JP4331285B2

JP4331285B2 - 地盤監視装置

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Publication number: JP4331285B2
Application number: JP20199798A
Authority: JP
Inventors: 貴昭池田; 孝大河原
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000035348A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知可能な地盤監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大雨などによる地盤の緩みにより発生する土砂崩れなどの災害発生を事前に予知可能な地盤監視システムの開発が急務となっている。
従来、地盤の緩みなどを検出する手段としては、地上にワイヤーを張設しておき、該ワイヤーが地盤の変動で切断されたことをもって検知するようにしたものがある。しかし、この方式は広範囲に亘ってワイヤーを張設しなければならないため、多くの手間と時間がかかるばかりでなく、地盤の変位場所や変位方向を特定することが難しく、しかもその変位度合を予測できないという問題がある。
【０００３】
そこで、最近では種々の測定計を用いた地盤検出器が開発され、その一例として重りをスプリングを介して水平にケースに支持するようにしたサーボ傾斜計やパイプ歪計を用いて地盤の変位や地すべり面の深さ及びすべり量を推定するようにしたものがある。
【０００４】
上記サーボ傾斜計による地盤検出器は、地中に設けられたボーリング孔にパイプを埋設すると共に、このパイプ内にサーボ傾斜計を巻上げ可能に多段的に挿入し、これらサーボ傾斜計の巻上げを行いながらスプリングの変位により傾斜角を連続的に自動計測するようにしたもので、側方変位を測定することで地盤や連続地中壁の変位、つまり地すべりなどの計測が可能である。
【０００５】
また、パイプ歪計による地盤検出器は、地中に設けられたボーリング孔に適宜の部位にひずみゲージを貼付けた多数の塩化ビニールパイプを中間パイプで継ぎ足しながら垂直に順次挿入し、その周囲に砂を充填して固定するようにしたもので、深度毎に各塩化ビニールパイプを検出器として順次切換えて曲げひずみ量を計測することで、その量からすべりの大きさと深さが推定可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらサーボ傾斜計やパイプ歪計を用いた地盤検出器においては、地盤の側方変位や曲げひずみ量の計測は可能であるが、埋設された個々の地盤検出器自身の位置が検出できないため、地盤全体が変位したような場合には検出することができない。
【０００７】
そこで、本発明者等は地盤の変位により外力が加わるとその大きさ及び方向と検出部自身の傾きから衝撃的加速度を検出するジャイロ式の検出器を用いて、その検出データから地盤全体に変位がある場合でも的確に検出可能な地盤監視装置を発明して先に出願している。
【０００８】
しかし、このジャイロ式の検出器を用いても、絶対角度や加速度の検出に誤差が生じると、その誤差が時間の経過と共に累積され、本来地盤が変位していないにもかかわらず、あたかも地盤が変位しているかのような検出信号を送出してしまい、地盤変位の検出精度に問題がある。
【０００９】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、地盤の変位を検出精度に左右されずに的確に検出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知することができる地盤監視装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により地盤監視装置を構成する。
