JP7724093B2 - 地盤変動検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、地盤変動検知装置に関し、特に、地中の地盤変動を検知可能な地盤変動検知装置に関する。

土砂崩れや土石流等の地盤変動は、種々の災害を引き起こすことから、早期にその兆候を検知することが必要となる。地盤変動が発生する際には、地中において種々の現象が生じている。

例えば、特許文献１に記載された地盤変動測定装置は、地盤に掘削した測定孔に磁気発生体である沈下素子を設置し、保孔管の内壁に複数の磁気センサを設置し、沈下素子と磁気センサとの相対変位量に相当する電気量を信号として取り出し沈下素子の変化を検知し、地層の沈降及び隆起を検知するようにしたものである。

また、特許文献２に記載された地盤変動検知システムは、ＩＣタグ及び振動検知センサを有する地盤変動モニタリング装置を地表に設置し、読取装置（ＩＣタグリーダ）により各地盤変動モニタリング装置からの信号を受信し、所定の振動を検知した場合に崖崩れ、土石流、地滑り等の発生を判定するようにしたものである。

特開平３－１５２４２０号公報 特開２００９－４７５３４号公報

土砂崩れや土石流等の地盤変動が生じる際には、地表面が横滑りする前に地中内で地盤が水平方向に移動する現象が生じているものと考えられる。上述した特許文献１に記載された発明では、地盤の垂直方向の移動（沈降及び隆起）を検知することができるものの地中の水平方向の移動を検知することができない。

また、特許文献２に記載された発明では、地中内の地盤変動に伴う振動を検知することができるものの、その振動が土砂崩れや土石流等の地盤変動を生じるものであるか否かの判定が困難である。また、読取装置や電源等の設置に費用が嵩むこととなる。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、地中内で地盤が水平方向に移動する現象を簡便な構成で検知することができる、地盤変動検知装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、地中に鉛直方向に埋設され地盤変動によって水平方向に変形可能な筒体と、前記筒体内に緊張状態で挿通される索体と、前記索体の張力の変動を検知する張力検知手段と、を備え、前記張力検知手段は、地表に設置された保護箱と、該保護箱内に配置され前記索体の張力によって移動可能な移動体と、該移動体の移動量を外部に出力する出力手段と、を備え、前記出力手段は、前記移動体の表面に配置された表示板と、前記保護箱に形成され前記表示板の一部を外部から視認可能な開口部と、を備え、前記表示板は、上下方向に色彩が異なるように配色されており、前記表示板の色彩の変化によって前記索体の張力の変動を前記開口部から視認可能に構成されている、ことを特徴とする地盤変動検知装置が提供される。

前記筒体は、積み重ねられた複数の短管の集合体により構成されていてもよい。

前記索体は、前記筒体の下端部に配置されたアンカーに接続されていてもよい。

前記筒体の内部には前記索体のみが挿通されていてもよい。

上述した本発明に係る地盤変動検知装置によれば、地中に地盤変動によって水平方向に変形可能な筒体を埋設し、前記筒体内に索体を緊張状態で挿通するという簡便な構成で地盤の水平方向に移動する現象を検知することができる。

本発明の一実施形態に係る地盤変動検知装置の全体構成を示す部分断面図である。 図１に示した出力手段の動作を示す説明図であり、（Ａ）は安全段階、（Ｂ）は注意段階、（Ｃ）は危険段階、を示している。 本発明の一実施形態に係る地盤変動検知方法を示す説明図であり、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は検知状態、を示している。 出張力検知手段の第一変形例を示す説明図であり、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は検知状態、を示している。 張力検知手段の他の変形例を示す説明図であり、（Ａ）は第二変形例、（Ｂ）は第三変形例、を示している。

以下、本発明の実施形態について、図１～図５（Ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る地盤変動検知装置の全体構成を示す部分断面図である。図２は、図１に示した出力手段の動作を示す説明図であり、（Ａ）は安全段階、（Ｂ）は注意段階、（Ｃ）は危険段階、を示している。

本発明の一実施形態に係る地盤変動検知装置１は、例えば、図１及び図２に示したように、地中Ｇに鉛直方向に埋設され地盤変動によって水平方向に変形可能な筒体２と、筒体２内に緊張状態で挿通される索体３と、索体３の張力の変動を検知する張力検知手段４と、を備えている。なお、図１では、筒体２及び索体３の中間部の一部を省略して図示している。

