貫入型パイプひずみ計
【課題】
本願発明は、地盤浅層等への埋設時間を更に短縮化した貫入型パイプひずみ計の提供。
【解決手段】
ひずみゲージ８を外周に複数有する内パイプ部材７と、それらの外側を覆う外パイプ部材９からなるパイプひずみ計本体２と、パイプひずみ計本体２の先端部の掘削用スクリュー３と、パイプひずみ計本体２の後端部７ｂに設けられた回動工具取付部５と、を備え、斜面等に埋設されることで、土砂崩壊等の前兆現象となる地盤のひずみを計測するパイプひずみ計１において、パイプひずみ計本体２の後端部７ｂの外周には、円形の垂直断面を有する受圧部４が一体に設けられ、受圧部４は、垂直断面の断面積Ｓがパイプひずみ計本体２の中心軸Ｌ１に沿って後方に末広がりに増加するよう形成され、受圧部４の前端部４ａが、パイプひずみ計本体２の外周面に連続するようした。
本願発明は、地盤浅層等への埋設時間を更に短縮化した貫入型パイプひずみ計の提供。
【解決手段】
ひずみゲージ８を外周に複数有する内パイプ部材７と、それらの外側を覆う外パイプ部材９からなるパイプひずみ計本体２と、パイプひずみ計本体２の先端部の掘削用スクリュー３と、パイプひずみ計本体２の後端部７ｂに設けられた回動工具取付部５と、を備え、斜面等に埋設されることで、土砂崩壊等の前兆現象となる地盤のひずみを計測するパイプひずみ計１において、パイプひずみ計本体２の後端部７ｂの外周には、円形の垂直断面を有する受圧部４が一体に設けられ、受圧部４は、垂直断面の断面積Ｓがパイプひずみ計本体２の中心軸Ｌ１に沿って後方に末広がりに増加するよう形成され、受圧部４の前端部４ａが、パイプひずみ計本体２の外周面に連続するようした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貫入によって地盤や積雪の浅層に埋設し、前記浅層で発生する地盤や積雪のひずみの変化を簡易かつ迅速に検出することにより、斜面の土砂崩壊、豪雨における地盤表層の崩壊、土石流の発生又は雪崩等の前兆現象を測定する貫入型パイプひずみ計の技術である。
【背景技術】
【０００２】
斜面に貫入させることで斜面の地盤の表層に埋設し、斜面で発生する土砂災害の前兆現象を検出する貫入型パイプひずみ計には、下記特許文献１に示すものがある。特許文献１の貫入型パイプひずみ計は、外周面に複数のひずみゲージを貼付した内パイプの外側に外パイプを配置し、内パイプと外パイプの間にエポキシ樹脂を充填することで内パイプと外パイプを一体化したパイプひずみ計本体と、パイプひずみ計本体の先端に設けられた掘削用スクリューと、後端に設けられた工具取付用スリットを有する。この貫入型パイプひずみ計は、持ち運びを容易にするため全長が大人の肩の高さよりも低い長さに形成され、パイプひずみ計本体の後端部には、工具取付用スリットに着脱自在に固定された工具固定治具を介して携帯用電動回動工具等が取り付けられる。また、パイプひずみ計本体の後端部の外周には、雄ねじ部が形成され、雄ねじ部の内側には、前記ひずみゲージに接続されたコネクタが設けられる。
【０００３】
特許文献１の貫入型パイプひずみ計は、貫入型パイプひずみ計を掘削用スクリューを下にして斜面に対して垂直に立てられ、後端部に取り付けた電動回動工具を回動させることによって斜面の浅層に埋設される。貫入型パイプひずみ計は、後端部のコネクタが地表に露出するように埋設され、前記コネクタには、測定器から伸びる接続ケーブルが接続される。土砂崩壊の前兆現象として斜面にひずみが発生した場合には、複数のひずみゲージを貼付したパイプひずみ計本体に曲げ応力が作用する。パイプひずみ計に接続された計測器は、ひずみゲージの検出結果から斜面に発生した単位時間当りのひずみの増分値を計測する。前記ひずみの増分値が所定数値を超えた場合、計測器は、警告発生装置（図示せず）に警告発生指令を送り、警告発生装置に儲けされた警告表示灯や警告音発生用のスピーカー等（図示せず）から警告を発生させることにより、貫入型パイプひずみ計の埋設地点に土砂崩壊の前兆現象が発生していることをその周囲の人員に認知させる。
【０００４】
