道路斜面防災の新しい展開を模索する道路斜面防災の新しい展開を模索するー新技術の開発と実際への適用ーー新技術の開発と実際への適用ー

① GISを活用したハザード評価技術

② 岩盤内部構造の探査技術

③ 岩盤崩壊のモニタリング技術

④ 光ファイバセンサを用いた斜面表層崩壊モニタリング技術

⑤ 事前通行規制・日常管理の高度化

⑥ 斜面崩壊リスクの評価・提示方法　　　　　　　（リスマネジメント技術）

光ファイバセンサの検証・開発の実施　　　　（共同研究：Ｈ１１年度末～Ｈ１４年度）

独立行政法人土木研究所　材料地盤研究グループ土質チーム

アイレック技建株式会社NTTアドバンステクノロジ株式会社NTTインフラネット株式会社応用地質株式会社株式会社エーティック株式会社興和株式会社フジクラ住友電気工業株式会社昭和電線電纜株式会社長菱制御システム株式会社西日本菱重興産株式会社日本電信電話株式会社日本地研株式会社日立電線株式会社

民 間 14 社

土木分野での光ファイバセンサによる計測・監視技術擁壁等のひずみ測定

ひび割れ：レーリー散乱光　　　　　　→ひずみ：ブリルアン散乱光 ,FBG

河川堤防の崩壊監視崩壊変位：ブリルアン散乱光温度変化：ラマン散乱光

舗装路面の凍結監視温度変化：ラマン散乱光

道路斜面の崩壊監視

課　題：不特定域で発生する崩壊の捕捉の可能性・計測精度

・設置法・地形・地質条件とセンサの　選定方法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等

光ファイバセンサの計測原理光ファイバ内を通過する光の、光ファイバに

生じた曲げやひずみによる光強度等の変化を計測① 反射光の検出　　　

　　　　　 BOTDR、 FBG

等　　　　　②透過光の検出　　　　　　　　MDM等

曲げ

ひずみ

放射光

透過光

反射光（後方散乱光、 Bragg波） コア

クラッド

入射光

光ファイバセンサの概要

・光ファイバケーブル自体をセンサとして使用・多数の計測区間が連続したラインセンサ

光ファイバケーブル

ライン２ch切替器

観測部

測定器(BOTDR等 )

周辺機器

観測可能距離：最大 10km程度

センサを連続して配置 ライン１

観測対象

① 反射光の検出１）後方散乱光

後方散乱光の波長分布

レーリー散乱光：　強度が距離、曲げに依存

ブリルアン散乱光：（ BOTDR 方式）　波長分布のピークがひずみに依存

ラマン散乱光：　　強度が温度に依存

散乱光強度

波長λ（入射波長）

受光

強度

散乱光受光

光パルス入射

歪み発生部

距離

光ファイバ

波長分布

波長分布シフト→ひずみ量

BOTDR：伸縮等によるブリルアン散乱光の波長分布　　　　　　　のシフトを計測

２） Bragg波 FBG:回折格子の伸縮による反射光（ Bragg波）の波

長の　　　 変化を計測

クラッド

　　　　　約 10mm

コア

Λ

入射光

反射光（ Bragg波）

λ B

通過光

回折格子（ Fiber 　 Bragg 　Grating)

Λ ’

　外力による伸び（縮み）

入射光 通過光´反射光（ Bragg

波）λ B

② 透過光の検出

MDM:巻付による透過光強度の変化を計測

入射光 透過光放射光

φ

光ファイバ

（ b)　　変化前

(a) 圧縮変化後　（縮み）

（ｃ）　引張変化後　　（伸び）　

　強　　　　　　　　　　　透過光強度　　　　　　　　　　　弱

（Ｌー Δ ｌ）　　　　　　巻付ファイバ長（ L)　　 　 　 　 　　　　 （Ｌ＋Δ ｌ）

・全国６カ所で　　　　フィールド試験　　（６チームに分化）

ＦＢＧ

ＢＯＴＤＲ

ＦＢＧ

ＭＤＭＢＯＴＤＲ

国道 28号

国道 19 号

国道 49 号

国道 52号

国 道 42号国道 220

号

ＢＯＴＤＲ・３つの測定方式　 　 　① BOTDR 　 　　 　② FBG 　 　 　 　　 　 　 ③MDM

フィールド試験による実験・検証

・設置位置　　　　　　①地中埋設　　　　②地表布設　　　　③地上架設

① 地中埋設

（設置状況） （埋設後）

・杭固定、塩ビ管保護

＜例： BOTDR＞

② 地表布設・ピン固定、フレキシブル管保

護

＜例： FBG＞ ＜例： BOTDR＞

③地上架設

＜例：MDM＞

・杭固定、塩ビ管保護

吹付けのり面への設置事例

＜例： BOTDR＞

・ピン固定、フレキシブル管保護

（全景）

（固定状況：外部）

（固定状況：内部）

崩壊計測事例＜国道２２０号：MDMセンサ＞＜現地全景＞

光ファイバセンサの配置および崩壊位置

崩壊位置

至宮崎市

崩壊崖面 センサNo.13

崩壊状況

-5

0

5

10

15

20

(mm)

変位

量ＮＯ．１１ＮＯ．１２ＮＯ．１３ＮＯ．１４ＮＯ．１５

0

10

20

30

40

50

1 25 49 73

(mm)

時間降水

量

0

50

100

150

200

250

(mm)

累積降水

量

12:10

181mm

243mm

15.1mm 　0.7mm 　0.5mm 　 3.5mm　7.2m

m

日降水量月　日

84mm 　 　 　 　　　　99mm 　 　 　 　 　　 63mm 6/20 6/21 6/22

( 最終変位量 )

事前通行規制　（基準＝170mm ）

降雨状況および崩壊の計測結果

今後の課題１）測定上の問題点の抽出と改良・開発・測定精度（温度補正

等）

・設置法（追従性等）２）活用のための検討

・地形・地質条件とセンサの　　選定方法

・設置コスト

・運用方法（降雨との関連性）

・メンテナンス　　　　　　　等

(100×100m斜面規模 2)の総工事費

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5 6斜面箇所数（箇所）

金額

（億円

）FBG式伸縮計FBG式ライン検知BOTDRMDM従来型伸縮計