特許 7250873 地盤の比抵抗モニタリング装置及び斜面崩壊警報システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-24

(45)【発行日】2023-04-03

(54)【発明の名称】地盤の比抵抗モニタリング装置及び斜面崩壊警報システム

(51)【国際特許分類】

   G01V 3/02 20060101AFI20230327BHJP

   G01N 27/04 20060101ALI20230327BHJP

   E02D 17/20 20060101ALI20230327BHJP

【ＦＩ】

G01V3/02 Z

G01N27/04 Z

E02D17/20 106

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021151280

(22)【出願日】2021-09-16

【審査請求日】2021-09-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000210908

【氏名又は名称】中央開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095566

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友雄

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(72)【発明者】

【氏名】田中 誠

(72)【発明者】

【氏名】王寺 秀介

(72)【発明者】

【氏名】上原 大二郎

(72)【発明者】

【氏名】上田 匠

【審査官】岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１１２３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公平０４－０２０１５１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１８－１９５１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７７８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７７８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－２１７３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】三森利昭、外３名，降雨を原因とする斜面崩壊に土層厚が及ぼす影響，新砂防学会誌，公益社団法人砂防学会，1995年05月，Vol.48,No.1，p.12-p.23

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｖ ３／００

Ｇ０１Ｎ ２７／００

Ｅ０２Ｄ １７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の地盤の比抵抗を経時的に測定しながらモニタリングする地盤の比抵抗モニタリング装置であって、
互いに所定方向に所定間隔を隔てた状態で、前記地盤に設置された一対の電流電極と、
当該一対の電流電極を間にした状態で、互いに前記所定方向に所定間隔を隔てて前記地盤に設置された２つの電極を一組とし、前記一対の電流電極に最も近い組から最も遠い組において、各組の前記２つの電極の間隔が次第に大きくなるように設定された複数組の電位電極と、
前記一対の電流電極に電気的に接続され、測定時に、当該一対の電流電極に所定電流を通電することにより、前記地盤に電流を流す通電電源と、
前記複数組の電位電極に電気的に接続され、当該各組の２つの電位電極間の電位差を測定する電位差測定手段と、
前記所定電流及び前記測定された前記電位差に基づいて、前記各組の２つの電位電極の間隔に対応する、前記地盤の所定深さの見掛比抵抗をそれぞれ算出する見掛比抵抗算出手段と、
所定の逆解析手法により、前記算出された見掛比抵抗に基づき、前記地盤中の比抵抗構造を推定する比抵抗構造解析手段と、
前記推定された比抵抗構造に基づき、前記地盤の土層内における帯水層を低比抵抗層として検出し、当該地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を算出する帯水層厚さ割合算出手段と、
を備えていることを特徴とする地盤の比抵抗モニタリング装置。

【請求項2】

前記通電電源を制御する電源制御手段を、さらに備えており、
前記電源制御手段は、第１所定時間ごとに前記一対の電流電極への通電を前記第１所定時間よりも短い第２所定時間ずつ行う第１通電サイクルによって、当該通電電源を制御することを特徴とする請求項１に記載の地盤の比抵抗モニタリング装置。

【請求項3】

前記所定の地盤における降雨の有無を検出する降雨検出手段を、さらに備えており、
前記電源制御手段は、前記降雨検出手段によって降雨が検出されているときに、前記第１通電サイクルで前記通電を行い、前記降雨が検出されていないときに、前記第１所定時間よりも長い第３所定時間ごとに前記一対の電流電極への通電を前記第２所定時間ずつ行う第２通電サイクルによって、前記通電電源を制御することを特徴とする請求項２に記載の地盤の比抵抗モニタリング装置。

【請求項4】

前記比抵抗モニタリング装置は、複数の比抵抗モニタリング装置で構成されており、
当該複数の比抵抗モニタリング装置の各々の前記電源制御手段は、前記通電のタイミングが互いに重ならないように、対応する前記通電電源を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の地盤の比抵抗モニタリング装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の比抵抗モニタリング装置によって、傾斜した地盤の斜面崩壊の危険度をモニタリングし、当該危険度が高くなったときに警報を実行する斜面崩壊警報システムであって、
前記比抵抗モニタリング装置によって得られた前記地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を、前記斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとして設定する危険度パラメータ設定手段と、
しきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記設定された危険度パラメータが、前記設定されたしきい値に達したときに、前記警報を実行する警報手段と、
を備えていることを特徴とする斜面崩壊警報システム。

【請求項6】

前記設定されたしきい値は、４０％であることを特徴とする請求項５に記載の斜面崩壊警報システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤に設置された多数の電極を介して、その地盤の比抵抗を経時的に測定しながらモニタリングする比抵抗モニタリング装置、及びそのモニタリング結果を用い、傾斜した地盤の危険度が高くなったときに警報を実行する斜面崩壊警報システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、地盤では、不透水性を有する基盤上に各種の土壌による土層が積層されており、降雨によって土層の含水率が上昇すると、例えば傾斜した地盤では、その斜面が不安定になり、斜面崩壊が生じることがある。このような斜面崩壊の危険性を評価したり、事前に検知したりするための防災システムとして、従来、降雨による土壌雨量指数又は土砂災害警戒避難基準雨量を基準とするものや、地表に設置された伸縮計、斜面崩壊センサ又は傾斜計などによって、その地表の変状を観測するものがある。前者の防災システムでは、地形や地質が考慮されていないため、それらに応じた斜面崩壊の危険性評価を細かく行うことができない。一方、後者の防災システムでは、地盤内部で斜面崩壊の可能性が高まっていたとしても、地表に変状が発生するまで、斜面崩壊の可能性を適切に評価することができない。

【0003】

また、降雨によって地盤に浸透した雨水や土層内の水分などによる地下水の挙動は、斜面崩壊を引き起こす大きな要因の１つであるものの、上述した従来の防災システムでは、地下水の挙動を適切に検出することができない。もちろん、地盤の水分変化を計測する手法として、土層の帯水層までボーリング孔を掘削し、そのボーリング孔にセンサを設置して水位を観測したり、プローブを有する土壌水分率計を用い、そのプローブを地盤に挿すことで、地盤の水分率を計測したりすることは知られている。しかし、これらの手法では、ボーリング孔やプローブに沿って雨水が土層内に浸透し、本来の水分変化が適切に計測できないことがあり、加えて、斜面の不安定性が増大するおそれがある。

