特許 5941857 安全性評価装置、安全性評価方法、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5941857

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】安全性評価装置、安全性評価方法、プログラム

(51)【国際特許分類】

   E02D 17/18 20060101AFI20160616BHJP

【ＦＩ】

   E02D17/18 Z

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-38646(P2013-38646)

(22)【出願日】2013年2月28日

(65)【公開番号】特開2014-167210(P2014-167210A)

(43)【公開日】2014年9月11日

【審査請求日】2015年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】布川 修

(72)【発明者】

【氏名】西田 幹嗣

【審査官】 富山 博喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１２１１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３０８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７００２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ １７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

降雨による盛土の崩壊に対する安全性を評価する安全性評価装置であって、
盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と、前記盛土に集まる水量に対する前記盛土への流入水量の割合との関係を定めた関係式に代入し、前記割合を求め、前記盛土に集まる水量と前記割合を用いて、前記盛土への流入水量を算出する流入水量計算手段と、
盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式に代入し、前記盛土からの流出水量を算出する流出水量計算手段と、
前記盛土への流入水量と前記盛土からの流出水量を用いて、前記盛土内の平均飽和度を算出する平均飽和度計算手段と、
前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を用いて、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出する安全度計算手段と、
を具備することを特徴とする安全性評価装置。

【請求項2】

降雨による盛土の崩壊に対する安全性を評価する安全性評価装置であって、
盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式に代入し、前記盛土からの流出水量を算出する流出水量計算手段と、
前記盛土への流入水量と前記盛土からの流出水量を用いて、前記盛土内の平均飽和度を算出する平均飽和度計算手段と、
前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を用いて、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出する安全度計算手段と、
を具備し、
前記安全度は、降雨による盛土の崩壊に対する安全率を初期値で正規化したものであり、
前記安全度計算手段は、
前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を、前記平均飽和度と前記安全度との関係を定めた関係式に代入し、前記安全度を算出し、
前記平均飽和度と前記安全度との関係を定めた関係式は、下記の式で表されることを特徴とする安全性評価装置。
Ｆｓ／Ｆｓ（０）＝１．０−{ｅ・（Ｓｒ−Ｓｒ（０））^f｝／Ｆｓ（０）
ここで、
Ｆｓ：安全率
Ｓｒ：平均飽和度
Ｆｓ（０）：安全率の初期値
Ｓｒ（０）：平均飽和度の初期値
ｅ、ｆ：盛土の形状によって定まる値

【請求項3】

降雨による盛土の崩壊に対する安全性を評価する安全性評価装置であって、
盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式に代入し、前記盛土からの流出水量を算出する流出水量計算手段と、
前記盛土への流入水量と前記盛土からの流出水量を用いて、前記盛土内の平均飽和度を算出する平均飽和度計算手段と、
前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を用いて、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出する安全度計算手段と、
を具備し、
前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式は、下記の式で表されることを特徴とする安全性評価装置。
Ｑ_out＝ｃ・（Ｓｒ−Ｓｒ（０））^d＋Ｑ_out（０）
ここで、
Ｑ_out：流出水量
Ｓｒ：平均飽和度
Ｑ_out（０）：流出水量の初期値
Ｓｒ（０）：平均飽和度の初期値
ｃ、ｄ：盛土の形状によって定まる値

【請求項4】

前記安全度は、降雨による盛土の崩壊に対する安全率を初期値で正規化したものであり、
前記安全度計算手段は、
前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を、前記平均飽和度と前記安全度との関係を定めた関係式に代入し、前記安全度を算出することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の安全性評価装置。

【請求項5】

少なくともいずれかの関係式が、前記盛土の形状ごとに定められることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の安全性評価装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載の安全性評価装置によって、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出することを特徴とする安全性評価方法。

【請求項7】

コンピュータを、請求項１から請求項５のいずれかに記載の安全性評価装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、降雨時の盛土の安全性を評価する安全性評価装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道を敷設する際、盛土の上にレールを設けることが多い。このような盛土は、降雨により崩壊等の危険があるので、鉄道の安全、安定輸送確保のため、雨量を指標とした運転規制が行われている。運転規制値は過去に発生した盛土崩壊時の雨量を参考に経験的に定められる。

