JPH11316141A - 岩盤落石検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 崖崩れ、落石を地形の移動を計測することに
より検出する。検出に電線を用いると電車線路電流や雷
電流をノイズとして受けるため誤動作することが多かっ
た。 【解決手段】 地面に固定した複数の地面連動部３と、
地面連動部内を通した光ファイバ４で構成され地形変形
による地面連動部３の移動が、接続された光ファイバ４
に伸縮、ゆがみ、切断等の変化をおよぼす。上記光ファ
イバ４の変化により光受光部２で受光する光強度の変化
を測定することにより地形の移動を検出する。崖１００
などに地形の変化が生じたときには直ちに検出すること
ができ、大災害を未然に又は最小限にくい止めることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、道路、鉄道、住
宅地の上の崖などで落石、崖崩れの前兆を検出するため
のものである。

【０００２】

【従来の技術】地すべりや土砂崩れ、落石等を事前に検
出することは交通安全、住宅地の事故防止のために有用
である。これらは何の前ぶれもなく突然発生する場合も
あるが、たいていの場合は少なくとも数十分前に、地表
面での変化がわずかであるが生じる例が多いので、従来
から、これらの変化を検出する方法が種々行われてい
る。

【０００３】又、それが、人里離れた山中の道路や鉄道
で生じた場合には、事象の発生そのものに人々が気付か
ないため、事前の検出でなく、発生後の検出であって
も、その後の交通事故等を防止する上で有効である。

【０００４】図９は、特開平８−４３１４８号公報に示
された、従来の地すべり検知装置の構成を示すものであ
る。図は鉄道線路１０の崖地１４や盛土１２の地すべり
を検知する場合を示している。鉄道線路１０の近くの崖
地１４や鉄道線路１０を敷設する盛土１２などの、地す
べりを検知しようとする場所に、防護ネット１３の張ら
れたネットフェンス８が設けられる。

【０００５】また、土砂崩れや落石などを防止するた
め、予め防護ネット１３の張られたネットフェンス８が
設けられていたり、崖地１４や盛土１２の表面に、直接
防護ネット１３が張られている。これらの新設または既
設の防護ネット１３にセンサを取付け、これらの防護ネ
ット１３の振動から地すべりの有無を検出する。

【０００６】防護ネット１３は、土砂崩れや落石などが
あると、衝撃を受けたり部分的な破損などにより振動を
起すので、この振動から地すべりを検出して信号を出力
するために第１のセンサケーブル１５および／または第
２のセンサケーブル１６が防護ネット１３に直接取付け
られる。

【０００７】振動の強弱により感度の異なる第１、第２
センサケーブル１５、１６を取付けると地すべり、また
は、それ以外の外圧により、防護ネット１３が振動する
と、第１、第２のセンサケーブル１５、１６は、その振
動に対応した信号を検出する。演算制御部２１では、第
１、第２のセンサケーブル１５、１６に所定値以上の出
力があるとき、落石であるとする信号が出力部２２に出
力し、第１のセンサケーブル１５にのみ出力があると
き、土砂崩れであると判別した信号が出力し、第２のセ
ンサケーブル１６にのみ出力があるとき、人為的な接触
によるものと判別した信号が出力し、ともに出力がない
とき、振動なしと判別した信号が出力する。これらによ
り通報機で地すべり発生の警報を発するとともに、表示
装置（図示しない）に表示する。

【０００８】なお９は、演算制御部２１や出力部２２に
電源を供給するための太陽電池である。次に図９のセン
サケーブル１５、１６について説明する。図１０はセン
サケーブル１５の、図１１はセンサケーブル１６の断面
図である。

【０００９】前記第１、第２のセンサケーブル１５、１
６は、防護ネット１３に振動が発生したとき、その振動
が第１、第２のセンサケーブル１５、１６に伝わり、ト
ライボ効果により第１、第２のセンサケーブル１５、１
６に電気信号を発生させ、この信号を演算制御部２１へ
送るようになっているものである。