また、貫入型パイプひずみ計を埋設した後、パイプひずみ計本体の後端部には、斜面のひずみの検出感度を向上させるための受圧板が取り付けられる。受圧板は、パイプひずみ計本体の後端部に固定される円筒部の左右に先端が鋭角に形成された一対の板状受圧部を一体化した形状を有する。受圧板は、板状受圧部の先端部を下にし、その板面が斜面の傾斜方向と直交するようにして斜面に押し込まれる。また、受圧板は、貫入型パイプひずみ計の後端部の雄ねじ部を円筒部内側の円孔に挿通させ、雄ねじ部に雌ネジ付キャップを螺着することによって後端部に一体に固定される。貫入型パイプひずみ計は、板状受圧部が斜面の傾斜方向に移動する土砂の圧力を受けて、パイプひずみ計本体に曲げ応力が作用しやすくなることにより、土砂崩壊の前兆現象をより早期に検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１以前のパイプひずみ計（特許文献１で引用した実用新案登録第２５１４０９５号公報）は、全長が２０ｍ〜３０ｍもあり、製造コストの高さに加え、事前に行なうボーリング作業や地中への設置作業に多大な作業労力とコストが必要であったため、土砂崩壊が起きそうな斜面の浅層に短時間で多数を埋設することにより、土砂崩壊の前兆現象をいち早く検出するような用途には不向きであった。
【０００７】
そこで、本願特許出願人は、特許文献１の貫入型パイプひずみ計において、全長を大人の肩の高さよりも短くして人力による運搬を容易にし、更に先端部の掘削用スクリューと後端部に取り付けた携帯用電動回動工具によってボーリングと埋設作業の同時進行を可能にし、貫入型パイプひずみ計一つ当りの設置コストと埋設時間を大幅に削減することに成功した。その結果、土砂崩壊の起きそうな斜面に特許文献１の貫入型パイプひずみ計を短時間に多数のものを斜面に埋設可能にすることで土砂崩壊の前兆現象がいち早く検出出来るようになった。
【０００８】
一方、短時間に多数を斜面に設置する観点からすると、貫入型パイプひずみ計一つ当りに必要とされる斜面への埋設時間は、少しでも短縮されることが望ましい。そのような観点から、本願発明は、地盤浅層等への埋設時間を更に短縮化した貫入型パイプひずみ計を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の貫入型パイプひずみ計は、複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、前記パイプひずみ計本体の後端部近傍の外周には、前記パイプひずみ計本体と同心円となる円形の垂直断面を有する受圧部が一体に設けられ、前記受圧部は、垂直断面の断面積が前記パイプひずみ計本体の中心軸に沿って後方に末広がりに増加するように形成され、前記受圧部の前端部は、前記パイプひずみ計本体の外周面に連続するように形成されるようにした。
【００１０】
従来の板状の受圧板は、貫入型パイプひずみ計に取付けられたままであると貫入型パイプひずみ計の回動を阻害するため、貫入型パイプひずみ計の埋設後に別途埋設され、貫入型パイプひずみ計の後端部に後から一体化されていた。
【００１１】
（作用）本願請求項１の貫入型パイプひずみ計の受圧部は、円形の垂直断面と前方に向けた先細り形状を有するため、貫入型パイプひずみ計と一体となって回動しつつ埋設されたとしても、貫入型パイプひずみ計の回動を阻害することが無い。即ち、受圧部を貫入型パイプひずみ計と同時に埋設することが出来る。
【００１２】
請求項２は、請求項１記載の貫入型パイプひずみ計において、前記受圧部が、円錐形状を有するように構成した。
【００１３】
（作用）受圧部の外周面が後方に向けて円錐状に末広がりに傾斜するため、受圧部は、貫入型パイプひずみ計の回動を阻害することなく、貫入型パイプひずみ計と同時に埋設される。
【００１４】
請求項３は、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計において、前記受圧部が、弾丸形状を有するように構成した。
【００１５】
受圧部の貫入作業によって押し拡げられた地盤が押し固められることによる地盤の弾性係数の増加や、パイプひずみ計全体との間に発生する摩擦力の増加や、地盤の押し広げ面積の増加によって受圧部に作用する圧力の増加により、通常、受圧部は、埋設作業が進むほど埋設されにくくなるものと考えられる。
【００１６】