【0004】

他方、地下水の状態、具体的には、地盤の間隙率や間隙の水飽和度と、地盤の比抵抗とは、相関性が高く、地盤の比抵抗を測定することにより、地下水の状態を知ることが可能である。しかも、比抵抗測定は一般に、比較的小さな電極を地盤表面に設置することによる非破壊手法であり、上述したボーリング孔やプローブを介した雨水の浸透を生じることもない。従来、地盤の比抵抗を経時的に取得し、地盤の水分変化をモニタリングするものとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。

【0005】

この特許文献１のモニタリング方法では、比抵抗を測定すべき地盤において、測線の両端の外側遠方の一方に電流電極（遠電流電極）を配置するとともに、他方に電位電極（遠電位電極）を配置する。また、上記測線には、多数の電極を等間隔で配置する。そして、遠電流電極と測線上の電流電極との間に、所定の電流値Ｉを通電し、電流電極に近い４つの電位電極と遠電位電極との電位差Ｖを測定し、このような通電及び電位差の測定を、測線の一端から他端に向かって、電極を１つずつずらしながら、測線の全体にわたって行う。そして、下式（１）によって、測線の垂直下方における地盤の見掛比抵抗ρａを算出する。
ρａ＝ＫＶ／Ｉ ・・・（１）
なお、式（１）のＫは、電極間の距離で決まる係数である電極配置係数である。また、見掛比抵抗ρａは、地盤を均質であると仮定した場合の比抵抗であり、電極周辺の平均的な比抵抗を反映する。

【0006】

また、地盤の比抵抗の測定手法として、例えばシュランベルジャー法が知られている。図９は、シュランベルジャー法を用いた電気探査による地盤の比抵抗測定装置を示している。同図に示すように、この比抵抗測定装置２１では、測定ユニット２２と、この測定ユニット２２に電気的に接続され、地盤Ｇにおいて、測線Ｓに沿って設置される多数（図９（ａ）では１８個）の電極２３とを備えている。測定ユニット２２は、電源２２ａと、測定を制御するための測定制御部２２ｂと、通電される電流電極を切り替えるための電極切替え部２２ｃとを有している。一方、多数の電極２３は、２つの電極を一組とする複数組（図９（ａ）では９組）の電極で構成されており、互いに所定間隔を隔てた２つの電位電極２３Ｐ、２３Ｐが測線Ｓの中央部に配置され、それらの電位電極２３Ｐ、２３Ｐの外側に、各組の電流電極２３Ｃ、２３Ｃが、互いの距離を次第に大きくするように配置されている。

【0007】

上記のように構成された比抵抗測定装置２１では、測定時に、測定ユニット２２の電極切替え部２２ｃにより、通電すべき一組の電流電極２３Ｃ、２３Ｃを、電源２２ａに接続するように切り替える。具体的には、まず、図９（ｂ）に示すように、２つの電位電極２３Ｐ、２３Ｐの直ぐ外側に配置された一組の電流電極２３Ｃ（Ｃ11）、２３Ｃ（Ｃ21）に、所定の電流値Ｉで通電し、そのときの電位差Ｖを、２つの電位電極２３Ｐ、２３Ｐで測定する。次いで、同図（ｃ）に示すように、通電した上記一組の電流電極Ｃ11、Ｃ21の直ぐ外側に配置された一組の電流電極２３Ｃ（Ｃ12）、２３Ｃ（Ｃ22）に、上記と同様に通電し、２つの電位電極２３Ｐ、２３Ｐで電位差を測定する。さらに、同図（ｄ）に示すように、通電した上記一組の電流電極Ｃ12、Ｃ22の直ぐ外側に配置された一組の電流電極２３Ｃ（Ｃ13）、２３Ｃ（Ｃ23）に、上記と同様に通電し、２つの電位電極２３Ｐ、２３Ｐで電位差を測定する。その後も上記と同様にして、測線Ｓの両端側の一組の電流電極２３Ｃ、２３Ｃまで順に通電を繰り返し、その都度２つの電位電極２３Ｐ、２３Ｐで電位差を測定する。

【0008】

上記のように、電位電極２３Ｐ、２３Ｐの外側に配置され、通電すべき各組の電流電極２３Ｃ、２３Ｃの間隔を順に広げながら、両電位電極２３Ｐ、２３Ｐ間の電位差の測定を繰り返し、前述した式（１）を用いて、測線Ｓの垂直下方における地盤Ｇの見掛比抵抗ρａを取得し、地盤Ｇの水分状態などを知ることが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１１－１１２３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述した特許文献１のモニタリング方法及びシュランベルジャー法によって、見掛比抵抗を取得する場合、前者では電流電極及び複数の電位電極を測線に沿って順にずらしながら、後者では通電すべき各組の電流電極を順に切り替えながら、電流電極への通電及び電位電極による電位差の測定を行っている。このため、地盤の測線全体にわたって見掛比抵抗を測定しようとすると、上述したいずれの場合も、消費電力が多くなるとともに、測定時間が長くなってしまう。

【0011】

また、上記の特許文献１には、地盤の水分変化をモニタリングすることにより、地滑りの予測や警報を発することが可能であることが記載されている。しかし、特許文献１には、上記警報の具体的な発出基準については何ら記載されておらず、安定した信頼性の高い警報を実行することはできない。