【００１０】このうち、第１のセンサケーブル１５は、
図１０に示すように、芯線７１を絶縁体７２で被覆し、
その外周にアース線７３を巻き付け、さらにその外周に
外部被覆７４で被覆した同軸ケーブルからなるもので、
弱い衝撃から強い衝撃の振動まで全範囲に感度が高くな
るように設定されている。また、前記第２のセンサケー
ブル１６は、図１１に示すように、同軸ケーブルからな
る第１のセンサケーブル１５の外周をゴムパイプ１９で
被覆し、さらにその外周をステンレス管２０で保護した
ものであり、弱い衝撃の振動に感度が鈍く、中程度以上
の強い衝撃の振動に感度が高くなるように設定されてい
る。

【００１１】これらの第１のセンサケーブル１５と第２
のセンサケーブル１６は、それぞれ単独で用いてもよい
が、２本を一対とするような組み合わせをし、かつ、前
述のような回路上での処理をすることによって、地すべ
りのうち、土砂崩れと落石の判別のみならず、地すべり
以外の外圧、例えば、風、雨、雪、倒木、落石、動物な
どとの判別もできるものである。

【００１２】センサケーブル１５、１６は芯線１とアー
ス線との間に図１２に示すように直流電圧が印加され
る。そして第１のセンサケーブル１５および／または第
２のセンサケーブル１６の振動、衝撃などにより、芯線
７１と絶縁体７３との間の容量変化が生じ、電圧計６で
数ｍＶから数１００ｍＶの電圧変化として検出される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の地すべり検知装
置は以上のように構成されているので、金属性のフェン
ス（金綱）を広げているため太陽熱により伸びたり、風
で振動したりすると、これがノイズとして検出されてし
まうと言う問題があった。

【００１４】又、例えば電車線路に沿って地表に長大な
距離に渡って電線を設置することになるので、電車線路
電流（地電流）や雷電流を検出してしまい誤警報が生じ
ると言う問題があった。以上のような問題は電線（同軸
ケーブル）をセンサとして用いている点に根本的な問題
がある。

【００１５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、網状または放射状に光ファイ
バを設置することで、崖崩れや落石が発生しそうな箇所
全体の地形の変化を計測できる。また、電線をセンサと
して用いずに、光ファイバを使用することにより雷電流
や電車線路電流の影響を受けることが少ない地すべり検
地装置を得ようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明による岩盤落石
検出装置は、外力による変形を受けると光伝送損失が変
化する光ファイバとこの光ファイバの一端に設けた発光
器と、他端に設けた光電変換器とからなる光変形セン
サ、前記光電変換器の出力の変動を監視して、この変動
量が所定の値を越えたとき警報を発する監視出力回路と
からなるものである。光ファイバの使用は雷電流や電車
電流によるノイズの混入を防止する作用がある。

【００１７】また、複数の光変形センサを、監視すべき
岩盤の表面に綱目状に配設し、これら複数の光変形セン
サの光電変換器の出力を監視するものである。網状配置
は監視する面積を容易に広くする作用がある。

【００１８】また、光変形センサは１つの発光器に一端
を向けて、この発光器の周りに放射状に配設した複数の
光ファイバと、この複数の光ファイバそれぞれの他端に
設けた光電変換器とからなるものである。放射状配置は
発光部の個数を減らす作用がある。

【００１９】また、１つの岩盤上に設けた２つの電極
と、この２つの電極間の抵抗を測定する手段と、この抵
抗値の変化を監視する抵抗監視手段とを合せ持つもので
ある。抵抗変化の監視は光ファイバによる岩盤移動の検
出の信頼性を向上する作用がある。

【００２０】また、岩盤上に設置したマイクロフオン
と、このマイクロフオンの出力の周波数スペクトルを検
出する検出手段と、この周波数スペクトルがあらかじめ
定めた範囲にある間に検出した抵抗変化のみを異常変化
であると判断する手段を有するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１による岩盤落石検出装置を図に基づいて説
明する。図１において、例えば発光ダイオードや白熱電
球からなる光発光部１と例えばフォトダイオードからな
る光受光部２を備え、樹脂又は鋼管保護管で作った地面
連動部３の中を通した光ファイバ４で連結する。上記光
ファイバ４の両端が、光発光部１と光受光部２の対とな
るように据え付け、この方法で崖１００から道路９９に
崖崩れや落石の可能性が有る箇所を網状９０となるよう
に据え付ける。これにより、地面連動部３が外力によっ
て変形した変化を光ファイバ４が受け、光発光部１から
発せられた光強度に影響が現れ、変化が起こったことが
検出される。