（作用）しかし、請求項３の弾丸形状の受圧部においては、外周面が垂直断面の半径方向内側に湾曲するため、埋設作業の後半において受圧部の単位埋設量当りの（垂直断面の）断面積の増分が一定になるか、または少なくなる。言い換えると、請求項３の弾丸形状の受圧部は、埋設作業の後半において地盤の押し広げ面積の増分が一定または少なくなるため、地盤を押し拡げる際に受圧部に作用する圧力の増加が抑制される。その結果、請求項３の受圧部は、埋設作業の後半において貫入されやすくなる。
【００１７】
請求項４は、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計において、前記受圧部は、円錐形状と弾丸形状が前後に連続した形状を有するように構成した。
【００１８】
（作用）請求項４の受圧部は、前部が円錐の傾斜面を有するため、受圧部の埋設作業の前半において地盤に貫入されやすい。また、円錐形状に連続する後部が弾丸形状を有し、埋設作業の後半に受圧部に作用する圧力の増加が抑制されるため、請求項４の受圧部は、受圧部の貫入作業後半においても貫入されやすい。
【００１９】
請求項５は、請求項３または４に記載の貫入型パイプひずみ計において、前記弾丸形状が、前記パイプひずみ計の中心軸に沿って後方に伸びる第１の座標軸と、前記第１の座標軸に直交する第２の座標軸からなる直交座標上の原点から後方に伸びる２乗根曲線（例えば、第１の座標軸をｙ、第２の座標軸をｒ、ａを所定の比例定数とした場合において、ｒ=ａで表される２乗根曲線）を前記中心軸（第１の座標軸）周りに回転させてなる形状を有するように構成した。
【００２０】
（作用）受圧部の弾丸形状部位は、地盤の押し広げ面積の増分が一定になるため、埋設作業の後半において受圧部に作用する圧力の増加が抑制される。その結果、弾丸型の受圧部は、埋設作業の後半においても貫入されやすくなる。
【００２１】
請求項６の貫入型パイプひずみ計は、複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、前記外パイプ部材は、耐候性を有すると共に前記ひずみゲージと前記内パイプ部材とを外側から被覆する被覆材で構成した。
【００２２】
（作用）従来の貫入型パイプひずみ計においては、ひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材の外側に外パイプ部材を配置していたため、内パイプ部材と外パイプ部材の間に樹脂を充填することにより、外パイプ部材からひずみゲージへのひずみの伝達感度を上げる必要が有った。本願においては、内パイプ部材を被覆しており、ひずみゲージと被覆材が密着しているため、樹脂材の充填作業が不要になる。その結果、被覆材を含むパイプひずみ計本体を細く形成できる。
【００２３】
請求項７は、請求項１から６のうちいずれかに記載の貫入型パイプひずみ計において、前記ひずみゲージが前記回動工具取付部の内側から後方に露出するコネクタに接続され、前記コネクタには、パイプひずみ計本体と別体に形成された警告発生装置が接続ケーブルを介して接続されるようにした。
【００２４】
（作用）警告発生装置は、ケーブルを介してパイプひずみ計本体の後端に取り付けられるため、パイプひずみ計本体の後端に直に取り付けられる場合に比べ、容易かつ短時間で取り付けられる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１と２の貫入型パイプひずみ計によれば、受圧部を貫入型パイプひずみ計から取り外さなくても、受圧部と貫入型パイプひずみ計を一体にしたまま埋設出来るため、貫入型パイプひずみ計と受圧部の埋設作業時間が短縮される。
【００２６】
請求項３の貫入型パイプひずみ計によれば、受圧部の貫入作業後半における労力が低減される。
【００２７】
請求項４の貫入型パイプひずみ計によれば、貫入作業前半において受圧部が貫入されやすくなり、貫入作業後半においても、受圧部が貫入されにくくならない。従って、受圧部を含む貫入型パイプひずみ計の貫入作業が作業全般で容易になる。
【００２８】
請求項５の貫入型パイプひずみ計によれば、受圧部の貫入作業後半における労力が低減される。
【００２９】
