落石防護ネット現地公開実験報告
１．まえがきポケット式落石防護ネットに対する実験は，過去に東京製綱株式会社が幅 3m，高さ 3m の防護ネットを用いた重錘衝突実験を行っているが，実物大規模の防護ネットを用いた実験は 5 月 27 日の第 1 回公開実験が最初であり，今回の実験が 2 回目である。模型実験や数値解析等では得ることができない貴重なデータを得ることができたので第１報として発表する。なお，加速度や高速度ビデオカメラ等の計測データの分析については現在作業中である。

２．実験の概要(1) 実験日時
平成 20 年 10 月 10 日 13 時 30 分より(2) 実験場所
高知県南国市岡豊町小蓮(高知大学医学部の東隣にある田中工業株式会社の資材置き場)(3) 実験目的
第１回公開実験(5 月 27 日)では，通常の落石防護ネットで使用されている菱形金網(50×50 φ4.0mm ，JIS G 3532 )を用い，それに重さ 0.7 トンと 1.0 トンの重錘を 17.3m/s の速度で衝突させた。
この結果，通常の落石防護ネットを使用したロングスパンで受け止められる落石エネルギーは，150 (=1/2×1.0×17.32)キロジュールが限界と思われた。
今回の実験は，通常の菱形金網より素線強度が約 2.2 倍強い金網と約 3.3 倍強い金網を使用することで，それぞれ 300 キロジュールと 500 キロジュールのエネルギーに耐えられるかどうか確認することを目的に行った。
(4) 実験の方法
AB

10@3.0=30.0m
架設用ロープ
3×7 φ16D
主ロープ
3×7 φ18C

FE5.0mHG
縦ロープ
3×7 φ165.0m
JI

金網83×143φ3.0(1770N/mm2)

金網50×50φ3.0(1200N/mm2)

金網83×143φ3.0(1770N/mm2)

12.0m

6.0m

12.0m

緩衝金具

巻付けグリップアンカー

図１

実験に用いたロングスパンの寸法

1横ロープ3×7 φ18

実験は，落差 20m，斜角 45゜のモノレールの上を，重さ 2 トンと 3.5 トンの２種類の重錘を滑落させてネットに衝突させる予定であったが，実験ができたのは 2 トンの重錘を落下させる実験のみであった。
実験を行ったロングスパンの形状寸法を図１に示す。スパンは 30m，高さは 10m である。
中央の 6m 区間には素線強度 1200N/mm2 の菱形金網を，その両サイドには素線強度 1770N/mm2の菱形金網を張っている。
重錘はコンクリート製で，下面には車輪が付いている。重錘の衝突速度は 18.5m/s，エネルギーは 340 (=1/2×2.0×18.52)キロジュールであった。

写真１

写真２

第 2 回公開実験に用いたロングスパン

車輪が付いた重さ 2 トンのコンクリート製の重錘2

(5) 実験結果
ロングスパンによって重錘の飛び出しを阻止することはできたものの，写真３に示す
ようにネットは予想をはるかに超えて大きく変形した。
重錘が衝突した位置で，菱形金網の鉄線が一部破断して，写真４に見られるように直径10cm～15cm 程度の穴があいた。
右側の支柱の下端からは，土煙が立ち上がって，支柱が斜面にめり込んだ。

写真４

金網の破損

元の主柱

写真５
写真３

ロングスパンの変形

3支柱の支持岩盤の破壊

３．ワイヤーロープに作用した張力とすべり量
ワイヤーロープに作用した張力の時刻歴を図 2(a)，図 2(b)に示す。
重錘衝撃力がネットに作用したのは，時刻 0.9 秒から 1.5 秒までの約 0.6 秒間である。G と Hのワイヤーロープは，時刻 1.25 秒の時点で張力が 0 になっている。横ロープが外れたためである。
ワイヤーロープに作用した最大張力とエネルギー吸収金具の滑り量を図 3 に示す。エネルギー吸収金具は，最大張力が 50kN になると滑り出すように取り付けたが，張力は-10kN～92kN の間でばらついたものとなっている。しかし，ワイヤーロープの降伏荷重である 117kN は超えていない。
ワイヤ張力測定点B

100

10080

80
張力（ｋＮ）

張力(kN)

ワイヤ張力測定点A

60402000.8-20

1.01.2

1.4

1.660
40
2000.8-20

1.8

1.0

1.2

1.8

1.6

1.8

1.6

1.8

ワイヤ張力測定点D

ワイヤ張力測定点C

張力(kN)

