JPH11183448A

JPH11183448A - 斜面崩壊監視方法およびシステム

Info

Publication number: JPH11183448A
Application number: JP9354250A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Chichibu; 顕美秩父
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】切土、盛土などの斜面崩壊を誤動作なく高精
度に判定する。【解決手段】斜面などに設置されたＡＥセンサ２に検
知されたＡＥ波形がＡＥアンプ４を介してＡＥパラメー
タ５に入力される。ＡＥパラメータ５は、ＡＥ波形を連
続度パラメータに計算する。連続度パラメータは、入力
されたＡＥ波形の包絡線検波を行い、単位時間内にしき
い値を超えた時間を測定し、連続度を表している。デー
タ分析部６は、所定の秒数間に所定の時間連続する連続
度パラメータが所定の回数以上あるか否かの判断を行
い、連続度パラメータの連続度数が判定基準以上の場合
には斜面崩壊の発生を検知し、入力データ部７に設定さ
れた斜面位置情報とともに緊急信号を警報装置などに出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜面崩壊監視方法
およびシステムに関し、特に、切土斜面、盛土斜面から
なる開放部における斜面崩壊発生の判定に適用して有効
な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、岩
盤斜面や切土斜面、盛土斜面からなる開放部などの斜面
崩壊を検知し、監視する方法として、ＡＥ（Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃＥｍｉｓｓｉｎ：音響波）計測による技術が利用
されつつある。

【０００３】このＡＥ計測は、斜面に、塑性変形や破壊
にともなって発生する音響波を検知するＡＥセンサを埋
設し、一定の時間に該ＡＥセンサが検知したＡＥのリン
グダウンカウント数またはイベントカウント数を発生頻
度を表すパラメータとして斜面崩壊の判定を行ってい
る。

【０００４】また、リングダウンカウント数、イベント
カウント数には、予めしきい値が設定されており、所定
の時間内に検知されたＡＥ波形がそのしきい値よりも大
きい場合の計数値である。

【０００５】なお、この種のＡＥ計測技術について詳し
く述べてある例としては、１９９０年５月１日、社団法
人日本非破壊検査協会発行、社団法人日本非破壊検
査協会（編）、「アコースティック・エミッション」が
あり、この文献には、ＡＥ法の特徴などが記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なＡＥ計測技術では、次のような問題点があることが本
発明者により見い出された。

【０００７】すなわち、斜面の崩壊時に発生するＡＥは
一様でなく、様々なパターンがあり、かつ土中を伝搬す
る際のＡＥの減衰が大きいためにＡＥカウント数をカウ
ントするしきい値の設定が困難である。

【０００８】また、ＡＥカウント数の累積がどの程度の
計数値となれば、斜面が崩壊したことになるのかの見極
めが難しく、これらしきい値やリングダウンカウント数
の設定を誤れば、実際には斜面崩壊が発生しているにも
関わらず、斜面崩壊として判定されない恐れが生じてし
まう。

【０００９】本発明の目的は、斜面崩壊を誤動作なく高
精度に判定することのできる斜面崩壊判定方法およびシ
ステムを提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明の斜面崩壊監視方法は、
土粒子や岩石などの変形および破壊によって発生するＡ
Ｅ波動をＡＥ検知手段により検知し、検知されたＡＥ波
形を単位時間内の連続度を表す連続度パラメータに計算
し、その連続度パラメータから連続度数を判定し、斜面
崩壊の検知を行うものである。

【００１３】また、本発明の斜面崩壊監視方法は、前記
連続度パラメータが、ＡＥ波形を包絡線検波し、その包
絡線がしきい値を超えている時間を計測した結果よりな
るものである。

【００１４】さらに、本発明の斜面崩壊監視方法は、前
記連続度パラメータが、ＡＥ波形におけるそれぞれの波
の最大値間を結んだピーク線を生成し、そのピーク線が
しきい値を超えている時間を計測した結果よりなるもの
である。

【００１５】これらにより、降雨などによる斜面崩壊の
発生を短時間で高精度に検知することができる。

【００１６】また、本発明の斜面崩監視システムは、土
粒子や岩石などの変形および破壊によって発生するＡＥ
波動を検知するＡＥ検知手段と、該ＡＥ検知手段により
検知されたＡＥ波形を単位時間内の連続度を表す連続度
パラメータに計算するパラメータ演算部と、該パラメー
タ演算部の連続度パラメータに基づいて連続度数を判定
して斜面崩壊が発生したか否かの判断を行い、斜面崩壊
が発生した場合には緊急信号を出力するデータ分析部と
よりなものである。

