地中変位観測装置及び方法
【課題】傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採を必要としない地中変位観測装置及び方法を提供することができる。
【解決手段】トンネル９０内からこのトンネル９０の周辺に存在する傾斜地９５に向かって延在するボーリング孔９２内の変位を測定することによって、地山の変動を観測する地中変位観測装置１であって、ＦＲＰロッド４０と、地中変位観測装置１に沿って配置され、自身の傾きを検出する傾斜計２０と、を備えている、ことを特徴とする地中変位観測装置１とする。
【解決手段】トンネル９０内からこのトンネル９０の周辺に存在する傾斜地９５に向かって延在するボーリング孔９２内の変位を測定することによって、地山の変動を観測する地中変位観測装置１であって、ＦＲＰロッド４０と、地中変位観測装置１に沿って配置され、自身の傾きを検出する傾斜計２０と、を備えている、ことを特徴とする地中変位観測装置１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの掘削によって生じる地中変位観測装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネルの掘削に伴ってトンネル周辺の傾斜地に生じる地中の変位を観測する方法としては、下記特許文献１に示すように、傾斜地の表面に傾斜計や伸縮計などの地中変位観測装置を設置して観測するという方法が一般的に行われていた。
【特許文献１】特開２００４−０４５１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、傾斜地の表面に地中変位観測装置を設置して観測するという方法では、地中変位観測装置が設置困難である傾斜地には適用できないという問題があった。また、地中変位観測装置を設置する際には設置場所周辺の樹木を伐採や整地をしなければならず、用地の交渉に手間が掛かってしまうという問題や、伐採や整地のための費用が嵩んでしまうだけでなく周囲の自然を破壊してしまうという問題があった。
そこで、本発明の主たる課題は、傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない地中変位観測装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下に、上記課題を解決するための手段とその作用効果を記述する。
〔請求項１に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔内の変位を測定することによって、地山の変動を観測する地中変位観測装置であって、
棒状に延在し、自身の軸方向の変位を検出する変位ロッドと、
変位ロッドに沿って配置され、自身の傾きを検出する傾斜計と、を備えている、
ことを特徴とするものである。
【０００５】
〔請求項１に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、自身の軸方向の変位を検出可能とされた棒状の変位ロッドを備えることによって、変位ロッドをトンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔内に挿入することで、ボーリング孔周辺の地山の変動を観測することができる。つまり、本請求項に係る地中変位観測装置は、トンネル坑内に設置できるため、地中変位観測装置が設置困難である傾斜地であっても適用可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【０００６】
さらに、本請求項に係る地中変位観測装置は、変位ロッドに加えて、変位ロッドに沿って配置された傾斜計を備えている。そうすると、地滑りでボーリング孔内の変位が予想外に大きいことによって、変位ロッドが折れ曲がるなどして変位ロッドの測定可能範囲を超越したとしても、傾斜計によってボーリング孔内の変位を測定し続けることができる。
【０００７】
〔請求項２に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項１に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、変位ロッドに沿い、且つ相互に離間して配置された複数のケースを備えており、傾斜計はそれぞれケース内に固定されている、という特徴を有するものである。
【０００８】
〔請求項２に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項１に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しているため、同様の作用を奏し、さらに、傾斜計がケース内に固定されているため、ボーリング孔内の変位から傾斜計を保護できる。
また、傾斜計が、変位ロッドに沿い、且つ相互に離間して配置された複数のケース内に固定されているため、ボーリング孔内の変位に伴うケースの変形によって、引き起こされる傾斜計の測定誤差を少なくすることが可能となる。というのは、一つのケース内に複数の傾斜計が固定されていると、ボーリング孔内の変位によってケースの一部が変形すると、つられるようにして変形部分の周辺も変形してしまう。そうすると、ボーリング孔内における実際には変位していない部分において、傾斜計による測定に誤差が生じてしまう。本請求項に係る地中変位観測装置は、このような問題を解決すべくして提案されたものである。
【０００９】
〔請求項３に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、傾斜計は、固定角度を可変とされた状態でケース内部に固定されている、という特徴を有するものである。
【００１０】
〔請求項３に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しているため、請求項２に係る地中変位観測装置と同様の作用を奏し、さらに、傾斜計が固定角度を可変とされた状態でケース内部に固定されているため、ボーリング孔が水平でなくとも傾斜計の固定角度を変えることによって、傾斜計での測定を行うことができるようになる。
【００１１】
〔請求項４に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２または請求項３に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、ケースをボーリング孔内に固定する固定部材を備えており、変位ロッドの一端がケースに固定されている、という特徴を有するものである。
【００１２】
〔請求項４に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２または請求項３に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しているため、請求項２または請求項３に係る地中変位観測装置と同様の作用を奏し、さらに、ケースをボーリング孔内に固定する固定部材を備えており、変位ロッドの一端がケースに固定されているため、変位ロッドをボーリング孔内に容易に固定することができる。
【００１３】
〔請求項５に係る地中変位観測方法〕
本請求項に係る地中変位観測方法は、
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔を地山に形成し、ボーリング孔内に生じる変位を測定することによって、地山の変動を検出する、ことを特徴とするものである。
【００１４】
