(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知岩塊の表面に接して張設されるワイヤと、該ワイヤにあたる直射日光を遮断する断熱材と、該ワイヤと岩石の突出部との摩擦を低減させる摩擦低減材と、該ワイヤの両端を固定するアンカと、該ワイヤの張力を検出する張力計と、該ワイヤの張力を規制する張力調整器と、を備え、前記張力計と前記張力調整器を、前記ワイヤと直列に接続し、安定な岩盤に前記アンカで固定することで、前記ワイヤにかかる張力の変化から被検知岩盤の崩壊を検出する岩石崩壊検知器において、
第１岩石崩壊検知器と、前記第１岩石崩壊検知器と張力の異なる第２岩石崩壊検知器を備え、
近接された張力の異なる前記２つの岩石崩壊検知器から得られた張力で、温度補償をすることを特徴とする岩石崩壊検知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、急角度の岩盤斜面に関し、特にゆるみによって崩壊の可能性がある岩石の膨れ出しを測るためにその末端部付近に張力計のついたワイヤーを取り付け、その張力の変化より岩塊のゆるみによる挙動を検出する岩石崩壊検知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路等の急傾斜面が岩盤で形成されている場合、岩盤にすべり面が生じたときに岩塊が発生する。この岩塊は長年にわたる気候の変動による風化等によりその頭部が沈下し、中腹、末端部にゆるみや膨れ出しが生じ、崩落する危険性が増大する。
岩塊が崩壊した場合、道路を通行中の車両などに甚大な被害を与えたり、直下の家屋を破壊したりして、人命を奪う可能性があるため、岩塊の崩落前に岩盤の挙動を検出する必要がある。
【０００３】
このような岩盤の挙動を検出する方法として、崩壊の可能性がある岩塊の表面または内部の傾斜を測定する方法、岩塊にできたクラックを測定する方法、岩塊に内部ひずみが発生するとこに生じるＡＥ波を検出する方法など岩塊を部分的に計測する方法や、光波距離計で岩塊全体の挙動を測定する方法などが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記伸縮計等による従来方式の岩盤の挙動を検出する方法では、測定点を正確に調査し、適切な場所に計器を設置しないと、岩塊の挙動を検出することができない。
このために、崩壊の可能性がある岩盤の規模が大きい場合、水平方向の長さ(幅)が３０〜４０mある場合、計器の種類と数量が膨大な数になるという欠点があった。  また、従来方式の光波距離計において計器の数量は少なくて済むが、岩塊の微少な挙動を把握することができないという欠点があった。
【０００５】
本発明は、危険岩盤全体の挙動を効率的、かつ、経済的に測定できる様にすると共に、気温変動の影響を受けずに計測できる様にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、下記の通りである。
【０００７】
この発明は、被検知岩塊の表面に接して張設されるワイヤと、該ワイヤにあたる直射日光を遮断する断熱材と、該ワイヤと岩石の突出部との摩擦を低減させる摩擦低減材と、該ワイヤの両端を固定するアンカと、該ワイヤの張力を検出する張力計と、該ワイヤの張力を規制する張力調整器と、を備え、前記張力計と前記張力調整器を、前記ワイヤと直列に接続し、安定な岩盤に前記アンカで固定することで、前記ワイヤにかかる張力の変化から被検知岩盤の崩壊を検出する岩石崩壊検知器において、第１岩石崩壊検知器と、前記第１岩石崩壊検知器と張力の異なる第２岩石崩壊検知器を備え、近接された張力の異なる前記２つの岩石崩壊検知器から得られた張力で、温度補償をすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態は、下記の通りである。
