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災害復旧事業への早期認定に向けた短期間地すべり挙動観測手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K18794
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
研究機関島根大学

研究代表者

小暮 哲也  島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (70534006)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード分布式光ファイバセンシング / 短時間測定 / ひずみ変化 / 温度変化 / 地下水検知 / 短時間計測 / 高精度ひずみ・温度変化測定 / 光ファイバセンシング / 地すべり / モニタリング / 災害復旧事業
研究開始時の研究の概要

災害復旧事業への申請前に実施する地すべり挙動観測では,すべり面の位置の特定と地すべり移動体の変形速度の測定,が必要である。主に,①ボーリング孔から採取された岩石試料から得られる地質情報と,②ボーリング孔内に一定間隔で鉛直方向に設置したひずみ計で測定される変形のデータ,により評価されるが,地すべりの動きの特徴を定量的に示すために②のデータが重要となる。通常,ひずみ計による観測期間は6か月程度である。そこで本研究では,ひずみ計より測定精度がきわめて高い光ファイバを導入し,地すべり挙動の特徴を評価するための観測期間の大幅な短縮につながる観測手法の確立を目指す。

研究実績の概要

本研究では,地すべりの発災から国の災害復旧事業への申請までに必要な地すべり挙動観測期間の短縮を目指して,通常観測に用いられるパイプひずみ計に代わり光ファイバセンサーを使用し,6か月程度かかる観測期間を1-2ヶ月程度に短縮する手法の確立を目的とする。
2022年度までに現場への光ファイバケーブルの埋設と測定システムの構築が完了したため,2023年度にはすべり面の特定に向けた観測を開始した。ボーリング孔内には2種類の光ファイバケーブルを埋設した。すなわち,①「ひずみと温度」の変化を同時に測定するケーブル,と②「温度」の変化のみを測定するケーブルである。ひずみ変化を確認するためには,①で得られた値から②で得られた値を引けば良い。その結果,ボーリング孔に沿ったひずみ変化を問題なく評価できることが確認された。光ファイバケーブルによるひずみ変化測定の既存研究では,本研究と同様の精度でひずみを測定するための所要時間が数10分~1時間程度であった。本研究で構築した測定システムでは1秒以内でデータを取得できるため,ひずみの静的変化に加え,動的な変化も計測可能である。そのため,様々な種類の斜面変形に適用可能なモニタリング手法を確立できた。
本研究の最終的な目的を達成するためにはひずみの時間変化を捉える必要があり,そのために一定の時間間隔でデータを取得する必要がある。したがって,自動的なデータ取得システムを構築する必要がある。現時点では自動計測システムが未完成であるため,その実現に向けてプログラミングを実施中である。自動計測システムが完成すれば,ひずみ変化の累積性を容易に評価できるため,すべり面の検出が可能となる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

上述の通り,定期的な自動データ取得プログラムの作成に時間がかかっている。また,2023年夏の猛暑は現場に設置された観測機器保管庫内の温度を上昇させ,庫内に冷却ファンを4基設置しても40℃以上の高温となり,電子機器の使用環境として不適切であったため,秋まで観測を中止せざるを得なかった。こうした理由により,2023年度内に自動データ取得を開始できなかった。

今後の研究の推進方策

2024年度は当初の研究計画を1年延長し,自動データ取得プログラムを稼働させる。このプログラムによりデータ取得が自動化され,ひずみの時間変化を任意の時間間隔で確認可能となる。そして,本研究課題の目的である「1~2ヶ月間の観測によりすべり面の特定」が可能かどうかを評価する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2025 2024 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Recent advances in fibre-optic-based slope reinforcement monitoring: a review of current status and prospects2025

    • 著者名/発表者名
      Acharya, A. and Kogure, T.
    • 雑誌名

      Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of novel distributed fibre-optic sensing for slope deformation monitoring: a comprehensive review2022

    • 著者名/発表者名
      Acharya A.、Kogure T.
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Science and Technology

      巻: - 号: 7 ページ: 8217-8240

    • DOI

      10.1007/s13762-022-04697-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation processes of tafoni on pyroclastic rock surfaces with hydrothermal alteration on the Isotake coast, Shimane, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Kogure Tetsuya、Sueyoshi Ryuya、Ohira Hiroto、Sampei Yoshikazu、Shin Ki-Cheol、Abe Yutaka
    • 雑誌名

      Geomorphology

      巻: 398 ページ: 108050-108050

    • DOI

      10.1016/j.geomorph.2021.108050

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Distributed temperature sensing for seepage detection using Rayleigh-based optical frequency-domain reflectometry: from laboratory feasibility study to field investigation2024

    • 著者名/発表者名
      Ashis Acharya, Daiki Tanimura, Chao Zhang, Fumihiko Ito, Toshihiro Sakaki, Mitsuru Komatsu, Issei Doi, and Tetsuya Kogure
    • 学会等名
      14th Asian Regional Conference of IAEG
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental demonstration of temperature variation sensing employing optical frequency-domain reflectometry based on Rayleigh backscattering aiming seepage flow monitoring in slopes.2022

    • 著者名/発表者名
      Acharya, A., Tanimura, D., Zhang, C., Ito, F., Sakaki, T., Komatsu, M., Doi, I., Kogure, T.
    • 学会等名
      Japanese Geomorphological Union 2022 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] An experimental analysis to assess temperature distribution using Rayleigh-based optical frequency-domain reflectometry: a step towards groundwater flow monitoring in vulnerable slopes.2022

    • 著者名/発表者名
      Acharya, A., Tanimura, D., Zhang, C., Ito, F., Sakaki, T., Komatsu, M., Doi, I., Kogure, T.
    • 学会等名
      35th Himalaya-Karakorum-Tibet Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-12-25  

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