JPH11351983A

JPH11351983A - 土砂崩壊検知システム

Info

Publication number: JPH11351983A
Application number: JP11098861A
Authority: JP
Inventors: Tokio Kai; 登喜雄開; Tsuyotoshi Yamaura; 剛俊山浦; Toru Kaneko; 徹金子; Masashi Miyasaka; 政司宮坂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバを簡易に敷設し、光ファイバの敷設
状態や温度変化の影響を受けることなく土砂の崩壊を検
知できる土砂崩壊検知システムを提供すること。【解決手段】対象となる土砂上（１，２）に敷設された
歪検知用光ファイバ１０と、前記土砂上に所定間隔毎に
弛み１１１を有するよう敷設された温度検知用光ファイ
バ１１と、前記歪検知用光ファイバ１０と前記温度検知
用光ファイバ１１を切換えて各歪分布を計測する歪分布
計測手段（４）と、前記歪検知用光ファイバ１０の歪値
に対して前記温度検知用光ファイバ１１における温度変
化分の歪値を補正する演算を行ない、前記歪検知用光フ
ァイバ１０の真の歪値を算出する演算手段（５２）と、
前記演算手段（５２）にて算出された歪値が規定値以上
である場合、前記土砂の崩壊を検出する検出手段（５
４）と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、山地、崖などの斜
面地における土砂の崩解を検知する土砂崩解検知システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】急峻な山地、崖などの斜面地では、豪
雨、地震などにより土砂の崩解（以下、土砂崩壊と称
す）が多発している。これらの土砂崩壊による被害を最
小限にとどめるためには、土砂崩壊の前兆を適確に監視
する予測法の確立が必要である。

【０００３】この種の従来法としては、地盤内部の間隙
圧の変化を監視する方法や、土砂崩解の前兆時に地盤内
部で発生する超音波を検知するＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）法などが知られているが、地形や
樹木の影響が定量化されて無く、計測器の信頼性、耐久
性も問題視されている。

【０００４】また、地盤変形を直接的に監視する方法と
しては、測距器や変位計を使用したり、地盤変形を光フ
ァイバの曲げに変換し、光ファイバが曲がることにより
光の透過光量が減衰することを利用する方法（マイクロ
ベンディング法）がある。

【０００５】図９の（ａ）〜（ｅ）は、上記マイクロベ
ンディング法による地盤崩壊の検知システムを示す図で
ある。図９の（ａ）及び（ｂ）は光ファイバの敷設例を
示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図であ
る。従来では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、地
面２１上または地面２１に設けた溝（不図示）内に複数
のトラフ２２を並べる。このとき、一個または複数個の
トラフ２２毎（図９では二個毎）に空隙２３を設けて長
手方向に並べ、各空隙２３の地面に棒状体２４を立て
る。

【０００６】そして、一本の光ファイバ２５を、各トラ
フ２２の溝に沿い、かつ各空隙２３にて棒状体２４と交
叉するループ２７を作るように配線した後、各トラフ２
２に蓋２６を被せる。なお、各トラフ２２内に小動物が
侵入しないように充填物（小石等）を詰めることが望ま
しい。

【０００７】図９の（ｃ）〜（ｅ）は、上記地面２１が
崩壊した場合を示す図である。地面２１の一部が崩壊す
ると、図９の（ｃ）に示すようにその地面上に設置され
ていたトラフが崩落する。すると、そのトラフにより隣
接する棒状体２４に交叉していた光ファイバが引張られ
るため、ループ２７が図９の（ｄ）に示す崩解前の状態
から、（ｅ）に示すようにその径が小さくなるよう変形
する。

【０００８】本方法では、光ファイバ２５の一端からセ
ンシング光を入射し他端で受光強度を検知するため、ル
ープ２７の径が小さくなると光ファイバ２５の透過光の
減衰が大きくなり、受光強度が規定値以下になり、トラ
フが崩解したことを検知することができる。

【０００９】一方最近では、光ファイバの散乱光を分析
することにより、光ファイバにかかる歪量を計測する以
下のような方法が開発されている。この方法では、後方
ブリルアン散乱光の周波数シフト、すなわち入射光の光
周波数からブリルアン散乱光スペクトルの中心周波数を
引いた値が光ファイバに加わった引っ張り応力、すなわ
ちそれと等価な引っ張り応力による相対伸びである光フ
ァイバの伸び歪みとともに増大することに着目し、ブリ
ルアン周波数シフトの増加から、光ファイバ（あるいは
光ケーブル）の異常点を検索する。