請求項１に対応する発明は、地中に埋設可能であって、上部開口部を閉塞する蓋体を有する筒体と、前記筒体に収納され、地盤の変位により外力が加わるとその大きさ及び方向、加速度を検出するジャイロセンサと、前記筒体に収納され、直交する２軸の傾き角と傾き方向を検出する２軸の傾斜計と、前記筒体の外周面であって軸方向に適宜の間隔で設置された複数の水位検出計と、前記筒体に収納され、前記ジャイロセンサ、傾斜計並びに水位検出計からの検出信号を演算処理し、この演算処理した結果を記憶するメモリを有する演算部と、前記筒体に収納された送信部と、前記筒体に収納され、駆動電源となるバッテリと、前記蓋体に取り付けられた送信用アンテナと、前記筒体から離間した位置に設置され、基準加速度値、基準傾斜角値並びに基準水位値を記憶したデータ処理部、及び前記演算部にて演算処理し前記送信部並びに送信用アンテナを介して送信されたデータと前記データ処理部に記憶されている前記基準加速度値、基準傾斜角値並びに基準水位値とを比較する判別部とを備えた基地局とを具備し、前記演算部においては、前記ジャイロセンサのデータを一定時間毎に前記メモリに記憶し、前記傾斜計のデータを前記ジャイロセンサのデータと同期させて前記メモリに記憶し、前記基地局の判別部においては、前記送信部並びに前記送信用アンテナを介して送信された前記演算部のメモリに記憶されている前記ジャイロセンサのデータ、前記傾斜計のデータ、並びに前記水位検出計のデータと前記基地局のデータ処理部に記憶されている前記基準加速度値、基準傾斜角値並びに基準水位値とを比較し警報を発するか否かを判定する。
【００１１】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の地盤監視装置において、前記筒体は、傾斜面に沿って複数配置されるものである。
【００１２】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の地盤監視装置において、前記蓋体には前記バッテリを充電する太陽電池が配置されている。
【００１３】
従って、上記請求項１乃至請求項３に対応する発明の地盤監視装置にあっては、地盤の変位を検出精度に左右されずに的確に検出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知することができる。また、太陽電池を駆動源とすれば、低消費電力で済み、寿命が半永久的でメンテナンスフリー化を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明による地盤監視装置の第１の実施の形態に用いられる検出器の構成例を示すものである。
【００２２】
図１において、１は地中に埋設される筒体で、この筒体１は地中への埋設深さに応じて適宜長さの筒部１ａを複数本連結したもので、この筒体１内には検出部としてソリッド型ジャイロセンサ２及び２軸の傾斜計３が筒部１ａの内壁面に取付け固定された支持板４を介してそれぞれ設けられている。また、この筒部１ａ内には駆動電源としてバッテリ５、ジャイロセンサ２、傾斜計３より出力される検出信号を増幅して演算する演算部６及びこの演算部６で処理された検出信号を送信する送信部７がそれぞれ筒体１の内壁面に取付け固定された支持板４を介して設けられている。
【００２３】
さらに、筒体１の外周面に複数個の水位検出計８が軸方向に適宜の間隔を存してそれぞれ取付け固定されている。
一方、９は筒体１の上部開口部を閉塞する蓋体で、この蓋体９の上面にはバッテリ５の充電用電源として太陽電池１０が取付けられている。また、蓋体９には演算部６で処理された検出信号を送信部７より図示しない基地局に電波として送信する送信アンテナ１１が取付けられている。
【００２４】
上記ジャイロセンサ２は図２に示すように三角柱２ａの各側面に３軸方向の外力を検出する圧電素子２ｂがそれぞれ取付けられ、各圧電素子２ｂに加速度αが加わると、その加速度に応じた大きさの電圧を発生するものであり、この電圧は演算部６に入力される。
【００２５】
なお、上記ではジャイロセンサ２の構成として圧電素子を用いたが、半導体歪みセンサー又は光ファイバージャイロ、或いは流体式ジャイロ、機械式ジャイロ等を用いてもよい。
【００２６】
また、上記２軸の傾斜計３は、直交２軸の傾斜角度を計測し、その計測信号は演算部６に入力される。
さらに、水位検出計８は埋設部位の土中に水分があると電気抵抗が変化することを検出して演算部６に入力される。