請求項６の貫入型パイプひずみ計によれば、被覆材を含むパイプひずみ計本体を細く形成できるため、地盤へ埋設されやすくなる。また、樹脂の充填が不要になるため、貫入型パイプひずみ計の製造コストが安価になる。
【００３０】
請求項７の貫入型パイプひずみ計によれば、警告発生装置の取付時間が短縮されるため、貫入型パイプひずみ計の設置時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施例の貫入型パイプひずみ計の外観を表す斜視図。
【図２】パイプひずみ計本体の内部構造を表す軸方向部分断面図。
【図３】第１実施例の受圧部の拡大部分断面図。
【図４】ひずみゲージの配置を示す図２のＩ−Ｉ断面図。
【図５】第２実施例の受圧部の拡大部分断面図
【図６】第２実施例の受圧部の形状説明図。
【図７】第３実施例の貫入型パイプひずみ計の外観を表す斜視図。
【図８】第３実施例の受圧部の拡大部分断面図
【図９】第３実施例の受圧部の形状説明図。
【図１０】電動工具の取付状況を説明する斜視図。
【図１１】（ａ） 貫入型パイプひずみ計の斜面への設置前の状況を表す参考図。（ｂ） 貫入型パイプひずみ計の埋設状況を表す参考図。（ｃ）貫入型パイプひずみ計への警告発生装置の取付状況を表す参考図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
まず図面１〜４を参照して本願発明の第１実施例を説明する。図１〜３（後述する図５〜９も同様）においては、紙面下側を貫入型パイプひずみ計１の先端側とし、紙面上側を貫入型パイプひずみ計の後端側として説明する。
【００３３】
貫入型パイプひずみ計１は、パイプひずみ計本体２、掘削用スクリュー３，受圧部４，回動工具取付部５及び雌コネクタ６によって構成されている。掘削用スクリュー３，受圧部４，回動工具取付部５及び雌コネクタ６は、パイプひずみ計本体２と共通する中心軸Ｌ１上に配置される。
【００３４】
掘削用スクリュー３は、パイプひずみ計本体２の先端（後述する内パイプ部材７の先端７ａ）に一体固定され、受圧部４は、パイプひずみ計本体２の後端（後述する内パイプ部材７の後端７ｂ）の周辺に一体化される。回動工具取付部５は、外径が６角ナット形状に形成され、中央部に円孔５ａを有し、中心軸Ｌ１と直交する受圧部の後端面４ｂに一体化される。雌コネクタ６は、円孔５ａから後方に露出した状態でパイプひずみ計本体２の後端（後述する内パイプ部材７の後端７ｂ）の近傍に固定される。また、貫入型パイプひずみ計１の全長Ｌ（掘削用スクリュー３の先端から回動工具取付部５の後端までの長さ）は、人力による持ち運びを可能にするため、例えば６０ｃｍ〜２ｍ（望ましくは６０ｃｍ）程度に形成される。
【００３５】
パイプひずみ計本体２は、円環状の内パイプ部材７と、内パイプ部材７の外周面に取り付けられた複数のひずみゲージ８と、ひずみゲージ８を貼付した内パイプ部材７の外周を被覆する被覆材９によって構成される。本願第１実施例の内パイプ部材７は、一例として、直径１０ｍｍ及び肉厚１ｍｍ程度の金属製の円筒部材等によって形成されている。尚、内パイプ部材７及び掘削用スクリュー３の素材は、埋設時に電動回動工具３５のトルク（例えば１２Ｖの電動ドリル、電動ドライバ等を使用する場合には、１４０Ｎ．ｍ程度）によって塑性変形をしない十分な剛性を備え、更に地中に埋設する点から耐腐食性を備えた素材とすべき点からステンレス等の金属素材を用いることが望ましい。また、軽量化が図れる面から十分な剛性等を備えた樹脂素材を用いる事も考えられる。また被覆材９には、例えば、地盤に貫入する際に破損の無い十分な強度と耐候性を有する厚さ１ｍｍ程度の樹脂製の熱収縮チューブを利用する。ひずみゲージ８を取り付けた内パイプ部材７は、外側から熱収縮チューブである被覆材９を被せ、熱をかけられることにより、被覆材９に被覆される。
【００３６】