筒体２は、例えば、積み重ねられた複数の短管２１の集合体により構成される。短管２１は、例えば、１０～１００ｃｍの高さを有する樹脂製の円筒形状を有している。複数の短管２１は、鉛直方向に整列されて数ｍ～１０ｍ程度の一つの筒体２を形成する。短管２１は、端面で積み重ねられている構成であるため、水平方向の力が作用すると積み重ね部で容易に屈曲可能及び水平方向移動可能に構成されている。

筒体２の下端部には、筒体２の径より大きな径を有する板状のアンカー２２が配置されている。アンカー２２は、索体３を接続可能な環状部を備えたアンカーボルト２３を備えていてもよい。

なお、筒体２は、図示した構成に限定されるものではなく、一本のチューブであってもよい。また、複数の短管２１は、埋設される地中Ｇの深さによって高さが異なっていてもよい。

索体３は、例えば、ワイヤーロープである。索体３は、所定の耐荷重を有していれば、金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。索体３の上端は張力検知手段４に接続されており、索体３の下端はアンカーボルト２３に接続されており、索体３の中間部は緊張状態を保持したまま筒体２の内部に挿通されている。

張力検知手段４は、例えば、地表に設置された保護箱４１と、保護箱４１内に配置され索体３の張力によって移動可能な移動体４２と、移動体４２の移動量を外部に出力する出力手段４３と、を備えている。

保護箱４１は、移動体４２を収容する箱体４１ａと、地中Ｇに設置される脚部４１ｂと、を備えている。箱体４１ａの上部内面には、移動体４２が索体３により下方に引っ張られたときに抗力を生じさせる弾性体４４が配置されている。弾性体４４は、例えば、バネ部材である。弾性体４４の弾性力により移動体４２の移動量を調整することができる。

なお、箱体４１ａの側部内面には移動体４２の移動を案内するガイド部材が配置されていてもよい。また、脚部４１ｂは、地中Ｇに設置された基礎に固定されていてもよい。

移動体４２は、保護箱４１に移動可能に収容された箱体又はブロック体である。出力手段４３は、移動体４２の表面に配置された表示板４５と、保護箱４１に形成され表示板４５の一部を外部から視認可能な開口部４６と、を備えている。

表示板４５は、例えば、図２（Ａ）に示したように、上下方向に色彩が異なるように形成されている。例えば、下段は青色、中段は黄色、上段は赤色に配色されている。なお、図２（Ａ）～図２（Ｃ）の各図では、説明の便宜上、保護箱４１（箱）を点線で図示している。

図２（Ａ）は、初期状態であり、地盤の水平方向の変動が生じていない安全段階を示している。このとき、開口部４６の位置には、表示板４５の下段部が外部から視認可能な状態に設定されている。

図２（Ｂ）は、地盤の水平方向の変動が生じ始めて索体３の張力により移動体４２が下方に引っ張られた状態である注意段階を示している。このとき、開口部４６の位置には、表示板４５の中段部が外部から視認可能な状態となる。

図２（Ｃ）は、地盤の水平方向の変動が大きくなり、土砂崩れや土石流等の地盤変動が近い将来に生じる可能性がある危険段階を示している。このとき、移動体４２は、索体３の張力により更に下方に引っ張られ、開口部４６の位置には、表示板４５の上段部が外部から視認可能な状態となる。

なお、本実施形態の出力手段４３では、色彩の変化によって索体３の張力の変動を表示する場合について説明しているが、光や音で索体３の張力の変動を表示するようにしてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る地盤変動検知方法について、図１～図３（Ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図３は、本発明の一実施形態に係る地盤変動検知方法を示す説明図であり、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は検知状態、を示している。

図１に示した地盤変動検知装置１は、例えば、図３（Ａ）に示したように、傾斜面に沿って所定の間隔で設置される。地盤変動検知装置１は、例えば、傾斜面の上方から下方に向かって直線的に配置される。なお、地盤変動検知装置１は、傾斜面の一部の領域に分散して複数設置するようにしてもよい。

本実施形態に係る地盤変動検知方法は、地中Ｇに鉛直方向に埋設され地盤変動によって水平方向に変形可能な筒体２を設置し、筒体２内に索体３を緊張状態で挿通し、索体３の張力の変動を検知することによって水平方向の地盤変動を検知する方法である。

