国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年ユ！月551．32．4：624，144．4

斜面積雪グライドの新測定法
山

田

穣＊

国立防災科学技術セソター雪害実験研究所

On

a

New

Methodfor

Smw＿Gear−Type

G1iding

Measurement

G1id⑫一Meter＿

By

Y耐aka

Yamada1〃8肋〃θo∫∫〃o〃α〃／oθ∫肋肋3，肋〃o〃α1肋蜘κ乃C2〃θγ

伽跳α5伽〃舳〃・・，ルgα・肋，M財α一尾θ〃940
A1〕st閉ct

S・・wg1idi・g・h…b・…hi・nym・・・…df・・士h・p・・p・…fth・・1・・ig。・f。。。、。

f・…f・・p・・t・・ti・・f・・m…1…h…Th・m・th・d…df・・七hi・p・・p…i…f．ll．w。：
Beforethesnowfauaglide

m・・k・t・gi…p1・…

shoe

or

wood

ba11is

set

up

on

a

slopinggroundasa丘xed

Wh・・th・…wf・11…dth・・・…1・y・・i・f・m・d，・。dwh。。

士hes・owg1idi・g・・・・…th・m・・km・…withth・…wl・y・…dth・・・・・…91idi．g
rate

can

The

principle

bede七ected

byof士hismeasuring

method

the

can

be

displcemen士of士heca11edg1ideixed−to−snow

shoe

wood

ba11．

method．Thisor

methodwhi・hw・・p…i…lyd…1・p・di…m・tim・・・…y…f・1，b・tith・…m・・・・…p・b1．
d・fe・ts・F・・・・…mp1・・ifgIidi・g…w・1・丘・t・k・p1・・…士h・m・・・・・・・・・…1・p．

inearlywinter，theg1ideshoe

ment

wou1d

be

shou1dbeletHow

downwards

bythem，and亡hem3asure．

stopped．

Th・p・・…t・・士h・・d…1・p・d…w士yp・・fg1id・一m・…，whi・hi…m・dg…一・｝・P．

g1id・■m・t…9・t七i・g・id・f七h・・b…一m…i…dd・f・・t・・d・亡h・・・…．Th・m・・…i・gprincip1eof士hegear−typeglide−me士er

d冊ers

from

tha七〇fthe丘xed−to．snow

method．

Th・f・・m・・m・yb…u・d・h・i・・d−t・一9・・㎜dm・th・d，b・・・…th・m・・…1w・y・
keeps

its

position

at士he五xed

site

on

the

measurement

slope

during士heobservation

tim・・Th・・m・㎜t・f…wg1idi・gi・・・・…七・di・t・士h…g1・・f亡h・g・・。。・t．ti。。．

Th・・m…t・fg1idi・g（・）i…p・・…d…f…ti…fth…g1・・fth・g・・。。。t．ti。。
（θ）・■・0・wh・・・・・・・…舐・1・・tp・・p・・t・…1t・th・d・・m・t…t土h・p・t・h・1。。1。
○王the

gear．

Observations

f・11ydo・…

o土snowg1iding

using

this

g1ide−me士er

of

new

type

have

been

success．

tw・d冊・…t・・p・・im・・t・1・1・p・…d・…t・・1・・t・1・p・・id・dby

nationa1highway

for

snow

g1iding

study．The

accuracy

of

this

meter

was

su冊cien亡f・・七h・・pP1i・・ti・・t・丘・1dm・・・…m・・七・・fglidi・gPh…m…．Th・g…一七yP・
g1id・一m・t・・…b・・…id…dt・b・th・m・・t・・it・bl・・q・ipm・・亡f・・m・・…i・g…w
g1idi・g・・d・h・・1d…t・ib・t・t・f・・・…七i・g・f…1…h・・・・・…i・gb・th・…p・・i行・
s1ope

and

in

wide

regions．

＊第1研究室一85一

国立防災科学技術セソター研究報告

1．

第18号

1977年11月

まえがき

斜面積雪の運動はクリープとグライドに分けられる．クリープは，積雪層内の積雪粒子の相対的変位（内部歪み）であり，グライドは積雪層の斜面下方への緩やかな滑りによる対地
移動（変位）である．グライドの滑動面は積雪底面である．

なだれ防止柵に作用する雪圧理論（Haefe1iの式）で，斜面積雪のグライドはグライド係
数として大きく寄与をしている．このような観点からグライド測定はこれまでになだれ防止柵の設計という実用的・工学的な要請により，スイスをはじめ，わが国では特に東北・北陸
そり地方で数多く行われてきた．これらの測定では棲（あるいは木球）を利用した対雪固定法によるグライドメーターが主として用いられてきた．

中村・山田ら（1972）は，斜面積雪の挙動の指標の一つとしてグライド現象を重視し，グライド現象の量的推移によるなだれ発生予知方法の開発を目的として数年前からグライド測定を行っている．なだれ発生斜面におけるグライド測定を最初に行なったのは，おそらく勝谷（1943）である．勝谷は，1937／38冬期に新潟県十日町の試験斜面において，なだれ発生に至るまでのグライドを観測した．その後なだれ発生予知を目的としたグライド測定例は少なく，10年程前にスイスでinderGandθZα1・（1966）が，最近では北海道で秋田谷（1974．

1975）が報告しているに限られる．これはスイスや東北・北海道地方のような寒冷地ではグライド現象が関連する全層なだれによる災害が，表層なだれによる災害に比べて少ないためであろう．しかし，北陸地方のように全層なだれが多発する地域では，グライド現象はなだ
れ発生の先駆現象として重要である．

対雪固定法の欠点は，根雪になる前の初冬の積雪時に発生する小規模ななだれによってグライド量検知榛が流されることがあり，以後測定が不能または中断される場合が生じることである．対雪固定法のこのような欠点を改善するために，筆者は新しい方法に基づき，なだれ発生斜面においても連続測定が可能な歯車型グライドメーターを開発し，これによる測定を行なった．この報告では歯車型グライドメーターの測定原理・構造，観測・測定例とこれらに基づく精度および誤差要因について述べる．最近，既設防止柵の倒壊がしぼしば起っており，防雪柵設計の見直しの必要性が高まっている（柏村ら，1973；石川ら，1976）．この目的のためにも歯車型グライドメーターは有用であろう．歯車型グライドメーターによるなだ
れ予知の可能性および効果的な観測方法については別報で検討する予定である．

2．測定方法2．1

斜面積雪グライドの測定

これまでのグライド測定の原理は積雪底面に固定点を設げ，グライドを実測する方法である

最初のグライド測定は，次のような方法で行なわれた．斜面積雪をスノーサソプラーで一86一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

くりぬき，地面に短い杭などを打ち込んだ後にオガクズを充填する．グライドが生じるとオ

ガクズは積雪と同じ移動をするので，積雪にピットを掘り基準点である杭から接地積雪層の固定点であるオガクズの距離を測るとこれがこの問のグライド量となる．なお，積雪中のオ
ガクズの移動からクリープ量が同時に測定できる．これ以後現在まで，グライド測定に多用されている方式は棲式グライドメーターである．この方法では降雪前に斜面上のある地点に置かれた榛（91ideshoe），あるいは木球（inderGandθオα1・，前掲；中俣，1962）は雪が積ると積雪下に埋没され，接地積雪層の特定点の目印となる．この目印は，グライド現象が起ると斜面積雪とともに下方に移動する．グライドによる嬢などの移動量は，実際の測定ではこれらに取付けられた鋼線の繰出量を直読あるいは電気的変換して白記記録される．

この原理による測定方法を，斜面積雪接地層の実質に着目し検知器を積雪中に固定して行うという意味で，グライド測定の対雪固定法と呼ぶことにする．

対雪固定法では，斜面の地表状態・植生の種類によっては，目印として用いる橡あるいは木球が，地表面との摩擦や斜面雪圧の鉛直成分により地面へ食い込むことがある．このため測定誤差を生じたり，測定が中断されることが中俣（前掲）によって指摘されている．冬期
問融雪が少なく地面が軟弱にならない北海道の笹の生えている斜面では，橿の地面への食い込みはないという報告（秋田谷，1974）もある．柏村ら（1973）は，ローラー形の移動子を用いて上に述べた欠陥を取除く工夫を試みている．高橋ら（1971）は，地面への食い込みを防ぐため木球を地面から浮かす方法を用いた．この方法では積雪のクリープ現象にょっても作動し誤差を生じる．しかし，食い込みが生じないように斜面に敷設した山型鋼の上を榛が移動するようにして行ったグライド測定と比較して，この誤差は少ないという結果を得ている．山田ほか（1972）はガイドレール（山型鋼）と棲を組合せた方法によりグライドを測定し，地下観測室の観測窓を利用する方法との比較を行いガイドレール方式の測定が良好であることを見出した．