受圧部４は、軌跡上の頂点Ｔが内パイプ部材７の中心軸Ｌ１上に位置する円錐形状を有し、内パイプ部材７の外径と内径が同一となる円孔４ｃを中心軸Ｌ１に沿って有する。また、一例として受圧部の長さは、７．５ｃｍ程度に形成され、受圧部後端面４ｂの外径は、５ｃｍ前後に形成される。回動工具取付部５の円孔５ａは、中心軸Ｌ１と同軸に形成され、円孔４ｃと連続する。内パイプ部材７は、後端近傍の外周面を受圧部４の円孔４ｃに係合させ、かつ円孔５ａの後方に後端７ｂを露出させた状態で受圧部４に一体固定される。受圧部４は、後述する第２実施例の受圧部２２及び第３実施例の受圧部３２と同様に垂直断面が円形であるため、貫入型パイプひずみ計１に一体化したままパイプひずみ計本体２及び掘削用スクリュー３と共に回動させて地盤に埋設することが出来る。尚、図２，３の受圧部４においては、内パイプ部材７の固定用の円孔７を形成した他中実構造を有するが、内部に中空部分を形成して受圧部４の重量を軽減してもよい。
【００３７】
ひずみゲージ８は、図４に示すように受圧部４の前方において、内パイプ部材７の外周面の周方向に対向して２枚貼付される。また、内パイプ部材７の外周面の長手方向には、対向する２枚を１組として２組のひずみゲージ８が貼付される。対向する２枚のひずみゲージ８を結ぶ線をＬ２とすると、上下２組のひずみゲージ８は、対向する向き（直線Ｌ２に沿った方向）が上下で一致するように内パイプ部材７に貼付される。上下２組で合計４枚のひずみゲージ８は、ダミーゲージを含まないアクティブなひずみゲージであり、ホイートストンブリッジ接続されている。その結果、貫入型パイプひずみ計１においては、ひずみゲージを１枚または２枚とすることに比べて地盤のひずみの感度が向上している。
【００３８】
尚、貫入型パイプひずみ計１を斜面に埋設する場合においては、ひずみの検出感度を最大にするため、ひずみゲージ８の対向する向き（直線Ｌ２に沿った方向）を斜面の傾斜方向と一致させることが望ましい。従って、受圧部４には、ひずみゲージ８の貼付位置を示すマーク（図示せず）を設けることが望ましい。マークを設ける方法には、例えば、中心軸Ｌ１を通り直線Ｌ２と平行になるケガキ線を後端面４ｂに形成したり、ひずみゲージ８の上方に矢印状のマークを設けることなどが考えられる。また、パイプ部材７の外周面には、対向する２枚のひずみゲージ８を周方向に複数組貼付してもよい。その場合には、埋設時におけるひずみゲージ８の対向する向きを斜面の傾斜方向に合わせなくても、各組で得られたひずみの検出結果の平均値を取ることによって地盤のひずみが正確に検出される。
【００３９】
被覆材９は、十分な摩擦強度と耐候性を有する樹脂素材で構成される。また、被覆材９は、内パイプ部材７の先端７ａから受圧部の先端４ａにかけて、複数のひずみゲージ８と共に内パイプ部材７の外周面を被覆する。被覆材９は、被覆材９の外周面と受圧部４の先端４ａの境界がなめらかに連続するよう、内パイプ部材７ａの外周面に被覆される。
【００４０】
各ひずみゲージ８から導出するリード線１０は、内パイプ部材７の側壁に穿孔された挿通孔（図示せず）から内パイプ部材７の内部を通り、内パイプ部材７の後端部に固定した雌コネクタ６へ接続される。尚、リード線１０は、前記図示しない挿通孔へ通す前に一部を内パイプ部材７の外周面に沿って配線しても良い。雌コネクタ６は、リード線１０に接続された状態で、開口穴を閉塞するように内パイプ部材７の後端７ｂに固定される。
【００４１】
次に、図５及び図６により、貫入型パイプひずみ計の第２実施例を説明する。第２実施例の貫入型パイプひずみ計２１においては、第１実施例に示す受圧部４の外周形状を円錐型から弾丸型（符号２２）に変えた他、第１実施例の貫入型パイプひずみ計１と共通する構成を有する。
【００４２】
受圧部２２は、図５、６に示す弾丸形状を有し、内パイプ部材７の外径と内径が同一となる円孔２２ａを中心軸Ｌ１に沿って有する。また、回動工具取付部５の円孔５ａは、中心軸Ｌ１と同軸に形成され、円孔２２ａと連続する。内パイプ部材７は、後端近傍の外周面を受圧部２２の円孔２２ａに係合させ、かつ円孔５ａの後方に後端７ｂを露出させた状態で受圧部２２に一体固定される。
【００４３】
また受圧部２２の弾丸形状は、図６に示すように内パイプ部材７の中心軸Ｌ１上を原点Ｏとし、中心軸Ｌ１に沿って上下に伸びる軸をＹ軸、Ｙ軸に直交する軸をＲ軸とした座標において、Ｒ=ａの２重根曲線（ａは、比例定数。第２実施例では一例としてａ＝１としている。）からなる曲線をＹ軸周りに回転させてなる曲面形状を有する。また、受圧部２２は、第１実施例と同様に中心軸Ｌに直交する後端面２２ｂを有する。この場合、第２実施例における受圧部２２の外周面は、Ｒ＝０．５ｃｍ、Ｙ＝０．２５ｃｍの位置において直径１ｃｍの内パイプ部材７の外周面に連続するよう形成される。また、受圧部２２の垂直断面の半径は、図６に示すようにＹ＝１、２，３，４に対してＲ＝１，、、２となるため、垂直断面の断面積Ｓは、Ｙ＝１、２，３，４に対してＳ＝π，２π、３π、４πとなる。
