岩盤崩壊のモニタリング技術

岩盤崩壊の観測手法
Monitoring method for
rock slope failure
岩盤崩壊の特徴
Characteristics of rock slope failure
• 土石流、地滑り、がけ崩れに比べて発生頻度は低い
が、甚大な災害となりうる
The frequency of occurrence is less compared with
debris flow, landslide and surface slope failure, but it
may result in a heavy disaster.
• 前兆現象を認識しにくい場合も多い
Not so easy to recognize the warning sign in many
cases
岩盤崩壊の形態
Type of rock slope failure
•
•
•
•
崩落 Fall
すべり Slide
転倒 Toppling
座屈 Buckling
研究の背景と目的
Background and purpose of the study
•
•
•
•
岩盤崩壊は大規模でハード対策は困難
Rock slope failure occurs at a large scale in many cases, and ‘hard’
mitigation measures are difficult.
当面はモニタリングで対応せざるを得ない
Monitoring should be taken at present.
計測技術の向上と評価方法の開発が必要
Improvement of monitoring technique and
development of estimation technique are
necessary.
－岩盤斜面の観測データが不足－
Lack of monitoring data in actual rock
slope to examine above problem
実際に岩盤斜面を計測
Monitoring of actual rock slope
豊浜トンネル岩盤崩落(1996年、日本)
Large scale rock fall at Toyohama tunnel
(in 1996, Japan)
豊浜地区（小樽開発建設部）
北海道古平郡
古平町
1997/4 ～2000/ 12
雄冬岬トンネル地区（札幌開発建設部）
安瀬地区（札幌開発建設部）北海道浜益郡
北海道厚田郡
浜益村
1998/4 開始
厚田村
1997/4 開始
立岩覆道地区（小樽開発建設部）
北海道島牧郡
島牧村
1999/4 開始
安瀬
北海道厚田郡
田村
厚
層雲峡四の岩地区
（旭川開発建設部）
北海道上川郡
上川町
1990/3 開始
馬場目地区（東北地建）
馬場目
秋田県南秋田郡
秋田県南秋田郡五
五条目町
1997/3～1999/3
条目町
鰺ヶ崎地区（東北地建）
試験フィールド
山形県鶴岡市 1998/1 開始逢坂
天瀬地区（九州地建）
大分県日田郡
天瀬町
1997/4 開始
天ヶ瀬
大分県日田郡
天ヶ瀬町
逢坂地区（北陸地建）
石川県
1997/4 開始
珠洲市
石川県珠洲市
2000/4 再開
幌満地区（室蘭開発建設部）
北海道様似郡
様似町
1998/6 開始
海尻地区（関東地建）
海尻
栃木県塩谷郡
栃木県塩谷郡
栗山村
1997/11 開始
栗山村
赤沢地区（中部地建）
静岡県
1997/7 開始
伊東市
赤沢
天鳥橋西地区（近畿地建）
静岡県伊東市
和歌山県西牟婁郡
すさみ町
1997/4 ～2001/3
板木野地区（四国地建）天鳥橋西
和歌山県西牟婁郡
試験ﾌｨｰﾙﾄﾞ
下名
すさみ町
常時微動解析
下名地区（四国地建）
徳島県三好郡
高知県長岡郡
徳島県三好郡
山城町
大豊町 1997/4 開始
山城町
1997/3～1999/3
凡　例
岩盤モニタリング地区
試験フィールド
（白抜きは、計測終了）
岩盤崩壊モニタリング実施個所位置図
Location map of monitoring site for rock slope failure
Tiltmeter
計器の設置事例（天鳥橋西地区）
Example of instruments installed on
the rock slope
(Amadoribashi-nishi monitoring site)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
伸縮計 Extensometer
亀裂変位計 Crack gauge
傾斜計 Tiltmeter
鋼尺 Steel scale
ＡＥセンサー
AE (acoustic emission) sensor
ﾃﾞｼﾞﾀﾙｶﾒﾗ（画像計測)
Digital camera (image measurement)
監視カメラ Monitor camera
温度計 Thermometer
雨量計 Rain gauge
etc.
Crack gauge
Extensometer
AE sensor
Steel scale
周期的な変動特性 Cyclic fluctuation of data
•
•
•
伸縮計、亀裂変位計、傾斜計 Extensometer, Crack gauge, Tiltmeter
周期的な変動 Cyclic fluctuation
日変動、年変動 1 day cycle, 1 year cycle
温度との相関性 Correlative with temperature
岩盤崩壊に関係する累積変位を周期的変動と区別して検出する必要がある
It is necessary to detect accumulative movement related with failure
distinctly from cyclic fluctuation.