【0012】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、省電力かつ短時間で、地盤における所望の深さの比抵抗を容易に取得することができ、その取得結果に基づき、斜面崩壊の危険度を評価し、安定した信頼性の高い警報を実行することができる地盤の比抵抗モニタリング装置及び斜面崩壊警報システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、所定の地盤の比抵抗を経時的に測定しながらモニタリングする地盤の比抵抗モニタリング装置であって、互いに所定方向に所定間隔を隔てた状態で、地盤に設置された一対の電流電極と、一対の電流電極を間にした状態で、互いに所定方向に所定間隔を隔てて地盤に設置された２つの電極を一組とし、一対の電流電極に最も近い組から最も遠い組において、各組の２つの電極の間隔が次第に大きくなるように設定された複数組の電位電極と、一対の電流電極に電気的に接続され、測定時に、一対の電流電極に所定電流を通電することにより、地盤に電流を流す通電電源と、複数組の電位電極に電気的に接続され、各組の２つの電位電極間の電位差を測定する電位差測定手段と、所定電流及び測定された電位差に基づいて、各組の２つの電位電極の間隔に対応する、地盤の所定深さの見掛比抵抗をそれぞれ算出する見掛比抵抗算出手段と、所定の逆解析手法により、算出された見掛比抵抗に基づき、地盤中の比抵抗構造を推定する比抵抗構造解析手段と、推定された比抵抗構造に基づき、地盤の土層内における帯水層を低比抵抗層として検出し、地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を算出する帯水層厚さ割合算出手段と、を備えていることを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、一対の電流電極が互いに所定方向に所定間隔を隔てた状態で地盤に設置される一方、上記の電流電極を間にする２つの電極を一組とする複数組の電位電極が地盤に設置されている。また、複数組の電位電極は、一対の電流電極に最も近い組から最も遠い組において、各組の２つの電位電極の間隔が次第に大きくなるように設定されている。つまり、本発明の比抵抗モニタリング装置では、前述したシュランベルジャー法に対し、電流電極と電位電極の位置関係が逆になっている。なお、以下の説明では、上述した一対の電流電極及び複数組の電位電極の配置による地盤の比抵抗の測定手法を、「逆シュランベルジャー法」というものとする。

【0015】

上記のように地盤に設置された一対の電流電極及び複数組の電位電極において、測定時に、通電電源から一対の電流電極に対して所定電流を通電することにより、地盤に電流を流し、電位差測定手段により、各組の２つの電極間の電位差を測定する。この場合、一対の電流電極は、各組の電位電極に対して共通であるため、電流電極への比較的短い時間の一度の通電により、全組の２つの電位電極間の電位差を測定することができる。そして、見掛比抵抗算出手段により、一対の電流電極に通電した所定電流、及び各組の２つの電位電極間の電位差に基づき、地盤の所定深さの見掛比抵抗をそれぞれ算出する。

【0016】

上述した逆シュランベルジャー法による電極の配置を適用した比抵抗モニタリング装置では、２つの電位電極の間隔を大きくするほど、地盤の深部の状態が電位差に反映されるので、測定すべき地盤の比抵抗について、地表面から深部にわたって取得することができる。以上のように、本発明によれば、省電力かつ短時間で、地盤における所望の深さの見掛比抵抗を容易に取得することができる。
また、上記の見掛比抵抗に基づき、所定の逆解析手法により、地盤中の比抵抗構造を推定する。そして、推定した比抵抗構造に基づき、地盤の土層内における帯水層を低比抵抗層として検出し、地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を算出する。

【0017】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の地盤の比抵抗モニタリング装置において、通電電源を制御する電源制御手段を、さらに備えており、電源制御手段は、第１所定時間ごとに一対の電流電極への通電を第１所定時間よりも短い第２所定時間ずつ行う第１通電サイクルによって、通電電源を制御することを特徴とする。

【0018】

この構成によれば、電源制御手段により、第１所定時間ごとに一対の電流電極への通電を第２所定時間ずつ行う第１通電サイクルで行うので、第２所定時間として、全組の２つの電位電極間の電位差を測定可能でかつできる限り短い時間を設定することにより、モニタリングすべき地盤の見掛比抵抗を、省電力で第１所定時間ごとに得ることができる。

【0019】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の地盤の比抵抗モニタリング装置において、所定の地盤における降雨の有無を検出する降雨検出手段を、さらに備えており、電源制御手段は、降雨検出手段によって降雨が検出されているときに、第１通電サイクルで通電を行い、降雨が検出されていないときに、第１所定時間よりも長い第３所定時間ごとに一対の電流電極への通電を第２所定時間ずつ行う第２通電サイクルによって、通電電源を制御することを特徴とする。

【0020】

この構成によれば、降雨検出手段によって上記所定の地盤における降雨が検出されているときに、前述した第１通電サイクルで、一対の電流電極への通電を行うように、通電電源が制御される。一方、降雨が検出されていないときには、前記第１所定時間よりも長い第３所定時間ごとに、一対の電流電極への通電を第２所定時間ずつ行う第２通電サイクルで上記通電を実行する。

【0021】

通常、降雨により、地盤内部の水分量が変化すると、それに伴い、地盤内部の水分量が多い部分には電流が流れやすくなり、比抵抗が小さくなるように変化する。このように、降雨時（特に降雨量が多い時）には、地盤内部の比抵抗の変化が比較的早いので、第１所定時間を比較的短い時間に設定し、第１通電サイクルで一対の電流電極への通電及び全組の２つの電位電極間の電位差測定を行うことにより、時々刻々と変化する地盤の見掛比抵抗を取得することができる。

【0022】

それに対し、晴天や曇天時など、上記地盤に雨が降っていない場合には、その地盤内部の水分量の変化はほとんどなく、したがって、地盤内部の比抵抗の変化もほとんどない。したがって、降雨が検出されていないときには、第３所定時間を比較的長い時間に設定し、第２通電サイクルで上記通電及び電位差測定を行うことにより、省電力で地盤の見掛比抵抗を得ることができる。

【0023】

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の比抵抗モニタリング装置であって、比抵抗モニタリング装置は、複数の比抵抗モニタリング装置で構成されており、複数の比抵抗モニタリング装置の各々の電源制御手段は、通電のタイミングが互いに重ならないように、対応する通電電源をそれぞれ制御することを特徴とする。

【0024】

この構成によれば、複数の比抵抗モニタリング装置が、上記地盤に設置される場合、各比抵抗モニタリング装置の電源制御手段は、対応する一対の電流電極への通電のタイミングが互いに重ならないように、対応する通電電源を制御する。これにより、各比抵抗モニタリング装置における全組の２つの電位電極間の電位差の測定時に、他の比抵抗モニタリング装置による通電の影響を受けることがなく、各比抵抗モニタリング装置による地盤の見掛比抵抗の取得を良好に行うことができる。

【0025】

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載の比抵抗モニタリング装置によって、傾斜した地盤の斜面崩壊の危険度をモニタリングし、危険度が高くなったときに警報を実行する斜面崩壊警報システムであって、比抵抗モニタリング装置によって得られた地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を、斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとして設定する危険度パラメータ設定手段と、しきい値を設定するしきい値設定手段と、設定された危険度パラメータが、設定されたしきい値に達したときに、警報を実行する警報手段と、を備えていることを特徴とする。