〔請求項５に係る地中変位観測方法の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測方法によれば、トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔を地山に形成し、ボーリング孔内に生じる変位を測定することによって、地山の変動を検出するようになっているため、地中変位を行うための観測装置が設置困難である傾斜地であっても観測可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【００１５】
〔請求項６に係る地中変位観測方法〕
本請求項に係る地中変位観測方法は、請求項５に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、請求項１〜請求項４に記載された地中変位観測装置を用いてボーリング孔内に生じる変位を測定する、という特徴を有するものである。
【００１６】
〔請求項６に係る地中変位観測方法の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測方法は、請求項５に係る地中変位観測方法と同様の構成を有しているため、請求項５に係る地中変位観測方法と同様の作用を奏し、さらに、本請求項に係る地中変位観測方法によれば、請求項１〜請求項４に係る地中変位観測装置を用いているため、請求項１〜請求項４に係る地中変位装置が奏する作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上に示したように、本発明によれば、傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない地中変位観測装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る地中変位観測装置の第１実施形態と、その使用方法とを説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る地中変位観測装置１は、基端側３から先端側５に向かって直列的に設置されている６つの計測ユニット１０を備えており、図３に示すように、これらの計測ユニット１０内にはそれぞれ傾斜計２０が内蔵されている。６つの計測ユニット１０は、それぞれ相互に離間するように配置されており、計測ユニット１０相互の配置間隔は、図１に示すように、地中変位観測装置１の基端側３から先端側５に向かうに従って狭くなっている。
【００１９】
６つの傾斜計２０は、固定角度が可変タイプのものであり、変換方式が非接触ポテンショメータ、測定範囲が−２０度〜＋２０度、定格出力が−１５００ｍｖ〜＋１５００ｍｖ、分解能（変位換算）が０．２４ｍｍ／ｍ、非直線性が±１％ＲＯ以内、許容温度範囲が０℃〜＋４０℃、質量が０．１ｋｇ〜０．３ｋｇ、周囲との絶縁抵抗がＤＣ５０Ｖの環境下で１００ＭΩ以上、であるものを用いる。
【００２０】
図３に示すように、６つの傾斜計２０は、それぞれ６つの４心ケーブル２２の一端に接続されている。この一方、図４に示すように、これらの４心ケーブル２２の他端は、基端側３に配置された金属製の筒である測定ヘッド３０（図１に示される）の外部を通って基端側３に引き出され、傾斜計２０による測定結果を記録する端末装置６０に接続されている。また、６つの４心ケーブル２２は、それぞれビニールによる被覆が成されて防水機能を奏するものであり、直径が３ｍｍ〜５ｍｍ、１心あたりの断面積が０．２ｍｍ2〜０．４ｍｍ2、であるものを用いる。
【００２１】
この一方、図３に示すように、６つの傾斜計２０は、それぞれ金属製のベース２４に取り付けられている。これらのベース２４は、凹部２４ａを有する角形を成しており、この凹部２４ａの内部には、軸心周りに回転自在な六角ボルト２５がベース２４を貫通するようにして取り付けられている。これらのボルトは、軸部２５ａの両端に六角形の頭部２５ｂが設けられているタイプのものであり、一端側の頭部２５ｂは、凹部２４ａの内部に位置するようにしてベース２４に対して固定されている。
【００２２】
また、図２及び図３に示すように、６つの傾斜計２０は、それぞれ円筒状のケース１５内に収められている。これら６つのケース１５は金属製であり、その壁面には六角ボルト２５が貫通するようにして取り付けられている。なお、このことにより、これらの六角ボルト２５の他端側の頭部２５ｂは、ケース１５の外壁側に位置している。
傾斜計２０、ケース１５、ベース２４、及び六角ボルト２５が以上のような構成であることによって、六角ボルト２５を軸心周りに回転させることによって、ベース２４及び傾斜計２０がケース１５内部で回転するように動作することができるようになっている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ケース１５の外壁面には、ケース１５をボーリング孔内に固定する為の固定部材である水圧式アンカー１７が、それぞれ取り付けられている。これら６つの水圧式アンカー１７は、断面がＣ字状である金属から構成されており、内部が中空の平板を湾曲させることで形成される。これらの水圧式アンカー１７は、ケース１５に対して巻き付けられるように取り付けられており、水圧式アンカー１７の中央部分には、地中変位観測装置１の延在方向と平行に配置されたナイロン製の送圧チューブ１８の一端がそれぞれ接続されている。これら６本の送圧チューブ１８の他端には、送圧チューブ１８内に水を送り込み可能とされた送圧器（図示しない）が接続されている。
なお、水圧式アンカー１７の寸法は、図３に示される断面の直径Ｒが７０ｍｍ〜８０ｍｍ程度となっており、送圧チューブ１８の外径は３．８ｍｍ〜４．２ｍｍ、内径は２．３ｍｍ〜２．７ｍｍ程度となっている。
【００２４】
また、図２及び図３に示すように、６つの送圧チューブ１８には、それぞれ水圧式アンカー逆止弁１９が取り付けられており、これらの水圧式アンカー逆止弁１９によって、送圧チューブ１８から軸部１７ｂに送られてくる水が逆流しないようになっている。
【００２５】
上記のように構成されていることによって、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、６つの水圧式アンカー１７は、送圧器を稼働させ送圧チューブ１８を通じて水を送り込まれることによって、一対の水圧式アンカー１７が中央部分を軸として開閉するようになっている。そして、水圧式アンカー１７がこのように動作することで、水圧式アンカー１７はボーリング孔９２内に押しつけられ、このことによって計測ユニット１０はボーリング孔９２内に固定されるようになっている。この場合、水圧式アンカー１７のボーリング孔９２内に対する定着力が、最大で３．０ＭＰａ程度となるように、水圧式アンカー１７を構成することが好ましい。
【００２６】
さらに、図１〜図３に示すように、地中変位観測装置１は、変位ロッドである６本のＦＲＰロッド４０と、地中変位観測装置１の基端側３に設置された６つの変位計５０とを備えている。
６本のＦＲＰロッド４０は、棒状の繊維強化プラスチックから形成されたロッド部に、ナイロン製のチューブを被覆したものであり、それぞれの先端は、ケース１５内部に固定金具４１によって固定されている。この一方、６本のＦＲＰロッド４０の他端は、変位計５０にそれぞれ固定されており、この変位計５０は測定ヘッド３０内に固定されている。これらの変位計５０は、図４に示すように、変位計５０の測定結果を記録する端末装置６０に接続されている。
なお、ロッド部の断面の直径は６ｍｍ〜８ｍｍ、チューブの断面の外径は１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度とされている。