積雪表層でのクリープ量がグライド量に比べて無視しうる程小さく，かつグライド速度が十分に大きい場合には，積雪表面に目標を設け，この目標の移動をセォドライトなどの測量機器で測量することも可能であろう．柏村ら（前掲）は，これに類似の方法を実際に試みている．グライド現象の結果生じるクラックを目印として用いることもできるが，この方法は一種の対雪固定法に属する．また，渡辺ら（1976）は，積雪の多い山岳地域における一一・冬期

問のグライド量の積算値を測定するための簡便な対雪固定法を開発している．

対雪固定法はグライド現象の観測にとって一つの有効な方法であるが，測定されるグラィ
ド量は検知器である儀などが積雪に固定されているため，グライドの進行に伴って測定点が斜面上で移動すると考えるべきものである．一地点を通過するグライド量の測定はこの対雪固定法ではできない．このため対雪固定法では，次のような場合には測定困難となるかまっ
たく不可能となる．

一87一

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月（1）斜面の地表が凹凸が激しく，または小樹林などの障害が多い場合（2）

勾配の大きな斜面で，降雪毎になだれカミ発生するような地形の場合（3）斜面の下部が崖であるか，人工的に縁切りされている階段工などの場合

なお，斜面上一地点でのグライド測定は，斜面のグライド分布ならびにグライド現象による斜面積雪の歪みの測定・解析の一つの本質的方法と考えられる点では重要である．したがって，斜面上の一地点でグライドの測定を連続的に行なうためには対雪固定法とは異なる原理による測定法を用いなけれぼならない．この目的に合致Lた一つの測定法は，グライドの生じる斜面にいくつかの観測窓を備えた地下観測室を設け，これによって，観測窓面上を通過する積雪層底面の移動を直接に測定することである．この方法は，Nakamura

and

Ya皿ada（1967）により雪害実験研究所構内の斜面積雪観測施設で実際に行われている．この方法の原理を斜面上の固定された場所に検知器をおき，積雪の移動の測定を行うという意
味でグライド測定の対地固定法と呼ぶことにする．

観測窓により直接積雪層底面でのグライドを実測する方法は，斜面上の雪を乱さずに直接測定を行なうことができるので測定精度は高いが，斜面下に観測室を設ける必要があり，観測は隈られる．

2．2

歯車型グライドメーターの測定原理と構造

2．2．1測定原理
歯車型グライドメーターの測定原理は対地固定法であり，測定は次のように行われる．斜．．い気籍繁1螢瀞．
い・1いい、い・
1、いい ．

／
B・O・i・g、やボー〕。・・

C◎unfe『図1歯車型グライドメーターの測定原理
Fig．1

Principle

of七hegear−type−88一

glide−me七er

斜面稜雪グライドの新測定法一山田

面上の測定地点に，図1に示したように直径数十cmの一種の平歯車をその車軸が斜面の最大傾斜線に垂直，かつ斜面に平行になるように設置する．この時歯車の歯元から上を地上に露出させておく．積雪後にグライドが生じると，積雪中に埋没した歯車はグライドによって回転する．もしグライド量が歯車の回転角と1対1の対応をしていれぼ，歯車の回転角を測定することによりグライド量を問接的に求めることができる．

斜面積雪がグライドすると歯車が回転し接地積
雪層には歯形が刻まれる．このようにして斜面積

雪の接地層には歯形が刻まれ，同時にグライド
メーターの歯車とかみ合いながら下方へ移動する．したがって，斜面積雪のグライド量は歯車の回転角に比例し，歯車が一回転した時のグライド量は，このピッチ円の円周に等しい．いま，歯車の回転角をθ（rad），そして歯車のピッチ円の半径をグ（Cm）とすると，グライド量〃（Cm）は次式で示される．

〃＝2π7（θ／2π）：7θ

（1）2．2．2測定装置
試作された歯車型グライドメーターの歯車の歯形は写真1に示されているようにいずれも三角歯形であり，歯数はすべて16個である．この三角歯形のピッチ円は，通常機械に用いられるサイクPイド歯形やイソポリュート歯形のピッチ円が歯先円と歯元円の中間に位置するのと異なり，歯先円と一致する．三角歯形を採用した理由は，製作

写真1実験に用いた歯車型グラィド
メーター（G−1タイプ）

Ph・t・1G…一typ・g1id・一m・t・・lG−1士ype）。

の容易さと積雪中へ歯の食い込みをたやすくする
表1歯車型グライドメーターの主要諸元
TabIe1Maindimensions

the

size

諸 元
Dimensions型＼＼Typ・＼

ofas1argethegear−typeas士ypeG−4isgIide−meters．As

su伍cient

歯

歯元円

Root

」
■

CircIe

（mmφ）

（mm）

歯先円

Addendum

resuユt

（mmφ）

500

98

of

回

歯の巾
Length「（mm）

experiment，

measurements
．転

■

円周ヒッチ
Circu1ar
Pitch
（mm）

Circ1e

a

ieユd

Gear

車

歯の高さ
Heightfor■発信Counter

計数

グライド量
Amount of

Numbersof
Signa1s

Gliding（Pu1se／Rotatlon）（mm／PuIse）

一

⊥

G−1

300

100

G−2

300

100

500

98

50

G−3

300

62

424

83

150

G−4

300

62

424

83

50

150

600

2．6

600

2．6

120

2．2

■

コ

120

2．2
■

一89一

」

1

国立防災科学披術セソター研究報告第18号

1977年11月ためである．

火験に用いた掬車型グライドメーターの主要諾元を表1に示す．歯車の歯元円の半径を150mmとし，歯の高さは62mmと100mmの2種類，そして歯の巾は50mmと150mmの2種類を採用した．これらの歯の巾と高さ2種ずつを組み合わせて計4台（G−1〜
G−4）を製作した．G−1とG−2の円胴ピッチは98．2mmであり，G−3とG−4では83．3mmである．円胴ビッチとは柵隣れる2個の歯の相応点問の距離をピッチ円の湾曲にそって計った長さである．歯車の回転角の測定には，パルス出力の光電式回転計を車軸に直緕し，この出力を一週間巻きの白記電接計数器で記録した．なお，回転計の接合部を蜜ろうで密閉した上でポリェチレソの袋で包み，回転軸にはグリースを塗り防水処置とした．また歯班部分は構造上開口部にせざるを得ないので，ケース下部に水抜きのためのホースを坂り付けた．

3．測定結呆
グ・一〜

斜面積雪のグライド量観測は図

0

50【m

，

o

2に示した新潟県内の3地一点で行』・）＼なった．それぞれの地点での観測の主口的は以下に示すとおりであ
る．

r

、
と
！
i
）

＼

（a）雪害実験研究所構内実験斜面（位置37．25

N，138．53■一11㎝一＾1E；■

標高g7m）：歯車型グライド

，
、
、

、1
（寸一

メーターの基礎的実験（b）国道17号道路法面，新潟県㎜㎝0岬●

一ヒ魚沼郁川口1珊∫（f立置37015

N，138．53㍗．レ

E；漂高100m）：

法面形状と硫雪の挙動に関す
一〇1ω＾〔川●る観測験地（位泄3㈹8

N，138．46
1

E；概高200m）：多雪地での㌧
・

長期連続測定3・1雪害実験研究所実験斜面
での観測

一

グ
、

、

。

」r

l

。

ブー1ノ

y

l1凹m胴モ㎝に7・

図2観測地点（●：長岡，▲：川口，■：十日町）
Fig．2

Locationsoftheken（●：Institute

火験斜面は勾配30c，斜面長・●J㎜S0一州、（C）農林省林業．試験場十帥∫試

observation

p1aces

of

and

Sno，v

in

Ice

Niigata。一StudiesNagaoka；▲：Kawaguchi：■：Tokamachi）

巾とも22mの造成斜面であり，

一90一

at

斜面積雪グライドの新測定法一山田

7

FLAT

22

／

／
SL0PE

＾REA

ムん1
ζli・

／

0

10．8
FLAT

TUNNEL−TYPERo0H

AREA（lN帷TER）

24
図3
Fig．3

観測斜面における歯車型グライドメーターと観測窓の配置
Arti丘cia1experimen七a1slope

of

the

g1ide−me士ers（G−1andatand七heG−2：Gear一七ype

the

rear

windows

in

of

the

Ins七i士ute，and

the七unne1−typeglide−meters；Windowroomarrangement

on土he

s1ope

Nos・1−4）

地表はかやでしきつめられてある．この斜面中央に最大傾斜方向に沿って歯車型グライド

メーター2台を配置した．1台（表1のG−1タイプ）を斜面上端から斜面にそって5・1m
下方に，他の1台（G−2タイプ）を同じく10．75mの位置に設置した．さらに，これと同時に地下観測室を利用しNo．3窓（斜面中央から右端側へ4．8m，上端から9．5m）で直接測定を行った．（図3）以下では，G−1タイプ，G−2タイプの設置地点をそれぞれG−1地点，