【００１７】これにより、降雨などによる斜面崩壊の発
生を簡単な回路構成によって高精度に検知することがで
きる。

【００１８】さらに、本発明の斜面崩壊監視システム
は、前記データ分析部の分析結果をメモリするデータ格
納部を設けたものである。

【００１９】それにより、格納されたデータの検証を行
うことができるので、より高精度に斜面崩壊の発生を検
知することができる。

【００２０】また、本発明の斜面崩壊監視システムは、
前記ＡＥ検知手段を設置した斜面の位置情報を任意に設
定できる位置情報入力部を設け、該位置情報入力部に設
定された位置情報をデータ分析部が緊急信号とともに出
力するものである。

【００２１】それにより、斜面崩壊が発生した位置を正
確に、かつ迅速に特定することができる。

【００２２】以上のことにより、広範囲の斜面崩壊の発
生をリアルタイムに、かつ高精度に検知することができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施の形態による斜面
崩壊監視システムの構成図、図２は、本発明の一実施の
形態による斜面崩壊監視システムに設けられたＡＥ計測
装置のブロック図、図３は、盛土斜面に設置されたＡＥ
センサの断面図、図４は、盛土斜面に設置されたＡＥセ
ンサの平面図、図５（ａ）〜（ｂ）は、盛土斜面に設置
されるＡＥセンサの設置手順を示す説明図、図６は、切
土斜面に設置されたＡＥセンサの断面図、図７は、切土
斜面に設置されたＡＥセンサの平面図、図８（ａ）〜
（ｂ）は、本発明の切土斜面に設置されるＡＥセンサの
設置手順を示す説明図、図９は、（ａ）は、本発明の一
実施の形態によるＡＥ計測装置により処理される発生頻
度を表すリングダウンカウント数の説明図、（ｂ）はＡ
Ｅ計測装置により処理される発生頻度を表すイベントカ
ウント数の説明図、図１０は、本発明の一実施の形態に
よるＡＥ計測装置により処理される信号の連続度を示す
パラメータの説明図、図１１は、本発明の一実施の形態
による斜面崩壊監視システムにおける斜面崩壊の判定の
フローチャートである。

【００２５】本実施の形態において、斜面崩壊監視シス
テム１は、切土斜面、盛土斜面からなる開放部におい
て、降雨などによる斜面崩壊をＡＥ計測によって検知
し、警報などを発するものでる。

【００２６】この斜面崩壊監視システム１には、図１に
示すように、複数のＡＥセンサ（ＡＥ検知手段）２が設
けられており、該ＡＥセンサ２を地中に埋設することに
よって土粒子間の摩擦によって発生するＡＥ波動を検知
し、その検知したＡＥ波形を計測する。

【００２７】また、ＡＥセンサ２は、ＡＥ計測装置３に
接続されている。このＡＥ計測装置３は、該ＡＥセンサ
２によって検知されたＡＥ波形からＡＥパラメータの計
算を行い、斜面崩壊が発生したか否かの判定を行う。

【００２８】ＡＥ計測装置３は、たとえば、警報などに
よって傾斜崩壊が発生したことを知らせる警報装置など
と接続されており、ＡＥ計測装置３から出力された緊急
信号などを接点出力などを用いて該警報装置などに外部
出力する。

【００２９】次に、ＡＥ計測装置３の構成について、図
２を用いて説明する。

【００３０】ＡＥ計測装置３には、ＡＥアンプ４が設け
られている。このＡＥアンプ４は、ＡＥセンサ２と接続
され、該ＡＥセンサ２によって検知されたＡＥ波形の増
幅を行う。ＡＥアンプ４は、ＡＥパラメータ（パラメー
タ演算部）５に接続されている。ＡＥパラメータ５は、
ＡＥの発生頻度を示すパラメータとしてイベントカウン
ト数、ダウンリングカウント数ならびに連続度パラメー
タの計算を行う。

【００３１】また、ＡＥパラメータ５は、データ分析部
６に接続されている。このデータ分析部６には、斜面位
置の情報をディップスイッチなどによって設定する入力
データ部（位置情報入力部）７が接続されている。

【００３２】データ分析部６は、ＡＥパラメータ５によ
って計算されたパラメータに基づいて斜面崩壊が発生し
たか否かを判断し、斜面崩壊が発生した場合には、入力
データ部７に設定されたデータと斜面崩壊が発生したこ
とを判定した緊急信号とを前述した警報装置などに外部
出力する。

