JP5882181B2

JP5882181B2 - 打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法

Info

Publication number: JP5882181B2
Application number: JP2012238804A
Authority: JP
Inventors: 朋和石原; 岳洋太田; 章裕蒲原; 横山　秀史; 秀史横山
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: JP2014089106A

Description

本発明は、打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法に関するものである。

落石は、その発生の誘因が明瞭ではないことから、発生箇所や発生時期を予測することが困難な災害である。落石災害を防止するために、鉄道事業者等では定期的な検査が実施されているが、その内容は専門家による定性的な評価を主体としているのが現状である（下記非特許文献１参照）。このことから、現場技術者が簡易かつ定量的に落石の安定性を評価できる手法の確立が求められている。

特開２００９−２８７９２３号公報

財団法人鉄道総合技術研究所：落石対策技術マニュアル，１５４ｐ，１９９９. 石原朋和・川越健・長谷川淳・浦越拓野，太田岳洋：岩盤斜面における浮き石の安定性評価手法に関する検討，研究発表会講演論文集，ｐｐ. ２３９−２４０, ２０１０. 川越健・石原朋和・浦越拓野・太田岳洋：岩盤斜面における岩塊の安定性に関する評価手法，鉄道総研報告，Ｖｏｌ. ２５, Ｎｏ. ７, ｐｐ. ３１−３６, ２０１１．太田岳洋：打音測定による落石危険岩塊の安定性評価手法，技術交流会講演要旨，２０１１．石原朋和：打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価手法の開発，鉄道総研月例発表会講演要旨，２０１２．

しかしながら、既往の研究では、打音測定により岩塊の安定性を定量的に評価する手法について検討し、打音測定から得られる音圧スペクトルの卓越周波数やその最大振幅から岩塊の安定性が推定できる可能性を報告している（上記特許文献１、非特許文献２〜５参照）。そこでは、岩塊の測定結果を基盤岩の測定結果で除すことで正規化することで、岩種によらず基盤岩に比べて岩塊（安定岩塊、不安定岩塊）の方が音圧スペクトルの最大振幅が小さいことがわかっている（上記非特許文献３〜５参照）。

図４は従来の岩塊の安定性評価方法による結果を示す図である。

この図において、横軸は基盤岩の値で正規化した卓越周波数、縦軸は基盤岩の値で正規化した振幅であり、□は基盤岩、○は安定岩塊、×は不安定岩塊を示している。また、Ａは専門家の判断を要する領域、Ｂは安定と判断される領域、Ｃは不安定と判断される領域である。

しかし、この方法では、不安定岩塊を安定岩塊と判定する場合があるなど閾値付近の岩塊の安定性を簡便に、かつ客観的に判定するのが困難である。

本発明は、上記状況に鑑みて、２段階評価により簡便にかつ客観的に岩塊の安定性を評価することができる、打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法において、（ａ）打音検査装置を用いた基盤岩上の評価対象となる岩塊の打音測定により、０〜２０００Ｈｚの範囲で最大振幅を示すピークを抽出し、（ｂ）０〜５００Ｈｚの範囲において、前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがあるか否かを判定し、（ｃ）前記（ｂ）で、０〜５００Ｈｚの範囲に前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがある場合、前記岩塊は不安定岩塊であると判定し、前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがない場合、前記岩塊は安定性が不明であると判定し、（ｄ）前記（ｃ）で安定性不明と判定された場合、０〜２０００Ｈｚの範囲における最大振幅が前記基盤岩の最大振幅の２倍以上か否かを判定し、（ｅ）０〜２０００Ｈｚの範囲における前記最大振幅が前記基盤岩の最大振幅の２倍以上である場合、前記岩塊は不安定岩塊であると判定し、２倍未満である場合、前記岩塊は安定乃至不安定岩塊であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、岩盤斜面中の不安定岩塊を簡便に、かつ、客観的に抽出することができる。

