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2011 年度 実施状況報告書

斜面崩壊予知のための超音波による土中水分水位広域モニタリングシステムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 23510230
研究機関立命館大学

研究代表者

田中 克彦  立命館大学, 総合理工学研究機構, 教授 (00367997)

研究分担者 深川 良一  立命館大学, 理工学部, 教授 (20127129)
酒匂 一成  立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 准教授 (20388143)
研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード斜面崩壊 / モニタリング / 超音波 / 土中水分 / 地下水位
研究概要

これまでに、中空のパイプを用いて超音波を地中に送信し、地中の土表面における反射強度から土の湿潤状態、反射時間から地下水位をモニタリングする方法を開発してきた。本研究では、この技術を降雨による土砂災害予知のための野外広域多地点モニタリングシステムに応用することを目的にしている。今年度は本研究の初年度であり、モニタリングのモデルシステムの設計と必要な測定備品の準備を行った。(1)モデルシステムの設計:超音波の反射特性による地中水分と地下水位の計測技術を用いた野外の広域多地点モニタリングシステムのモデルを設計した。システムは超音波検出器、水分水位測定器、多地点計測用マルチプレクサ、データロガーで構成した。マルチプレクサは8チャンネルの2段従属接続により64チャンネル(8チャンネルx8チャンネル)まで拡張可能な設計にした。(2)測定器の設計・試作:これまでの超音波測定器を野外の多地点モニタリング用に改良設計した。今年度は基本になる8チャンネルまでの多地点計測器を試作した。(3)検出器の設計・試作:検出器は中空の金属製パイプからなる超音波導波管とこの上端に設置した超音波送受信兼用のトランスデューサで構成した。検出器頭部のトランスデューサ部分のみを地上に露出して導波管部分を地中に埋設する部分埋設方式と、検出器全体を地中に埋設する完全埋設方式の2設置方法を検討した結果、今後の実用性を考えて後者の方式を採用することにした。但し現在は試験段階であることから、検出器のメンテナンスを容易にするために配線のみ地上に設置することとした。この方式で8チャンネル分の検出器を製作した。(4)システムの基本性能評価:試作した測定器と検出器を用いて、実験室レベルで多地点自動計測システムの機能評価を行っている。

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

予定していた広域多地点モニタリングシステムの設計、測定器の設計・試作、検出器の設計・試作の各項目を実行した。測定器の製作が遅れたため、実験室におけるシステムの性能評価を現在継続中である。

今後の研究の推進方策

初年度に設計・試作した測定システムを野外多地点モニタリングのモデルシステムに適用して、システムの課題を抽出する。 まず、野外での評価に先立って、モニタリングシステムの基本機能を実験室レベルで評価する(現在評価中)。 その後、京都清水寺後背斜面における地下水脈の探査モニタリングに適用する。今年度はその基礎実験として8チャンネルの多地点評価を行い、課題を抽出して、翌年度のチャンネルの拡大に備える。

次年度の研究費の使用計画

多地点計測用マルチプレクサ、検出器の追加購入、野外計測用収納ボックス、清水寺におけるシステムの設置費用などを予定している。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Improved Measurement of Soil Moisture and Groundwater Level Using Ultrasonic Waves2011

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Hiraoka, Takefumi Suda, Kazuhiro Hirai, Katsuhiko Tanaka, Kazunari Sako, Ryoichi Fukagawa, Makoto Shimamura, Asako Togari
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 50 ページ: 07HC19-1~19-5

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.07HC19

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monitoring of Soil Moisture and Groundwater Level Using Partially Embedded and Completely Embedded Ultrasonic Detectors to Predict Slope Failure2011

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Tanaka, Nobutaka Hiraoka, Takeshi Mishina, Kazunari Sako, Ryoichi Fukagawa, Asako Togari, Hiroyuki Morishima, Makoto Shimamura
    • 雑誌名

      Procedia Enginnnering

      巻: 25 ページ: 371-374

    • DOI

      10.1016/j.proeng.2011.12.092

  • [雑誌論文] 土中水分水位測定のための埋設型超音波検出器の小型化に関する検討2011

    • 著者名/発表者名
      三品健,平岡伸隆,田中克彦,酒匂一成,深川良一,外狩麻子,森島啓行,島村誠
    • 雑誌名

      地盤の環境・計測技術に関するシンポジウム2011 論文集

      巻: ー ページ: 11-14

    • 査読あり
  • [学会発表] Monitoring of Soil Moisture and Groundwater levele using an embedded high-frequency Ultrasnic Detector for Prediction of Slope Failures2012

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Hiraoka, Takeshi Mishina, Takehiro Kurohara, Katsuhiko Tanaka, Kazunari Sako, Ryoichi Fukagawa, Asako Togari, Hiroyuki Morishima, and Makoto Shimamura
    • 学会等名
      15th International Conference on Experimental Mechanics
    • 発表場所
      Porto, Portugal
    • 年月日
      July 20, 2012
  • [学会発表] Monitoring of Soil Moisture and Groundwater Level Using Partially Embedded and Completely Embedded Ultrasonic Detectors to Predict Slope Failure2011

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Tanaka, Nobutaka Hiraoka, Takeshi Mishina, Kazunari Sako, Ryoichi Fukagawa, Asako Togari, Hiroyuki Morishima, Makoto Shimamura
    • 学会等名
      Eurosensors XXV
    • 発表場所
      Athens, Greece
    • 年月日
      Sep. 5, 2011
  • [学会発表] 超音波土中水分・水位計測における周波数特性の検討2011

    • 著者名/発表者名
      平岡伸隆,三品健,田中克彦,酒匂一成,深川良一,外狩麻子,島村誠
    • 学会等名
      土木学会第66回年次学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学、愛媛
    • 年月日
      2011年9月7日-9日
  • [学会発表] 超音波による土中水分・水位モニタリング検出器の埋設化2011

    • 著者名/発表者名
      平岡伸隆,三品健,黒原雄大,田中克彦,酒匂一成,深川良一,外狩麻子,森島啓行,島村誠
    • 学会等名
      電気学会 第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール堀越、東京
    • 年月日
      2011年9月26-27日
  • [学会発表] 超音波を用いた土中水分水位測定器の埋設・ワイヤレス化2011

    • 著者名/発表者名
      三品健,平岡伸隆,田中克彦,酒匂一成,深川良一,島村誠,外狩麻子
    • 学会等名
      平成23年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • 発表場所
      関西大学、大阪
    • 年月日
      2011年6月12日
  • [学会発表] 土中水分水位測定のための埋設型超音波検出器の小型化に関する検討2011

    • 著者名/発表者名
      三品健,平岡伸隆,田中克彦,酒匂一成,深川良一,外狩麻子,森島啓行,島村誠
    • 学会等名
      地盤工学会関西支部「地盤の環境・計測技術に関するシンポジウム2011
    • 発表場所
      建設交流会館、大阪
    • 年月日
      2011年11月11日

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公開日: 2013-07-10  

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