弾性波伝播を利用した斜面地盤崩壊予兆の検知

利用弹性波传播检测边坡地面破坏的迹象

• 批准号: 18J15176
• 负责人: 陶 尚寧
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15176/
• 关键词: 斜面崩壊; 早期警報; 弾性波速度; 多重せん断土槽; モニタリング; 斜面表層崩壊; 減衰

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。

The aim of this paper is to study the characteristics of the propagation of natural waves in the surface layer of the inclined plane. A study on the variation of water component and breaking force in the surface layer of inclined plane from the time of inclined plane collapse to the time of inclined plane collapse The necessary measurement equipment, measurement equipment, indoor model, measurement equipment, indoor model, indoor model Indoor equipment is installed in multiple trenches. The height is 0.05m, the length is 0.54m, and the height is 0.6m. Each section is divided into two parts: the first part is divided into two parts: the second part is divided into three parts: the third part is divided into four parts: the fourth part is divided into four parts The soil layer is broken and the force is broken. The results show that the relationship between wave velocity, vertical force, water content, temperature and temperature can be deduced. The surface layer of the slope changes and the water component changes. The slope of the stone in Kumamoto Aso City was examined from May 2018 to December 2019. Equipment, transmitter, receiver and recording equipment The signal generator is powered by electromagnets, and the vibration of the electromagnets occurs at intervals of 10 minutes. The receiver is highly sensitive to acceleration (ADXL354). Determination of EC-5 and volumetric moisture content in soil In 2019, the change of the speed of the magnetic wave was measured at 100kHz, and the recording device was improved. Inclination is applied to the results of the operation, the wave velocity and the tendency of the water content to change, and the results of the indoor operation are confirmed

项目成果

ESTIMATION OF THE INSTABILITY OF SLOPE SURFACE LAYER BY ELASTIC WAVE ATTENUATION CHANGING WITH SOIL MOISTURE AND DEFORMATION

弹性波衰减随土壤水分和变形变化估计坡面层失稳性

• DOI: 10.21660/2020.70.9243
• 发表时间: 2020
• 期刊: International Journal of GEOMATE
• 影响因子: 0.7
• 作者: Tao Shangning;Uchimura Taro;Fukuhara Makoto;Tang Junfeng
• 通讯作者: Tang Junfeng

Factors affecting elastic wave velocities in rainfall-induced shallow slope failure

降雨诱发浅层边坡破坏弹性波速影响因素

• 发表时间: 2020
• 作者: Shangning Tao;Taro Uchimura;Fukuhara;M.; Tang;J
• 通讯作者: J

Physical Model Experiments on Water Infiltration and Failure Modes in Multi-Layered Slopes under Heavy Rainfall

• DOI: 10.3390/app10103458
• 发表时间: 2020-05
• 期刊: Applied Sciences
• 作者: Junfeng Tang;Uchimura Taro;Dong Huang;Jiren Xie;Shangning Tao

Elastic wave attenuation in slope surface using multi-layer shear model tests

利用多层剪切模型试验研究坡面弹性波衰减

• 发表时间: 2019
• 作者: Shangning Tao;Taro Uchimura;Tomoya Shibata;Makoto Fukuhara;Ryosuke Takahashi
• 通讯作者: Ryosuke Takahashi

Evaluation of Soil Moisture and Shear Deformation Based on Compression Wave Velocities in a Shallow Slope Surface Layer

基于浅坡面层压缩波速的土壤湿度和剪切变形评估

• DOI: 10.3390/s19153406
• 发表时间: 2019
• 期刊: Sensors
• 影响因子: 3.9
• 作者: Tao Shangning;Uchimura Taro;Fukuhara Makoto;Tang Junfeng;Chen Yulong;Huang Dong
• 通讯作者: Huang Dong