【0026】

この構成によれば、前述した比抵抗モニタリング装置によって得られる地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を利用して、傾斜した地盤の斜面崩壊の危険度をモニタリングし、その危険度が高くなったときに警報を実行する。具体的には、まず、比抵抗モニタリング装置によって得られた地盤の所定深さの見掛比抵抗に基づき、公知の逆解析手法を用いて、地盤における多層構造の各層の厚さと比抵抗を推定する。一般に地盤では、間隙水の飽和度が高くなるほど、比抵抗が低下することから、飽和度が高い帯水層は、低比抵抗層として検出することが可能になる。次いで、上記地盤の土層内における帯水層の厚さの割合を、斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとして設定する。そして、設定された危険度パラメータが、しきい値設定手段によって設定されたしきい値に達したときに、警報が実行される。上述したように、危険度パラメータとして上記帯水層の厚さの割合を採用することにより、斜面崩壊の危険度を評価し、安定した信頼性の高い警報を実行することができる。

【0027】

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の斜面崩壊警報システムであって、設定されたしきい値は、４０％であることを特徴とする。

【0028】

この構成によれば、警報を実行するために、危険度パラメータと比較するしきい値を、４０％に設定することにより、後述するように、地盤の斜面崩壊が生じる前に、適切な警報を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態による地盤の比抵抗モニタリング装置を適用した斜面崩壊警報システムの全体構成を概略的に示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による比抵抗モニタリング装置の比抵抗測定装置を概略的に示す図である。

【図3】傾斜した地盤において、基盤上に積層された土層における不飽和帯、湿潤帯及び飽和帯（帯水層）を説明するための説明図であり、（ａ）は土層が不飽和帯のみである状態、（ｂ）は土層が湿潤帯及び飽和帯である状態を示す。

【図4】図３に示す傾斜地盤において、降雨による地盤（土層）の水分変化を順に示す図である。

【図5】図４に示す土層Ｎｏ．１～１１のモデルにそれぞれ対応し、シミュレーション計算により、電位電極間の１／２の距離ｒと、見掛比抵抗ρａとの関係を示すグラフである。

【図6】図４に示す土層Ｎｏ．６～９のモデルにそれぞれ対応し、図５に示す見掛比抵抗の曲線Ｎｏ．６～９を逆解析することによって得られた地盤の深さと比抵抗との関係を示すグラフである。

【図7】図３（ｂ）と同様の図であり、傾斜地盤の基盤と土層の間の潜在崩壊面をすべり面とする安全率について説明するための図である。

【図8】地盤の傾斜角と土層厚さをパラメータとした複数の等安全率曲線を示すグラフである。

【図9】シュランベルジャー法を用いた電気探査による地盤の比抵抗の検出方法を説明するための図であり、（ａ）は電気探査装置の全体図、（ｂ）～（ｄ）は一対の電位電極及び複数組の電流電極を拡大し、各組の電流電極に電流を印加する状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による地盤の比抵抗モニタリング装置を適用した斜面崩壊警報システムの全体構成を概略的に示している。同図に示すように、斜面崩壊警報システム１は、傾斜した地盤Ｇの比抵抗を測定するための複数（図１では２つのみ図示）の比抵抗測定装置２と、各比抵抗測定装置２との間で通信回線を介してデータや指令を送受信するとともに、受信したデータに基づいて比抵抗を算出するサーバ４（見掛比抵抗算出手段、比抵抗構造解析手段、帯水層厚さ割合算出手段、危険度パラメータ設定手段、しきい値設定手段）と、このサーバ４からの指令によって警報を行う警報装置５（警報手段）とを備えている。

【0031】

なお、図１では、下側の比抵抗測定装置２は、図示の便宜上、水平な地盤Ｇに設置されているが、実際には、上側の比抵抗測定装置２と同様、傾斜した地盤Ｇに設置されている。また、これらの比抵抗測定装置２は、互いに所定距離を隔てて設置されている。

【0032】

図２（ａ）に示すように、比抵抗測定装置２は、地盤Ｇ上に所定方向に延びるように設定された測線Ｓ上に配置された多数の電極を有する電極アレイ１１と、この電極アレイ１１の各電極に多芯ケーブルを介して電気的に接続された測定ユニット１２とを備えている。電極アレイ１１は、測線Ｓに沿って互いに所定間隔を隔てた状態で、地盤Ｇに挿された状態に設置された一対の電流電極Ｃ1、Ｃ2と、これらの電流電極Ｃ1、Ｃ2を間にした状態で、互いに上記測線Ｓに沿って所定間隔を隔てて、地盤Ｇに挿された状態に設置される２つの電極を一組とし、上記一対の電流電極Ｃ1、Ｃ2に最も近い組から最も遠い組において、各組の２つの電極の間隔が次第に大きくなるように設定された複数組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n（ｎ：電位電極の組数）とを備えている。このように、比抵抗測定装置２の電極アレイ１１は、従来のシュランベルジャー法による電流電極と電位電極の位置関係が逆である逆シュランベルジャー法によって、地盤Ｇの比抵抗を測定可能に構成されている。

【0033】

一方、測定ユニット１２は、電源１２ａ（通電電源）、測定制御部１２ｂ（電源制御手段）及び通信制御部１２ｃを備えている。電源１２ａは、例えばバッテリ本体及び太陽電池（いずれも図示せず）を有しており、太陽電池で発電した電気がバッテリ本体に蓄電され、測定ユニット１２の各部や電流電極Ｃ1、Ｃ2に電流が供給されるようになっている。測定制御部１２ｂは、電源１２ａによる電流電極Ｃ1、Ｃ2への通電を制御するとともに、各組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n間の電位差の測定を制御するものである。通信制御部１２ｃは、サーバ４からの指令を受信するとともに、測定した各組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n間の電位差のデータなどをサーバ４に送信するものである。

【0034】

上記のように構成された比抵抗測定装置２は、将来的に斜面崩壊の可能性があることなどにより、監視の必要があると認められた地盤Ｇの斜面において、次のように設置される。すなわち、まず、上記の地盤Ｇに対し、一般的な公知の比抵抗２次元探査やボーリング調査などによる事前調査を実施し、比抵抗測定装置２を設置すべき個所を選定する。次いで、上記の事前調査によって確認された潜在崩壊面の深さに応じて、測線Ｓの長さ及び電極間隔などの仕様を決定する。そして、決定した仕様で、比抵抗測定装置２の一対の電流電極Ｃ1、Ｃ2及び複数組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2nを、測線Ｓに沿って地盤Ｇに設置する。これにより、電極アレイ１１が地盤Ｇに設置され、また、測定ユニット１２は、電極アレイ１１の付近に設置される。