【0003】

しかしながら、このような運転規制値は、個々の盛土の現在状況に沿わないこともあり、近年、定量的かつ合理的な運転規制値の設定方法が求められている。その一つとして、地形をメッシュ化して個々のメッシュについて浸透流解析や安全解析を行って降雨に対する安全性を求める方法があり（例えば、特許文献１など）、これを盛土に適用して降雨に対する安全性を求めることが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１２１１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記したような従来の方法では、鉄道沿線に沿って広範囲に存在する盛土全体の解析を精度良く行うには計算量が多くなり、実務上困難であった。

【0006】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、降雨に対する盛土の安全性を簡易に求めることが可能な安全性評価装置等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前述した目的を達成するための第１の発明は、降雨による盛土の崩壊に対する安全性を評価する安全性評価装置であって、盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と、前記盛土に集まる水量に対する前記盛土への流入水量の割合との関係を定めた関係式に代入し、前記割合を求め、前記盛土に集まる水量と前記割合を用いて、前記盛土への流入水量を算出する流入水量計算手段と、盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式に代入し、前記盛土からの流出水量を算出する流出水量計算手段と、前記盛土への流入水量と前記盛土からの流出水量を用いて、前記盛土内の平均飽和度を算出する平均飽和度計算手段と、前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を用いて、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出する安全度計算手段と、を具備することを特徴とする安全性評価装置である。
第２の発明は、降雨による盛土の崩壊に対する安全性を評価する安全性評価装置であって、盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式に代入し、前記盛土からの流出水量を算出する流出水量計算手段と、前記盛土への流入水量と前記盛土からの流出水量を用いて、前記盛土内の平均飽和度を算出する平均飽和度計算手段と、前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を用いて、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出する安全度計算手段と、を具備し、前記安全度は、降雨による盛土の崩壊に対する安全率を初期値で正規化したものであり、前記安全度計算手段は、前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を、前記平均飽和度と前記安全度との関係を定めた関係式に代入し、前記安全度を算出し、前記平均飽和度と前記安全度との関係を定めた関係式は、下記の式で表されることを特徴とする安全性評価装置である。
Ｆｓ／Ｆｓ（０）＝１．０−{ｅ・（Ｓｒ−Ｓｒ（０））^f｝／Ｆｓ（０）
ここで、
Ｆｓ：安全率
Ｓｒ：平均飽和度
Ｆｓ（０）：安全率の初期値
Ｓｒ（０）：平均飽和度の初期値
ｅ、ｆ：盛土の形状によって定まる値
第３の発明は、降雨による盛土の崩壊に対する安全性を評価する安全性評価装置であって、盛土内の平均飽和度を、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式に代入し、前記盛土からの流出水量を算出する流出水量計算手段と、前記盛土への流入水量と前記盛土からの流出水量を用いて、前記盛土内の平均飽和度を算出する平均飽和度計算手段と、前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を用いて、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出する安全度計算手段と、を具備し、前記平均飽和度と前記盛土からの流出水量との関係を定めた関係式は、下記の式で表されることを特徴とする安全性評価装置である。
Ｑ_out＝ｃ・（Ｓｒ−Ｓｒ（０））^d＋Ｑ_out（０）
ここで、
Ｑ_out：流出水量
Ｓｒ：平均飽和度
Ｑ_out（０）：流出水量の初期値
Ｓｒ（０）：平均飽和度の初期値
ｃ、ｄ：盛土の形状によって定まる値

【0009】

前記安全度は、降雨による盛土の崩壊に対する安全率を初期値で正規化したものであり、前記安全度計算手段は、前記平均飽和度計算手段で算出した平均飽和度を、前記平均飽和度と前記安全度との関係を定めた関係式に代入し、前記安全度を算出することが望ましい。