【００１０】この方法では、光ファイバの片端からパル
ス光を入射し、該光ファイバ内で生じるブリルアン散乱
光の後方散乱光をコヒーレント検波方法により高感度に
検出する。このとき、ブリルアン散乱光が、光波と光フ
ァイバ中の音波との相互作用により誘起され、光周波数
をシフトさせることを利用し、ブリルアン散乱光の周波
数シフト分布から光ファイバの歪み分布を測定する。

【００１１】ブリルアン散乱光の周波数シフトと歪量と
の関係は、次式（１）で与えられる。

【００１２】ｆｂ（ε）＝ｆｂ（０）（１＋Ｃε） …（１）ここでｆｂ（０）は、歪量ε（％）がゼロのときのブリ
ルアン周波数シフト（入射光の周波数からブリルアン散
乱のスペクトルの中心周波数を引いた値）であり、入射
光の波長が１５００ｎｍのときの値は、１１ＧＨｚであ
る。また、Ｃは比例係数であり、約４．５である。上式
（１）をεについて解くと、 ε＝｛ｆｂ（ε）−ｆｂ（０）｝／｛Ｃｆｂ（０）｝ …（２）となる。したがって、ブリルアン周波数シフトを測定す
ることにより、光ファイバの歪みを求めることができ
る。

【００１３】このブリルアン周波数シフトを計測するた
めには、微弱なブリルアン散乱光を効率よく受光する必
要がある。この方法として、ＢＯＴＤＡ（Brillouin Op
tical Fiber Domain Analysis ）やＢＯＴＤＲ（Brillo
uin Optical Time Domain Reflectometry ）等の方法が
報告されている。

【００１４】ＢＯＴＤＡは、ブリルアン利得分光法を応
用するものであり、ポンプパルス光により発生した後方
ブリルアン散乱光の光パワーを、プローブ光により増大
させることができる。一方ＢＯＴＤＲは、コヒーレント
受信等の手段を使った高感度の受信により、微弱なブリ
ルアン散乱光を受信するものである。このように、ＢＯ
ＴＤＡとＢＯＴＤＲは高感度の測定ができるとともに、
高精度な相対光周波数の測定も可能であるため、どちら
の方法を用いても光ファイバのブリルアン周波数シフト
の分布を測定できる。これらの方法は、文献（信学論
誌、B-I Vol.J73-B-I,No.2,pp.144-152,1990;Technical
Digest of International Quantum Electrinics Confe
rence(IQEC '92),paper no.MoL.4,pp.42-43,1992）に開
示されている。

【００１５】これらの方法では、ブリルアン周波数シフ
トを求めるために、投入光あるいは受光部の周波数をス
キャンしてブリルアン散乱光のピーク周波数を求めてい
る。また、入射光をパルス状にして散乱光が入射端に戻
ってくるまでの時間を計測することにより、光ファイバ
の各部分での歪の分布を求めることができるが、微弱な
信号を扱うため、一つの周波数の計測に条件によって２
¹²~2²⁰回程度の加算平均演算を行なっている。

【００１６】前記ＢＯＴＤＲ（以下、歪分布計測器と記
す）は光ファイバ長２ｍで約０．２ｍｍ（０．０１％）
以上の伸び量を検知する性能を有するが、光ファイバの
温度によってもブルリアン周波数がシフトするため、約
１０℃で０．０５％の歪量変化となるため、温度変化の
ある場所で使用する場合の歪量は温度補正演算が必要で
ある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記マイクロベンディ
ング法は土面の崩解検知を主目的にしたものであるが、
本方法を土面崩解前の土面の変形を検知する方法に利用
すると、以下に示すような感度になる。

【００１８】図１０は、光ファイバループ径と透過光減
衰量との関係を示す図であり、横軸に光ファイバのルー
プ径、縦軸に透過光減衰量を示している。図１０から分
かるように、光ファイバはループ径が２０ｍｍφ以上で
は透過光の減衰は見られないが、ループ径が１０ｍｍφ
以下になると減衰が大きくなり、我々の試験では５ｍｍ
φ以下になると断線が起こった。