【００２７】
６つの変位計５０は、いわゆる可変抵抗器の構造を成すポテンショメータであり、接続されたＦＲＰロッド４０が、ボーリング孔内の変位と共に軸心方向に動作することによって、ボーリング孔内の変位を測定するものである。なお、変位計５０は、リニア型のポテンショメータから構成することが好ましい。
【００２８】
図４に示すように、傾斜計２０及び変位計５０が接続された端末装置６０は、無線又は有線にて、トンネル９０坑外に設置された外部端末装置６２に計測結果を転送可能であると共に、計測結果が予め設定された条件に達するとトンネル９０坑内に設置された警報器（図示しない）を作動させるようになっている。
また、図４に示すように、トンネル９０坑外に設置された外部端末装置６２は公衆のネットワーク回線６６に接続されており、端末装置６０から転送された計測結果が予め設定された条件に達すると、公衆のネットワーク回線６６を通じて携帯端末６８などに警告情報を送信するようになっている。
【００２９】
次に、地中変位観測装置を用いた地中変位観測方法について説明する。なお、図４中の符号９０ａで表される矢印は、トンネル９０の掘削方向を示している。また、図４中の点線は、トンネル９０の未掘削部分を示している。
図４に示すように、本地中変位観測方法においては、６つの４心ケーブル２２が通されており、且つ変位計５０が内部に固定されている測定ヘッド３０は、モルタルなどによってボーリング孔９２の入口に固定されている。
【００３０】
図４に示すように、掘削中のトンネル９０坑内から、測定を所望する傾斜地９５に向かって孔径が８６ｍｍ程度のボーリング孔９２を削孔する。次に、ボーリング孔９２内に事前調査用の傾斜計を挿入し、ボーリング孔９２内の傾きを調査する。そして、ボーリング孔９２内をリアルタイムで撮影可能とされたボアホールカメラをボーリング孔９２内に挿入すると共に、地滑りの発生が予測される地滑り境界面９４（堆積層理面）の位置を確認しつつ、地中変位観測装置１を、その先端が孔尻に向かうように、且つ地中変位観測装置１が地滑り境界面９４を跨ぐようにボーリング孔９２に挿入する。なお、ボーリング孔９２は、地滑りの発生が予測される地滑り境界面９４に対して略垂直に形成することが好ましい。
【００３１】
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、送圧器（図示しない）を稼働させ送圧チューブ１８を通じて軸部に対して水を送り込み、水圧式アンカー１７をボーリング孔９２内に押しつけ、地中変位観測装置１をボーリング孔内に固定する。そして、掘削作業を再開した後に生じるトンネル坑内９０の変位を計測するため、以上の作業を完了させた後であって且つトンネル９０の掘削を再開する前に、トンネル９０坑内の測量を行う。
【００３２】
次に、傾斜計２０及び変位計５０の初期状態を測定し、端末装置６０に記録する。そして、トンネル９０の掘削を再開し、ボーリング孔９２内の変位の計測を傾斜計２０及び変位計５０によって行うと共に、計測結果を端末装置６０に連続的に記録する。また、この記録作業と同時に、端末装置６０から外部端末装置６２に対してリアルタイムに記録結果を転送する。なお、この時の計測は、傾斜計２０及び変位計５０の両方を同時に用いる。そして、初期値と照らし合わせたボーリング孔９２内の変位が、一定の値を超えた場合は、警報器を作動させる。
【００３３】
次に、第１の実施の形態に係る地中変位観測装置１及びそれを利用した地中変位観測方法の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る地中変位観測装置１及び地中観測方法によれば、傾斜地９５に地滑りを観測する装置を設置しなくてもよくなるため、従来の地中変位観測装置が設置困難である傾斜地９５において、地中の変位を容易に観測することができるようになる。また、傾斜地９５に直截地滑りを観測する装置を設置しなくてもよいため、設置場所確保のための傾斜地９５の樹木の伐採や整地を必要せず、その結果、設置コストを削減することができる。
【００３４】
また、傾斜計２０及びＦＲＰロッド４０が接続された変位計５０の両方によって地中の変位を観測するため、万が一どちらか一方に不具合が生じても、地中の変位を継続して監視し続けることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る地中変位観測装置１及びこれを用いた地中変位観測方法の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る地中変位観測装置１は、ＦＲＰロッド４０及び変位計５０を備えることによって、地中変位観測装置１をトンネル９０内からこのトンネル９０の周辺に存在する傾斜地９５に向かって延在するボーリング孔９２内に挿入することで、ボーリング孔９２周辺の地山の変動を観測することができる。つまり、本実施の形態に係る地中変位観測装置１は、トンネル９０坑内に設置できるため、傾斜地９２状態に関わらず設置可能であり、また、従来の地中変位観測装置のように設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【００３６】
地中変位観測装置１は、ＦＲＰロッド４０及び変位計５０に加えて、計測ユニット１０内に搭載された傾斜計２０を備えている。そうすると、地滑りでボーリング孔９２内の変位が予想外に大きいことによって、ＦＲＰロッド４０が折れ曲がるなどしてＦＲＰロッド４０の測定可能範囲を超越したとしても、傾斜計２０によってボーリング孔９２内の変位を測定し続けることができる。
【００３７】
傾斜計２０が、相互に離間して配置された複数のケース１５内に固定されているため、ボーリング孔９２内の変位に伴うケース１５の変形によって引き起こされる傾斜計２０の測定誤差を少なくすることが可能となる。
また、ケース１５をボーリング孔９２内に固定する固定部材である水圧式アンカー１７を備えており、ＦＲＰロッド４０の一端がケース１５内に固定されているため、ＦＲＰロッド４０をボーリング孔９２内に容易に固定することができる。
【００３８】
次に、本発明に係る地中変位観測装置及びそれを用いた地中変位観測方法の他の実施の形態を説明する。
計測ユニット１０の数は、６つに限定されるわけではなく、所望する計測精度によって適宜変更することができる。例えば、地滑り境界面９２が複数確認されるような傾斜地９５を対象とするのであれば、計測ユニット１０の数を増やすことが望ましい。
【００３９】
計測ユニット１０の相互間隔は、必ずしも地中変位観測装置１の基端側３から先端側５に向かうに従って狭くなっていなければならないわけではない。計測ユニット１０の相互間隔は、変位が生じやすい地滑り境界面９２近傍においては狭く、それ以外の位置においては広くすることが望ましい。また、本発明に係る地中変位観測装置は、同一傾斜地９５に対して、複数設置することも提案される。複数設置する際に、特別な工程は必要なく、ボーリング孔９２を追加して形成すれば良い。
【００４０】
水圧式アンカー１７を一つのケース１５に対して複数取り付けることも提案され、この場合、ケース１５の軸心方向に沿って並べて配置される。水圧式アンカー１７が、一つのケース１５に対して複数取り付けられていると、ボーリング孔９２内に固定する際、ボーリング孔９２の内部が歪な形状であっても、安定して計測ユニット１０を固定することができる。
【００４１】
〔他の参考形態〕
次に、本発明に係る地中変位観測装置の他の参考形態を、図６を参照しつつ説明する。