【0010】

また、少なくともいずれかの関係式が、前記盛土の形状ごとに定められることが望ましい。

【0013】

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明の安全性評価装置によって、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を算出することを特徴とする安全性評価方法である。

【0014】

第５の発明は、コンピュータを、第１〜第３のいずれかの発明の安全性評価装置として機能させるためのプログラムである。

【0015】

本発明では、盛土の平均飽和度と、盛土への流入水量や盛土からの流出水量との間に相関関係があることを利用し、この相関関係を示す関係式を用いて、平均飽和度から流入水量や流出水量を算出する。そして、この流入水量と流出水量から新たに平均飽和度を算出し、これを用いて降雨による盛土の崩壊に対する安全度を求める。これにより、地形をメッシュ分割し浸透流解析等を行って水の収支を計算するなどの複雑な計算を行う必要が無く、広範囲の盛土について、降雨時の安全性を簡易に解析できる。

【0016】

また、安全度を、降雨による盛土の崩壊に対する安全率を初期値で正規化したものとすると、平均飽和度と安全度との間に相関関係があることを利用し、この相関関係を示す関係式を用いて平均飽和度から安全度が算出でき、評価に用いることができる。

【0017】

また、関係式は、予め検討を行った結果より盛土の形状に応じて上記のように定めておくことで、メッシュ分割等を行わず盛土の形状の違いを安全性の解析に反映させることができる。

【0018】

さらに、盛土は広範囲に渡って同様の形状、土質により形成されることが多いので、本発明を適用して簡易かつ精度良く安全性の解析が行える。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、降雨に対する盛土の安全性を簡易に求めることが可能な安全性評価装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】安全性評価装置１のハードウエア構成を示す図

【図2】安全度計算方法を示すフローチャート

【図3】盛土６０の計算モデルを示す図

【図4】盛土６０の計算モデルを示す図

【図5】割合αと平均飽和度Ｓｒの関係を示す図

【図6】盛土６０からの流出水量Ｑ_outと平均飽和度の関係を示す図

【図7】ｃ、ｄの値と盛土６０の体積Ｖの関係を示す図

【図8】正規化安全率Ｆｓ／Ｆｓ（０）と平均飽和度Ｓｒの関係を示す図

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0022】

（１．安全性評価装置１）
図１に本発明の実施形態に係る安全性評価装置１のハードウエア構成について示す。図１に示すように、安全性評価装置１は、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４、通信部１５等が、バス１６を介して接続された一般的なコンピュータで実現できる。

【0023】

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される。ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１６を介して接続された各部を駆動制御し、後述する処理を実現する。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、プログラムやデータ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。

【0024】

記憶部１２は、ハードディスク等であり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ等が格納される。プログラムは、制御部１１のＣＰＵにより必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、後述する各種の処理を行う手段として実行される。

【0025】

入力部１３は、データの入力を行い、例えば、タッチパネル、キーボード等の入力装置を有する。入力部１３を介して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部１４は、液晶パネル等のディスプレイ装置、およびディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等を有する。

【0026】

通信部１５は、ネットワークを用いた通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して他の装置と通信を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。
バス１６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

【0027】

［２．安全性評価装置１による安全度計算方法］
次に、安全性評価装置１を用いた盛土の安全度計算方法について説明する。図２は、盛土の安全度計算方法の手順を示すフローチャートであり、各ステップは安全性評価装置１の制御部１１が実行する処理である。ここで、盛土とは、鉄道または道路の土構造物の一種であって、土を地盤面より高く盛り上げて造った土構造物をいうものとする。

【0028】

（Ｓ１０１：パラメータの入力受付）
まず、安全性評価装置１は、計算に必要なパラメータのユーザによる入力を受け付ける（Ｓ１０１）。パラメータは、盛土条件、降雨、表層流に関するものなどがある。盛土条件は、盛土の形状および間隙率等の盛土の物性値などである。降雨に関するものとしては、単位時間・単位面積当たりの降雨量の時間変化などがある。また、表層流に関するものとしては、自然斜面の表面を流れて盛土に流入する流入水量の時間変化などがある。

