日本は国の80%が山で、生活のそばに斜面が多くあります。全国では約20万箇所の地すべりや斜面崩壊の危険個所がり、これは、郵便ポストの数と同程度です。生活や財産を守り、安全に暮らすために斜面の監視は重要です。

一方では、道路建設や土地の造成などの建設工事、また、有効な資源の採掘のための露天掘り鉱山では、非常に大きな人工斜面が生まれます。ここにおいても、安全と経済性からも斜面の監視と安定評価が重要です。

本研究室では、GPS(人工衛星測量システム)を用いて、地盤の3次元変位を連続的にかつ自動的に計測するシステムを、古野電気(株)と共同研究を行い開発しました。

GPSといえば、カーナビでおなじみですが、このシステムではより高度に利用することで、mm単位で3次元変位を計測できます。この精度はGPSによる変位計測としては世界最高です。

現在、このシステムは全国様々な斜面の安全監視に適用されています。





計測の目的は、その結果に基づいて斜面の安定評価を行うことです。われわれは、計測変位に基づく独自の評価法、DMA(Displacement Monitoring Approach;変位モニタリングアプローチ)、を開発・提案しています。

この方評価法は、3つの方法から構成されています。つまり、(1)「時系列解析法」、(2)「幾何学情報解析法」、また、(3)「逆解析法」、です。

時系列解析法では、時々刻々得られる変位データから最終変位や変位速度、また、崩壊時刻を高精度に予測し、安全評価をします。

幾何学情報解析法では、計測した変位の方向や絶対値と地質構造や不連続面分布などの幾何学的情報を融合し、すべり面や移動ブロックを推定します。

逆解析法では、力学解析に基づいて計測変位から岩盤の強度定数などを推定し、現行設計で用いられる極限解析法をもちいて安全率を求めます。

DMAのコンセプトは、3つの方法を独立して用いるのではなく、それぞれの結果によって、総合的に斜面の安定性を評価しようとするものです。

計測結果に基づく斜面の安定評価法は、まだ確立されていないので、本研究室で提案したような新しい方法が期待されています。



1.石灰石露天掘鉱山

この露天掘鉱山は長さが1.2km幅600mの領域で石灰石が産出されています。斜面は、最終的には約300mの高さの長大なものとなります。これから何十年もの間、掘削されつづける斜面の安全監視のために、リアルタイムのGPS変位モニタリングシステムを設置しました。

1996年に試験的に導入をし、様々な実験とシステム改良を行い、1999年から安全監視のために本格的な運用をスタートしました。変位計測は1996年の設置当初から、24時間体制でリアルタイム連続観測を行っています。

現在、斜面高さは130mであり、掘削による斜面の顕著な変位はなく、安全に採鉱されていることが確認されています。

このような広大な領域の斜面に対する安全監視の手法はほとんどなく、われわれの研究室で開発したGPS変位モニタリングシステムが威力を発揮しています。

2.地すべり斜面
この地すべり斜面は、長さ600m幅200mの領域で古い時代から活発な地すべり挙動を示しています。

この斜面では、当初リアルタイムモニタリングシステムを設置し、場所によっては年間数10cmもの大きな変位が生じていることがわかりました。

その後、太陽電池によって電源を供給するオフラインシステムに切り替え、連続計測を継続しました。

その結果、地すべり対対策工事を実施した場所では変位が小さく、対策の効果が明らかになったこと、また、計測された3次元変位ベクトルの方向から、斜面は基盤面に沿って西南方向に移動していることが判明しました。

このように、これまで困難であった3次元変位計測が連続的に実施できることにより、詳細な地すべり挙動が把握でき、地すべりのメカニズムの解明や対策工事の計画・評価に極めて有効であることが明らかになりました。
3.道路斜面

道路建設に伴い、山腹が掘削され斜面が生まれます。脆弱な斜面には補強や滑り抑止の対策が施されますが、激しい降雨などによって地盤がゆるむとすべりや崩壊につながる危険な状態になることがあります。

日常から安全監視を行い斜面の挙動を把握しておくと、いざというときの判断(警報や避難)の役に立ちます。また、降雨や地震などののち、斜面の挙動が安定な状態に戻ったかどうかの判断に活用できます。

精度よく、しかも、経済的に斜面の挙動監視を行う方法として、GPS変位モニタリングシステムは優れています。
研究成果

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