G−2地点と呼び，No．3窓設置地点をNo．3窓地点と呼ぶことにする．最初の測定は1974

年1月25日から2月6目までの12日間にわたって行われた．1月25日の観測開始以前に生じた斜面上の積雪は除雪し，整地した上で25日以降の降雪による積雪層のグライド量の測定を行った．この時，先に斜面に積った雪は斜面下方に再堆積されたので，この場合斜面の実長は16mである．

得られた結果を図4に示す．降雪は1月25日に始まり2月2日には85c皿に達した・構内の気象観測露場で観測された気温（4時，12時，20時）は，測定期問の前半では0．C以下であり，その後0．C以上となり，2月4日以降はプラスの気温であった．G−1地点では，

翌日の26日にグライドの発生が確認され29日には日グライド量が20cmを越えグライド現象が活発になった．2月2日正午頃，G−1地点の約4・5n1上方でクラックを生じた・図3に，クラヅクの成長速度を写真から求め，クラック巾（最大傾斜方向の）の時問変化で示した．クラック上面の移動はクラック下面に較べて少なく，クラック発生時から2月6日の測定終了時までに約30cmであり，クラックの成長速度はクラック下面のグライド速度と考えてよい．クラック上面の移動が非常に小さいことは，勝谷（前掲）のグライド測定からも読み坂れる．クラヅク成長速度の推移は，クラックの下方に設置されたG−1地点のグラ
イドの推移とほとんど同じである．また，クラック発生直後からグライド速度は急増し，同

日24時頃までの12時問のG−1地点でのグライド量は約1mに達した．この問の平均グラー一g1一

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

＼△

＼

＼

：姜

TE岬ER＾TuRE（℃

二︸

O 星

㌧

一3

。ノ

5
GEAR

TYPE

GLlDE一門ETER，

G−I

GEARTYpEGLIDE一門ETER，n−2

じ4

No．

3

W1DTH

WlND0w

0F

（wITH

I6m閂

／▲

門ovIE〕

CRAcK

口3

！

■

5

6

5
己2
暑

O

25

26

27

」A

N．

28

29

30

Fig．4

1

2

3

4

r．三8．

1
図4

31

9

7

4

観測斜面での測定結果（1974年1月25目〜2月6目）
The

observation

on士hearti丘cialslope（25Tanuary1974＿6Februry1974）一

resu1ts

Notethe

be七weenofsnow

g1iding

th3accumu1a七ed

gliding

at

the

c1ose

expeエimentaユagreement

measuremen士point

G−2andthat a七七he window No．3．Note a1so a similar tendency in亡heaccumu1ated g1iding at the measurement point G−1and in亡he widthof士he crack

イド速度は1・4mm／min（この値を仮りに一日当りに換算すると2m／dayとなる）に相当する。中村・山田ら（1972）は，同じこの実験斜面で橿式グライドメーターによりなだれ発
生に至るまでのグライドを白記記録し，なだれ発生の数分ないし数時問前にグライド速度が急増することを見出した．この観測事実から，グライドの急増する速度隈界が1．4mm／
minであり，この限界速度をなだれ発生臨界速度と呼んだ．これらの観測とグライド量におけるなだれ発生臨界速度の存在により，特定斜面のなだれ発生の短期予知の可能性が指摘された．ただし，気象・積雪条件によっては，なだれ発生臨界速度を越え数十血m／minのグ
ライド速度に達してもなだれは発生せず以後グライド速度ヵミ減少し，斜面積雪が安定する場

合もある．上述の実験斜面の観測では，なだれ発生臨界速度に達しているが，なだれは発生しなかった．これは，この場含の斜面末端の特殊条件により斜面積雪の圧縮領域における破壊が起り難かったためであろう．G−2地点およびNo．3窓地点におけるこの期問のグライド
測定値の推移の概観は，G−1地点と同様である．しかL，グライド量はこれよりも小さく，測定終了の2月6日9時までにG−1地点における積算グライド量は5．5m，G−2地点にお一92一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

けるそれは218m，また観測窓
によるそれは約3．4mであり，
この時，G−1地点上方のクラツ

ク巾は3．85mであった（写真2，図5）．

グライドメーターG−1の値
がG−2の値より大きいのはそれぞれのグライドメーターの斜面上の位置の違いによる結果である．斜面上，ほぼ同一高度にあるグライドメーターG−2と地下観測窓No．3との測定値を比較するとグライドの推移は

全期問を通じてほぽ同一である．これらの観測緕果から歯車型グライドメーターによる斜面
積雪のグライド現象の測定は正確に行なわれていたことがわかる．なお，地下観測室の窓を利用する方法との直接比較の結果については第4章で述べる．以写真2 観測斜面におけるグライド現象とクラックの発上のような観測結果から次のよPhoto2

うな事実が新たに指摘される．

生（1974年2月6日）

Snow

g1貴（1ing

七hearti五cial

and

the

formaticn

experimental

of

a

crack

on

s1ope（6Febmary1974）．

すなわち，クラック発生前には歯車型グライドメーターによる測定値が大きく，クラック発生後には観測窓に一よる測定値が大きいことである．この違いの原因は，同一高度での斜面側方方向のグライド分布が一様でないこと，およびその時問変動を考えることによって説明できるであろう．そして，この時問変動の機構はMcC1ung（1974）が述べているように，圧縮域ではグライドによる斜面積
雪の最大傾斜方向の圧密硬化が生じ，そのため粘性係数が増加することによって一定応力下でグライド速度が減少するので，これによって説明できる．山田（1972）は斜面積雪の密度分布からグライド分布を求め，それが実測とかなり合うことを確めたが，その理由は時間変動の機構によって説明される．

測定終了後の2月6日にグライドメーター設置地点の積雪を，観測ピット面が最大傾斜方
向に平行にかつ鉛直になるように掘り，グライドメーターG−1の歯車付近の接地積雪層の一93一

旧立防災科学技術セ：■ター研究一報告

第18号

1977年11月

い自

マ嚢

嘘
＼

τ．

娃千凄令

直
4．
15

4紬

・拶差∵！Nつ1＼
入サ
写真3測定中の斜面横雪断面
Photo3

Profileofsloping

snow

cover

above

thc

gli〔lc−1Tieter

duringthemeasurement．Notethatobservcdgcarshapccoincides
with

the

theoreticalprofile．

篶

．

繋甜∵．；

／1＾

写真4

ダ

ン1

〆

Photo4、一バi縮域における雪襲の形成
Formation

of

thc

sno

fold

一g4一一

ing

under

thc

pressurezone．

斜面積雪グライドの新測定法一山田

状態を観察した（写真3）．積雪の接地層に刻まれているラヅク状の歯形は，あきらかにグ
ライド現象によってグライドメーターの歯車が回転して形成されたことを示している。この

ラック歯形は，歯車が回転した時の歯先と歯元を結ぶ直線群の包絡線の一部で表わされるが（付録参照），写真3にはこの包絡線を書き入れてある．グライドメーターの歯車（ピニォソ）に近く，したがって形成されてまもない積雪に刻まれた歯形は，歯形理論から予想される包絡線と一致している（白抜矢印で示されている数値98cmは歯の厚さである）．しかし，グライドメーター下方の積雪に刻まれている歯形は理論歯形と形は似ているが歯の厚さが薄くなっており，包絡線とのずれが見られる．このずれはグライドメーターによる測定後に斜面

積雪の歪みにより斜面方向に圧縮されて生じたものであり，写真4は測定付近が圧縮領域であったために生じた雪ひだを示している．なお，図5には，2月6日のグライドメータによる測定終了後に観測された斜面積雪（積雪中層のC層）の密度分布を示した．また図5には歯車型グライドメーターによって測定記録された積算グライド量と接地積雪層に刻まれた歯形の長さを示してある．たとえば，グライドメーターG−1の場合には積算グライド量は5．5皿であり，歯形の長さは4．4mである．この例で，歯形の長さ4．4皿は，G−1地点に棲式

■

／！

／

・

！

もら

！

κ．1て

1．

8・

紗ケ・

．

・．、1、

9・■．ムろ．．・．

・

、・／

軌㌃．．、

Gλ

一
3

（1N

METER

）

図5

グライドメーターの測定値（g。，g。）と積雪に刻まれた歯形の長さ（g・ ，g・1）との比較ならびに斜面積雪の密度分布
Fig．5 Comparison of the recorded amoun七s of g1iding（g1，and g2）
and七he1eng士hsofgear士eeth（g！，andsnow工ayer，and士hed−ensity