本発明による岩塊の安定性評価フローを示す図である。本発明の具体的適用例において０〜５００Ｈｚの範囲のピークに注目した判定結果を示す図である。本発明の具体的適用例において０〜２０００Ｈｚの範囲のピークに注目した判定結果を示す図である。従来の岩塊の安定性評価方法による結果を示す図である。

岩塊の安定性評価方法において、（ａ）打音検査装置を用いた基盤岩上の評価対象となる岩塊の打音測定により、０〜２０００Ｈｚの範囲で最大振幅を示すピークを抽出し、（ｂ）０〜５００Ｈｚの範囲において、前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがあるか否かを判定し、（ｃ）前記（ｂ）で、０〜５００Ｈｚの範囲に前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがある場合、前記岩塊は不安定岩塊であると判定し、前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがない場合、前記岩塊は安定性が不明であると判定し、（ｄ）前記（ｃ）で安定性不明と判定された場合、０〜２０００Ｈｚの範囲における最大振幅が前記基盤岩の最大振幅の２倍以上か否かを判定し、（ｅ）０〜２０００Ｈｚの範囲における前記最大振幅が前記基盤岩の最大振幅の２倍以上である場合、前記岩塊は不安定岩塊であると判定し、２倍未満である場合、前記岩塊は安定乃至不安定岩塊であると判定する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明による安定性評価方法は、次のように２段階に分割することができる。

判定の第１段階では、岩塊の振動に関わる情報を含むと考えられる０〜５００Ｈｚのピークに注目し、０〜２０００Ｈｚの範囲の最大振幅に対する０〜５００Ｈｚの範囲の最大振幅の比を、岩塊の安定性評価の指標として判定を行う。後述する適用例では、０〜５００Ｈｚの範囲に振動測定の速度スペクトルの卓越周波数と一致する音圧スペクトルのピークが認められる。この値が、安定岩塊の場合は１０〜５０％、不安定岩塊の場合は１０〜１００％を示すことから、「不安定」、「安定性不明」の閾値を暫定的に５０％と設定した。

次に、判定の第２段階では、基盤岩の最大振幅に対する岩塊の最大振幅の比を、岩塊の安定性評価の指標として更なる判定を行う。上述したように、岩塊の測定結果を基盤岩の測定結果で除することで正規化することにより、岩種によらず基盤岩に比べて岩塊（安定岩塊、不安定岩塊）の方が音圧スペクトルの最大振幅が大きいことがわかっている。そこで、本発明では、「不安定」、「安定〜不安定」の閾値を暫定的に基盤岩の振幅の２倍に設定した。

次に、本発明による安定性評価方法のフローについて具体的に説明する。

図１は本発明による岩塊の安定性評価フローを示す図である。
（ａ）打音検査装置を用いた岩塊の打音測定により、０〜２０００Ｈｚの範囲で最大振幅を示すピークを抽出する（ステップＳ１）。
（ｂ）０〜５００Ｈｚの範囲において、ステップＳ１で抽出した最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがあるか否かを判定する（ステップＳ２）。
（ｃ）０〜５００Ｈｚの範囲に最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがある場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、不安定岩塊と判定する（ステップＳ３）。あるいは、最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがない場合（ステップＳ２のＮＯ）、岩塊の安定性が不明であると判定する（ステップＳ４）。
（ｄ）安定性不明と判定された場合、０〜２０００Ｈｚの範囲における最大振幅が基盤岩の最大振幅の２倍以上か否かを判定する（ステップＳ５）。
（ｅ）０〜２０００Ｈｚの範囲における最大振幅が基盤岩の２倍以上である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、不安定岩塊と判定する（ステップＳ６）。あるいは、最大振幅が基盤岩の２倍未満である場合（ステップＳ５のＮＯ）、安定〜不安定岩塊と判定する（ステップＳ７）。

なお、この安定性評価フローにおいて、ステップＳ１〜Ｓ４が上述した第１段階に相当し、ステップＳ５〜Ｓ７が第２段階に相当する。

以下、本発明の具体的な適用例について説明する。

表１は具体的な適用例による判定結果を示しており、図２は本発明の具体的な適用例において０〜５００Ｈｚの範囲のピークに注目した判定結果を示す図、図３は本発明の具体的な適用例において０〜２０００Ｈｚの範囲のピークに注目した判定結果を示す図である。