筒体２及び索体３は、地中Ｇに掘削された縦穴に挿入され地中Ｇに埋設される。図１及び図３（Ａ）に示したように、初期状態では、筒体２及び索体３は、鉛直方向に延びた状態で設置される。

その後、図３（Ｂ）に矢印で示したように、地盤が水平方向に移動すると、地盤の移動に伴って筒体２が全体的に湾曲するように変形する。筒体２の変形によって索体３に張力が生じ、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示したように、移動体４２が下方に移動する。移動体４２の移動によって、開口部４６から視認可能な表示板４５の色彩が変化し、危険度を外部から容易に確認することができる。

上述した本実施形態に係る地盤変動検知装置１及び地盤変動検知方法によれば、地中Ｇに地盤変動によって水平方向に変形可能な筒体２を埋設し、筒体２内に索体３を緊張状態で挿通するという簡便な構成で地盤の水平方向に移動する現象を検知することができる。

次に、張力検知手段４の変形例について、図４（Ａ）～図５（Ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図４は、張力検知手段の第一変形例を示す説明図であり、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は検知状態、を示している。図５は、張力検知手段の他の変形例を示す説明図であり、（Ａ）は第二変形例、（Ｂ）は第三変形例、を示している。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した第一変形例は、弾性体４４をダンパにより構成したものである。ダンパは、油圧ダンパであってもよいし、エアダンパであってもよい。また、出力手段４３は、ダンパ内の圧力変動によって、照明を点灯させる警告灯や警報を鳴らす警報装置であってもよい。

例えば、図４（Ｂ）に示したように、地盤の水平方向の移動により索体３が下方に引っ張られると移動体４２が下方に移動し、ダンパ内に所定の圧力が生じると出力手段４３が作動する。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した変形例は、出力手段４３を張力検知手段４の本体と通信可能に構成し、出力手段４３を張力検知手段４の本体から離れた場所に設置したものである。出力手段４３は、警告灯や警報装置であってもよいし、索体３の張力の変動を画面表示するディスプレイ又はモニターであってもよい。

図５（Ａ）に示した第二変形例は、例えば、道路Ｒの近くに出力手段４３を配置したものである。出力手段４３を本体から分離することにより、傾斜面から人がいる可能性のある場所が離れている場合であっても、地盤の水平方向の移動を容易に人に通知することができる。

図５（Ｂ）に示した第三変形例は、出力手段４３を施設内のパソコンやスマートフォン等のモバイル端末により構成したものである。この場合、出力手段４３は、張力検知手段４の本体と離れた場所に設置されたり、出力手段４３が移動したりすることから、レーダーや人工衛星等の中継機４７を介して本体に接続される。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 地盤変動検知装置
２ 筒体
３ 索体
４ 張力検知手段
２１ 短管
２２ アンカー
２３ アンカーボルト
４１ 保護箱
４１ａ 箱体
４１ｂ 脚部
４２ 移動体
４３ 出力手段
４４ 弾性体
４５ 表示板
４６ 開口部
４７ 中継機
Ｇ 地中
Ｒ 道路

Claims (4)

1. 地中に鉛直方向に埋設され地盤変動によって水平方向に変形可能な筒体と、
   前記筒体内に緊張状態で挿通される索体と、
   前記索体の張力の変動を検知する張力検知手段と、を備え、
   前記張力検知手段は、地表に設置された保護箱と、該保護箱内に配置され前記索体の張力によって移動可能な移動体と、該移動体の移動量を外部に出力する出力手段と、を備え、
   前記出力手段は、前記移動体の表面に配置された表示板と、前記保護箱に形成され前記表示板の一部を外部から視認可能な開口部と、を備え、
   前記表示板は、上下方向に色彩が異なるように配色されており、前記表示板の色彩の変化によって前記索体の張力の変動を前記開口部から視認可能に構成されている、
   ことを特徴とする地盤変動検知装置。
2. 前記筒体は、積み重ねられた複数の短管の集合体により構成される、請求項１に記載の地盤変動検知装置。
3. 前記索体は、前記筒体の下端部に配置されたアンカーに接続されている、請求項１に記載の地盤変動検知装置。
4. 前記筒体の内部には前記索体のみが挿通されている、請求項１に記載の地盤変動検知装置。