【0029】

Ｓ１０１によって、降雨による盛土の崩壊に対する安全度を計算する際のモデルが設定される。このモデルの例について示したものが図３（ａ）である。図３（ａ）では、自然斜面６１の上に、前後２方向の斜面を有する盛土６０が形成されている（以下、傾斜地盤という）。

【0030】

図３（ｂ）は、盛土６０における水収支を示す。盛土６０に集まる水量としては、降雨による流入水量ｑ_in,R、自然斜面６１の表層からの流入水量ｑ_in,Sがあり、その一部が盛土６０内に流入する流入水量Ｑ_inとなる。流入水量Ｑ_inと盛土６０内の水量Ｑを合わせた内の一部は、盛土６０からの流出水量Ｑ_outとして流出する。

【0031】

図３は自然斜面６１上に前後２方向の斜面を有する盛土６０が形成された例であるが、盛土６０の形状としては、その他、図４（ａ）に示すように、自然斜面６１上に１方向の斜面を有する盛土６０が形成された例（以下、片切片盛という）や、図４（ｂ）に示すように、平坦な地面６２上に前後２方向の斜面を有する盛土６０が形成された例（以下、純盛土という）などもあり、例えば図４（ｂ）の純盛土の場合、前記のｑ_in,Sは０である。また、純盛土の場合、左右対称の形状であるので、モデルとしては左半部分もしくは右半部分のみを対象として計算が行われる。

【0032】

盛土６０の形状としては、上記のような盛土６０の種類に加え、盛土６０の高さ（最低点と最高点の差）や幅（両側端点間の距離）、頂面の幅、斜面の傾斜率、その他底面の傾斜率等の詳細形状も設定される。盛土６０の種類と詳細形状により盛土６０の形状が定まり、盛土６０の体積なども求められる。

【0033】

なお、自然斜面６１の表層からの流入水量ｑ_in,Sは、例えば前記した特許文献１に記載の方法を用いて自然斜面６１の表層を流れる水量を算出し入力とすることができる。あるいはそれ以外の方法で適宜定めることもできる。また、降雨による流入水量ｑ_in,RはＳ１０１で入力した降雨量から算出できる。

【0034】

（Ｓ１０２：盛土６０への流入水量Ｑ_inの算出）
図２の説明に戻る。Ｓ１０１においてパラメータが入力されると、安全性評価装置１は、時間ステップ（以下、単に時間という）ｔ（ｔ＝１、２、３…）における盛土６０への流入水量Ｑ_in（ｔ）を算出する（Ｓ１０２）。

【0035】

Ｓ１０２において、安全性評価装置１は、以下の関係式（１）〜（３）を用いて、時間ｔにおける盛土６０への流入水量Ｑ_in（ｔ）を計算する。
ｑ_in（ｔ）＝ｑ_in，R（ｔ）＋ｑ_in，s（ｔ）…（１）
α（ｔ）＝ａ・Ｓｒ（ｔ−１）＋ｂ…（２）
Ｑ_in（ｔ）＝α（ｔ）・ｑ_in（ｔ）…（３）

【0036】

ここで、ｑ_inは盛土６０へ集まる水量を示し、αは盛土６０に集まる水量ｑ_inに対する盛土６０への流入水量Ｑ_inの割合である。Ｓｒは盛土６０内の水の平均飽和度である。ａ、ｂは盛土６０の形状により定まる値である。

【0037】

式（３）は盛土６０に集まる水量ｑ_inの一部が実際に盛土６０に流入することを示し、式（２）はこの割合αが盛土６０の平均飽和度Ｓｒと相関関係にあることを示している。

【0038】

図５は、盛土６０に流入する流入水量Ｑ_inの盛土６０へ集まる水量ｑ_inに対する割合αと、平均飽和度Ｓｒとの関係を、発明者らが別途行った浸透流解析等の結果を元にプロットしたものである。（ａ）は傾斜地盤、（ｂ）は片切片盛、（ｃ）は純盛土の例である。各図の直線は上記の式（２）によって盛土６０の種類ごとのプロットを近似したものであり、ａ、ｂの値は、盛土６０の種類ごとに最適な値に定められている。