七he

on

sno，v

cover

the

distribu士ion

sIope

−95一

g1）cutinin

middleユayerathebottomof

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

グライドメーターを設置した場合の積算グライド量に等しい．もし，斜面上のこの領域が中立域であるなら，あるいは積雪が剛体的移動をするとしたら，歯形の長さは，歯車型グライ
ドメーターによって測定された積算グライド量に等しくなるはずであるが，この場合には積算グライド量の方が大きい．これは斜面積雪がこの部分で圧縮を受けていると考えることにより説明される．

以上の観測結果から歯車型グライドメーターの測定原理は斜面積雪のグライド測定に適合していると結論されよう．

3・2

道路法面積雪のグライド観測

観測法面の断面構造を図6に，無積雪および積雪時の法面情景を写真5に示す．法面は南東向きで，下部の擁壁工と上部の切土面の二つの

。

3 G−2
59

部分からなっている．法面の下部は勾配59．
（土木工学の表示では1：0．6）のブロック積工とコソクリート吹付け工が2段に施工され，上部。ヅ

法面は下部方面と1．5皿の平坦面を介して切拡げ型の階段工が施されている．下部方面では

。g・．

0

冬期問スラフ（S1uff）が発生するが，一度に生

（川

ETER）

5

10

図6道路法面の断面構造

じる崩落の規模は小さく交通障害はほとんど生Fig．6A。。。・。。。。七i．n．fth。。ut．1op。

じない．しかし，上部法面では過去にかなりの規模の積雪が接地面から崩落し，交通障害を引

sided

by

the

Nationa1Highway

17

き起した例もある．付録になだれ用語について筆者の二・三の見解をのべた．この法面の形

状と積雪の挙動との関係をグライド量によって観測し，法面工法の改良に役立てるため，上部法面（写真5の矢印で示す）に歯車型グライドメーター1台（G−2タイプ）を設置し，1975／
76（第一冬期），1976／77（第二冬期）の二冬期問にわたって観測・測定を行った．斜面の植生は，測定第一一冬期にはかやを刈払った状態に，第二冬期にはかやを残した状態にされた．

観測結果は図7に示した．第一冬期には12月25日の測定開始後，1月4日までに約130㎝1のグライドを記録して同目までに斜面上の雪はいったん融雪し，1月5目夜半からの降雪により再び斜面上に雪が積った．以後この雪は根雪となったが，人工的な除雪により2月
3目に測定が中断されるまで継続された．また，第二冬期は前年の51・1豪雪以上の豪雪であり12月23日の測定開姶以後2回の法面除雪が1月7日，1月26日に行なわれたが（除雪後も数十cmの積雪が斜面上に残されている），3月5日の消雪日まで検知器の再セット・調整を行なうことなく連続測定され，この間のグライド記録が得られた．これらの結果により，対地固定法による歯車型グライドメーターの利点である斜面上一地点での連続測定性が確められた．なお，第一冬期の測定中断は法面除雪によるものである．また，写真6の（2）一96一

斜面積雪グライドの新測定法一山田．自oω竈ωおち享o︷j＆2ω七一〇岩二〇彦2＞ε．己o7ちo2ごo彦㊤下〇一2彦一一一

蝋坦垣匙Q歯帥趣︵︒つ︶岨賦叶

一■0bo自︸雪昆参◎ρω︸oω■o軍記＞﹄湯ρC︵べ︶蝕量ーへーx﹂︑心＼〜華控垣填︵一︶胆憂﹂︑ ︑Qp垣史茜掴︵異紳11怒︶糧実鴇員Q並︑員蝕樋−へ−＼﹂︑心へ︵N︶〇︷◎一ω一目o①．邑o弓①︷自◎；竈3品①＞勺；■︷旨o↑一巴

︵︒つ︶

ooち占︷

︵一︶

97

…

o■

←

o

匝

山

〉

竃雪言墨二◎昌竃㊤ω圭石峯岩二二二一自一〇ら一自①昌①■■ω市㊤昌①一一昌◎■−OO自お一ω︸勺

ミ雪育雪ち昌ωs二￡■享2一5訂一

o・

一N一
Z︿﹃

］
〉

o
＝

］
匡

NトひF
o

O1／

二．

o
U
1

0Nα
−

F

o

︸刊

U﹈O
v

︺

寮紳トト＼睾⑦H︵N︶寮抑㊤卜＼睾⑦H︵H︶

o

山＝↑

1

o山﹄

山工O﹂帥

ZO

匝山﹀OO

0N

o

主OZ眈

0N

山工↑

㎞1

1

山﹀O＝山圧

o1

Z︿﹃

N ひ

一H︶

︵心↓︺轟囚嚇恢辮逃虫運転ゼ一畦ふ÷−一三；ーへ﹂ト嚇恢一畔鯉些賓︑心へQP垣迅茜掴

■

山
コ＝

⁝L

⁝一．O．二甫冒＞8岩O・︒石岩壇β・毫昆︷昌8⁝︑＆〇一ωち二︷；昌︷＞嚢ρO・︒石雪帥峯；ヱO名一易彗①ξ

o−

o一
ω

幽く

＝
←

1／

＼

ト．的匡

ト國

岬N

1

ひ

0N

■

U﹈︹一

山工↑zo 三〇z岬oz

o1

〇1十

98

1

Zo

〇一
一

山匹o﹂閉

山
0。

一≡

山阯o﹂ω

o1I

岨十

○

．XVレ，！

0Nv

1N1阯

o

寸

旧

Oθ◎■X

o

■

向

1

1

十

十

Hヨ
HONS

・
血

何

〔Iコ⊥v「n］nコ⊃v

コ洲⊥wヨー旧川v（N〕 H⊥一ヨO吊ONSow1伽S肥N君コH⊥V酬（阯）0Nmr9

コ。）

−xv］
0Nv
lH
−N

0N吋

（⊃。〕コ舳1V旧一旧1邊1Vz■

一（）eo●菰x＾＾＾＾ww oo

出H⊥Vコ岬（N〕りNm「9 ○ヨ⊥vrnNnコ
H⊥一ヨO

HONS
H〕

■1
1
→
一
十

山

ぐ

『
o．；1

1977年11月

第18号

国立防災科学技術セソター研究報告

斜面積雪グライドの新測定法一一山田に示すように，この法面のグライドメーター設置地点はかなり凹凸があるが，このための測定の支障はなかった．

この法面のメーター設置地点における計測期問中の積算グライド量は第一冬期には4．1m，第二冬期には4．7mでありそのグライド量の大半は1月下旬までに現われている．この法面では，降雪初期に積雪深カミ数十cmになるまでの数目問に約1mのグライドを記録し，その後1日から数目間グライド現象が起っていないが，これは歯車が完全に積雪中に埋没するまでの過渡的な積雪状態によるものと推定される．この現象は第一冬期に二度にわたって顕著に現われているが，第二冬期では明らかでない．その後グライド速度50c皿／day

1立から徐々に減速し11月下旬には数cm／dayの速度になっている．グライド速度が比較的小さくなる時期には，気温特に最低気温の昇降に対応したグライド速度の増減が認められる．高橋ら（1971）の観測結果によると，グライド速

度2cm／day以下の安定積雪層斜面では，グラ

（2）

（1）

写真6＋日町試験斜面におけるグライドメーターの配置（1）試験斜面（2）歯車型グライドメーターと犠式グライドメーター
Photo6

Arrangements

of

the

g1ide−meters

on七he

test

s1ope

（1）View

the士ests1ope（Arrowshowingthelocation

typeof

a七Tokamachi
oftheg1ide−nle七er）・（2）Gear−typeg1ide−n，eter

and

the

g1ide

一g9・一

shoe

with

a

guide

rai1．

gear−

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

3
：

＝

ブ

2

←
oI
目
＝

O
＝ 1
ω
《、

0

！ 、、！

＝

1

50

1一1

8−
0
8
■

，

6Ll0E

⁝1

5

SH01≡

TvPE

6E州TwE

己

〆グ

1

ノ．！

（．0

10

1

0

1

06c

20

』A

1974

1

N

10

1975

2

r68

1

10

m

A1

（1）

3

へヘヘ。
3

2

ノ〜

蕎1

！へ㌧ノv）
0
U

I50

1

1

／

100

1

ヨ

8

／、6u0ESH0ETwE

50

6E＾8

！！

／

0

o
1975

一一．一＿・。。一一一

20

1

10

』川
1976

T−PE

一一．

20

．一一一一

1

10

・

．一｝一

20
8

I
舳8

（2）

図8

Fig．8

十日町試験斜面での測定結果（楡式グライドメーターによるグライド測定および
稜雪の深さは農林省林業試験場十目町試験地の資料による）（1）1974／75冬期（2）1975／76冬期