【００１９】以上のことから、上記棒状体２４と交叉す
るループ径を小さくするほど微少変形に対する感度が良
いことがわかる。しかし、通常時は光減衰が起らないよ
うにループ径は２０ｍｍφ程度に設定することが望まし
い。また、長距離間の崩解を検知するためには多数のル
ープを作る必要があり、光ファイバ敷設時のループ径の
バラツキ、温度変化等の影響を考慮すると、崩解検知の
ためのループ径は約１０ｍｍφ以下が検知限界となる。

【００２０】ループ径２０ｍｍφの円周は２０πであ
り、ほぼ６２．８ｍｍ、ループ径１０ｍｍφの円周は１
０πであり、ほぼ３１．４ｍｍとなり、図９の（ｄ）に
示す棒状体２４，２４間の長さが約３１．４ｍｍ以上伸
びると検出可能になる。仮に、棒状体２４，２４間の長
さが２ｍの場合は、３１．４／２０００＝０．０１６、
２０ｍの場合は３１．４／２００００＝０．００１６と
なり、形状変化に対する感出感度が悪い。しかも、棒状
体２４，２４間の長さを、光ファイバループ径２０ｍｍ
を保ち、かつ弛みなく２０ｍと長く敷設することも困難
である。

【００２１】本発明の目的は、光ファイバを簡易に敷設
し、光ファイバの敷設状態や温度変化の影響を受けるこ
となく土砂の崩壊を検知できる土砂崩壊検知システムを
提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の土砂崩壊検知システムは以下
の如く構成されている。

【００２３】（１）本発明の土砂崩壊検知システムは、
対象となる土砂上に敷設された歪検知用光ファイバと、
前記土砂上に所定間隔毎に弛みを有するよう敷設された
温度検知用光ファイバと、前記歪検知用光ファイバと前
記温度検知用光ファイバを切換えて各歪分布を計測する
歪分布計測手段と、前記歪検知用光ファイバの歪値に対
して前記温度検知用光ファイバにおける温度変化分の歪
値を補正する演算を行ない、前記歪検知用光ファイバの
真の歪値を算出する演算手段と、前記演算手段にて算出
された歪値が規定値以上である場合、前記土砂の崩壊を
検出する検出手段と、から構成されている。

【００２４】（２）本発明の土砂崩壊検知システムは上
記（１）に記載のシステムであり、かつ前記歪検知用光
ファイバを所定長毎に１回以上巻きつけ前記土砂上に敷
設した。

【００２５】（３）本発明の土砂崩壊検知システムは上
記（２）に記載のシステムであり、かつ前記歪検知用光
ファイバを所定間隔毎に弛みを有するように前記土砂上
に敷設した。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態に係る土砂崩壊検知システムの
構成を示す図である。図１では、土砂崩壊の発生する危
険性のある斜面（傾面）１及び斜面上部（傾面上部）２
に、歪検知用光ファイバ１０と温度検知用光ファイバ１
１を敷設している。

【００２７】光スイッチ３は、信号処理器５から出力さ
れる制御信号にしたがい、歪検知用光ファイバ１０と温
度検知用光ファイバ１１を交互に切換え、歪分布計測器
４に接続する。歪分布計測器４は、該当する光ファイバ
１０または１１の歪分布計測を行ない、測定結果を通信
回線６を介して信号処理器５へ伝送する。

【００２８】信号処理器５は、通信回線６を介して伝送
された歪検知用光ファイバ１０の歪分布測定結果５０と
温度検知用光ファイバ１１の歪分布測定結果５１とを基
にし、補正演算部５２で歪分布測定結果５０の示す歪値
から歪分布測定結果５１の示す温度の影響で変化する歪
値をキャンセルして歪検知用光ファイバ１０における真
の歪値を算出し、その結果を比較回路５３とデータ記録
部５７へ出力する。

【００２９】比較回路５３は、規定値以上の歪の有無を
監視し、規定値を越える歪が検知された場合は警報器５
５から警報５６を出力するとともに、図示しない異常位
置を出力する。データ記録部５７は、歪分布測定結果の
データ５７１〜５７ｎを逐次記録する。経時変化監視部
５４は、データ記録部５７から所定期間に規定値以上の
歪変化が起きた場合は、警報器５５から警報５６と図示
しない異常位置を出力する。