ここでは、安山岩からなる斜面で適用した結果を示す。

適用の結果、ハンマー打診および目視観察による定性的評価により不安定と判断された岩塊は、本発明の評価方法によっても全て不安定と判定された。

まず、不安定と判定された岩塊（岩塊９〜３３）のうち１０岩塊（岩塊１０，１４，１５，１７，１８，２２，２４，２５，２９，３３）で、０〜５００Ｈｚの範囲に最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークが認められた。これは、本発明の安定性評価方法の第１段階で不安定岩塊と判定されたことを意味し、表１および図２においてＢ／Ａ（ここで、Ａは０〜２０００Ｈｚの最大振幅、Ｂは０〜５００Ｈｚの最大振幅）比は０．５０以上の値を示している。また、そのうち２岩塊（岩塊１８，２４）は、０〜５００Ｈｚの範囲のピークが０〜２０００Ｈｚの範囲の最大振幅と等しく、即ちＢ／Ａの値が１．００となっている。

不安定と判定された岩塊のうち残りの１５岩塊（岩塊９，１１〜１３，１６，１９〜２１，２３，２６〜２８，３０〜３２）は、基盤岩の振幅との比較によって不安定と判定された。これは、本発明の安定性評価方法の第１段階では安定性不明と判定され、第２段階で不安定岩塊と判定されたことを意味し、表１および図３においてＡ／〔基盤岩の最大振幅〕の比は２．０以上の値を示している。また、そのうち１１岩塊（岩塊９，１２，１３，１６，１９，２０，２６〜２８，３０，３１）は、基盤岩の５倍以上の振幅を示し、即ちＡ／〔基盤岩の最大振幅〕の値が５．０以上となっている。

一方、定性的評価により安定と判断された岩塊（岩塊１〜８）は、本発明の評価方法では、３岩塊（岩塊５，６，８）が安定と判定され、５岩塊（岩塊１〜４，７）は不安定と判定された。

不安定と判定された５岩塊のうち１岩塊（岩塊１）は、０〜５００Ｈｚの範囲に最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークが認められた（表１、図２参照）。残りの４岩塊（岩塊２〜４，７）は、Ａ／〔基盤岩の最大振幅〕の比が３．７〜５．２の値を示したが、これらの値は、定性的評価によっても不安定と判断された岩塊（岩塊９〜３３）に比べて低い傾向がある（図３参照）。

以上のことから、本発明による打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法によれば、目視観察等の定性的評価により不安定と判断される岩塊を全て不安定岩塊と判定することができ、さらに、定性的評価では安定と判断される岩塊についても不安定岩塊か否かを評価することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法は、２段階評価により簡便に、かつ、客観的に岩盤斜面中の岩塊の安定性を評価することができる、打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法として利用可能である。

Claims

（ａ）打音検査装置を用いた基盤岩上の評価対象となる岩塊の打音測定により、０〜２０００Ｈｚの範囲で最大振幅を示すピークを抽出し、
（ｂ）０〜５００Ｈｚの範囲において、前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがあるか否かを判定し、
（ｃ）前記（ｂ）で、０〜５００Ｈｚの範囲に前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがある場合、前記岩塊は不安定岩塊であると判定し、前記（ａ）で抽出した前記最大振幅の１／２以上の振幅を示すピークがない場合、前記岩塊は安定性が不明であると判定し、
（ｄ）前記（ｃ）で安定性不明と判定された場合、０〜２０００Ｈｚの範囲における最大振幅が前記基盤岩の最大振幅の２倍以上か否かを判定し、
（ｅ）０〜２０００Ｈｚの範囲における前記最大振幅が前記基盤岩の最大振幅の２倍以上である場合、前記岩塊は不安定岩塊であると判定し、２倍未満である場合、前記岩塊は安定乃至不安定岩塊であると判定することを特徴とする打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法。