【0039】

図５に示すように、平均飽和度Ｓｒと上記の割合αの間には式（２）で示す相関関係があり、平均飽和度Ｓｒが高いほど割合αが小さくなる。この相関関係は盛土６０の種類ごとに異なり、Ｓ１０２では、Ｓ１０１で設定した盛土６０の形状である、盛土６０の種類に対応するａ、ｂの値を有する式（２）が用いられる。

【0040】

（Ｓ１０３：盛土６０からの流出水量Ｑ_outの算出）
図２の説明に戻る。一方、安全性評価装置１は、時間（ｔ−１）における盛土６０からの流出水量Ｑ_out（ｔ−１）を算出する（Ｓ１０３）。

【0041】

Ｓ１０３では、以下の関係式（４）を用いて流出水量Ｑ_out（ｔ−１）の算出を行う。
Ｑ_out（ｔ−１）＝ｃ・（Ｓｒ（ｔ−１）−Ｓｒ（０））^ｄ＋Ｑ_out（０）…（４）

【0042】

ここで、Ｑ_out（０）は流出水量Ｑ_outの初期値（最低地下水位状態における流出水量）であり、Ｓｒ（０）は平均飽和度Ｓｒの初期値（最低地下水位状態における平均飽和度）である。それぞれＳ１０１にて適当な値が入力される。ｃ、ｄは盛土６０の形状により定まる値である。

【0043】

上記の式（４）は、流出水量Ｑ_outが平均飽和度Ｓｒと相関関係にあることを示している。図６は、流出水量Ｑ_outと平均飽和度Ｓｒとの関係を、発明者らが別途行った浸透流解析等の結果を元にプロットしたものである。（ａ）は傾斜地盤、（ｂ）は片切片盛、（ｃ）は純盛土の例である。各図においてプロットの違い（Ａ、Ｂ、Ｃ）は盛土６０の高さ等の詳細形状の違いを示す。各図の曲線は上記の式（４）によって盛土６０の種類、詳細形状ごとのプロットを近似したものであり、ｃ、ｄの値は盛土６０の種類、詳細形状ごとに最適な値に定められている。

【0044】

図６に示すように、平均飽和度Ｓｒと流出水量Ｑ_outの間には式（４）で示す相関関係があり、平均飽和度Ｓｒが高いほど流出水量Ｑ_outが大きくなる。この相関関係は盛土６０の種類、詳細形状ごとに異なり、Ｓ１０３では、Ｓ１０１で設定した盛土６０の形状である、盛土６０の種類および詳細形状に対応するｃ、ｄの値を有する式（４）が用いられる。

【0045】

なお、図７は、盛土６０の詳細形状の違いを体積Ｖの違いとして表し、盛土６０の種類ごとに上記のｃ、ｄの値との関係を示したものである。（ａ）は傾斜地盤、（ｂ）は片切片盛、（ｃ）は純盛土の例であり、各図のプロットの違いはｃ値、ｄ値の違いを示す。

【0046】

図７に示すように、盛土６０の体積Ｖとｃ値、ｄ値の間にはそれぞれ関係式（５）、（６）で表される相関関係がある。
ｃ＝α・Ｖ＋β…（５）
ｄ＝γ・Ｖ＋δ…（６）
α、β、γ、δは盛土６０の種類によって定まる値である。

【0047】

このように、上記のｃ、ｄの値と盛土６０の体積Ｖとの間には式（５）、（６）で表される相関関係があることから、Ｓ１０３では、盛土６０の種類に応じたα、β、γ、δの値を有する式（５）、（６）を用いてｃ値、ｄ値を算出した後、式（４）を用いてＱ_out（ｔ−１）を算出することもできる。