【００２７】
ここで、上記ジャイロセンサ２、傾斜計３及び水位検出計８の各機能と演算部６の機能について図３及び図４により述べる。
図３に示すようにジャイロセンサ２の各圧電素子より加速度αに応じて発生する電圧が入力されると、これらの電圧信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その電圧信号から加速度を演算により求めた後、各軸方向の加速度を同時に検出し、これらの値から変位の方向、大きさ、衝撃力、検出器の姿勢を判別する。そして、地球の自転に伴う加速度をカットした後、修正した変位、加速度及び衝撃力を出力データＦａとして演算部６へ出力する。
【００２８】
また、２軸の傾斜計３により計測された計測信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その計測信号から直交する２軸の傾斜角度と傾き方向を求め、これら各軸の傾き角度と傾き方向を出力データＦｂとして演算部６へ出力する。
【００２９】
さらに、水位検出計８で検出された検出信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）したかを判別する。そして、電気抵抗値が変化したセンサまでの位置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位を出力データＦｃとして演算部６へ出力する。
【００３０】
一方、演算部６にこれらジャイロセンサ２、傾斜計３及び水位検出計８の各出力データＦａ，Ｆｂ，Ｆｃが入力されると、この演算部６では図４に示すようにジャイロセンサ２からのデータを一定時間毎にメモリに記憶し、そのデータからジャイロの加速度値を積分して角度を求める。
【００３１】
また、２軸の傾斜計で求められた角度値とジャイロセンサで求められた角度値とを比較し、誤差がある場合にはジャイロセンサの角度値を補正する。この補正されたジャイロセンサの角度値を再び微分して加速度値を計算し、この加速度値をメモリに順番に記憶する。さらに、ジャイロセンサの変位、衝撃力、位置等の他のデータを同様にメモリに記憶する。
【００３２】
そして、２軸の傾斜計のデータをジャイロセンサと同期をとり、一定時間毎にメモリに記憶する。また、水位検出センサのデータをジャイロセンサと同期をとり、一定時間毎にメモリに記憶する。これらメモリに蓄えられたデータを一定時間毎に送信部７へ出力する。
【００３３】
一方、図５は各検出器で検出されたジャイロセンサ２による変位、加速度及び衝撃力のデータ、傾斜計３による傾き角と方向のデータ、水位検出計８による土中の水位データを基地局に伝送し、特定範囲の地盤の状態を監視するためのシステム構成を示すブロック図である。
【００３４】
図５において、各検出計側はジャイロセンサ２、２軸の傾斜計３、水位検出計８、演算部６及び送信部７から構成され、基地局側は受信部１２、データ処理部１３及び判定部１４から構成されている。
【００３５】
ここで、基地局側のデータ処理部１３の機能について図６により説明する。
データ処理部１３は、図６に示すようにＳ６１にてジャイロセンサ２からの計測信号に対して各ポイント及び時間毎に変位、加速度、衝撃力についてデータ整理する。次いで、Ｓ６２にて各ポイントに加わる力の方向を計算してＳ６３にて単位時間当たりの基準加速度値と比較計算を実施し、Ｓ６４にて基準加速値を超えたデータを整理してメモリに記憶する。そして、Ｓ６５にて基準加速度値を超えたデータにおいて、力の加わった方向と加速度値より傾き角を計算する。
【００３６】
また、２軸の傾斜計３からの計測信号に対してＳ６６にて各ポイント及び時間毎に傾き角と方向についてデータ整理する。次いでＳ６７にて単位時間当たりの基準傾斜角値と比較計算を実施し、Ｓ６８にて基準傾斜角を超えたデータを整理してメモリに記憶する。
【００３７】
さらに、水位検出計８からの計測信号に対してＳ６９にて各ポイント及び時間毎に土中の水位データを整理する。次いで、Ｓ７０にて基準水位との比較計算を実施し、Ｓ７１にて基準水位を超えたデータを整理してメモリに記憶する。そして、Ｓ７２にて地上の水位についても同様に整理してメモリに記憶する。