【0035】

また、上記の地盤Ｇには、降雨センサ１３（降雨検出手段）が適切な位置に設置されている。この降雨センサ１３は、地盤Ｇにおける降雨の有無を検出するものであり、その検出信号が、サーバ４に送信される。

【0036】

以上のように構成された斜面崩壊警報システム１において、本発明の比抵抗モニタリング装置は、上述した比抵抗測定装置２、サーバ４及び降雨センサ１３によって構成されている。

【0037】

ここで、図３及び図４を参照して、傾斜した地盤Ｇの構造及び降雨による地盤（土層）の水分変化について説明する。図３は、傾斜した地盤Ｇの構造を模式的に示しており、（ａ）は降雨前の状態、（ｂ）は降雨時又は降雨後の状態を示している。同図に示すように、この地盤Ｇでは、不透水性を有する基盤上に各種の土壌による土層が積層されており、全体として傾斜した状態を示している。なお、基盤と土層との境界部分は、土層が崩壊する可能性が高い潜在崩壊面である。

【0038】

図４は、図３に示す傾斜地盤Ｇにおいて、降雨による土層の水分変化を順に示している。なお、図４では、水分状態の異なる土層を、降雨の浸透過程にしたがって、第１～第１１に区分し、丸数字を用いて示しており、以下の説明では、区分された第１～第１１の土層をそれぞれ、土層Ｎｏ．１～１１として説明するものとする。

【0039】

図４の土層Ｎｏ．１は、図３（ａ）と同様の降雨前の状態を示しており、水分が非常に少なく、土粒子間の間隙が水で満たされていない状態の不飽和帯のみである。このような状態の土層を有する地盤Ｇにおいて、雨が降り始めると、土層Ｎｏ．２～５に順に示すように、土層の上面、すなわち地表面から、降雨による水分が土層内に浸透し、土層Ｎｏ．２～５の一点鎖線で示す湿潤前線が下降しながら、水分を含んだ状態の湿潤帯の厚さが次第に厚くなる。なお、湿潤帯では、飽和度はほぼ一定であるが、飽和状態にはなっていない。そして、降雨が継続することにより、土層Ｎｏ．６に示すように、湿潤前線が基盤に到達し、土層全体が湿潤帯になる。

【0040】

その後、降雨がさらに継続することにより、土層Ｎｏ．７～１０に順に示すように、土層の底部から地表面に向かって、飽和帯の上面である水位が上昇しながら、飽和帯の厚さが次第に厚くなる。この飽和帯は、水分が非常に多く、土粒子間の間隙が水で満たされた状態である。そして、降雨が継続することにより、土層Ｎｏ．１１に示すように、飽和帯の水位が地表面に到達し、土層全体が飽和帯になる。なお、この飽和帯は、水分を非常に多く含んだ層であるので、以下の説明では適宜、「帯水層」というものとする。

【0041】

次に、前述した図１の斜面崩壊警報システム１において、比抵抗測定装置２による比抵抗の測定手順について説明する。サーバ４からの測定指令により、比抵抗測定装置２の測定ユニット１２の測定間隔を設定すると、測定制御部１２ｂは、測定指令に基づき、電源１２ａから所定の電流値Ｉの電流を、所定時間（第２所定時間、例えば数秒）、一対の電流電極Ｃ1、Ｃ2に通電し、この通電時において、全組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n間の電位差Ｖを同時に測定する。そして、通信制御部１２ｃが、上記電流値Ｉ及び測定した全組の電位差Ｖを、サーバ４に送信する。上記のように、比抵抗測定装置２による測定時には、比較的短時間である上記の所定時間、一対の電流電極Ｃ1、Ｃ2に電流を通電するだけで、全組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n間の電位差Ｖを短時間で測定することができる。

【0042】

また、上記の測定間隔は、降雨時と、晴天や曇天などの降雨時以外の時とで異なっている。具体的には、降雨センサ１３によって地盤Ｇに雨が降っていることが検出された降雨時には、比較的短い所定時間（第１所定時間、例えば５～１０分）ごとに測定するよう、遠隔操作によって測定ユニット１２を設定する。また、上記の降雨センサ１３に代えて、気象庁のアメダスによる降雨情報や天気予報に基づき、上記の測定指令を測定ユニット１２に送信して、測定ユニット１２の測定間隔を設定することも可能である。以上のように、降雨時には、短時間ごとに上記通電が実行される（第１通電サイクル）。

【0043】

一方、降雨時以外の時には、比較的長い所定時間（第３所定時間、例えば１時間）ごとに測定をするように、サーバ４から測定ユニット１２を設定する。また、上述した降雨時と同様、アメダスや天気予報に基づき、上記の長い所定時間ごとに測定するよう、測定ユニット１２を設定することも可能である。以上のように、降雨時以外の時には、長時間ごとに上記通電が実行される（第２通電サイクル）。

【0044】

なお、前述したように、複数の比抵抗測定装置２が地盤Ｇに設置されている場合には、各測定ユニット１２への測定指令のタイミングや、一対の電流電極Ｃ1、Ｃ2への通電のタイミングが互いに重ならないように制御される。これにより、各比抵抗測定装置２における全組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n間の電位差Ｖの測定時に、他の比抵抗測定装置２による通電の影響を受けることがなく、各比抵抗測定装置２による測定を適切に行うことができる。

【0045】

サーバ４では、受信した電流値Ｉ及び全組の電位差Ｖに基づき、前述した下式（１）により、各組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2n間にそれぞれ対応する見掛比抵抗ρａを算出する。
ρａ＝ＫＶ／Ｉ ・・・（１）

【0046】

次いで、算出された見掛比抵抗ρａと、各組の電位電極Ｐ1n、Ｐ2nの間の１／２の距離ｒとに基づき、両者の関係を表す見掛比抵抗曲線を算出する。そして、この見掛比抵抗曲線を公知の逆解析手法を用いて解析することにより、地盤Ｇの深さ方向における層ごとの比抵抗構造を推定する。具体的には、観測された見掛比抵抗曲線と近似できる見掛比抵抗曲線が計算されるように、地盤Ｇにおける各部層の厚さと比抵抗を非線形最小二乗法により推定する。次いで、推定した比抵抗構造に基づいて、土層内における帯水層の厚さの割合を、斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとして算出する。