Thc

resultssnow

gliding

observation

（1）

In

w…nterseasonof1974／1975

（2）In

of

the

the

winterseason

on

the

test

slope

at

Tokamachi

of1975！1976

Th・d・t・・fth・・h・・一typ・glid・一m・t・・・…1・・p1・tt・d（th・d・t・・bt・i・・dby

theGovemment

1ated

g1iding

Forestva」ueExperimentmeasuredStation〕．Itthemeasuredbytheabove．

This

reason

can

be

types

glide−meters

anda亡entionofshoe−typebygear−type

is

noted

glide−meter

winterseasons

mentioned

thed冊erent

both

explainedby

the1oca亡ions

一100一

the

accumu．
thanina．roundthesmallerglide−meter
zone

the

that

is

of

glide−meters．

two

that

斜面積雪グライドの新測定法一山田

イド速度は一冬期を通じてほとんど変らず，一冬期問の積雪グライド量は約1m以下である．これに対して勾配45。の斜面では，一一冬期問のグライドの変動が大きく積算グライド量は4皿に達する場合がある．高橋らの観測結果に基づく基準によるとグライドの変動と積算グライド量からみてもこの法面は積雪層に対して不安定な斜面といえる．

3．3＋日町試験斜面での観測
この試験斜面は北東向き斜面で，勾配40。斜面長40mの造成斜面であり，地表状態は裸地である．林業試験場では，この試験斜面においてなだれ防止柵の設計強度に関する観測を行っている．試験柵は斜面上端から19肌に位置し，この柵の上方と柵の端から側方6．5mの位置に二列の対雪固定式すなわち櫨式グライドメーターを用いて最大傾斜方向に沿って，斜面のグライド量の測定を行っている（写真6）．G−3タイプのグライドメーター1台を斜面上端から5mの位置に配置された橡式グライドメーターから側方1．5mの位置に設置し，1974／75．1975／76および1976／77の3冬期にわたって測定を行った．ただし，1976／77冬
期には1月上旬に計器の絶縁不良のため以後の記録は得られなかった．

1974／75冬期から二冬期問の歯車型グライドメーターと上に述べた榛式グライドメーター

による測定結果を図8に示す．二冬期とも歯車型によるグライド記録は，初冬の1月に一定の値を示し，以後融雪期までグライド速度の変化はなかった．融雪後歯車を手で強制的に回転させると計器は作動し，回転に相当する信号が得られたので，これは計器の故障によるものではない．1974／75冬期（以後この冬期を第一冬期，1975／76冬期を第二冬期と呼ぶことにする）におけるこの斜面のグライド現象の歯車型による測定では，根雪から6日後の12月11目にグライドが始まり，12月16日から22目にかげて急激な動きが見られる．以後1
月10日まで12cmにの積算グライド量を示した．これに対して，穣式では測定開始後平均日グライド量0・7cmのほぼ一様なグライド速度を示し3月上旬の測定終了までに60cmのグライドを示している．第二冬期では，歯車型の測定では，第一冬期に見られた初期の動きは顕著でなく，2月上旬までに30cm弱のグライドしか起きていない．橡式グライドメー
ターでは平均目グライド量2cmで3月上旬までに約160c皿のグライドを示している．
融雪期に入ってからグライドメーター設置地点を掘り，斜面の最大傾斜の方向を含む積雪の鉛直断面で積雪層の状態を観測した．第一冬期の積雪断面（写真7の（1））を見ると，歯車

上面の最下層の積雪が部分的に融げて消滅し，積雪層全層が地面方向へたわんでいる．そして，積雪に刻まれた歯形は部分的に融げ，残された歯形もグライドメーターの歯車に密着していたい・第二冬期の積雪断面（写真7の（2））でも歯車上面の積雪層のたわみが見られ，積雪に刻まれた歯形が欠落している・また・歯車の中心から斜面の下カ約gOcmの接地層でのクラックの発生が注目される．クラックの存在は，斜面積雪がこの領域で伸張状態にあったことを示している．図9には第二冬期の積雪断面を示した．積雪層は全層ざらめ化し，下層の粒径は約3mmと粗大化している．また，図9にはクラックの上層（積雪深35〜50cm
一101一国立、防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

写真7 融雪時の歯車型グライドメー
ター付近の積雪断面（1）1975年3月中旬 a：積雪

層のたわみと接地穣雪層の融雪による消減 b：稜雪に刻まれた歯形の状態（2）1976年3月！0目 a：積雪に刻まれた歯形の状態 b：ク
ラックの発生Photo7

Proi！eofslopingsnow

above七heglide−n1eter

（1）

the

1n

winter1974一一1975（InNote土he
layer

and

of

curvature

snow

cover

seasonmid

me1ting

tom

of

above

of

March）。

of
the

cover

the

bot−

exis七ence

七he

whole

the

g1ide−

meter．

（1−a）

（2）

In

七he

win士eτ

season1975−1976（10March）．
theexsis七ence

beneath

（1−b）

（2−a）

一102一

the

of

a

of

Note
crack

glide−me亡er．

斜面積雪グライドの新測定法一山田
HS

100

E

■

一■

●

i ■

合

■

（
δ

…．、．が

1

：llべべ

帖
GE＾RTvPEGLlo…一［ETER．G−3

o

＿工o1
図9

融雪時の棲雪断面図（十目町，1976年3月10目）

Fig．9

Proileofphysica1properties

of

the

土es七s1ope−10March1976〕．

Note七he1ocatednegativethe

a七the1ower

peak

of

s1oping

existencesnow

co▽er（Tokamachi

of

crack

a

which

side

of

thc

gear−typeglide−meter−Notesnowhardnessmeasuredby

Canadian

gauge

is

also

a
above

crack、の層）のカナディアソ・ゲージによる積雪硬度の測定値がプロットされている．積雪硬度はクラック直上で鋭い極小値を示しているが，これはこの領域が伸張域であったことの結果であると考えられる．クラック発生時の前後では，一般にクラックより上方でのグライド量ばクラック下方でのグライド量より小さい．一方，対地固定式グライドメーターでは同一地点でグライドを測定し，対雪固定式ではグライドに伴い測定地点が下方に移動することから，

この斜面での測定で最初同一高度に設置された両測器がグライドの進行によって図9に示されるクラックをはさんだ地点でのグライド現象を測定していたことになる．すなわち，歯車型ではクラック上方の，橡式ではクラック下方の位置でグライド測定がなされていたのである．この二つの事情により，橡式による測定では冬期問を通じてグライドを示し（図8）歯車型ではクラック発生前後（この時期はこの場合確定できないが）よりグライドが停止した

観測結果が説明できる．第一冬期には，観測断面内ではクラックは見られなかったが，積雪層のたわみの存在からグライドメーター設置地点はこの時も伸張領域であったと考えられる．なお，第一，二冬期ともグライドメーター下方の積雪接地層にはラヅク状歯形は刻まれておらず，少なくとも観測時前数日問には顕著なグライド現象がなかったことが裏付げられ
る．

＿103＿

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

グラィドメーター上面での積雪層のたわみおよび接地層の消失は，この地点が伸張領域であることと接地面での融雪により説明される．すなわち，積雪層が伸張することにより積雪の網目組織は疎になり，その結果もたらされる粘性係数の減少のため歪みの鉛直成分が増大
し，たわみが生じるのである、このたわみは，表面融雪による融雪水の浸透がたわみ部分で吸収されてざらめ化が促進され，見かけ上さらに大きくなる．この現象を説明しうる別な機構は，網目組織の粗化に伴い積雪の変態特に融解変態が最初に進み，伸張領域での圧密が卓越するためにたわみが生じるものである．いずれの機構によるとしても，たわみの発生は伸張領域に起因すると考えられる．また，接地層の消失は積雪層の伸び歪みによる密度の減少に
より周囲の積雪層に比べ地熱による融雪が卓越するためである．

4．測定精度および誤差要因
前章の観測結果により歯車型グライドメー
ターによるグライドの測定が可能であることが明らかとなった．本章では，この測器の測定精（1）度について検討する．

4．1

観測窓による実験斜面でのゲライドの直接測定との比較

斜面上のグライド分布は，先に述べた観測結果からも明らかなように，一般に斜面の最大傾
斜方向で異なるのはもとより，場所によってはこれに垂直な横断方向でも異なることがある．

したがって，観測斜面上で二つの異った方法でグライドの比較測定を行う場合，二つの測器を（2）

可能な限り同一地点に置く必要がある．実験斜写真8歯車型グライドメーターと観測窓による直接測定との比較測定装置，（1）斜面上から（2）地下観測室内部から
Photo8■Experimenta1setup of simu1−
taneous measuremen士with thegea工一七ype

g1ide−meterand七heme士hod using a window
16−mm movie．
（1）From outdoors．
（2）From

inside士heandwindow．

a

面でのグライドメーターによる測定と基準測定である観測窓からの直接観測との比較は，観測窓（No．4窓）内に両者を併設して観測した（写真8）．比較測定は地下観測室の内部から歯車の回転と窓面での積雪の移動を16血mカメ