夏 Summer
Spring
計
測
値
年間の最大値
春
Spring 春
秋 Autumn
Winter
冬
年間変動幅
Fluctuation range
of 1 year cycle
年間の最小値
時間
７月
拡大
１月
１日の最大値
１日の最小値
１日
１日の変動幅
日周期変動
Fluctuation range of 1 day cycle
計測値の周期的変動の模式図 Schematic figure of cyclic fluctuation of data
地表面伸縮計 Extensometer
表面クラック変位計 Crack gauge
地盤傾斜計 Tiltmeter
系列3
系列5
0.5
1.5
0.4
1
0.3
0.2
0.5
0.1
0
0
地盤傾斜計の年変動幅(ﾟ)
2.5
0.6
Fluctuation range of 1 year cycle：tiltmeter (degree)
Kyushu
(Amagase site)
九州(天瀬地区)
Kinki
(Amadori-bashi
nishi site)
四国(下名地区)
Shikoku
(Shimomyo
site)
近畿(天鳥橋西地区)
Hokuriku
(Ousaka site)
2
北陸(逢坂地区)
Kanto
(Umijiri site)
関東(海尻地区)
Tohoku
(Babame site)
東北(馬場目地区)
Hokkaido
(Yasosuke site)
北海道(安瀬地区)
地表面伸縮計及び表面クラック変位計の計測値の年
変動幅(mm)
Fluctuation range of 1 year cycle：extensometer and crack gauge (mm)
計測値の地区別年変動幅
fluctuation range of 1 year cycle in each site
従来型計測器の計測値の地区別年変動幅
0.7
画像解析（固定されたデジタルカメラで撮影）
Image measurement (taken using fixed digital camera)
Nov. 19, 1998
Nov. 19, 1998
Jan. 21, 1999
Feb. 18, 1999
Feb. 28, 1999
２時期の画像の重ね合わせ（1998年11月19日及び1999年２月18日）
Overlapping of 2 images taken in different time (Nov.11, 1998 and Feb.18, 1999)
２時期の画像の重ね合わせ（1998年11月19日及び1999年２月18日）
Overlapping of 2 images taken in different time (Nov.11, 1998 and Feb.18, 1999)
(ピクセル)(Pixels)
(m)
Extensometer S-1
1000
3.5
S-1伸縮計
凡
900
①
例
1998/10/31
⑤
0日
3.0
1998/12/12 42日
800
②
1999/01/07 68日
2.5
1999/02/05 97日
700
⑥
1999/02/28 120日
Extensometer S-5
A3
ﾌﾞﾛｯｸ
600
500
S-5伸縮計
2.0
1.5
400
300
A2
ﾌﾞﾛｯｸ
④
200
③
0.5
⑧
100
0
1.0
⑦
0.0
0
200
400
600
800
1000
1200 (ピクセル)
(Pixels)
岩盤ブロック縁のトレース Tracing lines of edges of rock blocks
Displacement (mm)
移動量(mm)
250
Displacement (Pixels)
移動量(ピクセル)
70
Extensometer S-5
60
S-5伸縮計
200
50
150
⑧
40
⑥ S-1伸縮計 Extensometer S-1
⑦
①
30
100
②
⑤
④
③
20
50
10
0
1998/10/31 11/19
12/12 12/24 1999/1/7 1/21
2/5
2/18 2/28
各計測点の移動量 Displacement of each point
3/15
0
94
13
ＡＥ－５（Ａ３ブロック）
10
200
9
160
7
6
累積イベント数（回）
AE event
Number of accumulative
イベント数（回／分）
AE event per minute
Number of
8
120
5
4
80
3
2
40
1
14:30
14:00
13:30
13:00
12:30
12:00
11:30
11:00
10:30
10:00
9:30
9:00
8:30
8:00
7:30
7:00
6:30
0
6:00
0
３／１５
８時間前
７時間前
６時間前
５時間前
４時間前
３時間前
２時間前
１時間前
崩壊時のAEセンサーデータ AE sensor data at the rock slope failure (March 15, 1999)
AE：Acoustic emission (Elastic wave generated by the micro-scale internal destruction in the rock body)
転倒崩壊の事例（天鳥橋西地区）
Example of toppling failure (Amadoribashi-nishi site)
A3 block