【0047】

そして、算出された危険度パラメータと、あらかじめ設定されたしきい値（例えば４０％）とを比較し、危険度パラメータがしきい値に達したとき、すなわち、土層内における帯水層の厚さの割合が、４０％に達したときに、斜面崩壊の可能性が高いとして、サーバ４から警報装置５に対し警報指令が送信され、警報装置５による警報が実行される。なお、この警報装置５による警報は、例えば設置者（自治体など）や地盤Ｇの周辺の住民に対し、避難やその準備を促す内容の放送や警報メールなどによって実行される。

【0048】

次に、前述した図３及び図４に加えて、図５～８を参照して、本実施形態の斜面崩壊警報システム１において、警報を実行するための基準を確認するために実施したシミュレーション解析とその結果について説明する。このシミュレーション解析の条件は、以下のとおりである。すなわち、前述した図４に示す土層Ｎｏ．１～１１をモデルとし（以下、これらの土層のモデルを「土層モデルＮｏ．１～１１」という）、土層の各部層、具体的には、不飽和帯、湿潤帯及び帯水帯、並びに基盤の飽和度及び比抵抗を下記の表１のように設定した。

【0049】

【表1】

【0050】

また、本シミュレーション解析では、上述した土層モデルＮｏ．１～１１の厚さを２．５ｍに設定した。さらに、本シミュレーション解析では、前述した図２（ａ）の比抵抗測定装置２における電極アレイ１１と同様の逆シュランベルジャー法によって、一対の電流電極及び複数組の電位電極が、所定長さ（例えば２０ｍ）の測線に沿って配置されるものとする。

【0051】

図５は、以上の条件により、土層モデルＮｏ．１～１１について、一対の電流電極に電流が通電され、全組の電位電極間の電位差が測定された場合において得られる見掛比抵抗曲線をそれぞれ示している。これらの見掛比抵抗曲線は、横軸を電位電極間の１／２の距離ｒ、縦軸を見掛比抵抗ρａとして、両対数グラフを用いて表示されている。また、図５において、１～１１の丸数字が付された見掛比抵抗曲線は、図４に示す土層モデルＮｏ．１～１１に対応している。なお、以下の説明では、土層モデルＮｏ．１～１１にそれぞれ対応する見掛比抵抗曲線を適宜、曲線Ｎｏ．１～１１として説明するものとする。

【0052】

図５に示すように、曲線Ｎｏ．１～１１は、距離ｒが長くなるに従い、以下のような傾向を有する曲線で表されている。
・曲線Ｎｏ．１：距離ｒが０．４～２．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは不飽和帯に対応する高比抵抗（２０００Ωｍ）に維持され、距離ｒが２．０ｍ以上では、見掛比抵抗ρａは基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）に向かって低下するように変化している。
・曲線Ｎｏ．２：距離ｒが０．４ｍ付近では、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）であり、距離ｒが０．４～２．０ｍまでは、見掛比抵抗ρａは急激に上昇し、２．０ｍ付近で１０００Ωｍを上回り、距離ｒが２．０～６．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａはゆるやかに上昇し、さらに距離ｒが６．０ｍ以上では、見掛比抵抗ρａは基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）に向かって低下するように変化している。つまり、曲線Ｎｏ．２は、全体として上側に凸状になっている。
・曲線Ｎｏ．３：距離ｒが０．４～０．７ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが０．７～４．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは急激に上昇し、４．０ｍ付近で１０００Ωｍを上回り、距離ｒが４．０～８．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは緩やかに上昇し、さらに距離ｒが８．０ｍ以上では、見掛比抵抗ρａは基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）に向かって低下するように変化している。つまり、曲線Ｎｏ．３は、上記の曲線Ｎｏ．２と同様、全体として上側に凸状になっている。
・曲線Ｎｏ．４：距離ｒが０．４～１．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが１．０～１０．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは上昇し、１０．０ｍ付近で１０００Ωｍを上回るように変化している。
・曲線Ｎｏ．５：距離ｒが０．４～１．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが１．０～１０．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは、曲線Ｎｏ．４のそれに比べて緩やかに上昇するように変化している。
・曲線Ｎｏ．６：距離ｒが０．４～２．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが２．０～１０．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは、曲線Ｎｏ．５のそれに比べて緩やかに、直線的に上昇するように変化している。
・曲線Ｎｏ．７：距離ｒが０．４～３．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが３．０～１０．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは上昇し、１０．０ｍ付近で７００Ωｍを上回るように変化している。つまり、曲線Ｎｏ．７は全体として下側に凸状になっている。
・曲線Ｎｏ．８：距離ｒが０．４～１．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが１．０～４．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは緩やかに低下し、距離ｒが４．０ｍ以上では、見掛比抵抗ρａは上昇し、１０．０ｍ付近で６００Ωｍを上回るように変化している。つまり、曲線Ｎｏ．８は、上記の曲線Ｎｏ．７と同様、全体として下側に凸状になっている。
・曲線Ｎｏ．９：距離ｒが０．４～１．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）に維持され、距離ｒが１．０～３．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは低下し、３．０以上では、見掛比抵抗ρａは上昇し、１０．０ｍ付近で６００Ωｍを上回るように変化している。つまり、曲線Ｎｏ．９は、上記の曲線Ｎｏ．７及び８と同様、全体として下側に凸状になっている。
・曲線Ｎｏ．１０：距離ｒが０．４ｍ付近では、見掛比抵抗ρａは湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）であり、距離ｒが０．４～２．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは急激に低下し、距離ｒが２．０～３．０ｍ付近では、見掛比抵抗ρａは３００Ωｍを若干下回った状態で維持され、距離ｒが３．０ｍ以上では、見掛比抵抗ρａは急激に上昇し、１０．０ｍ付近で５００Ωｍを上回るように変化している。つまり、曲線Ｎｏ．１０は、上記の曲線Ｎｏ．７～９と同様、全体として下側に凸状になっている。
・曲線Ｎｏ．１１：距離ｒが０．４～２．０ｍ付近までは、見掛比抵抗ρａは帯水層に対応する低比抵抗（２２２Ωｍ）に維持され、距離ｒが２．０ｍ以上では、見掛比抵抗ρａは急激に上昇し、１０．０ｍ付近では５００Ωｍを上回るように変化している。