【００３０】図２は、図１に示した歪検知用光ファイバ
１０と温度検知用光ファイバ１１の敷設状態を示す図で
ある。図２において図１と同一な部分には同一符号を付
してある。

【００３１】光ファイバ１０，１１は、斜面１などに取
付治具２０により所定間隔で固定される。取付治具２０
は、斜面１がコンクリートの場合は接着剤で、地肌の場
合は杭を打ち込むことで光ファイバ１０，１１を固定す
る。取付治具２０の構成は、斜面１の変形に応じて光フ
ァイバを伸縮する機能を備えていれば特に限定するもの
ではない。また、光ファイバ１０，１１は、斜面１の端
部付近にて接続部３１により取付治具２０と同様の手法
で固定され、さらにマルチ光ケーブル３２を介して光ス
イッチ３に接続されている。

【００３２】図２において、斜面１がｔ方向に伸び変形
を起こすと、取付治具２０，２０間の歪検知用光ファイ
バ１０が同様に伸びるため、歪値が増加する。ただし、
温度検知用光ファイバ１１には取付治具２０，２０間に
弛み１１１が設けてあり、光ファイバ１１は伸びず歪値
が増加しないため、斜面１の変形は歪検知用光ファイバ
１０にのみ歪変化として現れる。

【００３３】これら光ファイバ１０，１１は、保護のた
め図示しない伸張性の有る鋼管等に挿通して使用するこ
とが望ましい。また、光ファイバ１０，１１における歪
検知に関係の無い部分は、一般の光伝送用ケーブルに溶
着するか、または光コネクタにより接続して使用するこ
とも可能である。

【００３４】図３の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の
実施の形態に係る光ファイバ１０，１１の特性を示す図
である。図３の（ａ）は、図２に示した二つの光ファイ
バ固定治具２０，２０間長が２ｍである場合における斜
面１のｔ方向の伸び量をｘ軸に、歪分布計測器４による
歪測定値を１００分率でｙ軸に示している。

【００３５】歪検知用光ファイバ１０は、斜面１のｔ方
向の伸びと同様に伸びる。したがって、斜面１がｔ方向
に０．２ｍｍ以上（０．２ｍｍ未満は測定不能）伸びる
と歪が測定可能となり、例えば斜面１がｔ方向に０．６
ｍｍ伸びると歪測定値は０．０３％を示し、正しく歪量
が測定できることになる。これに対して、温度検知用光
ファイバ１１は前述したように弛みがあるため、斜面１
のｔ方向の伸びには無関係である。

【００３６】図３の（ｂ）は、図２に示した二つの光フ
ァイバ固定治具２０，２０間長が２ｍである場合におけ
る斜面１の温度をｘ軸に、歪分布計測器４による歪測定
値を１００分率でｙ軸に示している。図３の（ｂ）から
わかるように、斜面１の温度が１０℃から２０℃に増加
すると、歪検知用光ファイバ１０と温度検知用光ファイ
バ１１のいずれの歪測定値も０．０５％増加する。前述
したように歪測定値は温度によって変化するため、温度
による歪量を補正することが必要である。特に広域に光
ファイバを敷設した場合、日向、日陰などで局部的に温
度のバラツキが発生するので、各部温度を測定する必要
がある。

【００３７】図３の（ｃ）は、歪検知用光ファイバ１０
と温度検知用光ファイバ１１の全長の歪分布計測例を示
したもので、ｘ軸に光ファイバの位置、ｙ軸に歪測定値
を示している。図中、Ｑ1 区間では歪検知用光ファイバ
１０と温度検知用光ファイバ１１の歪測定値が一致して
いるので（説明上多少ずらして図示している）、本区間
では温度変化による歪が測定されていることがわかる。