【００４４】
即ち、受圧部２２が地中へ１ｃｍ貫入される毎に受圧部２２の断面積Ｓは、πｃｍ２増加するため、受圧部２２の断面積Ｓの増分が貫入量に対して一定になる。また、ａ＝１以外の場合であっても、断面積Ｓ（地盤の押し広げ面積）の増分（断面積の微分値）は貫入量に対して一定になる。
【００４５】
次に、図７〜９により、貫入型パイプひずみ計の第３実施例を説明する。第３実施例の貫入型パイプひずみ計３１は、第２実施例の弾丸形状を有する受圧部２２の先端近傍の一部外周面をテーパー面にすることにより、弾丸形状の受圧部２２の先端近傍を一部だけ円錐形状にした他、第２実施例の貫入型パイプひずみ計２１と共通する構成を有する。
【００４６】
即ち、図７〜９に示す受圧部３２は、先端側の円錐形状部３３の後端側の弾丸形状部３４が前後に連続した形状を有する。受圧部３２は、内パイプ部材７の外径と内径が同一となる円孔３２ａを中心軸Ｌ１に沿って有する。また、回動工具取付部５の円孔５ａは、中心軸Ｌ１と同軸に形成され、円孔３２ａと連続する。内パイプ部材７は、後端近傍の外周面を受圧部３２の円孔３２ａに係合させ、かつ円孔５ａの後方に後端７ｂを突出させた状態で受圧部３２に一体固定される。
【００４７】
また第３実施例の受圧部３２は、図９に示すように内パイプ部材７の中心軸Ｌ１上を原点Ｏとし、中心軸Ｌ１に沿って上下に伸びる軸をＹ軸、Ｙ軸に直交する軸をＲ軸とした座標において、一例として０≦Ｙ≦１ｃｍ以下においては、Ｙ＝ａＲ（第２実施例では一例としてａ＝１としているが、これに限られない）なる直線をＹ軸周りに回転させてなる円錐形状を有し（図９のＡＢ間）、Ｙ≧１ｃｍにおいては、第２実施例と同様にＲ=ｂの２重根曲線（ｂは比例定数。第２実施例では一例としてｂ＝１としている。）をＹ軸周りに回転させてなる曲面形状（弾丸形状の一部）を有し（図９のＢＣ間）、円錐形状と弾丸形状が前後に連続した形状を有する。また、受圧部３２は、第２実施例と同様に中心軸Ｌに直交する後端面３２ｂを有する。この場合、第３実施例の受圧部３２は、Ｒ＝０．５ｃｍ、Ｙ＝０．５ｃｍの位置において直径１ｃｍの内パイプ部材７の外周面に連続するよう形成される。
【００４８】
図８，９に示すように、０≦Ｙ≦１ｃｍにおいて、受圧部３２の先端の円錐形状部３３は、中心軸Ｌ１に対してテーパー状の傾斜面を有する。中心軸Ｌ１に対する円錐形状部３３の傾斜は、第２実施例における受圧部先端の外周面（図９の二点鎖線部分）に比べて小さくなるため、地盤から受圧部３２の外周面が受ける力の内、中心軸Ｌ１方向の分力が小さくなる。従って、受圧部３２は、受圧部３２の地盤への貫入位置が０≦Ｙ≦１ｃｍとなる貫入作業前半において地盤に第２実施例のパイプひずみ計２１よりも貫入されやすくなる。
【００４９】
一方、Ｙ≧１ｃｍにおいて、受圧部３２の垂直断面の断面積Ｓは、第２実施例と同様にＹ＝１、２，３，４に対してＳ＝π，２π、３π、４πとなり、受圧部３２の貫入量に対する断面積Ｓの増分は、第２実施例と同様に一定になる（ｂ＝１以外の場合においても、受圧部３２の貫入量に対する断面積Ｓの増分は、一定になる）。従って、第３実施例の貫入型パイプひずみ計３１は、受圧部３２の地盤への貫入位置がＹ≧１ｃｍとなる貫入作業後半においても貫入されやすくなる。尚、第３実施例の受圧部３２においては、受圧部３２の前部を円錐形状部３３とし、Ｙ＝１から後方を弾丸形状部３４としているが、円錐形状部３３と弾丸形状部３４が連続する位置は、Ｙ＝１となる位置に限られず、後端面３２ｂの外径等を考慮し、Ｙ軸上においてＹ＝１より前後する位置に形成しても良い。
【００５０】
次に、図１０と１１により、市販の電動回動工具３５を利用した貫入型パイプひずみ計１の埋設方法を説明する。まず、携帯可能な市販の電動回動工具３５と、六角ナット形状を有する回動工具取付部５に係合可能なサイズのレンチソケット３６を用意する。作業者は、図１１（ａ）に示すように、レンチソケット３６をチャック３５ａに固定した電動回動工具３５を雄コネクタ６の上から回動工具取付部５に係合させ、掘削用スクリュー３を下にしつつ貫入型パイプひずみ計１を斜面３７に垂直に立てる。