【0048】

（Ｓ１０４：盛土６０内の水収支ΔＱの算出）
図２の説明に戻る。安全性評価装置１は、次に、時間ｔにおける盛土６０内の水収支ΔＱ（ｔ）を、以下の式（７）を用いて算出する（Ｓ１０４）。
ΔＱ（ｔ）＝Ｑ_in（ｔ）−Ｑ_out（ｔ−１）…（７）

【0049】

（Ｓ１０５：盛土６０内の水量Ｑの算出）
そして、安全性評価装置１は、時間ｔにおける盛土６０内の水量Ｑ（ｔ）を、以下の式（８）を用いて算出する（Ｓ１０５）。
Ｑ（ｔ）＝Ｑ（ｔ−１）＋ΔＱ（ｔ）…（８）

【0050】

（Ｓ１０６：盛土６０内の平均飽和度Ｓｒの算出）
次いで、安全性評価装置１は、時間ｔにおける盛土６０内の平均飽和度Ｓｒ（ｔ）を以下の式（９）を用いて算出する（Ｓ１０６）。
Ｓｒ（ｔ）＝Ｑ（ｔ）／（Ｖ・ｎ）…（９）
ここで、ｎは盛土６０の間隙率である。式（９）は、平均飽和度Ｓｒが、盛土６０内の水量Ｑを、盛土６０内の間隙の体積Ｖ・ｎで割って求められることを示している。

【0051】

（Ｓ１０７：盛土６０の安全度の算出）
安全性評価装置１は、Ｓ１０６で算出した平均飽和度Ｓｒ（ｔ）を用いて、降雨による盛土６０の崩壊に対する安全度を算出する（Ｓ１０７）。

【0052】

Ｓ１０７では、以下の関係式（１０）を用いて、安全度として、初期値によって正規化した時間ｔにおける安全率Ｆｓ（ｔ）／Ｆｓ（０）（以下、正規化安全率という）を算出する。
Ｆｓ（ｔ）／Ｆｓ（０）＝１．０−{ｅ・（Ｓｒ（ｔ）−Ｓｒ（０））^f｝／Ｆｓ（０）…（１０）
ここで、Ｆｓ（０）は安全率の初期値（最低地下水位状態における安全率）である。Ｆｓ（０）はＳ１０１にて適当な値が入力される。また、ｅ、ｆはそれぞれ盛土６０の形状により定まる値である。

【0053】

上記の式（１０）は、正規化安全率Ｆｓ／Ｆｓ（０）が平均飽和度Ｓｒと相関関係にあることを示している。図８は、正規化安全率Ｆｓ／Ｆｓ（０）と平均飽和度Ｓｒとの関係を、発明者らが別途行った浸透流解析等の結果を元にプロットしたものである。（ａ）は傾斜地盤、（ｂ）は片切片盛、（ｃ）は純盛土の例である。各図においてプロットの違い（Ａ、Ｂ、Ｃ）は盛土６０の高さ等の詳細形状の違いを示す。各図の曲線は上記の式（１０）によって盛土６０の種類ごとにプロットを近似したものであり、ｅ、ｆの値は盛土６０の種類ごとに最適な値に定められている。

【0054】

図８に示すように、平均飽和度Ｓｒと正規化安全率Ｆｓ／Ｆｓ（０）の間には式（１０）で示す相関関係があり、平均飽和度Ｓｒが高いほど正規化安全率Ｆｓ／Ｆｓ（０）が小さくなる。この相関関係は盛土６０の種類ごとに異なり、Ｓ１０７では、Ｓ１０１で設定した盛土６０の形状である、盛土６０の種類に対応するｅ、ｆの値を有する式（１０）が用いられる。

【0055】

なお、安全率Ｆｓの値自体は、特許文献１にも記載されているように、土の粘着力や内部摩擦角等を変数として求められるが、本実施形態では、初期値Ｆｓ（０）で正規化した安全率Ｆｓ、すなわち安全率Ｆｓの初期値Ｆｓ（０）からの変化度合いにより盛土６０の安全性を評価する。従って、計算時間中変化しない変数である土の粘着力や内部摩擦角の影響が無く、上記のように平均飽和度Ｓｒから計算できる。

