低コストなセンサーネットワークを用いた斜面地盤の水理特性(集水・排水)の評価

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現在の自治体などによる降雨による斜面崩壊の警報発令・解除の基準は、個別の斜面の特性を考慮せず、地域単位で、雨の強度と持続時間の関係から経験的に作られている。個別の斜面ごとに特性を評価しておけば、豪雨時により細かい防災対応がとれる。そこで本研究では、豪雨ではない通常の降雨による土壌水分量の変化を常時モニタリングしておき、そのデータを用いて豪雨時の斜面の集水、排水過程を推定する方法について検討した。前年度に続いて、円柱状の1次元地盤模型を作成し、上端から様々な強度と長さの雨を降らせて、土壌水分量の変動を測定した。模型地盤の下端は定水位面に浸して一定の地下水面へ排水する状況を作った。この結果から、一定の水分が排水するのにかかる時間を比較することで、地盤条件や位置による排水性(水はけの良さ)を定量的に指標化して評価する方法を提案した。前年度は、モデルの定性的な傾向を示しただけだったが、今年度は、実験ケースを増やし、かつ詳細な測定を行い、具体的な数式モデルとして表現することができた。同一の地盤条件、同一の位置であれば、降雨終了後の排水の速度は、そのときの水分量によって一意に決まる値に、雨の量、強度によって決まる比例定数をかけたものになることが分かった。さらに、このモデルを使って、実際に豪雨が発生したときに、リアルタイムの測定データを使って、将来の土壌水分の排水過程を予測する具体的な手順を提案した。模型および実斜面での実測データを使って、これらの手法の有効性を検証した。さらに、斜面の土壌水分量を低コストで効率よく測定する方法として、地盤内の音波の伝わり方を使う方法について検討した。不飽和土中の弾性速度は、飽和度が高くなるほど遅くなる傾向があり、圧電素子を使った安価な振動センサーを開発して、これを測定する模型実験を実施した。前年度よりも精度の高い測定により、より明確な傾向が見いだされた。