【００３８】
また、判定部１４はこのデータ処理部１３により処理されたデータをもとに詳細を後述する各種の判定処理が実施され、地滑りの発生要因とその規模に応じてその旨を警報又は表示するものである。
【００３９】
次に上記のような構成の地盤監視装置の作用を述べる。
まず、土砂崩れの可能性のある山間部などの地中に図７に示すように複数個の検出器、ここでは地滑り地帯の傾斜面に沿ってＮｏ．１〜Ｎｏ．５の検出器を適宜の距離を存してそれぞれ配し、図８に示すような状態で埋設する。
【００４０】
このような状態で埋設された各検出器において、地盤の各測定ポイントのジャイロセンサ２、傾斜計３及び水位検出計８でそれぞれ計測された信号に対して図３に示すような処理が行われて演算部６に取込まれると、この演算部６では図４に示すような演算により補正された加速度値、傾斜計３のデータ及び水位検出計８のデータが、それぞれ送信部７より送信アンテナ１１を介して基地局に伝送される。
【００４１】
基地局では、図６に示すように各検出器から伝送されたデータを受信部１２により受信すると、データ処理部１３ではこれらのデータを処理して図６に示すように基準加速値を超えたデータと、基準傾斜角を超えたデータ及び基準水位を超えたデータと地上水位のデータについてそれぞれ整理し、これらのデータは判定部１４に取込まれる。
【００４２】
ここで、判別部１４での各種の判定処理について、図９乃至図１１により詳細に説明する。
図９に示すように、Ｓ９１にて基準加速値を超えたジャイロセンサ２からのデータにおいて、力の加わった方向、傾斜角と、傾斜計３より求めた方向、傾斜角とを比較し、ジャイロセンサ２からのデータと傾斜計３からのデータがほぼ一致しているか否かを判定する。そして、Ｓ９２にて両データが一致していると判定されると、Ｓ９３にて水位検出計８の土中のデータが基準値を超えているか否かを判定する。
【００４３】
ここで、水位検出計８の土中のデータが基準値を超えていないと判定されると、Ｓ９４にて地上部での異常発生（落石等）と判定し、Ｓ９５にてどの位置の検出器が衝撃基準値を超えているかを確認する。
【００４４】
そして、Ｓ９６にてすべての検出器が基準値を超えていることが確認されると、Ｓ９７にて大規模の崩落、落石が発生と判定して非常警報を発令する。また、Ｓ９８にて上流又は下流域の少数の検出器のみ基準値を超えていることが確認されるとＳ９９にて小規模の崩落、落石が発生と判定して緊急警報を指令する。
【００４５】
上記Ｓ９３にて水位検出計８の土中のデータが基準値を超えていると判定されると、図１０に示すような判定処理に移る。図１０に示すようにＳ１００にて地上の水位データが基準値を超えているか否かを判定する。
【００４６】
ここで、地上の水位データが基準値を超えていないと判定されると、Ｓ１０１にて地下水による地滑り発生と判定し、この地滑りがＳ１０２にてすべての検出器が基準値を超えていないことが確認されると、Ｓ１０３にて大規模地滑り発生と判定して非常警報を発令する。また、地滑りがＳ１０４にて上流又は下流域の少数のみ基準値を超えていることが確認されると、Ｓ１０５にて上流又は下流域にて小規模地滑り発生と判定し、緊急警報を発令すると共に、地滑り範囲を表示する。
【００４７】
上記Ｓ１００にて地上の水位データが基準値を超えていると判定されると、Ｓ１０６にて降雨による地滑り発生と判定し、Ｓ１０７にてどの位置の検出器が基準値を超えているかを確認する。そして、Ｓ１０８にてすべての検出器が基準値を超えていることが確認されると、Ｓ１０９にて大規模地滑り発生と判定し、非常警報を発令する。また、Ｓ１１０にて上流又は下流域の少数の検出器のみ基準値を超えていることが確認されると、Ｓ１１１にて上流又は下流域にて小規模地滑り発生と判定し、緊急警報を発令すると共に、地滑り範囲を表示する。
【００４８】
一方、図９のＳ９２において、ジャイロセンサ２のデータと傾斜計３のデータがほぼ一致していないと判定されると、図１１に示すような判定処理に移行する。
【００４９】