図６に示される地中変位観測装置１０１は、基端側１０３から先端側１０５に向かって直線的に延在する計測部１４０と、計測部１４０の基端側１０３に設置された測定ヘッド１３０と、計測部１４０の先端側１０５に設置されたケース１１５及びケース１１５に取り付けられた水圧式アンカー１１７と、を備えている。
【００４２】
測定ヘッド１３０は、金属製の筒から構成されており、計測部１４０の基端側１０３の端部が挿入されている。この測定ヘッド１３０の内部には、後述する光ファイバーの受光器及び発光器が内蔵されており、受光器及び発光器は、地中変位観測装置の第１実施形態と同様に、トンネル内部に設置された端末装置（図示しない）に接続されるようになっている。
【００４３】
ケース１１５は測定ヘッド１３０と同様に金属製の筒から構成されており、計測部１４０の先端側１０５の端部が挿入されている。このケース１１５は、地中変位観測装置の第１実施形態と同様に、断面がＣ字状である水圧式アンカー１１７が取り付けられている。
この水圧式アンカー１１７には、地中変位観測装置の第１実施形態と同様に、水圧式アンカー逆止弁１１９を備える送圧チューブ１１８の一端が接続されており、この送圧チューブ１１８の他端は、図示しない送圧器に接続されている。
【００４４】
計測部１４０は、光ファイバーと、ボーリング孔への挿入時に地中変位観測装置１０１を誘導するための銅線と、セメントミルクをボーリング孔内へ注入する注入管と、ボーリング孔内のエアをトンネル側へ排出するためのエア抜き管と、から構成されており、これらは全て直線的に延在している。
【００４５】
光ファイバーは、先端側１０５でＵ字状にターンしており、その両端は基端側１０３に位置してそれぞれ受光器及び発光器に接続されている。発光器は、端末装置の制御によって光ファイバー内部に光を送り込む。送り込まれた光は、光ファイバーを伝って受光器によって受光される。この受光器によって受光された光によって端末装置は、光ファイバーの曲げ損失を計測するようになっている。
【００４６】
銅線は、両端がそれぞれ測定ヘッド１３０及びケース１１５に対して固定されており、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１を支持可能な剛性を有している。この銅線が備えられていることにより、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１を、ボーリング孔内に挿入する際に、計測部１４０が曲がって損失してしまうことを防止することができる。
【００４７】
注入管は、壁面に複数のセメントミルクを排出する孔を備えるものであり、金属製の管から構成されている。この注入管の基端側１０３の一端には、セメントミルクを送り込むセメントミルク供給装置（図示しない）が接続されており、このセメントミルク供給装置を稼働させると、セメントミルクが注入管の孔から排出されるようになっている。
エア抜き管は、両端が開口している円筒状を成しており、一端がケース１１５内に固定されており、他端が、測定ヘッド１３０内に固定されている。
【００４８】
次に、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１の使用方法を説明する。
まず、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１を、上述した第一実施形態に係る地中変位観測装置１と同様に、先端側１０５を奥側にしてボーリング孔に挿入する。次に、送圧器を稼働させ、送圧チューブ１１８を介して水圧式アンカー１１７に水を送り込むことによって、水圧式アンカー１１７の径を拡大させ、ボーリング孔内に地中変位観測装置１０１を固定する。続いて、セメントミルク供給装置を可動させ、注入管を介してボーリング孔内にセメントミルクを注入し、セメントミルクによって計測部１４０をボーリング孔内に固定する。次に、発光器及び受光器を動作させて、端末装置に光ファイバーの曲げ損失の初期状態を記録し、この後、トンネルの掘削に伴って発生すると予見されるボーリング孔内の変位を、光ファイバーの曲げ損失を計測することによって観測する。
【００４９】
次に、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１の作用効果を説明する。
本参考形態に係る地中変位観測装置１０１は、光ファイバーのみでボーリング孔内の変位を観測するようになっているため、部品点数が少なくて済む。また、光ファイバーの曲げ損失による観測は、設置角度によって左右されないため、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１は、トンネル坑内から地滑り面に向かって斜めに掘削したボーリング孔であっても容易に設置することができる。また、第１実施形態に係る地中変位観測装置１と同様に、トンネル９０坑内に設置できるため、トンネルが掘削される地山の傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また、従来の地中変位観測装置のように設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【００５０】
本参考形態に係る地中変位観測装置１０１では、ボーリング孔内の変位を観測する光ファイバーが、セメントミルクによって地山と一体となるため、より詳細にボーリング孔内の変位を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】地中変位観測装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視を示す図である。
【図４】第１実施形態の地中変位観測装置の使用状態を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図１のＡ−Ａ矢視に対応する図であり、より詳細には、（ａ）は第１実施形態の地中変位観測装置をボーリング孔内に挿入した状態を示す図であり、（ｂ）は水圧式アンカーを動作させた状態を示す図である。
【図６】地中変位観測装置の他の参考形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 地中変位観測装置
１５ ケース
１７ 水圧式アンカー（固定部材）
２０ 傾斜計
４０ ＦＲＰロッド（変位ロッド）
９０ トンネル
９２ ボーリング孔
９５ 傾斜地
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの掘削によって生じる地中変位観測装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネルの掘削に伴ってトンネル周辺の傾斜地に生じる地中の変位を観測する方法としては、下記特許文献１に示すように、傾斜地の表面に傾斜計や伸縮計などの地中変位観測装置を設置して観測するという方法が一般的に行われていた。
【特許文献１】特開２００４−０４５１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、傾斜地の表面に地中変位観測装置を設置して観測するという方法では、地中変位観測装置が設置困難である傾斜地には適用できないという問題があった。また、地中変位観測装置を設置する際には設置場所周辺の樹木を伐採や整地をしなければならず、用地の交渉に手間が掛かってしまうという問題や、伐採や整地のための費用が嵩んでしまうだけでなく周囲の自然を破壊してしまうという問題があった。