ラによる3〜5分問隔の駒坂り撮影によって行なった（写真8の（2））．観測斜面の地面上にグ

ライドを促進するためのかやがしきつめてあっ一104一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

50

たが，グライドの発生とともにその分離片が積雪底面に捕捉されたまま観測
窓を通過するので，これが移動測定の目印となった．また，歯車の回転の目

印として歯車の歯元付近に埋込んだ
16個のピソを用いた．移動の状態を撮影した16mmフイルムはフイルム
モーショソ・アナライザーを用いて，円周ピッチに相当する回転をピソにより読み取り，この回転に要した時刻問

：

o

u←
…

＝

u0
J
0u

40
30
20

o。

＞

←
（

ou

10

0
0

の窓面上のグライドを目印により読み

10201〕一REcT

1≡．rl・100

H

（Cm）

l

N00

30
us

l

N6

40
08sERv＾T

50

l0N

取った．

図10に1976年1月29目〜2月1日に行われた比較測定の結果を示す．

図10 歯車型グライドメーターと観測窓による直接測定との比較測定結果
Fig−10The

resu1tsof亡hesimu1taneous

measure−ments with士he gear一士ype g1ide−meterand those of士he method using a window

比較測定期問のグライド速度はほぼ一and定で，この問の平均グライド速度は

a16−mmgear−type

20cm／dayである．直接測定の結果

movie．The

glide−meter

is

error

of

sma11er

the
than

1−2％．

とグライドメーターの結果は一致し，観測用窓でのグライド測定に対する歯車型グライド

メーターの測定の相対誤差は高々1〜2％である．比較測定の際の読み取りの誤差などを考慮に入れると実際の測定誤差はさらに小さい．なお，この時斜面での雪質観測は行わなかったが，構内露場での積雪断面観測の結果（渡辺ら，1976参照）によると2月3日の時点で，積雪層はしまり雪とざらめ雪の互層をなし，接地積雪層は底面数C皿がざらめ化している．

4．2

誤差要因

前節で述べた条件下では歯車型グライドメーターの測定精度が十分であることが明らかになったが，降雪初期あるいは融雪期には別な条件による誤差が生じ，この時グライド速度が比較的小さければ相対誤差は大きくなる．本節ではこれらによって生ずる誤差について検討
する．

4．2．1

クリープによる誤差

まえがきで述べたように斜面積雪流動にはグライド現象のほかにクリープ現象がある．し
たがって，歯車型グライドメーターは，グライドによるだけでなく，クリープによっても作動し歯車が回転する可能性がある．そこで，クリープ現象の影響による歯車の回転に関する
室内実験を行った．

図11に実験装置を示す．この実験に使用Lた歯車は，G−4タイプのものと同一諸元のモデルである．ただし，歯形は野外観測に使用した三角歯形と異なり直線歯形である．直線歯＿105一

閑一1シ1防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

、
1

！

／・

0

0

、 、
、

／

α

＼

●ρ 0
0ρ 0●

、

28・．8．。0

●

・

・●．。…

●。

、

0

●

●

＼、

・

0●

4

．．

、、
、、

・

8…

0●

＼

、

0

0● 0●0
・・．●。

〈

＼

〃

8

・

！

●・．／
0●

1

、●〃

！

2

1

、川舳㍗な。1
＼7
図11

・二㎞㎞
0＝R。。。。1㎝州6LE。。G。。。

粛巾型グライドメーターのクリープによる彫響についての室内
尖一験（O炎験開始時；●198時時間後）

Fig・11S・h・m・ti・di・g・・…f・・p・・im・・t・1・・tl1pf・・m・・…i・gth．

cffect

of

cr㏄p

on

the

rotati㎝orthcgcar（O：1nitialstatc；●：A『tcr198hours）

形は三角歯形の特別な場合に杣当し，二つの歯形のピッチ円は歯先円に・一致し，これにより接地破則曽に刻まれる歯形は三角歯形の特別な場合として求められる（付録参照）．実験は一1・戸C±0・5二Cに保たれた低温実験室内の模型斜而（勾配27。）上にモデルの歯車を設置して行った．模型斜面上の雪は，低温室に保存された密度約0，29／cm3の雪を飾にかけて模型斜而上に秩らせ，これを雪べらでほぽ直方体に整形したものである．斜面横雪のクリープ

昌一：測走のためのH印を斜面方向に50mm間隔，斜面垂直方向には25mm間隔のメッシュ上に設けた・実験開始後3日目に横雪上面に2，29／cm2の荷重を載せクリープを促進させた・火験期問は32日間であったが，この問に模型斜面上の積雪にはグライド現象は生じた
かった．したがって，この実験ではクリープ現象だげによる影響を観測したことになる．

火験中の積雪クリープと歯車の回転の状況を写真gに示す．実験開姶後198時問後のクリープの状態を写真9の（3）で見ると，歯車の上面および上下方向付近で歯車の歯によるじょう乱が生じ，このじょう乱により歯車が回転している．また，斜面下端では自由端の影

響を受けているが，斜面上端付近（斜面上方から2列目の目印）のじょう乱は少なく，ク
リープは三角プロファィルを示しているので，この部分の歪みは均質歪み（Shimizu

andHuzioka・1974）と考えてよい・実験縞果を整理すると，歯車の回転角とクリープとの関係
は図12に示したようになり，次式で表わされる．

θ＝0・01α2
一106一

o

（2）

斜面積雪グライドの新測定法一山田

10

○

呂

5

（1）

0

10
CREEP

図12
Fig．12

20

＾NGLE

叱（1

30

1〕E6REE）

クリープの傾角と歯車の回転角との関係
Re1ationrotation

between

angle

of

the

creep

the

gear．

angユe

and

the

ここで，α（度）は上に述べたじょう乱の少ない部分のクリープの傾角であり，θ（度）は歯車の回転角である．
（2）

この実験の結論として，クリープの影響はあるが，その値は小さいといえる．

4．2．2その他の影響要因
斜面積雪接地層の厚密化あるいは氷化が進み積雪が硬化してグライドメーターの歯に食い込

まない場合がある．写真ユ0は野外における模型斜面上の歯車型グライドメーターの作動試験中に起った現象である．歯は積雪中に完全に食（3）

い込まず，歯車の上を斜面積雪がのり上りなが

写真g 歯車型グライドメーターのク
リープによる影響（1）実験開始時曲っている．この場合，グライドメーターの歯（2）36時問後

Photo9（3）198時間後
Resu1t of experiment
effectofcreep

ら下方にグライドし，その結果積雪は上に凸に

on

the

gear

と積雪に刻まれた歯は完全なかみ合いをしてい
on七he
rota−

tiOn．

ないので，歯車の回転とグライド量の関係は厳密には式（1）をそのまま用いることができず，（i）Ini士ia1state．

（2）After36hours・（3）After198hours．

したがって，これによる誤差を生じる．しかし，写真10に見られる状態が測定中実際に起っても，斜面積雪のまがりが小さけれぼ，歯車のピッチ円はやはり歯先円と一致すると考えてよいので実用上の問題はない．なお，

グライドメーターの歯形は三角歯形でなくクリープ実験に使用した直線歯形を採用すれば，この影響をさらに小さくすることができる．なぜな

一107一

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

ら，直線歯形は三角歯形に比べて積雪中に食い込みやすい形をしているばかりでなく，歯車による接地積雪層の圧縮は三角歯形に較べて小さいからである（付録参照）．

5。考察

この章では，歯車型グライド
写真10接地積雪層の硬化と歯車型グライドメーターの作動状況
Photo10Hardening
士he

士ype

5．1

motionofearth−interface

of土he

snow

cover

snow1ayer

above

the

メーターによる測定への積雪の融解・凍結現象の影響について

and

最初に考察し，っいでクリープ

gear一の影響について考察を行う．

g1ide−me七er．

融解・凍結の影響

積雪層底面が0cC以下で地面に凍結しているとグライド現象が起らないことを，高橋ら（1971），Mcαung（1974）は野外観測によって確かめている．

石川（1966）は，榛式グライドメーターの誤差要因としての融雪現象とグライドとの関連について以下のような議論を行っている．図13に示す無隈斜面を考える．いま接地積雪層が地熱によりある期問内にOOだけ融解したとすると，積雪層内の01面が沈下して地面に接し底面となるから，結果として積雪層は斜面下方にへ