【００５１】
作業者が、電動回動工具３５を回転させると、貫入型パイプひずみ計１は、掘削スクリュー３の回転によって地盤にねじ込まれる。作業者は、図１１（ｂ）に示すように、受圧部４の後端面４ｂが斜面３７とほぼ面一になるまで貫入型パイプひずみ計１を斜面に埋設する。受圧部後端面４ｂにひずみゲージ８の貼付位置を示すマーク（図示せず）が設けられた場合、作業者は、マークが示すひずみゲージ８の対向する向きと斜面３７の傾斜方向とが一致するように受圧部４の周方向向きを埋設時に調節する。雌コネクタ６を回動工具取付部５の円孔から地上に露出させた状態で貫入型パイプひずみ計１を地盤に埋設する。埋設した貫入型パイプひずみ計１には、雌コネクタ６に接続されるケーブル４５を介して警告装置４１が接続される。
【００５２】
警告発生装置４１は、装置本体４２、警告表示ランプ４３、貫入固定部４４、ケーブル４５によって構成される。装置本体４２には、ＣＰＵ、市販電池等を含む警告発生回路（図示せず）が内蔵される。警告表示ランプ４３は、カラーＬＥＤや蛍光灯・白熱電球に黄赤のカバーを被せたものや黄赤色の回転灯等によって構成され、装置本体４２の後端に設けられる。警告表示ランプ４３は、図示しない前記警告発生回路と電気的に接続され、前記警告発生回路の動作指令によって警告表示ランプ４３を点灯させる。貫入固定部４４は、くさび形状を有し、装置本体４２の先端に一体化される。ケーブル４５の一端は、前記警告発生回路に電気的に接続され、他端には、貫入型パイプひずみ計１，２１，３１の雌コネクタ６に接続可能な雄コネクタ４５ａが設けられる。警告発生装置４１は、貫入型パイプひずみ計１の埋設箇所の近傍において貫入固定部４４を斜面に突き立てることで地盤に固定され、ケーブル４５によって貫入型パイプひずみ計１の雌コネクタ６に接続される。
【００５３】
前記警告発生回路は、ひずみゲージ８を介して貫入型パイプひずみ計１が埋設された地盤にひずみが発生したことを検知し、検出されるひずみの増分が土砂崩壊の前兆現象と言える所定の値を超えたことを検出した場合、警告表示ランプ４３に所定の点灯指令を送信することにより、警告表示ランプ４３を点灯させる。貫入型パイプひずみ計１の埋設された地点の周辺にいる人は、警告表示ランプ４３の点灯を確認し、前記埋設地点に土砂崩壊の前兆現象が発生していることを認識することによって早期に避難出来る。
【００５４】
尚、第１から第３実施例における貫入型パイプひずみ計は、斜面などの土砂崩壊のおそれがある斜面などの地盤に埋設するほか、雪崩の発生するおそれが有る積雪斜面や雪庇等に埋設することにより、積雪の崩壊の前兆現象の検出にも使用できるものと考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１ ２１ ３１ 貫入型パイプひずみ計
２ パイプひずみ計本体
３ 掘削用スクリュー
４ （円錐形状の）受圧部
５ 回動工具取付部
７ 内パイプ部材
７ｂ （パイプひずみ計本体の）後端部
８ ひずみゲージ
９ 被覆材（外パイプ部材）
２２ （弾丸形状の）受圧部
３３ 円錐形状部
３４ 弾丸形状部
３５ 電動回動工具
Ｌ１ パイプひずみ計本体の中心軸
Ｓ 受圧部の垂直断面の断面積
Ｒ 受圧部の垂直断面の半径
Ｙ 中心軸Ｌ１上の原点から垂直断面の切断位置までの長さ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貫入によって地盤や積雪の浅層に埋設し、前記浅層で発生する地盤や積雪のひずみの変化を簡易かつ迅速に検出することにより、斜面の土砂崩壊、豪雨における地盤表層の崩壊、土石流の発生又は雪崩等の前兆現象を測定する貫入型パイプひずみ計の技術である。
【背景技術】
【０００２】