【０００９】
本発明者は、ワイヤの張力変化に基づき被検知岩塊の変動を検知することを考えるとともに、該ワイヤの張設位置について研究した。
その結果、被検知岩塊は中腹下方、即ち、中腹部及び末端部、に顕著に発現することを知見し、この知見に基づき本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、この発明に係る岩石崩壊検知器は、被検知岩塊の表面に接して張設される第１ワイヤと、該岩塊を挟むようにして配設され、かつ、該ワイヤの両端を固定するアンカと、該ワイヤの張力を検出する張力計と、該ワイヤの張力を規制する張力調整器と、を備えている。
【００１１】
この発明に係る岩石崩壊検知器は、被検知岩塊の表面に接して張設される複数の第１ワイヤと、該岩塊を挟むようにして配設され、かつ、該各第１ワイヤの両端を固定するアンカと、該各第１ワイヤの張力を検出する張力計と、該各第１ワイヤの張力を規制する張力調整器と、を備えている。
【００１２】
この発明にかかる岩石崩壊検知器は、被検知岩塊の表面に接して張設される複数の第１ワイヤと、該各第１ワイヤを網状に結束する第２ワイヤと、該被検知岩塊を挟む様にして配設され、かつ、前記各１ワイヤの両端を固定するアンカと、各第１ワイヤの張力を検出する張力計と、各第１ワイヤの張力を規制する張力調整器と、を備えている。
【００１３】
この発明にかかる岩石崩壊検知器は、被検知岩塊の表面に接して互いに近接され、かつ、張力が異なる複数の第１ワイヤと、該被検知岩塊を挟む様にして配設され、かつ、各第１ワイヤの両端を固定するアンカと、該各第１ワイヤの張力を検出する張力計と；該各第１ワイヤの張力を異なる値に設定する張力調整器と、を備えている。
【００１４】
この発明にかかる岩石崩壊検知方法は、張力計を備えた第１ワイヤを、被検知岩塊の中腹下方の表面に接しめて水平方向に張設する行程と、該ワイヤの両端を、該被検知岩塊を挟む様にして安定岩盤に打設されているアンカに固定する行程と、該ワイヤの張力を設定値に調整する行程と、該ワイヤの張力を計測する行程と、を備えている。
【００１５】
この発明にかかる岩石崩壊検知方法は、張力計を備えた複数の第１ワイヤを互いに近接させ、被検知岩塊の中腹下方の表面に接しめて水平方向に張設する行程と、各第１ワイヤの両端を、該被検知岩塊を挟むようにして安定岩盤に打設されているアンカに固定する行程と、各ワイヤの張力を互いに異なる値に調整する行程と、各第１ワイヤの張力を計測する行程と、を備えている。
【００１６】
【実施例】
本発明の実施例を図１、図２により説明する。
被検知岩塊１１の中腹部Ｋ及び末端部Ｎを横切る様に、３本の第１ワイヤ１４を間隔をおいて張設し、その両端をアンカ１８に固定する。この第１ワイヤ１４は、例えば、ステンレスにより直径６〜７ｍｍに形成されている。アンカ１８は、該岩塊１１の両側の安定岩盤１７に打設されている。
【００１７】
このワイヤ１４は、図２に示す様に断熱材１２により覆われている。この断熱材１２は直接日光による影響を受けないようにするためのもので、その材料として、例えば、ウレタンやグラスファイバ等が用いられる。
【００１８】
このワイヤ１４は、摩擦低減材１３を介して該岩塊１ｌに当接している。この摩擦低減材１３は、張力の変化がワイヤ１４に均等に伝わるようにするためのものであり、この低減材１３は、箱体Ｔと、その内部に設けられ、かつ、ワイヤ１４の変位により回転するローラ１３Ｌと、を備えている。この箱体Ｔは、例えば、ステンレスにより断面Ｕ字状に形成され、その底部Ｓは該岩塊１１の表面に圧接されている。