そこで、本発明の主たる課題は、傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない地中変位観測装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下に、上記課題を解決するための手段とその作用効果を記述する。
〔請求項１に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔内の変位を測定することによって、地山の変動を観測する地中変位観測装置であって、
棒状に延在し、自身の軸方向の変位を検出する変位ロッドと、
変位ロッドに沿って配置され、自身の傾きを検出する傾斜計と、を備えている、
ことを特徴とするものである。
【０００５】
〔請求項１に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、自身の軸方向の変位を検出可能とされた棒状の変位ロッドを備えることによって、変位ロッドをトンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔内に挿入することで、ボーリング孔周辺の地山の変動を観測することができる。つまり、本請求項に係る地中変位観測装置は、トンネル坑内に設置できるため、地中変位観測装置が設置困難である傾斜地であっても適用可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【０００６】
さらに、本請求項に係る地中変位観測装置は、変位ロッドに加えて、変位ロッドに沿って配置された傾斜計を備えている。そうすると、地滑りでボーリング孔内の変位が予想外に大きいことによって、変位ロッドが折れ曲がるなどして変位ロッドの測定可能範囲を超越したとしても、傾斜計によってボーリング孔内の変位を測定し続けることができる。
【０００７】
〔請求項２に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項１に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、変位ロッドに沿い、且つ相互に離間して配置された複数のケースを備えており、傾斜計はそれぞれケース内に固定されている、という特徴を有するものである。
【０００８】
〔請求項２に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項１に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しているため、同様の作用を奏し、さらに、傾斜計がケース内に固定されているため、ボーリング孔内の変位から傾斜計を保護できる。
また、傾斜計が、変位ロッドに沿い、且つ相互に離間して配置された複数のケース内に固定されているため、ボーリング孔内の変位に伴うケースの変形によって、引き起こされる傾斜計の測定誤差を少なくすることが可能となる。というのは、一つのケース内に複数の傾斜計が固定されていると、ボーリング孔内の変位によってケースの一部が変形すると、つられるようにして変形部分の周辺も変形してしまう。そうすると、ボーリング孔内における実際には変位していない部分において、傾斜計による測定に誤差が生じてしまう。本請求項に係る地中変位観測装置は、このような問題を解決すべくして提案されたものである。
【０００９】
〔請求項３に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、傾斜計は、固定角度を可変とされた状態でケース内部に固定されている、という特徴を有するものである。
【００１０】
〔請求項３に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しているため、請求項２に係る地中変位観測装置と同様の作用を奏し、さらに、傾斜計が固定角度を可変とされた状態でケース内部に固定されているため、ボーリング孔が水平でなくとも傾斜計の固定角度を変えることによって、傾斜計での測定を行うことができるようになる。
【００１１】
〔請求項４に係る地中変位観測装置〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２または請求項３に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、ケースをボーリング孔内に固定する固定部材を備えており、変位ロッドの一端がケースに固定されている、という特徴を有するものである。
【００１２】
〔請求項４に係る地中変位観測装置の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測装置は、請求項２または請求項３に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しているため、請求項２または請求項３に係る地中変位観測装置と同様の作用を奏し、さらに、ケースをボーリング孔内に固定する固定部材を備えており、変位ロッドの一端がケースに固定されているため、変位ロッドをボーリング孔内に容易に固定することができる。
【００１３】
〔請求項５に係る地中変位観測方法〕
本請求項に係る地中変位観測方法は、
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔を地山に形成し、ボーリング孔内に生じる変位を測定することによって、地山の変動を検出する、ことを特徴とするものである。
【００１４】
〔請求項５に係る地中変位観測方法の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測方法によれば、トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔を地山に形成し、ボーリング孔内に生じる変位を測定することによって、地山の変動を検出するようになっているため、地中変位を行うための観測装置が設置困難である傾斜地であっても観測可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【００１５】
〔請求項６に係る地中変位観測方法〕
本請求項に係る地中変位観測方法は、請求項５に係る地中変位観測装置と同様の構成を有しており、さらに、請求項１〜請求項４に記載された地中変位観測装置を用いてボーリング孔内に生じる変位を測定する、という特徴を有するものである。
【００１６】
〔請求項６に係る地中変位観測方法の作用効果〕
本請求項に係る地中変位観測方法は、請求項５に係る地中変位観測方法と同様の構成を有しているため、請求項５に係る地中変位観測方法と同様の作用を奏し、さらに、本請求項に係る地中変位観測方法によれば、請求項１〜請求項４に係る地中変位観測装置を用いているため、請求項１〜請求項４に係る地中変位装置が奏する作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上に示したように、本発明によれば、傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない地中変位観測装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る地中変位観測装置の第１実施形態と、その使用方法とを説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る地中変位観測装置１は、基端側３から先端側５に向かって直列的に設置されている６つの計測ユニット１０を備えており、図３に示すように、これらの計測ユニット１０内にはそれぞれ傾斜計２０が内蔵されている。６つの計測ユニット１０は、それぞれ相互に離間するように配置されており、計測ユニット１０相互の配置間隔は、図１に示すように、地中変位観測装置１の基端側３から先端側５に向かうに従って狭くなっている。