地盤伸縮計・地盤傾斜計　経時変化グラフ A2 block failure A3ﾌﾞﾛｯｸ崩壊 failure
A2ﾌﾞﾛｯｸ崩壊 1999/3/15
累積変位量　（㎜）
250
1999/2/27
350
地盤伸縮計・地盤傾斜計累積変位
Ａ２ブロック
Accumulative displacement：
A2 block 変位量
Extensometer and tiltmeter
Extensometer S-5 (伸縮計S-5)
300
250
台風接近時
に急激変位
200
200
Ａ３ブロックＡ２小崩壊
Ａ２小崩
A3 block 傾動量
壊
Tiltmeter K-1 (傾斜計K-1)
150
150
100
Ａ３ブロック
変位量
(伸縮計S-1)
50
100
50
A3 block Extensometer S-1
0
25004/01 05/31 07/30 09/28 11/27 01/26 03/27 05/26 07/25 09/23 11/22 01/21
200
１９９７年　１９９８年
Daily rainfall
日雨量
１９９９年
150
100
50
0
04/01
05/31
07/30
09/28
11/27
01/26
03/27
05/26
１９９７年　１９９８年
07/25
09/23
11/22
01/21
１９９９年
0
Accumulative tilt (minute)
300
日雨量　（㎜）
Daily rainfall (mm)
Accumulative displacement (mm)
350
累積傾斜量　（分）
Accumulative displacement graph (Amadoribashi-nishi site)
A3 block
地盤伸縮計・地盤傾斜計　経時変化グラフ A2 block failure A3ﾌﾞﾛｯｸ崩壊 failure
A2ﾌﾞﾛｯｸ崩壊 1999/3/15
累積変位量　（㎜）
250
1999/2/27
350
地盤伸縮計・地盤傾斜計累積変位
Ａ２ブロック
Accumulative displacement：
A2 block 変位量
Extensometer and tiltmeter
Extensometer S-5 (伸縮計S-5)
300
250
台風接近時
に急激変位
200
200
Ａ３ブロックＡ２小崩壊
Ａ２小崩
A3 block 傾動量
壊
Tiltmeter K-1 (傾斜計K-1)
150
150
100
Ａ３ブロック
変位量
(伸縮計S-1)
50
100
50
A3 block Extensometer S-1
0
25004/01 05/31 07/30 09/28 11/27 01/26 03/27 05/26 07/25 09/23 11/22 01/21
200
１９９７年　１９９８年
Daily rainfall
日雨量
１９９９年
150
100
50
0
04/01
05/31
07/30
09/28
11/27
01/26
03/27
05/26
１９９７年　１９９８年
07/25
09/23
11/22
01/21
１９９９年
0
Accumulative tilt (minute)
300
日雨量　（㎜）
Daily rainfall (mm)
Accumulative displacement (mm)
350
累積傾斜量　（分）
Accumulative displacement graph (Amadoribashi-nishi site)
A2ブロック累積変位（地盤伸縮計SL-5）
Accumulative displacement graph of A2 block (Extensometer SL-5)
Fitting curve
(Best-fit with hourly data) estimated
Actual failure time
Ａ２ブロック　地盤伸縮計　ＳL－５　累積変位量経時曲線
at 2/27 0:00
実際の崩壊
Accumulative displacement (mm)
計測期間中（約２年間）の累積変位量 mm
毎時データが最もフィットする曲線(2月27日0時時点)
2月27日 2:15
330
2月27日 2:00
325
2月27日 0:00
320
315
310
305
300
2/22
1999年
2/23
2/24
2/25
2/26
月／日
2/27
2/28
3/1
3/2
2/27 0:00時点予測結果　＝　2/27 11:00
Predicted failure time：2/27 11:00 (predicted at 2/27 0:00
1999年11月
時点の形状
Shape at Nov. 1999
1999年11月
時点の重心
Gravity center at
Nov. 1999
転倒予測位置の形状
Shape at predicted critical
position of toppling
転倒予測位置の重心
Gravity center at predicted
critical position of toppling
支点位置
Fulcrum
重心解析の例
（天鳥橋西地区Ａ２ブロック、
側面図）
Example of gravity center
Analysis (A2 block of
Amadoribashi-nishi site,
Side view)

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