OAだげ移動したことになる．この移動は普通の6意味のグライドと異なるが，積雪層全体の地面に●対する変位が起るので，実質上グライド現象と考へ0えられる．さらに石川は，この融雪によるグライ
ド量は櫨式グライドメーターによっては測定することができないと述べている．これは，接地面と同時に榛の周囲でも接地面とほぽ同量の融雪が起るために棲が移動しないのであろう．この事情は歯車型グライドメーターでの測定でも同様で融雪●

x
図13融雪による見掛けのグライド（OO：融解層，OA：見掛けのグライド量）
Fig．13 Apparent snow g1iding byによるグライド量は測定されないと考えてよい．
th・m・1ting・n th・…th一
ここで問題になるのは，融雪による見掛けのグラ
inte「face snOw1aye「（OO ：ユV［e1亡ed layer；OA：Amount
イド現象と底面でのグライド現象が同時に起る場
0f・pp…nt glid・．Af士・・
合である．この場合には，融雪現象により歯と積Ishikawa（1966））＿108一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

雪の問に問隙ができ，しかもグライド速度がこの問隙を埋めつくせないほどに小さければグ

ライドは測定されず誤差を生じる．写真7に示した例は問隙の生じた例であるが，この時にはグライド現象がほとんど起らなかったためであり，グライド現象のある場合は，このような空洞は生じない．そしてグライド速度が融解速度に比べて大きければ，これによる誤差は小さいであろう．石川（前掲）は融雪測定結果から，釜淵におげる融雪によるグライド量は

勾配30〜40。の斜面において平均o．2〜0．3cm／dayであり，積雪層は1〜3月問に20〜30
Cm移動するとの結果を得ている．斜面積雪のグライド速度は，グライドの比較的少ない安定斜面でも2cm／dayの程度であり，融雪による誤差はたかだか10％程度である．
5・2

クリープ現象による影響

斜面積雪の1冬期問の地表面付近のクリープ量は，Shimizu

andHuzioka（1974）の測定結果によると，30。斜面における1月18日から3月26目の問にクリープ傾角αにして約56。である．これによるグライド量を（1），（2）式によって求めると約12cmとなる．一般に，根雪から数日問のクリープ量は大きく，以後の融雪期前までのクリープ量に匹敵するが，これによるグライド量は全体として10cm程度のオーダーと考えてよかろう．観測斜面で測定されたクラック発生前に歯車型の値が観測窓での値に先行し大きくなる現象および十日町
試験斜面における榛式グライドメーター測定値との比較で見られた同様の傾向は，初冬のクリープ現象によるものと考えられる．

斜面積雪のグライド速度のオーダーは，クラックやなだれの発生しない安定斜面では高橋ら（1971）によると2cm／day，クラック発生時のグライド速度は，観測斜面における測定では数十cm／dayであり（図2），片岡ら（1971）および秋田谷（1975）による測定結果でもこれと同程度である．また，中村・山田ら（前掲）はなだれ発生数時間前には200cm／dayのグライド速度を観測している．したがって，クラック発生前後からのグライド測定に重点がおかれるなだれ予知の目的では，融雪やクリープ現象が歯車型グライドメーターの測定精度におよぽす影響は無視できる．
6．

ま

と

め

（1）対地固定法の原理による歯車型グライドメーターが開発され，これによる斜面積雪のグライド測定を行なった．歯車型グライドメーターは一種の歯切り機械＊の応用であり，グライド量〃は歯車の回転角θの関数として式〃＝7θにより求められる．

（2）従来用いられてきた対雪固定法による測定では斜面上の測定位置がグライド現象の進行に伴い下方に移転するのに対し，対地固定法では斜面上の一地点での変位を測定することができる．これによって，対雪固定法では困難な以下の条件下の測定が可能である．

＊たとえぼ，丹羽重光（1967）：機構学・丸善，119〜ユ22参照

一109一

国立防災科学技術センター研究報告第1ε号

1977年11月（a）斜面の地表がなめらかでない場合（b）降雪毎にただれが発生する斜面での連続測定（C）斜面の下部が不連続に変化している斜面（たとえぽ道路法面の下部など）（d）斜面上に植生（灌木，かや，笹など）のある場台にも，設置地点付近だけの植生を取り除けばよいこのほか，対雪固定法では最初グライド速度の大きい圧縮領域の上部に設置したものも次
第に斜面下方に移動し，グライド速度の小さい圧縮域の下部での測定を行たうのに対し，対地固定法では測定地点が変らない．このため対地固定法ては，斜面上のグライド速度の大きな場所に検知滞を設置することにより斜面積雪のグライド現象の変動を常に敏感に検知できる．

（3）歯車型グライドメーターの主な誤差要因は，融雪現象とクリープ現象であり，クリープ現象による誤差は歯車型グライドメーター固有の誤差であるが，これらは実用上無視しうる程小さいことが確められた．

（4）結論として歯車型グライドメーターは，（2）でのべた特性により，なだれ発生斜面
上でのグライド測定に最も適している．しかし，実際に山地斜面でのなだれ予知に利用するには，次の点に留意した改良が必要である．

（a）設置地点は商用電源の得られぬ場所がほとんどであろうから，回転検出滞および記録器が蓄電池あるいは乾電池で作動するものがよい．

（b）グライドメーターは，水分・湿気の多い積雪下に1冬期間放置されるので，検知滞お
よびケープルの耐水性に十分注意し絶縁不良等の故障には特に留意する必要がある．この意味で増幅滞等は記録器と同じ場所にあることが望ましい．
（C）検出部分，特に歯車部分を積雪の特性を考慮した上で小型化する必要がある．グライ

ド測定白体による稜雪の乱れが少ないことが望ましく，また，設置の便宜からも装置は小型であるほどよい．測定締果から，歯の高さ・巾とも5cm程度で十分と考えられ
る．

（d）グライド汲I1定のll1的および場所によっては必ずしも白記記録の必要がない場合もある

ので，このための簡易型を開発する必要がある．

また，歯車型グライドメーターは今後全層なだれの時問的，空間的予知の有力な手段となるが，そのためには次の諸点が解決されねぼならない．歯車型グライドメーターは

時間的予知に特に有効である．実際のなだれの時問的予知には，時間的に変動する要素
すなわち気象・積雪条件を含めた情報システムを作る必要がある．その前提としてなだ

れ台帳・なだれ危険地図・斜面条件等を含む空問的情報を整備し，これらの情報をストックし必要に応じて呼び出せるデーター・バソクが必要である．石原（1971）は，このようななだれ防災情報システムについての一つの考えを提案している．北陸地方に多一110一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

い全層ただれについては，積雪条件のうち特にざらめ化がその指標となりうることが渡辺ら（1976）によって指摘されている．

以上述べたのは時問的予知のうち広域を対象とした場合であるが，一つの特定斜面を対象とする場合もある．この例として，特定の道路法面，山岳地域の工事現場等がある．この場

合には，歯車型グライドメーターによるグライド現象の監視だけでもかなりの効果が期待できるであろう。これらの目的で歯車型グライドメーターを利用する時の技術的課題として次の点がある．その一つはグライドメーターの設置位置である．すなわち広域においては，その地方のなだれ活動を代表するような斜面，特定斜面においては斜面上での測定位置を選定することである．設置位置は理想的にはなだれ直前のクラックがその上部で発生するような場所である．また，地形・気象・積雪条件によるなだれ発生臨界速度に関する観測資料が必要である．これらの問題は，対地固定法によるグライドメーターを用いての斜面積雪の挙動についての組織的研究によって今後明らかにされていくことであろう．
謝辞

この研究を開始するにあたり，対地固定式グライドメーターのなだれ予知に対する重要性を指摘し，その開発を勧められたのは前雪害実験研究所長故荘田幹夫博士であった．また，その初テストが行なわれた時には「鬼車」なる愛称を賜ったが，冬を過ぎまもなく急逝された．著者は同博士の御指導に深く感謝するとともにこの論文を献ずろ．

農林省林業試験場十日町試験地ならびに国道17号線道路法面での観測にあたり，同場防災第一研究室長石川政幸博士，建設省上越国道工事事務所阿部勉専門官にはそれぞれ便宜をはかっていただいた．また，十目町試験地での測定に関しては，同試験地渡辺成雄主任ならびに職員各位の援助をいただいた．この論文の草稿の段階で北海道大学低温科学研究所秋田谷英次博士からは貴重なコメソトを，また，新潟大学工学部田村久司講師からはグライド
メーターのピッチ円に関して御教示をいただいた．ここに記して感謝の意を表する．

雪害実験研究所栗山弘所長，前第一研究室長中村勉博士ならびに第一研究室五十嵐高志披
官には観測にあたり種々の援助を受けた．これらの援助に対して感謝する．また，論文執筆にあたり終始激励を受け，議論ならびに論文推敵の指導を受けた渡辺興亜雪害実験研究所第一研究室長に対して感謝する．

本研究は科学技術庁試験研究経常研究費によって行われた．
参
1）

考

文

献

秋田谷英次（1974）：斜面積雪の挙動の研究皿一接地面での移動（グライド）．低温科学，物理篇，
32，

98＿1042）秋田谷英次（1975）：斜面積雪の挙動の研究V一斜面積雪のグライドとクラックの発生，1974〜
1975冬．低温科学，物理篇，33，103−108−111＿