図１１において、Ｓ１１３にてジャイロセンサ２からのデータが基準値を超え、傾斜計３のデータが基準値以下になっているか否かを判定し、基準値以下になっていなければＳ１１４にて水位検出計８のデータが基準値を超えているか否を判定し、超えていなければ引続き計測を実行し、超えていれば要監視データとしてメモリに登録、保存する。
【００５０】
また、上記Ｓ１１３にてジャイロセンサ２からのデータが基準値を超え、傾斜計３のデータが基準値以下になっていると判定されると、Ｓ１１５にてジャイロセンサ２の加速度値が基準値を超えているか否かを判定し、基準値を超えていなければＳ１１６にて水位検出計８の土中のデータが基準値を超えているか否かを判定し、超えていなければＳ１１７にて地滑りに発展する可能性が少ないと判定してメモリに要監視データを登録、保存する。またＳ１１６にて水位検出計８の土中のデータが基準値を超えていると判定されると、Ｓ１１８にて地滑りに発展する可能性があるとして注意警報を発令する。
【００５１】
上記Ｓ１１５において、ジャイロセンサ２の加速度値が基準値を超えていると判定されると、Ｓ１１９にてジャイロセンサ２の衝撃値が基準値を超えているか否かを判定し、超えていなければＳ１２０にて傾斜計３の傾き方向とジャイロセンサ２の力の方向とが一致しているか否かを判定し、一致していなければセンサ異常と判定する。
【００５２】
また、Ｓ１２０にて傾斜計３の傾き方向とジャイロセンサ２の力の方向とが一致していると判定されると、Ｓ１２１にてどの位置の検出器が加速度基準値を超えているかを確認する。
【００５３】
そして、Ｓ１２２にてすべての検出器が基準値を超えていることを確認すると、Ｓ１２３にて深層部又は広域にて地盤全体が移動していることを確認し、Ｓ１２４にて深層部又は広域の地滑りと判定して緊急警報を発令する。
【００５４】
また、Ｓ１２５にて上流又は下流域の小数の検出器のみ基準値を超えていることを確認すると、Ｓ１２６にて上流又は下流域にて小規模な滑り発生と判定し、警戒警報を発令する。
【００５５】
このように本実施の形態では、変位、加速度及び衝撃力を検出するジャイロセンサ２、直交する２軸の傾き角と傾き方向を検出する２軸の傾斜計３、土中及び地上の水位を検出する水位検出計８と、これらジャイロセンサ２の角度値を傾斜計３の角度値に基づいて補正された加速度値、傾斜計３のデータ及び水位データを演算処理する演算部６と、太陽電池１０を駆動電源とするバッテリ５とを備えた検出器を監視したい箇所の地中にボーリングされた孔に埋設し、この検出器によりそれぞれ検出された各データを基地局に伝送し、基地局ではその受信データをデータ処理部１３によりリアルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準加速度値を超えたデータのうち、力の加わった方向と加速度値より傾き角度を求め、基準傾斜角を超えたデータと、基準水位を超えたデータ及び地上の水位データを求め、このデータ処理部１３により処理された各データをもとに判定部１４で各種の判定処理が実施され、地滑りの発生要因とその規模に応じてその旨を警報又は表示を行なって地盤の状態を監視するようにしたものである。
【００５６】
従って、山間部などの広範囲に亘る多数の箇所に孔を掘って検出器を埋めるだけで、地盤の変位を検出精度に左右されずに的確に検出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知することができる。
【００５７】
次に本発明による地盤監視装置の第２の実施の形態に用いられる検出器の構成例について説明する。
図１２は水位検出計のみを備えた検出器を地中に埋設した状態を示すものである。図１２に示すように筒体１の外周面に複数個の水位検出計８が軸方向に適宜の間隔を存してそれぞれ取付け固定され、また筒体１内には図示していないが各水位検出計８からの計測信号を取込んで演算を実行する演算部、送信部及び太陽電池を電源とするバッテリが設けられている。
【００５８】
ここで、演算部の機能について図１３により述べるに、各水位検出計８で検出された検出信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）したかを判別する。そして、電気抵抗値が変化したセンサまでの位置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位を出力データとして送信部へ出力する。