【００１９】
ワイヤ１4には、張力計１５及び張力調整器１６が直列に設けられている。この張力調整器１６として、例えば、ターンバックル、又は、張力計１５にターンバックルを組み込んだもの、或いは、アンカ１８にターンバックルを組み込んだものを使用する。
【００２０】
張力計１５は、データロガ１９に連結されており、張力計１５にかかる張力はデータロガ１９に取り込まれ蓄積される。データロガ１９は図示しないコンピュータに接続されている。このコンピュータはワイヤの張力変化に基づき演算をし岩塊の崩壊予測をする。
【００２１】
以上の様に、岩石崩壊検知器２０は、張力計１５、張力調整器１６の付いた第１ワイヤ１４と、一対のアンカ１８及びデータロガ１９と、を備えているが、この装置２０は、三台配設され、各第１ワイヤ１４は、垂直方向に間隔をおいて略水平状に配設されている。この装置２０の設置台数は、必要に応じて適宜選択される。
【００２２】
次に本実施例の作動について説明する。
張力調整器１６により各岩石崩壊検知器２０の各ワイヤ１４の張力を同一値に調整する。岩塊１１の頭部Ｍがハッチングで示す様に沈下し、中腹部Ｋや末端部Ｎにゆるみや膨れ出しが生じると、三本のワイヤ１４は、それぞれ独立に移動し、各ワイヤ１４の張力が変化する。
この時、ワイヤ１４は、岩塊１１の表面から離れており、かつ、摩擦低減材１３のローラ１３Ｌを回転させながら移動するので、張力の変化がワイヤ１４に均一に伝達される。
【００２３】
各ワイヤ１４の張力は、各張力計１５により計測され、その計測値はデータロガ１９に入力される。データロガ１９がその計測データをコンピュータに出力すると、該コンピュータは該計測データを演算処理し、岩塊の崩壊予測を行う。
【００２４】
なお、このワイヤ１４は、断熱材１２で覆われているので、直射日光を遮断できる。そのため、太陽熱によるワイヤの伸びが発生しないので、ワイヤ１４の張力値を正確に計測することができる。
【００２５】
この発明の第２実施例を図３、図４により説明する。
この実施例と第１実施例（図１、図２）との相違点は、ワイヤが水平方向の三本の第１ワイヤ１４と、各第１ワイヤを網目状に結束する四本の第２ワイヤ２１とから形成されていることであるが、このワイヤ１４、２１の数や配設間隔などは必要に応じて適宜選択される。
なお、第１ワイヤ１４、第２ワイヤ２１の張力はそれぞれ同一値に設定さるが、異なる値としても良い。
【００２６】
この様にワイヤを網目状にすると、被検知岩塊の縦方向の変位も考慮できるので、前記第１実施例より更に詳細な岩盤の挙動を検出することができる。
【００２７】
この発明の第３実施例を図４、図５より説明する。
この実施例と第１実施例（図１、図２）と相違する点は、岩石崩壊検知器２０−１、２０−２が近接して複数並設されていること、即ち、第１ワイヤ１４Ａと該第１ワイヤ１４Ａに近接して略同一位置に張力された第１ワイヤ１４Ｂと、が配設されていることである。この様にすることにより、気温変動による測定の温度補償を行うことができるが、以下この温度補償の原理を説明する。
【００２８】
岩石崩壊検知器２０−１、２０−２の初期張力（既知）をＰｉ1、Ｐｉ2、初期ワイヤ長をＬ1、Ｌ2、前記各ワイヤ１４の両端にあるアンカーの初期間隔をＬとする。このときの張力の関係は、次の式で表される。
Ｐｉ1＝｛（Ｌ−Ｌ1）／Ｌ1｝ＥＡ        ……  (1)
Ｐｉ2＝｛（Ｌ−Ｌ2）／Ｌ2｝ＥＡ ……  (2)
Ｅ：ワイヤのヤング率    Ａ:ワイヤの断面積
【００２９】
この状態で温度変化△ｔによる張力Ｐｔ1、Ｐｔ2は、次の式で表される。