【００３３】次に、ＡＥセンサの設置方法について説明
する。

【００３４】盛土斜面に設置する場合、図３に示すよう
に、導波棒、いわゆる、ウェーブガイド８１の先端部に
ＡＥセンサ２が取り付けられ、地中に埋設される。この
ウェーブガイド８は、信号の伝搬がよい、たとえば、ス
テンレスなどの金属製のからなり、長さは２ｍ程度とな
っている。

【００３５】ＡＥセンサ２は、斜面の中間付近で横一列
に設置を行う。また、盛土斜面は長くなることが予想さ
れるので、ＡＥセンサ２の個数を少なくするために該Ａ
Ｅセンサ２の間隔は、図４に示すように、たとえば、１
５ｍ間隔で埋設する。ＡＥセンサ２の埋設深さは、雨、
風などの影響を避けるために土被り５０ｃｍ以上程度を
確保する。

【００３６】さらに、ＡＥセンサ２間のみで斜面崩壊が
発生した場合にＡＥ波形が伝搬しない可能性があるの
で、それぞれのＡＥセンサ２間はチェーン９などによっ
て連結を行い、斜面崩壊時にウェーブガイド８を引き抜
くことにより強制的にＡＥを発生させる。

【００３７】ＡＥセンサ２の埋設手順は、図５（ａ）に
示すように、斜面中間付近を６０ｃｍ以上程度掘削し、
その掘削された穴に、図５（ｂ）に示すように、先端部
にＡＥセンサ２が取り付けられたウェーブガイド８を埋
設する。また、それぞれのウェーブガイド８には、前述
したようにチェーン９が連結されている。そして、図５
（ｃ）に示すように、掘削された穴を埋め戻ししてＡＥ
センサ２の設置が完了する。

【００３８】前述したウェーブガイド８の長さ、埋設深
さ、埋設間隔などは、標準的なものであり、現場状況に
合わせて適宣調整を行うようにする。

【００３９】また、切土斜面におけるＡＥセンサ２の設
置方法について説明する。

【００４０】切土斜面の場合においても、ＡＥセンサ２
は、図６に示すように、斜面の中間付近に横方向に一列
になるように設置する。ウェーブガイド８の長さは１ｍ
程度とし、間隔は、図７に示すように、１０ｍ程度とす
る。切土斜面では、原則としてチェーンなどによるウェ
ーブガイド８間の連結は行わない。

【００４１】ＡＥセンサ２の埋設手順は、図８（ａ）に
示すように、斜面中間付近を１６０ｃｍ程度削孔し、そ
の穴に、図８（ｂ）に示すように、先端部にＡＥセンサ
２が取り付けられたウェーブガイド８を挿入する。そし
て、図５（ｃ）に示すように、ＡＥセンサ２が取り付け
られたウェーブガイド８が挿入された穴にモルタル１０
を充填し、ＡＥセンサ２の設置が完了する。

【００４２】この場合も、前述したウェーブガイド８の
長さ、埋設深さ、埋設間隔ならびにチェーン連結の有無
などは標準的なものであり、現場状況に合わせて適宣調
整を行うようにする。

【００４３】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。

【００４４】まず、ＡＥセンサ２によって検知されたＡ
Ｅ波形は、ＡＥ計測装置３のＡＥアンプ４に入力され、
信号増幅が行われる。そして、増幅されたＡＥ波形は、
ＡＥパラメータ５に入力されて、パラメータとしてリン
グダウンカウント数、イベントカウント数ならびに連続
度パラメータの計算が行われる。

【００４５】リングダウンカウント数は、図９（ａ）に
示すように、所定のしきい値が設定されており、入力さ
れたＡＥ波形の大きさが、そのしきい値以上となった回
数をカウントするものである。また、イベントカウント
数は、図９（ｂ）に示すように、しきい値以上のＡＥ波
形を有したＡＥのひとかたまりの波形数をカウントする
ものである。これらリングダウンカウント数、イベント
カウント数により、ＡＥの発生頻度が表されることにな
る。

【００４６】連続度パラメータは、図１０に示すよう
に、連続するＡＥの発生を検知するものであり、たとえ
ば、入力されたＡＥ波形の包絡線検波を行い、単位時間
内（この場合では１秒間）にしきい値を超えた時間を測
定し、これを信号の連続度を表す連続度パラメータとし
ている。