【００５９】
図１２（ａ）は傾斜面に埋設された検出器において、雨水が地中に浸透していない状態を示し、同図（ｂ）は降雨により雨水が粘土層の上層部まで浸透している状態を示し、同図（ｃ）は雨水が粘土層の近傍まで浸透している状態を示している。
【００６０】
ここで、図１２（ａ）の状態にあっては、すべての水位検出計８の電気抵抗が大きくなっているが、同図（ｂ）においては地上より粘土層の上層部までの間に設けられている水位検出計８の電気抵抗が小さく（黒丸にて示す）、さらに同図（ｃ）においては地上より粘土層までの間に設けられている水位検出計８の電気抵抗が小さく（黒丸にて示す）なっている。これらの信号は演算部に入力されることにより前述したような演算が実行され、そのデータが送信部より基地局側に送信される。
【００６１】
一方、基地極側のデータ処理部では図６の水位検出計に対応するデータ処理Ｓ６９〜Ｓ７１が実行され、さらに判定部では図１４に示すような判定処理が実行される。
【００６２】
即ち、図１４において、Ｓ１４１にて水位計の土中のデータは基準値を越えているか否かを判定し、土中のデータが基準値を越えていないと判定されると、継続監視を行う。また、土中のデータが基準値を越えていると判定されると、Ｓ１４２にて降雨量が規定値より多いか否かを判定する。
【００６３】
そして、Ｓ１４２にて降雨量が規定値より多くないと判定されると、Ｓ１４３にてどの検出器が基準値を越えているかを確認し、全ての検出器が規定値を越えていれば、Ｓ１４４にて地下水の水位が異常と判定して警戒警報を発令する。また、上流又は下流の検出器のみ基準値を越えていれば、Ｓ１４５にて部分的な出水と判定して注意報を発令する。
【００６４】
一方、上記Ｓ１４２にて降雨量が規定値より多いと判定されると、Ｓ１４６にてどの検出器が基準値を越えているかを確認する。
そして、Ｓ１４６にて全ての検出器が規定値を越えていることが確認されると、Ｓ１４７にて降雨により地中の水位が広範囲で危険値に達していると判定し、Ｓ１４８にて大規模の地すべり発生の可能性があるとして緊急警報を発令する。また、Ｓ１４６にて上流又は下流の検出器のみ基準値を越えていることが確認されると、Ｓ１４９にて降雨により地中の水位が狭い範囲で危険値に達していると判定し、Ｓ１５０にて小規模の地すべり発生の可能性があるとして警戒警報を発令する。
【００６５】
従って、このように水位検出計８のみをセンサとして設けた複数個の検出器を観測範囲となる地中に適宜の距離を存してそれぞれ埋設し、土中の水位を計測して地中に浸透した雨水の浸透度を判別し、これを基地局側でデータ処理及び判定処理することにより崩落などの発生の有無及びその規模を予測することが可能となる。
【００６６】
上記のような構成の検出器において、地表より露出する筒体部にも水位検出計８を設けて地表面の雨水の量（水位）を測定し、この測定データを基地局側に送信して、局地的な豪雨による危険な状態かどうかの判定を行わせるようにしても良い。この場合、地表より露出する筒体部に取付けられる水位検出計８に対しては、直接降雨により濡れないようにするため、各水位検出計８の上部に対応する筒体部に傘部が設けられる。
【００６７】
一方、基地極側のデータ処理部では前述同様の処理が実行された後、図１０のＳ１００〜Ｓ１１１の判定処理が実行される。
このように水位検出計のみを設けた検出器であっても、地盤の状態を予測判定することが可能となる。
【００６８】
次に本発明による地盤監視装置の第３の実施の形態に用いられる検出器の構成例について説明する。
図１５はジャイロセンサと水位検出計とを備えた検出器の機能を示すものである。図１５において、ジャイロセンサ２の各圧電素子より加速度αに応じて発生する電圧が入力されると、これらの電圧信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その電圧信号から加速度を演算により求めた後、各軸方向の加速度を同時に検出し、これらの値から変位の方向、大きさ、衝撃力、検出器の姿勢を判別する。そして、地球の自転に伴う加速度をカットした後、修正した変位、加速度及び衝撃力を出力データＦａとして演算部６へ出力する。
