弾性波伝播を利用した斜面地盤崩壊予兆の検知

研究は、降雨による斜面の表層崩壊に焦点を置き、斜面崩壊予測の指標として斜面表層内の弾性波の伝播特性を用いることを目的とした。斜面崩壊に至るまでに斜面表層での水分量やせん断力の変化が弾性波速度に与える影響や斜面崩壊時の弾性波速度の変化についての研究を行った。必要となる実用的な測定機器と計測アルゴリズムを開発し、室内模型実験により弾性波速度に対する水分量変化や変形などの影響を確認するとともに実際に阿蘇の自然斜面に設置して観測・検証を行った。室内実験に用いた装置は多重せん断土槽である。高さ0.05m、長さ0.54m、奥行き0.6mのフレームを20段積み重ねることができ最大1mの高さの土槽である。各段にせん断力を与えた後に変位が生じた場合にはそのままの状態を維持し、変位が止まった段階で降雨を開始し、降雨時の変位が止まったら、排水を行った。土層破壊までせん断力を上げながら繰り返し実験を行った。実験結果から弾性波速度と垂直応力、含水率、せん断変位の特性と関係式が推定された。実斜面における表層の変形や土壌水分量の変化を弾性波で観測することを試みた。熊本県阿蘇市的石の斜面を対象に2018年5月から2019年12月にかけて観測したデータを用いて各特性の相関性について検討を行った。装置は、発信機、受信機及びデータ収録装置などからなる。発信機は、電磁石によりハンマーでケースを打撃する機構を持ち、10分間隔でインパルス的な振動を地中に発生させる。受信機は高感度の加速度センサ(ADXL354)である。また、土中の含水状態を把握するためにEC-5を土中に埋めて体積含水率を測定した。2019年度は、弾性波速度の変化を測るために100ｋHzでサンプリングできるデータ収録装置に改良した。実斜面に適用してモニタリングを行った結果、弾性波速度と含水量との変化傾向は室内実験結果と一致することを確認した。

研究は、降雨による斜面の表層崩壊に焦点を置き、斜面崩壊予測の指標として斜面表層内の弾性波の伝播特性を用いることを目的とした。斜面崩壊に至るまでに斜面表層での水分量やせん断力の変化が弾性波速度に与える影響や斜面崩壊時の弾性波速度の変化についての研究を行った。必要となる実用的な測定機器と計測アルゴリズムを開発し、室内模型実験により弾性波速度に対する水分量変化や変形などの影響を確認するとともに実際に阿蘇の自然斜面に設置して観測・検証を行った。室内実験に用いた装置は多重せん断土槽である。高さ0.05m、長さ0.54m、奥行き0.6mのフレームを20段積み重ねることができ最大1mの高さの土槽である。各段にせん断力を与えた後に変位が生じた場合にはそのままの状態を維持し、変位が止まった段階で降雨を開始し、降雨時の変位が止まったら、排水を行った。土層破壊までせん断力を上げながら繰り返し実験を行った。実験結果から弾性波速度と垂直応力、含水率、せん断変位の特性と関係式が推定された。実斜面における表層の変形や土壌水分量の変化を弾性波で観測することを試みた。熊本県阿蘇市的石の斜面を対象に2018年5月から2019年12月にかけて観測したデータを用いて各特性の相関性について検討を行った。装置は、発信機、受信機及びデータ収録装置などからなる。発信機は、電磁石によりハンマーでケースを打撃する機構を持ち、10分間隔でインパルス的な振動を地中に発生させる。受信機は高感度の加速度センサ(ADXL354)である。また、土中の含水状態を把握するためにEC-5を土中に埋めて体積含水率を測定した。2019年度は、弾性波速度の変化を測るために100ｋHzでサンプリングできるデータ収録装置に改良した。実斜面に適用してモニタリングを行った結果、弾性波速度と含水量との変化傾向は室内実験結果と一致することを確認した。