【００４７】また、連続度パラメータは、前述した包絡
線検波だけではなく、たとえば、ＡＥ波形のピーク値を
結んだピーク線のしきい値を超えた時間などのしきい値
を超えた時間を測定することのできるパラメータであれ
ばよい。

【００４８】そして、ＡＥパラメータ５によって計算さ
れたリングダウンカウント数、イベントカウント数なら
びに連続度パラメータの計算結果は、データ分析部６に
入力され、斜面崩壊が発生したか否かの判定が行われ
る。

【００４９】ここで、データ分析部６による斜面崩壊の
判定方法について、図１、図２および図１１のフローチ
ャートを用いて説明する。

【００５０】まず、データ分析部６に、ＡＥパラメータ
５により計算された３０秒間のパラメータが入力される
（ステップＳ１０１）。よって、データ分析部６におい
ては、３０秒単位に判定が行われることになる。

【００５１】入力されたパラメータのうち、イベントカ
ウント数が１００以上であるか否かの判断を行い（ステ
ップＳ１０２）、９９以下である場合にはステップＳ１
０１の処理に戻り、１００以上の場合には、リングダウ
ンカウント数が１０００以上であるか否かの判断を行う
（ステップＳ１０３）。

【００５２】リングダウンカウント数が９９９以下の場
合には、ステップＳ１０１の処理に戻る。これらステッ
プＳ１０２、Ｓ１０３の処理は、ＡＥ発生程度の確認を
行うためのものである。

【００５３】リングダウンカウント数が１０００以上の
時は、３０秒単位のＡＥ波形を所定の秒数毎に区切り、
その秒数の中で、所定の秒数間に所定の時間連続する連
続度パラメータが所定の回数以上あるか否かの判断を行
う（ステップＳ１０４）。

【００５４】このステップＳ１０４の処理における判定
基準としては、たとえば、３０秒単位のＡＥ波形を１０
秒毎に区切り、その１０秒間に連続する連続度パラメー
タが１回以上ある場合、３０秒単位のＡＥ波形を５秒毎
の区切り、それぞれの５秒間に４秒連続する連続度パラ
メータが３回以上ある場合、ならびに同じく５秒間に３
秒連続する連続度パラメータがある場合などが考えられ
る。

【００５５】そして、ステップＳ１０４の処理におい
て、連続度パラメータの連続度数が前述した判定基準以
上になった場合には、斜面崩壊が発生したと判定して入
力データ部７に設定された斜面位置を示す情報とともに
警報信号機器４、情報伝送機器５に斜面崩壊が発生した
ことを示す緊急信号を出力する（ステップＳ１０５）。

【００５６】また、前述したステップＳ１０２〜Ｓ１０
５の処理におけるイベントカウント数、リングダウンカ
ウント数ならびに、連続度数の判定基準は一例を示した
ものであり、現場の状況に合わせて適宣調整を行う。

【００５７】また、ステップＳ１０４の処理において、
連続度数が前述した判定基準以下の場合には、ステップ
Ｓ１０１の処理に戻ることになる。そして、ＡＥ計測装
置３から外部出力された緊急信号は、前述した警報装置
などに出力される。

【００５８】それにより、本実施の形態によれば、ＡＥ
計測装置３が斜面崩壊の発生を連続度数のパラメータに
よって判断するとにより、短時間で、かつ高精度に斜面
崩壊の判定を行うことができる。

【００５９】また、本実施の形態においては、最初にＡ
Ｅ発生頻度を表すリングダウンカウント数、イベントカ
ウント数からＡＥ発生の程度を確認した後に、連続度数
により斜面崩壊の発生を検知したが、リングダウンカウ
ント数ならびにイベントカウント数によるＡＥ発生の程
度の確認を省いて、連続度数のみによって斜面崩壊の発
生を判断するようにしても、高精度に斜面崩壊の検知を
行うことができる。

【００６０】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。

【００６１】たとえば、図１２に示すように、ＡＥ計測
装置３にデータ分析部６によって分析された様々なデー
タを格納する、たとえば、カードメモリなどのデータ格
納部１１を設けるようにしてもよい。

【００６２】これにより、ＡＥセンサ２を設置した現地
の分析データを蓄積して、斜面崩壊発生の妥当性などの
検証を行うことができるので、より高精度に斜面崩壊の
検知を行うことができる。