【００６９】
また、水位検出計８で検出された検出信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）したかを判別する。そして、電気抵抗値が変化しているセンサまでの位置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位を出力データＦｃとして演算部６へ出力する。
【００７０】
一方、演算部６にこれらジャイロセンサ２及び水位検出計８の各出力データＦａ，Ｆｃが入力されると、この演算部６ではジャイロセンサ２からのデータを一定時間毎にメモリに記憶し、そのデータからジャイロの加速度値を積分して角度を求める。
【００７１】
また、水位検出センサのデータをジャイロセンサと同期をとり、一定時間毎にメモリに記憶する。これらメモリに蓄えられたデータを一定時間毎に送信部へ出力する。
【００７２】
一方、各検出器で検出されたジャイロセンサ２による変位、加速度及び衝撃力のデータ、水位検出計８による土中の水位データが基地局に伝送されると、基地局ではデータ処理部により各測定ポイント毎の検出データをリアルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準加速度値を超えたデータと、基準水位を超えたデータ又は基準水位を超えたデータ及び地上の水位データを求め、判定部によりデータ処理手段で処理されたデータをもとに各種の判定処理を実行して、地滑りの発生要因とその規模に応じてその旨を警報又は表示して地盤の状態を監視する。
【００７３】
このようにジャイロセンサ２と水位検出計８を設けた検出器であっても、検出精度に左右されることなく地滑り発生の有無とその規模を予測判定することが可能となる。
【００７４】
次に本発明による地盤監視装置の第４の実施の形態に用いられる検出器の構成例について説明する。
図１６は２軸の傾斜計と水位検出計とを備えた検出器の機能を示すものである。図１６において、２軸の傾斜計３により計測された計測信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その計測信号から直交する２軸の傾斜角度と傾き方向を求め、これら各軸の傾き角度と傾き方向を出力データＦｂとして演算部６へ出力する。
【００７５】
また、水位検出計８で検出された検出信号はアンプにより演算処理に適した信号レベルに増幅され、その値から各センサの電気抵抗を測定した後、土中の水分にてどのセンサまで電気抵抗が変化（減少）したかを判別する。そして、電気抵抗値が変化したセンサまでの位置を土中の浸透水の水位として判別し、その水位を出力データＦｃとして演算部６へ出力する。
【００７６】
一方、演算部６にこれら傾斜計３及び水位検出計８の各出力データＦｂ，Ｆｃが入力されると、演算部６では傾斜計のデータを一定時間毎にメモリに記憶し、次いで水位検出計８のデータを傾斜計と同期を取り、一定時間毎にメモリに記憶する。そして、メモリに蓄えられたデータを一定時間毎に送信部に出力する。
【００７７】
一方、各検出器で検出された水位検出計８による土中の水位データが基地局に伝送されると、基地局ではデータ処理部により各測定ポイント毎の検出データをリアルタイムで処理して各測定ポイント毎の基準加速度値を超えたデータと、基準水位を超えたデータ又は基準水位を超えたデータ及び地上の水位データを求め、判定部によりデータ処理手段で処理されたデータをもとに各種の判定処理を実行して、地滑りの発生要因とその規模に応じてその旨を警報又は表示して地盤の状態を監視する。
【００７８】
このようにジャイロセンサ２と水位検出計８を設けた検出器であっても、検出精度に左右されることなく地滑り発生の有無とその規模を予測判定することが可能となる。
【００７９】
なお、上記した各実施の形態において、基地局側の判定部によるデータ判定処理としてはジャイロセンサ２、２軸の傾斜計３及び水位検出計８の組合せに応じて種々変形して実施することができるものである。