Ｐｔ1＝｛α△ｔＬ1／（Ｌ1＋α△ｔＬ1）｝ＥＡ≒α△ｔＥＡ  ……(3)
Ｐｔ2＝｛α△ｔＬ2／（Ｌ2＋α△ｔＬ2）｝ＥＡ≒α△ｔＥＡ  ……(4)
α：ワイヤの熱膨張係数
【００３０】
岩塊に変位△Ｌが生じたことによる張力Ｐｍ1、Ｐｍ2は、次に式で表される。
Ｐｍ1＝｛△Ｌ／Ｌ1｝ＥＡ            ……  (5)
Ｐｍ2＝｛△Ｌ／Ｌ2｝ＥＡ            ……  (6)
【００３１】
上記状態を全て考慮したときの全張力Ｐ1、Ｐ2は、次の式で表される。
Ｐ1＝Ｐ11＋Ｐｔ1＋Ｐｍ1＝［（Ｌ−Ｌ1）＋△Ｌ／Ｌ1＋α△ｔ］ＥＡ……(7)
Ｐ2＝Ｐ12＋Ｐｔ2＋Ｐｍ2＝［（Ｌ−Ｌ2）＋△Ｌ／Ｌ2＋α△ｔ］ＥＡ……(8)
【００３２】
式(1)(2)において、Ｐ1、Ｐ2は測定値であり、Ｌ1、Ｌ2は式(1)、(2)より求まることを考慮すると、未知数は△Ｌと△ｔであるので、式(7)、(8)より温度の影響を受けていない岩塊の移動量△Ｌは、次の式で表される。
△Ｌ＝｛（Ｐ1−Ｐ2）／ＥＡ｝Ｌ1Ｌ2（Ｌ2−Ｌ1）−Ｌ
＝（Ｐ1−Ｐ2）／［（Ｐｉl−Ｐｉ2）−１］・Ｌ
ただし、Ｌ1＝ＬＥＡ／（Ｐ11＋ＥＡ）、Ｌ2＝ＬＥＡ／（Ｐ12＋ＥＡ）
【００３３】
この様にして求めた実質の移動量△Ｌを基にして測定された張力値が補正され、この補正された張力値に基づき演算するので、精度の高い岩塊崩壊予測を行うことができる。
【００３４】
なお、この実施例では、岩塊の中腹部Ｋに一対の岩石崩壊検知器２０−１、２０−２を配設した場合について説明したが、その配設位置はこれに限定される物ではなく、例えば、中腹下部、即ち、中腹部Ｋ及び末端部Ｎに複数対平行に配設しても良い。又、摩擦低減材として、前記材料の他、岩塊にローラを打ち込んだもの、金属製の板又は管、プラスチックの板、又は、管に高分子材料を挟んであるもの、などが用いられる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は、以上の様に構成したので、ワイヤの張力変化を介して被検知岩塊の挙動を検知することができる。そのため、岩塊の崩壊予測を精度良く行うことができるので、岩石崩壊による人的被害を未然に防ぐことができる。
又、不安定岩塊の規模が大きい場合でも安価で岩塊全体を計測できるので、経済的に得られる効果が大きい。
【００３６】
複数の第１ワイヤに第２ワイヤを結束して網目状にしたので、被検知岩塊全体の挙動を更に高精度で測定することができる。
【００３７】
張力の異なる複数のワイヤを互いに近接させ略同一位置に配設したので、気温変動による測定の温度補償を行うことができる。
そのため、気温変化の影響を受けないワイヤの張力を得ることができるので、更に精密確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す平面図である。
【図２】図１の要部断面拡大図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す平面図である。
【図５】温度補償の原理を説明する図である。
【符号の説明】
１１      岩塊
１３      摩擦低減材
１４      第１ワイヤ
１５      張力計
１６      張力調整器
１８      アンカ
２０      岩石崩壊検知器
２１      第２ワイヤ
【図１】
0004150984.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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