1.6時間(s)時間(s)100100808060

60

4040

20200-20

1.4

00.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

-20

0.8

1.0

1.2

1.4

時間(s)

ワイヤ張力測定点F

張力(kN)

ワイヤ張力測定点E
100

10080806060

4040

20200-20

欠測

00.8

1.0

1.2

1.41.60.8

1.8

1.0-20時間(s)図 2(a) ワイヤーロープ張力の時刻歴

4

1.2

1.4

ワイヤ張力測定点H

ワイヤ張力測定点G
100

100
引き抜け

60
40
200-20

引き抜け

80
張力(kN)

張力(kN)

80

60
40
2000.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

-20

0.8

1.0時間(s)

1.2

1.4

1.6

1.8

1.6

1.8時間(s)ワイヤ張力測定点I
100

80

80
欠測

60

張力(kN)

張力(kN)

ワイヤ張力測定点J100

40200-2060
40
2000.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

0.8

1.0

1.2

1.4-20時間(s)時間(s)図 2(b) ワイヤーロープ張力の時刻歴

A
46kN(47mm)

46kN(35mm)

B90kN(253mm)
C5 mm
92kN(64ED)

欠測(92mm)F69kN(210mm)

83kN(172mm)引き抜け
G73kN(343mm)

欠測(414mm)
I84kN(295mm)

図３

ワイヤーロープに作用した最大張力とエネルギー吸収金具の滑り量

5HJ４．ロングスパンが予想以上に変形した原因
ロングスパンが予想以上に大きく変形した原因は，「巻付けグリップの引き抜け」であった。
エネルギー吸収金具に適合するワイヤーロープは，真円に近い 7×19 である。今回の実験では経費を節約するために，在庫があった 3×7φ18 のワイヤーロープを主ロープあるいは横ロープとして使用するために，7×19φ18 と 3×7φ18 の 2 種類のワイヤーロープを写真 6 および図 4 のように「巻き付けグリップ」を使用して連結していた。
引き抜けたのは， 2 段目の横ロープの左側(G)の位置である。引き抜けた様子を写真７に示す。
5 月 27 日に行った第１回目の公開実験では，主ロープや横ロープとして 7×19φ18 のワイヤーロープを使用していたため，巻き付けグリップを使用する必要がなかった(写真 8 参照)。

アンカー
ターンバックルエネルギー吸収金具
連結ロープ
7×19 18φ
グリップ止め

巻付けグリップ

写真 6

7×19φ18 と 3×7φ18 の 2 種類のワイヤーロープの連結
ワイヤーロープ断面(7×19)

アンカー

ターンバックル

ワイヤーロープ断面(3×７)

エネルギー吸収金具

連結ロープ7×19 18φ

図7

巻付けグリップ

横ロープ 3×7 18φ

7×19φ18 と 3×7φ18 の 2 種類のワイヤーロープの連結

6ターンバックル

エネルギー吸収金具

連結ロープ
7×19 18φ

引き抜けた巻付けグリップ

グリップ止め

写真７

引き抜けた巻付けグリップ

アンカー
エネルギー吸収金具

ターンバックル横ロープ
7×19 18φ

写真８

第 1 回目の公開実験の際に用いた横ロープの構造(巻付けグリップなし)

５．巻き付けグリップが抜けた原因
ワイヤーロープの端末の止め方として，最も一般的で確実なのは「グリップ止め」であるが，落石防護ネットの施工では一般的に「巻付けグリップ」が採用されている。施工性に優れているためである。
巻き付けグリップとは，写真９に示すような工場で加工された製品である。写真１０に示すよ
うに人力で簡単にワイヤーロープに巻き付けることができる。メーカーのカタログには，「ワイヤーロープの破断荷重と同等の保持力があります。また，グリップの取付けが簡単で，作業条件に7

よる影響が少ないため安定した強度が得られます」と書かれているが，実験データは公表されていない。衝撃力に対しては弱いという説もある。
3×7φ18 のワイヤーロープの破断荷重は 157kN である。ところが，引き抜けた横ロープに作用した最大張力は 83kN であり，破断荷重の約 1/2 であった。
バックステーには 94kN，最下段の横ロープには 84kN と 2 段目の横ロープよりも大きな張力が作用しているが，巻付けグリップは引き抜けを生じていない。
今後，落石防護ネットに巻付けグリップを使用するのであれば，衝撃荷重に対する耐荷力を明らかにする必要がある。