【００６３】また、それら分析データを蓄積することに
よって、ＡＥカウント数、連続度数の基準値を、より合
理的なものに変更することができる。

【００６４】さらに、前記実施の形態においては、切
土、盛土における斜面崩壊監視について記載したが、こ
の斜面崩壊監視方法およびシステムは、たとえば、岩盤
斜面あるいは、地下空洞などにおけるさまざまな斜面崩
壊の監視に用いることができ、それによっても短時間
で、かつ高精度に斜面崩壊の判定を行うことができる。

【００６５】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６６】（１）本発明によれば、ＡＥ波形を連続度
パラメータに計算し、その連続度に基づいて斜面崩壊の
検知を行うので、斜面崩壊の発生を高精度に行うことが
できる。

【００６７】（２）また、本発明では、斜面崩壊が発生
した位置を正確に、かつ迅速に特定することができるの
で、広範囲の斜面崩壊の発生を精度よくリアルタイムに
検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による斜面崩壊監視シス
テムの構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態による斜面崩壊監視シス
テムに設けられたＡＥ計測装置のブロック図である。

【図３】盛土斜面に設置されたＡＥセンサの断面図であ
る。

【図４】盛土斜面に設置されたＡＥセンサの平面図であ
る。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、盛土斜面に設置されるＡＥ
センサの設置手順を示す説明図である。

【図６】切土斜面に設置されたＡＥセンサの断面図であ
る。

【図７】切土斜面に設置されたＡＥセンサの平面図であ
る。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は、切土斜面に設置されるＡＥ
センサの設置手順を示す説明図である。

【図９】（ａ）は、本発明の一実施の形態によるＡＥ計
測装置により処理される発生頻度を表すリングダウンカ
ウント数の説明図、（ｂ）は、ＡＥ計測装置により処理
される発生頻度を表すイベントカウント数の説明図であ
る。

【図１０】本発明の一実施の形態によるＡＥ計測装置に
より処理される信号の連続度を示すパラメータの説明図
である。

【図１１】本発明の一実施の形態による斜面崩壊監視シ
ステムにおける斜面崩壊の判定のフローチャートであ
る。

【図１２】本発明の他の実施の形態による斜面崩壊監視
システムに設けられたＡＥ計測装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１斜面崩壊監視システム２ＡＥセンサ（ＡＥ検知手段）３ＡＥ計測装置４ＡＥアンプ５ＡＥパラメータ（パラメータ演算部）６データ分析部７入力データ部（位置情報入力部）８ウェーブガイド９チェーン１０モルタル１１データ格納部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土粒子や岩石などの変形および破壊によ
って発生するＡＥ波動をＡＥ検知手段により検知し、検
知されたＡＥ波形を単位時間内の連続度を表す連続度パ
ラメータに計算し、その連続度パラメータから連続度数
を判定することにより斜面崩壊の検知を行うことを特徴
とする斜面崩壊監視方法。
【請求項２】請求項１記載の斜面崩壊監視方法におい
て、前記連続度パラメータが、前記ＡＥ波形を包絡線検
波し、前記包絡線がしきい値を超えている時間を計測し
た結果であることを特徴とする斜面崩壊監視方法。
【請求項３】請求項１記載の斜面崩壊監視方法におい
て、前記連続度パラメータが、前記ＡＥ波形におけるそ
れぞれの波の最大値間を結んだピーク線を生成し、前記
ピーク線がしきい値を超えている時間を計測した結果で
あることを特徴とする斜面崩壊監視方法。
【請求項４】土粒子や岩石などの変形および破壊によ
って発生するＡＥ波動を検知するＡＥ検知手段と、前記ＡＥ検知手段により検知されたＡＥ波形を単位時間
内の連続度を表す連続度パラメータに計算するパラメー
タ演算部と、前記パラメータ演算部の連続度パラメータから連続度数
を判定して斜面崩壊が発生したか否かの判断を行い、斜
面崩壊が発生した場合には緊急信号を出力するデータ分
析部とよりなることを特徴とする斜面崩壊監視システ
ム。
【請求項５】請求項４記載の斜面崩壊監視システムに
おいて、前記データ分析部の分析結果をメモリするデー
タ格納部を設けたことを特徴とする斜面崩壊監視システ
ム。
【請求項６】請求項４または５記載の斜面崩壊監視シ
ステムにおいて、前記ＡＥ検知手段を設置した斜面の位
置情報を任意に設定できる位置情報入力部を設け、前記
位置情報入力部に設定された位置情報を前記データ分析
部が緊急信号とともに出力することを特徴とする斜面崩
壊監視システム。