【0056】

また、盛土６０の安全性は、安全率Ｆｓの初期値Ｆｓ（０）からの変化度合いにより評価するので、上記の初期値Ｆｓ（０）としては適当な値を用いることができ、例えば１．５などとできる。

【0057】

（Ｓ１０８：計算時間の判定）
図２の説明に戻る。安全性評価装置１は、所定の計算終了時間となるまで（Ｓ１０８：Ｎ）、時間をｔ→ｔ＋１としてＳ１０２〜Ｓ１０７を繰り返す。こうして時刻歴計算を行い、計算終了時間となると（Ｓ１０８：Ｙ）、処理を終了する。

【0058】

すると、各時間ｔでの正規化安全率Ｆｓ（ｔ）／Ｆｓ（０）が安全度として計算される。これを安全性評価装置１の表示部１４等に表示すれば、斜面の盛土崩壊に対する安全性の継時変化を把握することができる。また、安全度を所定の閾値と比較して盛土６０の安全性の判定を行うことも可能である。

【0059】

以上説明したように、本実施形態では、盛土６０の平均飽和度Ｓｒと、盛土６０への流入水量Ｑ_inや盛土６０からの流出水量Ｑ_outとの間に相関関係があることを利用し、この相関関係を示す関係式を用いて、平均飽和度Ｓｒから流入水量Ｑ_inや流出水量Ｑ_outを算出する。そして、この流入水量Ｑ_inと流出水量Ｑ_outから新たに平均飽和度Ｓｒを算出するとともに、これを用いて降雨による盛土６０の崩壊に対する安全度を求める。これにより、地形をメッシュ分割し浸透流解析等を行って水の収支を計算するなどの複雑な計算を行う必要が無く、広範囲の盛土６０について、降雨時の安全性を簡易に解析できる。

【0060】

また、安全度を、降雨による盛土６０の崩壊に対する安全率Ｆｓを初期値Ｆｓ（０）で正規化したものとすると、平均飽和度Ｓｒと安全度Ｆｓ／Ｆｓ（０）との間に相関関係があることを利用し、この相関関係を示す関係式を用いて平均飽和度Ｓｒから安全度Ｆｓ／Ｆｓ（０）が算出でき、評価に用いることができる。ただし、土の粘着力や内部摩擦角など必要なパラメータを入力しておくことで、安全度として安全率Ｆｓそのものを求めることは可能である。

【0061】

また、関係式は、予め検討を行った結果より盛土６０の形状に応じて定めておくことで、メッシュ分割等を行わず盛土６０の形状の違いを安全性の解析に反映させることができる。ただし、更なる検討の結果、盛土６０の形状に関わらず同じ関係式を用いる可能性は考えられる。

【0062】

さらに、盛土６０は広範囲に渡って同様の形状、土質により形成されることが多いので、本発明を適用して簡易かつ精度良く安全性の解析が行える。

【0063】

なお、前記の計算中、Ｓ１０６で得られた平均飽和度Ｓｒ（ｔ）の値が１を超える場合は、Ｓｒ（ｔ）の値が１以下となるように、盛土６０からの流出水量Ｑ_out（ｔ−１）を再計算したのち、Ｓ１０４〜Ｓ１０７を再び行えばよい。例えば、流出水量Ｑ_out（ｔ−１）を下式（１１）で再計算し、Ｓ１０４以降の計算を行うことができる。
Ｑ_out（ｔ−１）＝Ｑ（ｔ−１）＋Ｑ_in（ｔ）−Ｑ_飽和…（１１）
ここで、Ｑ_飽和は、盛土６０内が飽和状態であるときの盛土６０内の水量であり、通常は間隙の体積（Ｖ・ｎ）と略同一の値になる。

【0064】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0065】

１………安全性評価装置
６０………盛土
６１………自然斜面
６２………地面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】