【００１９】
６つの傾斜計２０は、固定角度が可変タイプのものであり、変換方式が非接触ポテンショメータ、測定範囲が−２０度〜＋２０度、定格出力が−１５００ｍｖ〜＋１５００ｍｖ、分解能（変位換算）が０．２４ｍｍ／ｍ、非直線性が±１％ＲＯ以内、許容温度範囲が０℃〜＋４０℃、質量が０．１ｋｇ〜０．３ｋｇ、周囲との絶縁抵抗がＤＣ５０Ｖの環境下で１００ＭΩ以上、であるものを用いる。
【００２０】
図３に示すように、６つの傾斜計２０は、それぞれ６つの４心ケーブル２２の一端に接続されている。この一方、図４に示すように、これらの４心ケーブル２２の他端は、基端側３に配置された金属製の筒である測定ヘッド３０（図１に示される）の外部を通って基端側３に引き出され、傾斜計２０による測定結果を記録する端末装置６０に接続されている。また、６つの４心ケーブル２２は、それぞれビニールによる被覆が成されて防水機能を奏するものであり、直径が３ｍｍ〜５ｍｍ、１心あたりの断面積が０．２ｍｍ2〜０．４ｍｍ2、であるものを用いる。
【００２１】
この一方、図３に示すように、６つの傾斜計２０は、それぞれ金属製のベース２４に取り付けられている。これらのベース２４は、凹部２４ａを有する角形を成しており、この凹部２４ａの内部には、軸心周りに回転自在な六角ボルト２５がベース２４を貫通するようにして取り付けられている。これらのボルトは、軸部２５ａの両端に六角形の頭部２５ｂが設けられているタイプのものであり、一端側の頭部２５ｂは、凹部２４ａの内部に位置するようにしてベース２４に対して固定されている。
【００２２】
また、図２及び図３に示すように、６つの傾斜計２０は、それぞれ円筒状のケース１５内に収められている。これら６つのケース１５は金属製であり、その壁面には六角ボルト２５が貫通するようにして取り付けられている。なお、このことにより、これらの六角ボルト２５の他端側の頭部２５ｂは、ケース１５の外壁側に位置している。
傾斜計２０、ケース１５、ベース２４、及び六角ボルト２５が以上のような構成であることによって、六角ボルト２５を軸心周りに回転させることによって、ベース２４及び傾斜計２０がケース１５内部で回転するように動作することができるようになっている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ケース１５の外壁面には、ケース１５をボーリング孔内に固定する為の固定部材である水圧式アンカー１７が、それぞれ取り付けられている。これら６つの水圧式アンカー１７は、断面がＣ字状である金属から構成されており、内部が中空の平板を湾曲させることで形成される。これらの水圧式アンカー１７は、ケース１５に対して巻き付けられるように取り付けられており、水圧式アンカー１７の中央部分には、地中変位観測装置１の延在方向と平行に配置されたナイロン製の送圧チューブ１８の一端がそれぞれ接続されている。これら６本の送圧チューブ１８の他端には、送圧チューブ１８内に水を送り込み可能とされた送圧器（図示しない）が接続されている。
なお、水圧式アンカー１７の寸法は、図３に示される断面の直径Ｒが７０ｍｍ〜８０ｍｍ程度となっており、送圧チューブ１８の外径は３．８ｍｍ〜４．２ｍｍ、内径は２．３ｍｍ〜２．７ｍｍ程度となっている。
【００２４】
また、図２及び図３に示すように、６つの送圧チューブ１８には、それぞれ水圧式アンカー逆止弁１９が取り付けられており、これらの水圧式アンカー逆止弁１９によって、送圧チューブ１８から軸部１７ｂに送られてくる水が逆流しないようになっている。
【００２５】
上記のように構成されていることによって、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、６つの水圧式アンカー１７は、送圧器を稼働させ送圧チューブ１８を通じて水を送り込まれることによって、一対の水圧式アンカー１７が中央部分を軸として開閉するようになっている。そして、水圧式アンカー１７がこのように動作することで、水圧式アンカー１７はボーリング孔９２内に押しつけられ、このことによって計測ユニット１０はボーリング孔９２内に固定されるようになっている。この場合、水圧式アンカー１７のボーリング孔９２内に対する定着力が、最大で３．０ＭＰａ程度となるように、水圧式アンカー１７を構成することが好ましい。
【００２６】
さらに、図１〜図３に示すように、地中変位観測装置１は、変位ロッドである６本のＦＲＰロッド４０と、地中変位観測装置１の基端側３に設置された６つの変位計５０とを備えている。
６本のＦＲＰロッド４０は、棒状の繊維強化プラスチックから形成されたロッド部に、ナイロン製のチューブを被覆したものであり、それぞれの先端は、ケース１５内部に固定金具４１によって固定されている。この一方、６本のＦＲＰロッド４０の他端は、変位計５０にそれぞれ固定されており、この変位計５０は測定ヘッド３０内に固定されている。これらの変位計５０は、図４に示すように、変位計５０の測定結果を記録する端末装置６０に接続されている。
なお、ロッド部の断面の直径は６ｍｍ〜８ｍｍ、チューブの断面の外径は１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度とされている。
【００２７】
６つの変位計５０は、いわゆる可変抵抗器の構造を成すポテンショメータであり、接続されたＦＲＰロッド４０が、ボーリング孔内の変位と共に軸心方向に動作することによって、ボーリング孔内の変位を測定するものである。なお、変位計５０は、リニア型のポテンショメータから構成することが好ましい。
【００２８】
図４に示すように、傾斜計２０及び変位計５０が接続された端末装置６０は、無線又は有線にて、トンネル９０坑外に設置された外部端末装置６２に計測結果を転送可能であると共に、計測結果が予め設定された条件に達するとトンネル９０坑内に設置された警報器（図示しない）を作動させるようになっている。
また、図４に示すように、トンネル９０坑外に設置された外部端末装置６２は公衆のネットワーク回線６６に接続されており、端末装置６０から転送された計測結果が予め設定された条件に達すると、公衆のネットワーク回線６６を通じて携帯端末６８などに警告情報を送信するようになっている。
【００２９】
次に、地中変位観測装置を用いた地中変位観測方法について説明する。なお、図４中の符号９０ａで表される矢印は、トンネル９０の掘削方向を示している。また、図４中の点線は、トンネル９０の未掘削部分を示している。
図４に示すように、本地中変位観測方法においては、６つの４心ケーブル２２が通されており、且つ変位計５０が内部に固定されている測定ヘッド３０は、モルタルなどによってボーリング孔９２の入口に固定されている。
【００３０】
図４に示すように、掘削中のトンネル９０坑内から、測定を所望する傾斜地９５に向かって孔径が８６ｍｍ程度のボーリング孔９２を削孔する。次に、ボーリング孔９２内に事前調査用の傾斜計を挿入し、ボーリング孔９２内の傾きを調査する。そして、ボーリング孔９２内をリアルタイムで撮影可能とされたボアホールカメラをボーリング孔９２内に挿入すると共に、地滑りの発生が予測される地滑り境界面９４（堆積層理面）の位置を確認しつつ、地中変位観測装置１を、その先端が孔尻に向かうように、且つ地中変位観測装置１が地滑り境界面９４を跨ぐようにボーリング孔９２に挿入する。なお、ボーリング孔９２は、地滑りの発生が予測される地滑り境界面９４に対して略垂直に形成することが好ましい。
