平成26年度防災技術交流会平成26年度防災技術交流会背景：振動計測による岩塊安定性評価法 Uドップラーを用いた岩盤斜面の安定性評価法振動軌跡三成分地震計安定岩盤ブロックの安定性（安全）定性的評価 0.0 05 0.0 04 スペクトル 0.0 03 0.0 02 不安定（危険） 0.0 01 0.0 0 不安定岩塊小振動の大きさ大不明瞭卓越周波数明瞭振動軌跡方向性 -0 .0 01 不安定 -0 .0 02 -0 .0 03 -0 .0 04 -0. 04 2 4 0 6 2 4 8 1 0 12 1 4 16 18 20 -0 .0 03 22 -0 .0 02 -0. 0 1 24 0. 0 0 2 6 0. 01 0.0 02 28 0.0 03 0. 0 4 30 0. 0 5 32 6 8 1 0 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 周波数（Ｈｚ） 0 .0 0 60 等方的 0 .0 0 48 0 .0 0 36 0 .0 0 24 0 .0 0 12 0.0 2 0 振動特性 0 .0 0 0 0.0 1 8 0 .0 0 12 0.0 1 6 やや不安定 0 .0 0 24 0.0 1 4 0 .0 0 36 0.0 1 2 0 .0 0 48 0.0 1 0 0.0 0 8 0 .0 0 24 . 01 0 8 -0 . 0 12 0 .0 0 6 . 00 0 0 .0 0 6 . 0 0 12 0 .0 0 8 1 . 02 0 4 0 .0 0 30 三成分地震計（ジオフォン） 0.0 0 6 0.0 0 4 0.0 0 2 0.0 0 0 2 4 0 鉄道力学研究部（構造力学） 6 2 8 4 1 0 6 12 1 4 16 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 8 1 0 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 周波数（Ｈｚ） Y 0.0 05 0.0 04 0.0 03 0.0 02 0.0 01 x 0.0 4 0 0.0 0 上半文昭 0.0 3 6 -0 .0 01 0.0 3 2 Y 安定 0.0 2 8 0.0 2 4 -0 .0 02 -0 .0 03 -0 .0 04 0.0 2 0 -0. 04 0.0 1 6 x -0 .0 03 -0 .0 02 -0. 0 1 0. 0 0 0. 01 0.0 02 0.0 03 0. 0 4 0. 0 5 0.0 1 2 0.0 0 8 0.0 0 4 0.0 0 0 0 0 Railway Technical Research Institute 安定岩盤 4 4 6 6 8 10 1 2 14 1 6 1 8 20 2 2 24 2 6 28 3 0 8 1 0 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 周波数（Ｈｚ） 1 2 平成26年度防災技術交流会振動計測による評価法の課題と研究目的平成26年度防災技術交流会非接触振動測定システム「Uドップラー」 uレーザ照射で構造物振動を遠隔（1~100m超）非接触測定振動計測による評価法の課題 ① 危険な急崖斜面への地震計設置作業が必要 u独自の補正技術により屋外環境において，微動，衝撃振動，列車振動等を測定 ②岩塊の振動特性と安定性の間の定量的な関係の明確化が必要研究目的「安全」・「効率的」・「定量的」な岩盤斜面の安定性評価システムの構築固有振動数たわみ量遠隔非接触計測 ① 「安全」・「効率的」：遠隔非接触計測 ②「定量的」：振動特性と力学的安定性の関係の調査 Uドップラー3 平成26年度防災技術交流会岩塊振動計測への適用性の検証 Railway Technical Research Institute 4 平成26年度防災技術交流会岩盤斜面用振動計測システムの開発反射ターゲット形成装置地震計フーリエ振幅（ mm/sec･sec）反射材 2 2 不安定岩塊の常時微動のフーリエスペクトル 0.005 地震計再帰反射塗料 0 