巻き付けグリップ

ワイヤーロープ
3×7 18φ

ワイヤーロープ 3×7 18φに巻き付けグリップを取り付けた状態

ワイヤーロープ 3×7 18φと巻き付けグリップ

写真９

ワイヤーロープと巻付けグリップ

写真 10 ワイヤーロープに巻付けグリップを取り付ける様子

６．金網が破損した原因
ネットに重錘が衝突したときの様子を写真 11 に示す。重錘は時計回りに回転をしながらネットに沿って落下している。重錘の下面には，車輪が取り付けられているので，落下時に車輪が金網に引っ掛かり，破損させたものと思われる。

写真 11 ネットに衝突した重錘が回転運動をする様子

8７．支柱が沈下した原因
右側の支柱が約 0.5m 沈下した。原因は支持力不足であった。重錘によって金網は 45 度斜め下方へ引っ張られる。これによって，写真 12 に示すように支柱下端にも斜め方向の大きな力 P が作用する。
右側支柱が建てられていた斜面の地質は，風化した蛇紋岩であったので，荷重の作用によってすべり破壊を生じた。

Pすべり面

写真 12 右側支柱の沈下

支柱
元の位置支持岩盤の破壊

写真 12 支柱の支持岩盤の破壊

9

８．サグが大きくなった原因
主ロープのサグが，図８に示すように実験後に 1.48m 下がった。この原因は，バックステーの端末に取り付けたエネルギー吸収金具のすべりである。
支間 l とサグ f と主ロープの長さ L の関係は次式で表される。
⎧⎪ 8 ⎛ f ⎞ 2 ⎫⎪L = l ⎨1 + ⎜ ⎟ ⎬⎪⎩ 3 ⎝ l ⎠ ⎪⎭実験前の主ロープの長さは⎧⎪ 8 ⎛ 3.0 ⎞ 2 ⎫⎪L = 30.0 × ⎨1 + × ⎜⎟ ⎬ = 30.8 ｍ⎪⎩ 3 ⎝ 30.0 ⎠ ⎪⎭実験後の主ロープの長さは⎧⎪ 8 ⎛ 4.48 ⎞ 2 ⎫⎪L = 29.7 × ⎨1 + × ⎜⎟ ⎬ = 31.5 ｍ⎪⎩ 3 ⎝ 29.7 ⎠ ⎪⎭実験後には実験前に比べて主ロープが 31.5-30.8=0.7m 伸びている。
エネルギー吸収金具のすべり量は，左側が 0.645m，右側が 0.253m，合計 0.898m である。主ロープが 0.7m 伸び，左右のバックステーが 0.1m 程度づつ伸びたものと考えられる。

実験前 30.0m
実験後 29.7m
0.5m
3.0m

4.48m

実験前
実験後

右側支柱

左側支柱

m
45
0.6

0.5m
0.2
53m

図 8 ロープの変形によるサグの増加

９．ネット裾部からの転げ出し重錘が防護ネットに衝突すると，ネットが変形して大きく前方へ孕み出す。その際に，ネットの下端が持ち上がり，地山との隙間から重錘が転げ出した。この現象は，前回の実験でも確認されたことであった。

１０．今後の課題(1) ワイヤーロープの端末の止め方
ワイヤーロープの端末の止め方として，巻付けグリップは使用しない。原則として「グリップ止め」によるものとする。

10

(2) 支柱の支持力に対する検討
落石が防護ネットに衝突すると，落石の運動方向に大きな力が発生する。支柱の支持地盤が弱いと，斜面上の基礎と同じせん断破壊を発生する。基礎に対する検討が必要である。
(3) 水平変位に対する検討
防護ネットを変形させて落石のエネルギーを吸収させる手法は，経済的にみても合理的であるが，現場によっては安全性確保の観点から変形を抑制させることが必要な場合もある。その場合には，横ロープを密に配置するなどによって全体の剛性を高めることを考えなければならない。
(4) ネット裾部からの落石の転げ出し対策
裾のまくれ上がりによる落石の転げ出しの対策として，ネットを山側に折り曲げて落石を受ける袋をつくる，ストンガードと併用するなどの対策を講じる必要がある。
以上の課題を踏まえ，できるだけ早い時期に第 3 回目の公開実験を実施する予定である。

11