【００２２】なお、光ファイバに与えられた変形によっ
て光ファイバ内の伝送損失が変化することを用いて、な
んらかの位置変化を捉えることは、例えば特開昭６１−
２５８１３１号公報に開示されている。地面連動部３の
詳細を図２に示す。地面連動部３の材質強度の選択は検
出目標とする地すべりの程度によって選択する。軽徴な
地すべりをも検知したいときには、地面連動部は例えば
やわらかいゴムホース状のものとすればよい。

【００２３】次に動作について説明する。図１において
光発光部１より一定強度の光を発光する。発せられた光
は光ファイバ４を通り光受光部２に到達する。光受光部
２では受光した光の強度を計測する。光ファイバ４の伸
縮や曲がりなどにより、モーメントがかかる、あるいは
変形が生じると光信号の損失量に変化が生じる。この特
性を利用し地面連動部３の移動量を計測する。地面連動
部３は地表面に固定されている。地面連動部３は４方向
の光ファイバ４、１４、２４、３４に接続されているた
め前後左右の４方向の変化で監視することになり４方向
の信号の合成により、中間の角度方向への移動変化量を
も測定することが出来る。発光部１と光受光部２は図２
のように４辺の対角位置に設定するのがよい。

【００２４】図３は検出回路の構成を示すブロック図で
あり、２０は複数光受光部２を自動的に例えば１秒間１
０点程度を順次選択するスキャナー回路、２１は受信し
た信号をあらかじめ記憶している標準値と比較して、差
に応じた警報を出力する監視出力回路である。監視する
エリアが狭小であり、光ファイバを１本しか設けないと
きにはスキャナー回路２０が省略できることは言うまで
もない。

【００２５】なお、光発光部１と光受光部２と光ファイ
バ４とを有する地面連動部３は光変形センサを構成し、
地面に固定されている。

【００２６】実施の形態２．図４において、実施の形態
１の図２と同様の光発光部１を中心として放射状に地面
連動部３と光受光部２を備えたものである。光ファイバ
４の両端が、光発光部１と光受光部２の対となるように
据え付け、この方法で崖１００などで崖崩れや落石の可
能性が有る箇所で特に突起しているような箇所１０１に
放射状となるように据え付ける。これにより、地面連動
部３の変化を光ファイバ４が受け、光発光部１から発せ
られた光強度に影響が現れ、どの地点にどれだけの変化
が起こったかを計測する。

【００２７】次に動作について説明する。図４において
光発光部１より一定強度の光を発光する。発せられた光
は光ファイバ４を通り、光受光部２に到達する。光受光
部２では受光した光の強度を図３の方法により計測す
る。光ファイバ４の伸縮や曲がりなどにより、モーメン
トがかかると光信号の損失に変化が生じる特性を利用し
地面連動部３の移動量を計測する。地面連動部３は放射
状に接続されているため複数方向の変化で監視すること
になる。また地面連動部３は４方向の合成により４方向
のみではなく、平面上のあらゆる方向の移動変化量を測
定することが出来る。

【００２８】実施の形態３．以下この発明の実施の形態
３を図に基づいて説明する。図６において、光発光部１
と光受光部２を備えた地面連動部３の中を通した光ファ
イバ４で連結する。動作その他は実施の形態１と同様で
あるが、実施の形態１では光発光部、光受光部を１対毎
に設けたのに対し、全体で１個の光発光部１、光受光部
２を設けたことを特徴とする。これにより、岩盤のどの
部分から順番に動き始めたかを知ることはできないが、
岩盤が動き始めたこと自体を検出することは可能であ
り、発光部１、受光部２、スキャナー回路２０、監視出
力回路２１等の数量を減らすことで大幅なコストダウン
を行うことができる。なお、地面連動部３の配置は、図
６のように縦横に配置するだけでなく、図４のような突
起部１０１に対しては図７のようにしてもよい。