国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

3）石川政幸（1966）：地熱による融雪と斜面積雪の移動．雪，No．1，13−164）石川政幸・渡辺成雄・大関義男（1976）：雪崩防止柵に加わる雪圧．昭和51年度目本雪氷学会予稿

集
5）

in

der

Gand，H．and

M．Zupamcic（1966）：Snowglidingandavalanches．〃CG一〃∫P．，

No．69，230−242

6）石原鰹二（1971）：なだれの予測について．目本稜雪連合資料，N0．118
7）柏村良一・他（1973）：斜面横雪移動圧の測定．昭和48年度目本雪氷学会予稿集

8）片岡鰹次郎・石川政幸（1971）：不安定地における稜雪の移動と移動圧．日本林学会東北支部会誌，
94−99
9）勝谷
10）

稔（1943）：山腹積雪の移動について．森林治水試験彙報，第19号，117−144

McC1ung，D．M。（1974）：Creep

snow

pack．

Snow

mechanics

and

the

sym叩sium．

snow→arthinterfaceconditionintheseasono1alpine

1λS〃＝＿λ1∫〃P肋1．，No．114，236−248

11）中俣三郎（1962）：斜面雪圧一群枕の雪崩防止効果．鉄道技術研究報告，N0．322
12）

Nakamura，T．andslo1）e

13）中村
14）

with

a

Yamada，Y．（1967）：Sometunnel．

measurements

of

snow

cover

on

an

experimental

R幼．o∫五∫．五．S．，1967，71−92

勉・他（1972）：かや張り実験斜面で発生した小なだれ．昭和47年度日本雪氷学会予稿集

Shimizu，H．andsym叩sium．

Huzioka，T．（1974）：Intemalstrainsandstressesofsnow

cover．

Snow

mechanics

1λ∫〃一λ1∫〃P肋1．，No．114，321−331

15）高橋喜平・佐藤正平・片岡健次郎（1971）：多雪地帯の経済的治山工法の研究（第1報）復旧工法の研究（I）．林業試験場報告，No．238，31−75

16）渡辺興亜・五十嵐高志・山田穣（1976）：51・1豪雪の積雪現象およぴ積雪災害．国立防災科学技術セソター主要災害報告，第11号
17）渡辺成雄・大関義男・佐伯正夫（1976）：横雪移動量の一測定方法．雪氷，V01．38，N0．3，196−19718）山田穣・五十嵐高志（1972）：簡易斜面積雪移動記録装置．昭和47年度目本雪氷学会予稿集19）山田穣（1972）：斜面横雪の密度測定値からのグライド分布の推定．昭和47年度日本雪氷学会予稿集（1977年7月12日

付

原稿受理）

録

1．歯形の違いによる積雪の圧縮iの比較
歯車型グライドメーターによる測定では，積雪中に歯形が刻まれる際に積雪が圧縮されるが，この圧縮量が少ないほど積雪におよぽす乱れが小さくなる．ここでは，歯先円・歯元円が同一な三角歯形と直線歯形について，この圧縮量の比較を行った．

三角歯形によって積雪に刻まれる歯形は歯先（B）と歯元（λあるいは）を結ぶ直線群の包絡線として次式で示される．
κ＝α〔±ノユ（α一B）十ノ12sinτ＝i＝（ノ1＋B）C（

十c2f±！けsin3〕／｛62±λ・∫（）一∫（チ）C（チ））｝ツ＝α〔λB±（λ十B）・S（チ）十∫2（チ）〕／｛c2土λ・∫（ま）｝，（3）ツ≦o−6．

図14に示すようにαは歯先円の半径BC，6は歯元円の半径λC（または〃C）であり，
一112一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

βは1つの歯の歯元がなす円弧に対応する中心角の半分である．また（3）式を求める過程で次のよ■うにおいた．
ノユ≡αβ，／
B≡6sinβ，B≡わcosβ1（4）∫（τ）…αSinτ一δSin（チ±β）

｛

（5）

、

C（f）≡0cOsτ一わcOs（ま土β）＼

写真11に（3）式で表される積雪に刻まれた歯＼＼形とグライドメーターの歯車との噛み合いの様子を示した．直線歯形の歯先円の軌跡は三角形歯形

00の歯先円の軌跡と同じであり，歯元円の軌跡は図

図14 座標系と諸量の定義
Fig．1414においてβ＝Oとした場合に相当する．したがって，直線歯形によって積雪に刻まれる歯形をCoordinate

systemandnota−

tions士aken三n

calcu1atingenvelope

r〇七a七ing

of

the

the

gear・

示す包絡線の方程式は，一、鮎式においてβ＝0とおくことによって得られる．すなわち，

■1㌧、

（6）

となる．α＝25cm，6＝15cm，歯数16（位相差π／8，したがってβ＝π／16）とした場合の三角歯形と直線歯形の数値例を図15に示す．

写真11三角形歯形の回転のモデル

PhOtO11

Iode1forthesnow・In七his

rotationoftheph〇七〇graph，thewards，reverse1y

to

the

triangu1ar

pinion

on

the

rack

cut

ro士a七es

and

moves

fore−

actua1movement

＿113一

gear

duringmeasurement．

in国立防災科学技術セソター研究報告第18号

1977年11月

Y
、

10

、

、

■

、
〃
、 、〃

〃

1■

■、
■ ・

、

、
、

。

、

、

τ＼
！

0

！

1

〈
、

、
・、

g．82

X
lin．m51X

図15三角形歯形と直線歯形により積雪に刻まれた歯形
丁：三角形歯形，L：直線歯形
Fig．15

Gear

shape

cut

in

snow

by

the

tri−

angular teeth and the 1inear tee士h（T：Cut by the triangu1ar teeth：L：Cut by士he1inear teeth）．

（in
図16

歯車による積雪の圧縮率の計算（直線歯形の場合，S1：

空洞，S。：雪に刻まれた歯形）
Fig．16

No士ationsforcompressi▽e

最初に直線歯形の場合の圧縮量を求める．そのたbyめに，まず直線歯形によって囲まれる面積を求めよう．媒介変数表示の曲線κ二〃），ツ＝σ（

cm）

士he

1inearofgear

Cavity；S1：Gearin SnOW）．

）によってca1cu1a士ing

rate

snow

（S1

shape

：

cut

囲まれる面積sは，∫一111・（1）舳

（7）によって求められる．したがって，直線歯形の包絡線とκ軸によって囲まれる面積S。は（7）式へ（6）式を代入することにより得られる．

・一111・i叫（1一去・i・・1）1㌦一・・ll・i舳
一筈／一・i㎡1・…1・吾（1一・i・1…1）／（8）直線歯形のグライドメーターによって積雪が圧縮され空隙となる部分は∫。

である．（図16）直線歯形による積雪の圧密量を三角歯形の圧密量と比較する目的では，歯形により圧密が及ぽす範囲を∫。，∫。1と仮定し，この部分の面積圧縮率∫。

／（∫。十∫。

）を求めてよいであろう．直線歯形の面積S。は図15に示したものと同じ数値例の場合（8）式により30cm2となる．したがって，直線歯形の面積圧縮率は38．5％である．

次に，三角歯形の面積∫。も（3）式を（7）式へ代入し積分を実行することにより得られるが，この積分を解析的に求めることは困難である．ここでは，cut

andweight法によりS。

の近似値を求めた．上で求めた直線歯形と同じ諸元を持つ三角歯形（G−1タイプ）について数値例を求めると，∫。は約25cm2となり，この時の面積圧縮率は48．8％となる．
上述の計算結果から，この数値例の場合直線歯形の面積圧縮率な三角歯形に比べて約10％
小さい．

＿114一

斜面積雪グライドの新測定法一山田

2．

なだれに関する二，三の用語について

全層にしろ表層にしろ，斜面からの積雪の崩落をすべてなだれと呼んでいるが，規模の小さい積雪の崩落までをなだれと呼ぶのは不白然と思われる．登山関係では雪塊の崩落をブロックなだれと呼んでいる例がある．inderGandθオα1．（1965）は小規模な全層なだれを

glidingderGandθ〜1．の論文にある91idingsnow

s1u伍sと呼んでいる．insnow

s1uffsの写真を見ると，明確な走路を持たない全層なだれをそう呼んでいるようであるが，そのスケールは必ずしも小さく100mなく程度のものもある．道路法面のような場合の接地面からの規模の小さい崩落は，全層なだれの一一種ではあるが，たとえぼ，g1iding

snow

s1u伍s

と呼んで走路を持つ大規模な全層なだれと区別することがなだれ記載の上で必要と考えられる。急勾配の斜面で吹雪のあとなどに少しずり落ちる程度の表層なだれをスラフ（S1u伍）と呼ぶことは，すでに日本でもほぽ定着している．

一115一