【００８０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、地盤の変位を検出精度に左右されずに的確に検出でき、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予知することができる地盤監視装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地盤監視装置の第１の実施の形態における検出器の要部を破断して示す構成図。
【図２】同実施の形態における検出器内にセンサとして設けられる圧電素子を用いたソリッド型ジャイロの構成例を示す斜視図。
【図３】同実施の形態における検出器内に設けられるジャイロセンサ、２軸の傾斜計及び水位検出計からの信号処理機能を説明するためのブロック図。
【図４】同実施の形態における検出器内に設けられる演算部での信号処理機能を説明するためのブロック図。
【図５】同実施の形態の地盤監視装置全体のデータ処理系を示すブロック図。
【図６】図５のデータ処理部の機能を説明するためのブロック図。
【図７】同実施の形態における検出器が山間部の傾斜面に沿って配置された一例を示す図。
【図８】同実施の形態における検出器を地中に埋設した状態を示す図。
【図９】図５の判定部での第１の判定処理を説明するための流れ図。
【図１０】同じく判定部での第２の判定処理を説明するための流れ図。
【図１１】同じく判定部での第３の判定処理を説明するための流れ図。
【図１２】本発明による地盤監視装置の第２の実施の形態に用いられる検出器を地中に埋設した状態を示す図。
【図１３】同実施の形態における検出器内の水位検出計からの信号処理機能を説明するためのブロック図。
【図１４】同じく基地局側の判定部での判定処理を説明するための流れ図。
【図１５】本発明による地盤監視装置の第３の実施の形態に用いられる検出器の信号処理機能を説明するためのブロック図。
【図１６】本発明による地盤監視装置の第４の実施の形態に用いられる検出器の信号処理機能を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１……筒体
１ａ……筒部
２……ソリッド型ジャイロセンサ
３……２軸の傾斜計
５……バッテリ
６……演算部
７……送信部
１０……太陽電池
１１……送信アンテナ
１２……受信部
１３……データ処理部
１４……判定部

Claims

地中に埋設可能であって、上部開口部を閉塞する蓋体を有する筒体と、
前記筒体に収納され、地盤の変位により外力が加わるとその大きさ及び方向、加速度を検出するジャイロセンサと、
前記筒体に収納され、直交する２軸の傾き角と傾き方向を検出する２軸の傾斜計と、
前記筒体の外周面であって軸方向に適宜の間隔で設置された複数の水位検出計と、
前記筒体に収納され、前記ジャイロセンサ、傾斜計並びに水位検出計からの検出信号を演算処理し、この演算処理した結果を記憶するメモリを有する演算部と、
前記筒体に収納された送信部と、
前記筒体に収納され、駆動電源となるバッテリと、
前記蓋体に取り付けられた送信用アンテナと、
前記筒体から離間した位置に設置され、基準加速度値、基準傾斜角値並びに基準水位値を記憶したデータ処理部、及び前記演算部にて演算処理し前記送信部並びに送信用アンテナを介して送信されたデータと前記データ処理部に記憶されている前記基準加速度値、基準傾斜角値並びに基準水位値とを比較する判別部とを備えた基地局とを具備し、
前記演算部においては、前記ジャイロセンサのデータを一定時間毎に前記メモリに記憶し、前記傾斜計のデータを前記ジャイロセンサのデータと同期させて前記メモリに記憶し、
前記基地局の判別部においては、前記送信部並びに前記送信用アンテナを介して送信された前記演算部のメモリに記憶されている前記ジャイロセンサのデータ、前記傾斜計のデータ、並びに前記水位検出計のデータと前記基地局のデータ処理部に記憶されている前記基準加速度値、基準傾斜角値並びに基準水位値とを比較し警報を発するか否かを判定することを特徴とする地盤監視装置。
前記筒体は、傾斜面に沿って複数配置されることを特徴とする請求項１記載の地盤監視装置。
前記蓋体には前記バッテリを充電する太陽電池が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地盤監視装置。