【００３８】また図中、Ｑ2 区間では歪検知用光ファイ
バ１０の歪測定値のみ変化しており、温度検知用光ファ
イバ１１の歪測定値に変化は無いので、本区間では実歪
が測定されていることがわかる。図中Ｑ3 区間では、歪
検知用光ファイバ１０、温度検知用光ファイバ１１の歪
測定値が共に変化していることから、実歪、温度の両方
が変化していることがわかる。したがって、歪検知用光
ファイバ１０の歪測定値から、温度検知用光ファイバ１
１の歪測定値を差し引くことにより、真の歪値を求める
ことができる。

【００３９】本方法は、光ファイバについて２ｍ長で
０．２ｍｍの伸び量（０．２／２０００＝１０^-4以上）
を検知できるため、従来方式（３１．４／２００００＝
０．００１６以上）に比較して微少な地盤の形状変化が
検出可能となる。そして、規定値以上の歪が発生した場
合は、警報５６を発生する。

【００４０】図４の（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した斜
面の側面図である。土石崩壊の前兆現象として、斜面上
部には図４の（ａ）〜（ｃ）に示すような亀裂が現われ
る。図４の（ａ）は、斜面上部２に下部方向からの引張
り力７により亀裂８が発生した状態、図４の（ｂ）は亀
裂８が進行した状態、図４の（ｃ）はその進行が加速度
的に累積していく状態を示したもので、図４の（ｃ）の
場合は崩壊が間近である。また、斜面１には“はらみ”
９といわれる凸状の形状変化が表われるが、斜面上部２
に亀裂８と“はらみ”９が発生した場合は崩壊の前兆を
示している。

【００４１】このとき、図１における経時変化監視部５
４は、データ記録部５７のデータを基に歪変位状況をモ
ニタし、崩壊の前兆である歪状況が示されている場合は
警報器５５から警報５６を発する。よって、崩壊が早期
に検知される。

【００４２】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施の形態に係る土砂崩解検知システムの構成を示
す図である。図５において図２と同一な部分には同一符
号を付してある。土砂崩解は図４の（ａ）〜（ｃ）に示
したように、比較的長期間の斜面の形状変化後に発生す
るものと、豪雨により短時間に発生するものがあり、室
内モデルにおける豪雨を模擬した散水試験では土砂崩解
前の形状変化は小さいことが報告されている。本第２の
実施の形態では、局部的な微少変化を高感度で検知す
る。

【００４３】図５において、歪検知用光ファイバ１３は
１本の光ファイバからなり、歪検知感度を上げるために
複数回巻かれている。図５におけるｌの長さを仮に約４
０ｃｍとして、光ファイバ１３をこの間に２．５回巻く
と、この区間ｌの歪検知用光ファイバ１３の長さは４０
ｃｍの５倍の約２ｍになる。

【００４４】したがって、図３の（ａ）を基に述べたよ
うに、光ファイバ２ｍの伸び検知性能は０．２ｍｍ以上
であったのに対して、この区間ｌの０．０２ｍｍ／５の
伸びを検知可能であることがわかる。このことは、歪検
知用光ファイバ１３全長を同様に２．５巻きすると歪検
知感度は全長に亘り４０ｃｍで０．０２ｍｍ／５の地盤
の形状変化を検知できることを示す。

【００４５】図６は、歪検知用光ファイバ１０と局部的
な微少変化を高感度で検知するため、約４０ｃｍ毎に
２．５回巻いた歪検知用光ファイバ１３の斜面における
４０ｃｍ単位長の伸び量と歪検知特性を示した図であ
り、光ファイバ１３が５倍の検知感度を有していること
がわかる。なお、局部的な微少変化を高感度で検知する
ための単位長ｌと巻き回数は限定したものでなく、例え
ば単位長ｌを２０ｃｍ、巻き回数４．５回とすると、２
０ｃｍの局部的歪変化を０．０２ｍ／９で検知すること
が想定され、地盤変形の検知感度要求にしたがって変更
が可能である。

【００４６】（第３の実施の形態）図７は、本発明の第
３の実施の形態に係る土砂崩解検知システムの構成を示
す図である。図７において図１，図２と同一な部分には
同一符号を付してある。

【００４７】上述したように、土砂崩解は地盤変形が累
積して発生する場合と、豪雨により急激に発生する場合
とがある。前者の場合は光ファイバの歪形状の変化も比
較的大きく、歪検出感度を向上することより広レンジで
の歪検出が必要となり、後者の場合は微少歪を検知する
ことが土砂崩解の早期検知に有効となる。本第３の実施
の形態はこれらの要求に対応すべく考慮したものであ
る。

