2017 Fiscal Year Annual Research Report
斜面災害軽減のための地すべりシナリオの構築と弾性波を用いたモニタリングの高度化
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15H02996
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
川方 裕則 立命館大学, 理工学部, 教授 (80346056)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 一生 京都大学, 防災研究所, 助教 (00572976)
後藤 浩之 京都大学, 防災研究所, 准教授 (70452323)
山田 卓 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70451789)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 地すべり / 弾性波透過 / 現場モニタリング / 土層試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、地すべりの発生が危惧される斜面において、斜面下を透過する弾性波の波形記録を解析することにより、その斜面の状態をモニターできるようにすることを目指して実施されている。平成29年度は防水加工済みの加振器を埋設し、1000mg/V程度の高感度加速度計のアレイを展開した。１辺が約1.5mのほぼ正三角形の頂点と重心、および重心と１頂点を含む直線上に分布させた９台の加速度計でアレイを構成した。集録については、リモートで動作状況を確認できるように設計することで、システム稼働状況の把握をおこなった。停電やネットワークトラブルによる欠測を含んだものの、都度メンテナンスを実施し、継続的に稼働させることに成功した。なお、現場の制約により平成30年2月に計測を終了した。
連続波形記録の解析に関しては、スイープ送信を考慮し、スペクトログラムを利用した検出アルゴリズムの開発をおこなった。本システムでは斜面に影響を及ぼさない程度の低強度の送信をおこなうため、受信信号の信号強度は低い。そこで、送信タイミングをそろえて受信信号を重合させ、弾性波信号の伝達特性の時間変化をとらえるための解析プログラムの作成をおこなった。
予備解析から本計測で検知された弾性波の伝播速度は大気音速以下の低速であると推定されたため、要素試験として未固結な土層を媒質とした弾性波計測試験も実施した。波長と測線長のスケーリングが現場と大きく相違しないように媒質の大きさは50cm程度、送振波の振動数を10kHz程度に設定した。水の浸透により加振器と媒質のカップリングに変化が現れてしまうことが明らかになり、改善方法について検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
斜面現場における弾性波モニタリングについて、現場の制約により平成30年2月に計測を終了したが、加振器と加速度計アレイを用いた計測システムを2年半程度にわたり稼働させることに成功した。これにより、斜面現場における弾性波の送受信システムの開発は実用レベルにおいて完了したと言える。このアレイで計測された連続波形記録の解析に関し、弾性波信号の伝達特性の時間変化をとらえるためのアルゴリズムの開発を進め、関連する解析プログラムの作成をおこなった。
予備解析から本計測で検知された弾性波の伝播速度は大気音速以下の低速であると推定されたため、要素試験として未固結な土層を媒質とした弾性波計測試験も実施した。波長と測線長のスケーリングが現場と大きく相違しないように媒質の大きさと送振波の振動数を設定した。加振器の設置方法などの検討に時間を要しているが、要素試験の準備としては着実に進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は最終年度にあたるため、現場計測で得られた波形解析と要素試験を進めるとともに、弾性波送受信システムの開発も含め、成果の取りまとめをおこなう。現場記録の解析については、時間領域と周波数領域の双方で送振にともなって受信された弾性波の検出をおこない、アレイ解析を交えながら降雨等に伴う弾性波伝達特性の時間変化の推定をおこなう。要素試験についても土層における弾性波の安定的な送振を実現させ、水分量の変化に伴う弾性波伝達特性の変化に関する知見を深める。
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