている。
【００１６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、地盤変位を予測するため測定される水の状態変化としては、水系においては電気伝導率と相関関係にあるイオン種（例えばナトリウムイオン、カルシウムイオン、あるいは硫酸イオン等）の濃度変化であってももちろん良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電気伝導率の測定装置における測定部の概略正面図である。
【図２】（Ｘ）および（Ｙ）は、それぞれ電気伝導率測定用セルの正面図および断面図である。
【図３】地盤変位があると予測される地盤から採取した供試体に対する軸差応力と電気伝導率の経時変化を示すグラフ図である。
【図４】地盤変位があると予測される地盤から採取した供試体に対する軸差応力と電気伝導率の経時変化を示すグラフ図である。
【図５】地盤変位があると予測される地盤から採取した供試体に対する軸差応力と電気伝導率の経時変化を示すグラフ図である。
【図６】地盤変位がないと予測される地盤から採取した供試体に対する軸差応力と電気伝導率の経時変化を示すグラフ図である。
【図７】地盤変位の予測装置のブロック回路図である。
【図８】制御部のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    電気伝導率の測定装置の測定部
５    測定用セル
６    供試体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005345110.tif 000009
【図８】
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