【００４８】図７において、歪検知用光ファイバ１３に
は所定間隔毎に弛み１５が設けてある。信号処理器５は
上記第１の実施の形態と同様に温度検知用光ファイバ１
０と歪検知用光ファイバ１３の歪測定値を基に、補正演
算部５２で温度補正を行なう。光ファイバ断線検知部５
８は、歪検知用光ファイバ１３が断線限界まで引張られ
たことを検知すると、断線予防警報５９を発する。

【００４９】警報が発生された場合は、歪検知用光ファ
イバ１３の該当個所における光ファイバ固定治具２０を
解除し、光ファイバ１３の弛み１５を所定長くり出し、
歪検知用光ファイバ１３の歪量を初期値にもどした後、
固定治具２０を再度セットする。このとき以降、図示し
ない制御ラインによりデータ記録部５７に記録されるデ
ータは断線限界値の歪を加算するようセットされる。

【００５０】図８の（ａ）は、ある監視個所の地盤変化
が長年月で進行していく場合の歪変化状況を示した図で
あり、１ｎ，２ｎ，…，９ｎ，１０ｎの各点で歪検知用
光ファイバ１３が断線限界（図中では０．１％）に達し
て光ファイバが再セットされたことを示している。した
がって本例では、１０ｎ点における時間０からの地盤変
形は、０．１×１０＝１％であり、仮に図７に示した比
較回路５３の歪値を１％としておくと、この時点で警報
５６を発生する。

【００５１】図８の（ｂ）は、豪雨により急激な地盤変
形が発生した場合の歪変化状況を示した図であり、Ｐ点
は単位時間Δｔに０．０５％の地盤変形が起きたことを
示しており、図７に示した経時変化監視部５４に単位時
間Δｔ、歪増分０．０５％を設定しておくと、この時点
で警報５６を発生する。

【００５２】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。

【００５３】（実施の形態のまとめ）実施の形態に示さ
れた構成及び作用効果をまとめると次の通りである。

【００５４】［１］実施の形態に示された土砂崩壊検知
システムは、対象となる土砂上（１，２）に敷設された
歪検知用光ファイバ１０と、前記土砂上に所定間隔毎に
弛み１１１を有するよう敷設された温度検知用光ファイ
バ１１と、前記歪検知用光ファイバ１０と前記温度検知
用光ファイバ１１を切換えて各歪分布を計測する歪分布
計測手段（４）と、前記歪検知用光ファイバ１０の歪値
に対して前記温度検知用光ファイバ１１における温度変
化分の歪値を補正する演算を行ない、前記歪検知用光フ
ァイバ１０の真の歪値を算出する演算手段（５２）と、
前記演算手段（５２）にて算出された歪値が規定値以上
である場合、前記土砂の崩壊を検出する検出手段（５
４）と、から構成されている。

【００５５】このように上記土砂崩壊検知システムによ
れば、土砂崩壊の早期検知のため、斜面地などに歪検知
用光ファイバ１０と温度検知用光ファイバ１１を敷設
し、光スイッチ３で切換え、歪分布計測器（歪分布計測
手段）４を用いて各光ファイバ１０，１１の歪分布を測
定する。

【００５６】歪検知用光ファイバ１０は斜面地の形状変
化と共に伸縮するが、温度検知用光ファイバ１１は斜面
地にて弛み１１１をもって敷設されているため、温度検
知用光ファイバ１１では斜面地の形状変化に関係なく斜
面地の温度変化による歪値のみが測定される。

【００５７】したがって信号処理器（演算手段）５で
は、歪検知用光ファイバ１０の歪分布に対して温度検知
用光ファイバ１１における温度変化分の歪値の補正演算
を行なって真の歪値を算出し、規定値以上の歪値が検知
されると地砂崩壊の警報を出力する。また、歪変化の状
況を常時監視し所定時間内に規定値を越える歪変化を検
知すると、地砂崩壊の警報信号を出力する。よって、光
ファイバ１０，１１を簡易に敷設して、光ファイバ１
０，１１の敷設状態や温度変化の影響を受けることなく
土砂の崩壊を検知できる。