【0053】

以上の曲線Ｎｏ．１～１１の変化から、電位電極間の１／２の距離ｒが短いほど、すなわち測線の中央に配置される電流電極に近い組の電位電極ほど、その電位差に基づく見掛比抵抗ρａが、土層モデルＮｏ．１～１１の上面（地表面）側の比抵抗を表していることがわかる。一方、上記距離ｒが長く、上記電流電極から遠い組の電位電極ほど、その電位差に基づく見掛比抵抗ρａが、基盤を含む土層モデルＮｏ．１～１１の深部側の比抵抗を表していることがわかる。

【0054】

図６は、図４に示す土層モデルＮｏ．６～９にそれぞれ対応し、図５に示す曲線Ｎｏ．６～９を逆解析することによって得られた地盤の深さと比抵抗との関係を示しており、実線は解析結果による比抵抗、破線は各土層モデルの比抵抗を表している。また、以下の説明では、図６において、６～９の丸数字が付された実線及び破線の比抵抗をそれぞれ、解析比抵抗Ｎｏ．６～９及びモデル比抵抗Ｎｏ．６～９として説明するものとする。なお、上記の逆解析の詳細な説明は省略するが、この逆解析では、曲線Ｎｏ．６～９と近似できる見掛比抵抗が得られる比抵抗構造を求めるため、非線形最小二乗法を用い、各層の厚さと比抵抗を反復的に修正して、解析比抵抗Ｎｏ．６～９をそれぞれ算出している。

【0055】

図６に示すように、実線で示す解析比抵抗Ｎｏ．６～９は、破線で示すモデル比抵抗Ｎｏ．６～９に対し、以下のような結果が得られた。
・解析比抵抗Ｎｏ．６：モデル比抵抗Ｎｏ．６は、図４の土層モデルＮｏ．６に対応するものであり、地表面（深さ０ｍ）から２．５ｍまでの深さでは、湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）であり、その湿潤帯の下層が基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）である。
上記のモデル比抵抗Ｎｏ．６に対し、解析比抵抗Ｎｏ．６は、土層及び基盤の地盤全体にわたって一致している。
・解析比抵抗Ｎｏ．７：モデル比抵抗Ｎｏ．７は、図４の土層モデルＮｏ．７に対応するものであり、地表面から２．０ｍまでの深さでは、湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）であり、湿潤帯の下層で、２．５ｍまでの深さでは、帯水層に対応する低比抵抗（２２２Ωｍ）であり、その帯水層の下層が基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）である。したがって、上記の場合、帯水層の厚さは、０．５ｍである。
上記のモデル比抵抗Ｎｏ．７に対し、解析比抵抗Ｎｏ．７は、地表面から２．０ｍ付近まで、及び４．０ｍ以下の深さでは一致するものの、２．０～４．０ｍまでの深さでは不一致である。これは、電気探査で「等価層」と呼ばれる問題で、見掛比抵抗曲線がほぼ同じになる比抵抗構造が、理論上複数存在することによる。
・解析比抵抗Ｎｏ．８：モデル比抵抗Ｎｏ．８は、図４の土層モデルＮｏ．８に対応するものであり、地表面から１．５ｍまでの深さでは、湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）であり、湿潤帯の下層で、２．５ｍまでの深さでは、帯水層に対応する低比抵抗（２２２Ωｍ）であり、その帯水層の下層が基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）である。したがって、上記の場合、帯水層の厚さは、１．０ｍである。
上記のモデル比抵抗Ｎｏ．８に対し、解析比抵抗Ｎｏ．８は、地表面から１．５ｍ付近の深さ、及び２．５ｍ付近の深さにおいて若干ずれが生じているものの、地盤全体としてほぼ一致している。
・解析比抵抗Ｎｏ．９：モデル比抵抗Ｎｏ．９は、図４の土層モデルＮｏ．９に対応するものであり、地表面から１．０ｍまでの深さでは、湿潤帯に対応する中比抵抗（５００Ωｍ）であり、湿潤帯の下層で、２．５ｍまでの深さでは、帯水層に対応する低比抵抗（２２２Ωｍ）であり、その帯水層の下層が基盤に対応する高比抵抗（１０００Ωｍ）である。したがって、上記の場合、帯水層の厚さは、１．５ｍである。
上記のモデル比抵抗Ｎｏ．９に対し、解析比抵抗Ｎｏ．９は、土層及び基盤の地盤全体にわたって一致している。

【0056】

以上の解析結果により、例えば図４の土層モデルＮｏ．７に対応する解析比抵抗Ｎｏ．７の場合のように、帯水層の厚さ（０．５ｍ）が土層全体の厚さ（２．５ｍ）に対して薄く、土層に対する帯水層の割合（２０％）が低い場合には、低比抵抗である帯水層を適切に検出できないことがある。一方、図４の土層モデルＮｏ．８に対応する解析比抵抗Ｎｏ．８の場合のように、帯水層の厚さ（１．０ｍ）が土層全体の厚さ（２．５ｍ）に対して比較的厚く、土層に対する帯水層の割合が所定割合（４０％）以上である場合には、低比抵抗である帯水層をほぼ適正に検出することが可能であることがわかる。なお、電気探査では一般に、相似則が成り立つため、低比抵抗層を適正に検出できる土層に対する帯水層の割合（所定割合（４０％））は、土層の厚さが変わっても不変である。

【0057】

次に、前記図３（ｂ）と同様の図７を参照して、傾斜地盤Ｇの基盤と土層の間の潜在崩壊面をすべり面とする安全率Ｆsについて説明する。図７に示す無限長斜面としての傾斜地盤Ｇにおいて、潜在崩壊面を境界として、土層がすべりを起こそうとする力（以下「すべり力」という）をＷｔ、上記すべり力に抵抗する力（以下「すべり抵抗力」という）をＴとすると、安全率Ｆsは、下式（２）のように表される。
Ｆs＝Ｔ／Ｗｔ ・・・（２）

【0058】

また、図７に示す土層厚さをＤ、帯水層の深さ（水深）をＨ、斜面の傾斜角をβ、土層の内部摩擦角をφ、湿潤帯の単位体積重量をγwet、帯水層の単位体積重量をγsat、及び水の単位体積重量をγw、粘着力をｃとすると、上記（２）式のすべり抵抗力Ｔ及びすべり力Ｗｔはそれぞれ、下式（３）及び（４）のように表される。
Ｔ＝｛(Ｄ－Ｈ)γwet＋Ｈ(γsat－γw)｝ｃｏｓ²β・ｔａｎφ＋ｃ ・・・（３）
Ｗｔ＝｛(Ｄ－Ｈ)γwet＋Ｈ・γsat｝ｃｏｓβ・ｓｉｎβ ・・・（４）