【００３１】
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、送圧器（図示しない）を稼働させ送圧チューブ１８を通じて軸部に対して水を送り込み、水圧式アンカー１７をボーリング孔９２内に押しつけ、地中変位観測装置１をボーリング孔内に固定する。そして、掘削作業を再開した後に生じるトンネル坑内９０の変位を計測するため、以上の作業を完了させた後であって且つトンネル９０の掘削を再開する前に、トンネル９０坑内の測量を行う。
【００３２】
次に、傾斜計２０及び変位計５０の初期状態を測定し、端末装置６０に記録する。そして、トンネル９０の掘削を再開し、ボーリング孔９２内の変位の計測を傾斜計２０及び変位計５０によって行うと共に、計測結果を端末装置６０に連続的に記録する。また、この記録作業と同時に、端末装置６０から外部端末装置６２に対してリアルタイムに記録結果を転送する。なお、この時の計測は、傾斜計２０及び変位計５０の両方を同時に用いる。そして、初期値と照らし合わせたボーリング孔９２内の変位が、一定の値を超えた場合は、警報器を作動させる。
【００３３】
次に、第１の実施の形態に係る地中変位観測装置１及びそれを利用した地中変位観測方法の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る地中変位観測装置１及び地中観測方法によれば、傾斜地９５に地滑りを観測する装置を設置しなくてもよくなるため、従来の地中変位観測装置が設置困難である傾斜地９５において、地中の変位を容易に観測することができるようになる。また、傾斜地９５に直截地滑りを観測する装置を設置しなくてもよいため、設置場所確保のための傾斜地９５の樹木の伐採や整地を必要せず、その結果、設置コストを削減することができる。
【００３４】
また、傾斜計２０及びＦＲＰロッド４０が接続された変位計５０の両方によって地中の変位を観測するため、万が一どちらか一方に不具合が生じても、地中の変位を継続して監視し続けることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る地中変位観測装置１及びこれを用いた地中変位観測方法の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る地中変位観測装置１は、ＦＲＰロッド４０及び変位計５０を備えることによって、地中変位観測装置１をトンネル９０内からこのトンネル９０の周辺に存在する傾斜地９５に向かって延在するボーリング孔９２内に挿入することで、ボーリング孔９２周辺の地山の変動を観測することができる。つまり、本実施の形態に係る地中変位観測装置１は、トンネル９０坑内に設置できるため、傾斜地９２状態に関わらず設置可能であり、また、従来の地中変位観測装置のように設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【００３６】
地中変位観測装置１は、ＦＲＰロッド４０及び変位計５０に加えて、計測ユニット１０内に搭載された傾斜計２０を備えている。そうすると、地滑りでボーリング孔９２内の変位が予想外に大きいことによって、ＦＲＰロッド４０が折れ曲がるなどしてＦＲＰロッド４０の測定可能範囲を超越したとしても、傾斜計２０によってボーリング孔９２内の変位を測定し続けることができる。
【００３７】
傾斜計２０が、相互に離間して配置された複数のケース１５内に固定されているため、ボーリング孔９２内の変位に伴うケース１５の変形によって引き起こされる傾斜計２０の測定誤差を少なくすることが可能となる。
また、ケース１５をボーリング孔９２内に固定する固定部材である水圧式アンカー１７を備えており、ＦＲＰロッド４０の一端がケース１５内に固定されているため、ＦＲＰロッド４０をボーリング孔９２内に容易に固定することができる。
【００３８】
次に、本発明に係る地中変位観測装置及びそれを用いた地中変位観測方法の他の実施の形態を説明する。
計測ユニット１０の数は、６つに限定されるわけではなく、所望する計測精度によって適宜変更することができる。例えば、地滑り境界面９２が複数確認されるような傾斜地９５を対象とするのであれば、計測ユニット１０の数を増やすことが望ましい。
【００３９】
計測ユニット１０の相互間隔は、必ずしも地中変位観測装置１の基端側３から先端側５に向かうに従って狭くなっていなければならないわけではない。計測ユニット１０の相互間隔は、変位が生じやすい地滑り境界面９２近傍においては狭く、それ以外の位置においては広くすることが望ましい。また、本発明に係る地中変位観測装置は、同一傾斜地９５に対して、複数設置することも提案される。複数設置する際に、特別な工程は必要なく、ボーリング孔９２を追加して形成すれば良い。
【００４０】
水圧式アンカー１７を一つのケース１５に対して複数取り付けることも提案され、この場合、ケース１５の軸心方向に沿って並べて配置される。水圧式アンカー１７が、一つのケース１５に対して複数取り付けられていると、ボーリング孔９２内に固定する際、ボーリング孔９２の内部が歪な形状であっても、安定して計測ユニット１０を固定することができる。
【００４１】
〔他の参考形態〕
次に、本発明に係る地中変位観測装置の他の参考形態を、図６を参照しつつ説明する。
図６に示される地中変位観測装置１０１は、基端側１０３から先端側１０５に向かって直線的に延在する計測部１４０と、計測部１４０の基端側１０３に設置された測定ヘッド１３０と、計測部１４０の先端側１０５に設置されたケース１１５及びケース１１５に取り付けられた水圧式アンカー１１７と、を備えている。
【００４２】
測定ヘッド１３０は、金属製の筒から構成されており、計測部１４０の基端側１０３の端部が挿入されている。この測定ヘッド１３０の内部には、後述する光ファイバーの受光器及び発光器が内蔵されており、受光器及び発光器は、地中変位観測装置の第１実施形態と同様に、トンネル内部に設置された端末装置（図示しない）に接続されるようになっている。
【００４３】
ケース１１５は測定ヘッド１３０と同様に金属製の筒から構成されており、計測部１４０の先端側１０５の端部が挿入されている。このケース１１５は、地中変位観測装置の第１実施形態と同様に、断面がＣ字状である水圧式アンカー１１７が取り付けられている。
この水圧式アンカー１１７には、地中変位観測装置の第１実施形態と同様に、水圧式アンカー逆止弁１１９を備える送圧チューブ１１８の一端が接続されており、この送圧チューブ１１８の他端は、図示しない送圧器に接続されている。
【００４４】
計測部１４０は、光ファイバーと、ボーリング孔への挿入時に地中変位観測装置１０１を誘導するための銅線と、セメントミルクをボーリング孔内へ注入する注入管と、ボーリング孔内のエアをトンネル側へ排出するためのエア抜き管と、から構成されており、これらは全て直線的に延在している。
【００４５】
光ファイバーは、先端側１０５でＵ字状にターンしており、その両端は基端側１０３に位置してそれぞれ受光器及び発光器に接続されている。発光器は、端末装置の制御によって光ファイバー内部に光を送り込む。送り込まれた光は、光ファイバーを伝って受光器によって受光される。この受光器によって受光された光によって端末装置は、光ファイバーの曲げ損失を計測するようになっている。
【００４６】
銅線は、両端がそれぞれ測定ヘッド１３０及びケース１１５に対して固定されており、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１を支持可能な剛性を有している。この銅線が備えられていることにより、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１を、ボーリング孔内に挿入する際に、計測部１４０が曲がって損失してしまうことを防止することができる。