【００２９】実施の形態４．岩盤の落石は、図８に示す
ように、長年のうちに岩盤３０の内部にしみこんだ水分
が凍結をくり返し岩盤のひび割れ３１を大きくしていく
ことが原因の一つであると考えられる。この岩盤３０の
ひび割れ３１の大きさを検出するため、岩盤３０のひび
割れ３１の両側に電気端子３２、３３を埋めこみ電流Ｉ
を流すことにより岩盤の抵抗値の変化を計測する。これ
により２つの端子の間で岩盤が動き始めたことを、光フ
ァイバで検出する前に岩盤の微小な動きを検出すること
ができ、事前に対策を立てることができる効果がある。

【００３０】なおこの方法は実施の形態１と組み合わせ
ることにより岩盤の微小な動きから大きな動きまでを連
続的にとらえることができるため、岩盤落石検出の精度
が向上する。しかし、上記の方法では岩盤のひび割れだ
けでなく降雨等による抵抗値変化が発生することも考え
られるので、ひび割れ３１の近くにマイク３６を埋め込
み、音声解折装置２２で検出音の周波数スペクトルを解
析し、ひび割れの際に発生する周波数スペクトルと一致
した場合のみ、ひび割れ発生と判断し、電流Ｉの計測結
果と合せて判定するようにした方がよい。

【００３１】

【発明の効果】この発明は以上のように電線をセンサと
して用いないよう構成されているので、電車線に沿って
設置しても、電車線路電流をひろい上げたり、雷電流を
検出したりすることがないという効果が得られる。

【００３２】又、太陽光線や風によってノイズを生じる
ことがない。

【００３３】又、岩盤抵抗を測定する手段と組合せて用
いているので、計測の信頼性が高い。

【００３４】又、岩盤の音を検出し、これを監視する手
段を組合せて用いているので計測の信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による岩盤落石検出
装置を示す全体構成図である。

【図２】 図１の部分拡大図である。

【図３】 図１の検出回路のブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による岩盤落石検出
装置の全体構成図である。

【図５】 図４の部分拡大図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による岩盤落石検出
装置の検出器部分を示す図である。

【図７】 図６の検出器の他の例である。

【図８】 この発明の実施の形態４による全体構成図で
ある。

【図９】 従来の地すべり検出装置の構成を示す図であ
る。

【図１０】 図９のセンサケーブル１５の構造説明図で
ある。

【図１１】 図９のセンサケーブル１６の構造説明図で
ある。

【図１２】 図９のセンサケーブルの動作原理説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 光発光部、 ２ 光受光部、
３、１３、２３、３３ 地面連動部、 ４、１４、２
４、３４ 光ファイバ、２０ スキャナー回路、
２１ 監視出力回路、３０ 岩盤、
３２、３３ 岩盤に埋めこんだ端子、Ａ
電流計、 ３６ マイク、３
７ 音声解折装置、 ９０ 綱状配置、
９９ 道路、 １００ 崖、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力による変形を受けると光伝送損失が
   変化する光ファイバとこの光ファイバの一端に設けた発
   光器と、他端に設けた光電変換器とからなる光変形セン
   サ、この光変形センサを監視対象たる岩盤などに固定
   し、前記光電変換器の出力の変動を監視して、この変動
   量が所定の値を越えたとき警報を発する監視出力回路と
   からなることを特徴とする岩盤落石検出装置。
2. 【請求項２】 複数の光変形センサを、監視すべき岩盤
   の表面に綱目状に配設し、これら複数の光変形センサの
   光電変換器の出力を監視することを特徴とする請求項１
   に記載の岩盤落石検出装置。
3. 【請求項３】 光変形センサは１つの発光器に一端を向
   けて、この発光器の周りに放射状に配設した複数の光フ
   ァイバと、この複数の光ファイバそれぞれの他端に設け
   た光電変換器とからなることを特徴とする請求項１に記
   載の岩盤落石検出装置。
4. 【請求項４】 １つの岩盤上に設けた２つの電極と、こ
   の２つの電極間の抵抗を測定する手段と、この抵抗値の
   変化を監視する抵抗監視手段とを合せ持つことを特徴と
   する請求項２に記載の岩盤落石検出装置。
5. 【請求項５】 岩盤上に設置したマイクロフオンと、こ
   のマイクロフオンの出力の周波数スペクトルを検出する
   検出手段と、この周波数スペクトルがあらかじめ定めた
   範囲にある間に検出した抵抗変化のみを異常変化である
   と判断する手段を有することを特徴とする請求項４に記
   載の岩盤落石検出装置。