【0059】

なお、上記の内部摩擦角φ及び粘着力ｃは、例えば国内各地のまさ土についての平均値などを採用することが可能である。また、湿潤帯の単位体積重量γwetや帯水層の単位体積重量γsatについては、上記のようなまさ土の間隙率、乾燥密度及び土粒子密度、並びに前記表１の飽和度を用いて算出することが可能である。

【0060】

そして、式（３）及び（４）を式（２）に代入することにより、下式（５）により、安全率Ｆsが得られる。

【数1】

【0061】

安全率Ｆsについて、Ｆs＞１．０のときには、傾斜地盤Ｇの斜面は安定な状態であるが、Ｆs＜１．０のときには、すべり力Ｗｔがすべり抵抗力Ｔよりも大きいため、傾斜地盤Ｇにおいて斜面崩壊が生じる。また、後述するように、一般的な斜面の条件では、土層内における帯水層の厚さの割合が４０％に達したときには、安全率Ｆs＞１．１であることが確認されている。したがって、前述したように、斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとしての上記帯水層の厚さの割合に対し、これと比較すべきしきい値として４０％を採用し、帯水層の厚さの割合が４０％に達したときに、警報を実行することにより、斜面崩壊が生じる前に、適切な警報を実現することができる。

【0062】

図８は、図７の帯水層の厚さが土層全体の４０％である場合において、傾斜地盤Ｇの傾斜角βと土層厚さＤをパラメータとした複数（図８では４つ）の等安全率曲線Ｌ１～Ｌ４を示している。また、破線で囲まれた領域Ｒは、一般的な表層崩壊が生じる傾斜角（２５～４５度）及び土層厚さ（２ｍ以下）の範囲を表している。なお、以下の説明では、等安全率曲線Ｌ１～Ｌ４をそれぞれ、単に曲線Ｌ１～Ｌ４というものとする。

【0063】

図８に示すように、安全率Ｆs＝１．０である曲線Ｌ１は、地盤Ｇの傾斜角βが約３５度のときには土層厚さＤが約５ｍであり、傾斜角βが６０度のときには土層厚さＤが約１ｍであり、左下に凸状に湾曲している。

【0064】

これに対し、安全率Ｆs＝１．１である曲線Ｌ２は、曲線Ｌ１の左方から下方に延びるように、左下に凸状に湾曲している。また、安全率Ｆs＝１．２である曲線Ｌ３は、曲線Ｌ２の左方から下方に延び、さらに、安全率Ｆs＝１．５である曲線Ｌ４は、曲線Ｌ３の左方から下方に延び、いずれも左下に凸状に湾曲している。すなわち、傾斜角βが小さいほど、あるいは土層厚さＤが小さいほど、帯水層の厚さが土層全体の４０％である場合の安全率は大きくなる。

【0065】

図８から明らかなように、地盤Ｇの傾斜角β及び土層厚さＤが、安全率Ｆs＝１．１である曲線Ｌ２の左方から下方の範囲であれば、低比抵抗である帯水層を検出可能なタイミングでは、安全率Ｆs＞１．１ということになる。しかも、前述したように、一般的な表層崩壊は、図８の領域Ｒの傾斜角β及び土層厚さＤの範囲内で生じることが多いことから、ほとんどのケースにおいて、安全率Ｆs≧１．１で、低比抵抗である帯水層を適切に検出し、土層内における帯水層の厚さの割合が、４０％に達したときに、警報を実行することにより、斜面崩壊が生じる前に、適切な警報を実行することができる。

【0066】

以上詳述したように、本実施形態によれば、逆シュランベルジャー法による電極アレイ１１を備えた比抵抗測定装置２により、省電力かつ短時間で、地盤Ｇにおける所望の深さの見掛比抵抗ρａを容易に取得することができる。また、得られた見掛比抵抗ρａを逆解析することにより、地盤Ｇにおける基盤と土層における各部層の厚さと比抵抗を推定する。そして、地盤Ｇの斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとして、土層内の帯水層の厚さの割合を採用することにより、斜面崩壊の危険度を評価し、安定した信頼性の高い警報を実行することができる。

【0067】

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、危険度パラメータと比較するしきい値として、４０％を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば土層の厚さや斜面の傾斜角などに応じて設定することも可能である。また、実施形態で示した斜面崩壊警報システム１及び比抵抗測定装置２の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 斜面崩壊警報システム
２ 比抵抗測定装置
４ サーバ（見掛比抵抗算出手段、比抵抗構造解析手段、帯水層厚さ割合算出手段、危険度パラメータ設定手段、しきい値設定手段）
５ 警報装置（警報手段）
１１ 電極アレイ
１２ 測定ユニット
１２ａ 電源（通電電源）
１２ｂ 測定制御部（電源制御手段）
１２ｃ 通信制御部
１３ 降雨センサ
Ｇ 地盤
Ｃ1 電流電極
Ｃ2 電流電極
Ｐ1n 電位電極
Ｐ2n 電位電極
ｒ 電位電極間の１／２の距離
ρａ 見掛比抵抗
Ｆs 安全率

【要約】      （修正有）

【課題】省電力かつ短時間で、地盤における所望の深さの比抵抗を容易に取得することができ、その取得結果に基づき、斜面崩壊の危険度を評価し、安定した信頼性の高い警報を実行することができる地盤の比抵抗モニタリング装置及び斜面崩壊警報システムを提供する。
【解決手段】比抵抗モニタリング装置は、地盤に設置された一対の電流電極と、それらの外側に配置された複数組の電位電極と、を備え、一対の電流電極に所定電流を通電して、各組の２つの電位電極間の電位差を測定し、所定電流及び測定された電位差に基づいて、地盤の所定深さの比抵抗をそれぞれ算出する。また、斜面崩壊警報システムは、比抵抗モニタリング装置によって得られた地盤の比抵抗に基づき、土層における帯水層の厚さの割合を、斜面崩壊の危険度を表す危険度パラメータとして算出し、危険度パラメータがしきい値に達したときに、警報を実行する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】