0.005 0 スプレーガン Uドップラー 5 10 15 20 振動数（Hz）現地測定状況（測定距離約200m） Uドップラーで不安定岩塊の微動を測定できることを確認 Railway Technical Research Institute 5 • ３次元測定，多点同時測定が可能な振動計測システムを開発 • 遠隔地への反射ターゲットの形成装置を開発 6 平成26年度防災技術交流会岩塊振動の現地計測実験対象斜面および岩塊の状況岩塊1 （不安定）地震計岩塊2 （安定）石膏ブロック模型の振動計測実験背面に明瞭な亀裂反射塗料平成26年度防災技術交流会転倒安全率ノモグラムによる簡易評価 Uドップラー接着長非接触振動計測岩塊3 （安定）岩塊2 -0.004 0 岩塊3 10 200 非接触測定 20 150 ２回目物性 f ２回目３回目 50 崩落 0 5 10 15 転倒安全率 7 20 8 平成26年度防災技術交流会平成26年度防災技術交流会岩塊形状の取得：空撮測量システム物性 e 初回３回目 0 Railway Technical Research Institute 物性 c 物性 d 100 周波数（Hz）時間（sec）物性 b 物性 a 初回卓越周波数（ Hz）地震計フーリエ振幅（mm/sec･sec）速度（mm/sec） 0 転倒安全率ノモグラムによる評価概念転倒安全率= 接着部抵抗モーメント転倒モーメント非接触振動測定結果岩塊１（足踏み加振）・転倒安全率のノモグラムに岩塊の実測卓越周波数を照合して安定性を評価する手法を提案台座岩塊1（不安定） 0.006 ・寸法,物性,縦横比などの異なる模擬岩塊の振動特性と安定性の関係を調査石膏ブロック岩塊形状の取得：点群の重ね合わせ死角地上測量では岩塊上部など重要箇所が死角撮影・点群データの作成重ね合わせ後の点群点群データの重ね合わせ A 岩盤斜面模型ラジコンヘリコプターで岩塊形状を空撮 C B D 岩塊形状を座標点群としてデジタルデータ化空撮測量システムの概要多方向から動画を撮影画像相関解析岩塊形状の座標点群データステレオ動画防振装置通信ステレオカメラ E 空中移動して多方向から動画を撮影複数の岩塊形状点群データ（A～E）を作成地上局 Railway Technical Research Institute 対象岩塊点群Cの座標系への座標変換と重ね合わせ æP ç çP ç çP ç è1 ' x ' y ' z ö æ r00 r01 r02 t 0 öæ Px ö ÷ ç ÷ç ÷ ÷ ç r10 r11 r12 t1 ÷ç Py ÷ ÷ = çr r r t ÷ç P ÷ ÷ ç 20 21 22 2 ÷ç z ÷ ÷ç ÷ ÷ ç ø è 0 0 0 1 øè 1 ø rij : 回転行列, tk : 平行移動行列 10 平成26年度防災技術交流会直方体フレームノイズ判定される座標点切り出し範囲個別岩塊の詳細評価手法不安定岩塊の数値解析モデル空撮測量不安定岩塊鉛直方向立方体寸法・形状岩石サンプル Z 水平方向 XX 奥行き方向 Z (a) 対象岩塊周辺部点群の切り出し岩塊の表面形状座標点 (b) 立方体要素化 (c) 立方体要素モデル岩盤斜面非接触振動計測実測振動特性基盤岩との接着状態と作用荷重によるパラメータスタディ接着部最大引張応力（ N/mm2）岩塊形状の数値解析モデル化プログラム Y ・外観や寸法の調査・数値解析モデルの作成 9 平成26年度防災技術交流会 Y 死角のない岩塊形状データの取得安定性評価 14 L2地震崩落基準 12 10 L1 地震崩落基準 8 自重崩落基準 6 引張強度 4 2 現状応力 0 自重崩落周波数 0 実測 100 5 0 周波数 150 200 卓越周波数（Hz）接着部 (d) 対象岩塊の立方体要素（1辺100mm）モデル (e) 要素サイズの調整（1辺400mm）基盤岩 (f) FEM解析用の数値解析モデル 11 離れた場所から非接触で岩塊の振動・形状を計測し，ノモグラムによる簡易評価または数値解析による詳細評価によって岩塊の安定性を評価することができる一連のツールを開発 12 ※本研究は国土交通省・鉄道技術開発費補助金の助成を受けて実施しました。