【００４７】
注入管は、壁面に複数のセメントミルクを排出する孔を備えるものであり、金属製の管から構成されている。この注入管の基端側１０３の一端には、セメントミルクを送り込むセメントミルク供給装置（図示しない）が接続されており、このセメントミルク供給装置を稼働させると、セメントミルクが注入管の孔から排出されるようになっている。
エア抜き管は、両端が開口している円筒状を成しており、一端がケース１１５内に固定されており、他端が、測定ヘッド１３０内に固定されている。
【００４８】
次に、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１の使用方法を説明する。
まず、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１を、上述した第一実施形態に係る地中変位観測装置１と同様に、先端側１０５を奥側にしてボーリング孔に挿入する。次に、送圧器を稼働させ、送圧チューブ１１８を介して水圧式アンカー１１７に水を送り込むことによって、水圧式アンカー１１７の径を拡大させ、ボーリング孔内に地中変位観測装置１０１を固定する。続いて、セメントミルク供給装置を可動させ、注入管を介してボーリング孔内にセメントミルクを注入し、セメントミルクによって計測部１４０をボーリング孔内に固定する。次に、発光器及び受光器を動作させて、端末装置に光ファイバーの曲げ損失の初期状態を記録し、この後、トンネルの掘削に伴って発生すると予見されるボーリング孔内の変位を、光ファイバーの曲げ損失を計測することによって観測する。
【００４９】
次に、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１の作用効果を説明する。
本参考形態に係る地中変位観測装置１０１は、光ファイバーのみでボーリング孔内の変位を観測するようになっているため、部品点数が少なくて済む。また、光ファイバーの曲げ損失による観測は、設置角度によって左右されないため、本参考形態に係る地中変位観測装置１０１は、トンネル坑内から地滑り面に向かって斜めに掘削したボーリング孔であっても容易に設置することができる。また、第１実施形態に係る地中変位観測装置１と同様に、トンネル９０坑内に設置できるため、トンネルが掘削される地山の傾斜地の状態に関わらず設置可能であり、また、従来の地中変位観測装置のように設置場所確保のため樹木の伐採や整地を必要としない。
【００５０】
本参考形態に係る地中変位観測装置１０１では、ボーリング孔内の変位を観測する光ファイバーが、セメントミルクによって地山と一体となるため、より詳細にボーリング孔内の変位を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】地中変位観測装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視を示す図である。
【図４】第１実施形態の地中変位観測装置の使用状態を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図１のＡ−Ａ矢視に対応する図であり、より詳細には、（ａ）は第１実施形態の地中変位観測装置をボーリング孔内に挿入した状態を示す図であり、（ｂ）は水圧式アンカーを動作させた状態を示す図である。
【図６】地中変位観測装置の他の参考形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 地中変位観測装置
１５ ケース
１７ 水圧式アンカー（固定部材）
２０ 傾斜計
４０ ＦＲＰロッド（変位ロッド）
９０ トンネル
９２ ボーリング孔
９５ 傾斜地
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔内の変位を測定することによって、地山の変動を観測する地中変位観測装置であって、
棒状に延在し、自身の軸方向の変位を検出する変位ロッドと、
変位ロッドに沿って配置され、自身の傾きを検出する傾斜計と、を備えている、
ことを特徴とする地中変位観測装置。
【請求項２】
変位ロッドに沿い、且つ相互に離間して配置された複数のケースを備えており、傾斜計はそれぞれケース内に固定されている、請求項１に記載の地中変位観測装置。
【請求項３】
傾斜計は、固定角度を可変とされた状態でケース内部に固定されている、請求項２に記載の地中変位観測装置。
【請求項４】
ケースをボーリング孔内に固定する固定部材を備えており、変位ロッドの一端がケースに固定されている、請求項２又は請求項３に記載の地中変位観測装置。
【請求項５】
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔を地山に形成し、
ボーリング孔内に生じる変位を測定することによって、地山の変動を検出する、
ことを特徴とする地中変位観測方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項４に記載された地中変位観測装置を用いてボーリング孔内に生じる変位を測定する、請求項５に記載の地中変位観測方法。
【請求項１】
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔内の変位を測定することによって、地山の変動を観測する地中変位観測装置であって、
棒状に延在し、自身の軸方向の変位を検出する変位ロッドと、
変位ロッドに沿って配置され、自身の傾きを検出する傾斜計と、を備えている、
ことを特徴とする地中変位観測装置。
【請求項２】
変位ロッドに沿い、且つ相互に離間して配置された複数のケースを備えており、傾斜計はそれぞれケース内に固定されている、請求項１に記載の地中変位観測装置。
【請求項３】
傾斜計は、固定角度を可変とされた状態でケース内部に固定されている、請求項２に記載の地中変位観測装置。
【請求項４】
ケースをボーリング孔内に固定する固定部材を備えており、変位ロッドの一端がケースに固定されている、請求項２又は請求項３に記載の地中変位観測装置。
【請求項５】
トンネル内からこのトンネルの周辺に存在する傾斜地に向かって延在するボーリング孔を地山に形成し、
ボーリング孔内に生じる変位を測定することによって、地山の変動を検出する、
ことを特徴とする地中変位観測方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項４に記載された地中変位観測装置を用いてボーリング孔内に生じる変位を測定する、請求項５に記載の地中変位観測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３９３４８（Ｐ２０１０−１３９３４８Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１５２０８（Ｐ２００８−３１５２０８）
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５０８３６５８６１）株式会社アジア共同設計コンサルタント (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５０８３６５８６１）株式会社アジア共同設計コンサルタント (1)
【Ｆターム（参考）】
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