【００５８】［２］実施の形態に示された土砂崩壊検知
システムは上記［１］に記載のシステムであり、かつ前
記歪検知用光ファイバ１３を所定長毎に１回以上巻きつ
け前記土砂上（１，２）に敷設した。

【００５９】したがって上記土砂崩壊検知システムによ
れば、前記歪検知用光ファイバ１３を所定長毎に１回以
上巻きつけて土砂崩壊を検知するため、傾面地の局部的
な形状変化を高感度で検知でき、土砂崩壊の早期検知す
ることができる。

【００６０】［３］実施の形態に示された土砂崩壊検知
システムは上記［２］に記載のシステムであり、かつ前
記歪検知用光ファイバ１３を所定間隔毎に弛み１５を有
するように前記土砂上（１，２）に敷設した。

【００６１】したがって上記土砂崩壊検知システムによ
れば、前記歪検知用光ファイバ１３を所定長毎に１回以
上巻きつけるとともに所定間隔毎に弛みを有するように
して土砂崩壊を検知するため、急激な地盤変形を早期に
高感度で検知できる。すなわち、斜面地の形状変化を光
ファイバ１３の歪測定結果で監視し、所定時間内の歪変
化値が規定値を越えると土砂崩壊の警報を出力する。ま
た、所定時間内の歪変化が少ない場合もその変化量をモ
ニタし、光ファイバ１３における切断限界の歪を検知す
ると断線予防警報を出力する。このとき、前記光ファイ
バ１３の弛み１５を所定長くり出し、光ファイバの歪量
を初期値にもどす。そして、これら歪変化量を積算し、
規定値以上の歪量を越えると土砂崩壊の警報を出力す
る。

【００６２】

【発明の効果】本発明の土砂崩壊検知システムによれ
ば、光ファイバを簡易に敷設して、光ファイバの敷設状
態や温度変化の影響を受けることなく土砂の崩壊を検知
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る土砂崩壊検知
システムの構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る歪検知用光フ
ァイバと温度検知用光ファイバの敷設状態を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバの
特性を示す図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る斜面の側面図
であり、土砂崩壊前兆の斜面形状変化例を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る土砂崩解検知
システムの構成を示す図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバの
特性を示す図。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る土砂崩解検知
システムの構成を示す図。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る歪変化状況を
示す図。

【図９】従来例に係るマイクロベンディング法による地
盤崩壊の検知システムを示す図。

【図１０】従来例に係る光ファイバループ径と透過光減
衰量との関係を示す図。

【符号の説明】

１…斜面（傾面）２…斜面上部（傾面上部）３…光スイッチ４…歪分布計測器５…信号処理器６…通信回線７…引張り力８…亀裂９…はらみ１０…歪検知用光ファイバ１１…温度検知用光ファイバ１３…歪検知用光ファイバ１５…弛み２０…取付治具３１…接続部３２…マルチ光ケーブル５０…歪分布測定結果５１…歪分布測定結果５２…補正演算部５３…比較回路５４…経時変化監視部５５…警報器５６…警報５７…データ記録部５８…光ファイバ断線検知部５９…断線予防警報

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮坂政司神奈川県横浜市中区錦町12番地三菱重工業株式会社横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象となる土砂上に敷設された歪検知用光
ファイバと、前記土砂上に所定間隔毎に弛みを有するよう敷設された
温度検知用光ファイバと、前記歪検知用光ファイバと前記温度検知用光ファイバを
切換えて各歪分布を計測する歪分布計測手段と、前記歪検知用光ファイバの歪値に対して前記温度検知用
光ファイバにおける温度変化分の歪値を補正する演算を
行ない、前記歪検知用光ファイバの真の歪値を算出する
演算手段と、前記演算手段にて算出された歪値が規定値以上である場
合、前記土砂の崩壊を検出する検出手段と、を具備したことを特徴とする土砂崩壊検知システム。
【請求項２】前記歪検知用光ファイバを所定長毎に１回
以上巻きつけ前記土砂上に敷設したことを特徴とする請
求項１に記載の土砂崩壊検知システム。
【請求項３】前記歪検知用光ファイバを所定間隔毎に弛
みを有するように前記土砂上に敷設したことを特徴とす
る請求項２に記載の土砂崩壊検知システム。