斜面に貫入させることで斜面の地盤の表層に埋設し、斜面で発生する土砂災害の前兆現象を検出する貫入型パイプひずみ計には、下記特許文献１に示すものがある。特許文献１の貫入型パイプひずみ計は、外周面に複数のひずみゲージを貼付した内パイプの外側に外パイプを配置し、内パイプと外パイプの間にエポキシ樹脂を充填することで内パイプと外パイプを一体化したパイプひずみ計本体と、パイプひずみ計本体の先端に設けられた掘削用スクリューと、後端に設けられた工具取付用スリットを有する。この貫入型パイプひずみ計は、持ち運びを容易にするため全長が大人の肩の高さよりも低い長さに形成され、パイプひずみ計本体の後端部には、工具取付用スリットに着脱自在に固定された工具固定治具を介して携帯用電動回動工具等が取り付けられる。また、パイプひずみ計本体の後端部の外周には、雄ねじ部が形成され、雄ねじ部の内側には、前記ひずみゲージに接続されたコネクタが設けられる。
【０００３】
特許文献１の貫入型パイプひずみ計は、貫入型パイプひずみ計を掘削用スクリューを下にして斜面に対して垂直に立てられ、後端部に取り付けた電動回動工具を回動させることによって斜面の浅層に埋設される。貫入型パイプひずみ計は、後端部のコネクタが地表に露出するように埋設され、前記コネクタには、測定器から伸びる接続ケーブルが接続される。土砂崩壊の前兆現象として斜面にひずみが発生した場合には、複数のひずみゲージを貼付したパイプひずみ計本体に曲げ応力が作用する。パイプひずみ計に接続された計測器は、ひずみゲージの検出結果から斜面に発生した単位時間当りのひずみの増分値を計測する。前記ひずみの増分値が所定数値を超えた場合、計測器は、警告発生装置（図示せず）に警告発生指令を送り、警告発生装置に儲けされた警告表示灯や警告音発生用のスピーカー等（図示せず）から警告を発生させることにより、貫入型パイプひずみ計の埋設地点に土砂崩壊の前兆現象が発生していることをその周囲の人員に認知させる。
【０００４】
また、貫入型パイプひずみ計を埋設した後、パイプひずみ計本体の後端部には、斜面のひずみの検出感度を向上させるための受圧板が取り付けられる。受圧板は、パイプひずみ計本体の後端部に固定される円筒部の左右に先端が鋭角に形成された一対の板状受圧部を一体化した形状を有する。受圧板は、板状受圧部の先端部を下にし、その板面が斜面の傾斜方向と直交するようにして斜面に押し込まれる。また、受圧板は、貫入型パイプひずみ計の後端部の雄ねじ部を円筒部内側の円孔に挿通させ、雄ねじ部に雌ネジ付キャップを螺着することによって後端部に一体に固定される。貫入型パイプひずみ計は、板状受圧部が斜面の傾斜方向に移動する土砂の圧力を受けて、パイプひずみ計本体に曲げ応力が作用しやすくなることにより、土砂崩壊の前兆現象をより早期に検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１以前のパイプひずみ計（特許文献１で引用した実用新案登録第２５１４０９５号公報）は、全長が２０ｍ〜３０ｍもあり、製造コストの高さに加え、事前に行なうボーリング作業や地中への設置作業に多大な作業労力とコストが必要であったため、土砂崩壊が起きそうな斜面の浅層に短時間で多数を埋設することにより、土砂崩壊の前兆現象をいち早く検出するような用途には不向きであった。
【０００７】
そこで、本願特許出願人は、特許文献１の貫入型パイプひずみ計において、全長を大人の肩の高さよりも短くして人力による運搬を容易にし、更に先端部の掘削用スクリューと後端部に取り付けた携帯用電動回動工具によってボーリングと埋設作業の同時進行を可能にし、貫入型パイプひずみ計一つ当りの設置コストと埋設時間を大幅に削減することに成功した。その結果、土砂崩壊の起きそうな斜面に特許文献１の貫入型パイプひずみ計を短時間に多数のものを斜面に埋設可能にすることで土砂崩壊の前兆現象がいち早く検出出来るようになった。
【０００８】
一方、短時間に多数を斜面に設置する観点からすると、貫入型パイプひずみ計一つ当りに必要とされる斜面への埋設時間は、少しでも短縮されることが望ましい。そのような観点から、本願発明は、地盤浅層等への埋設時間を更に短縮化した貫入型パイプひずみ計を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の貫入型パイプひずみ計は、複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、前記パイプひずみ計本体の後端部近傍の外周には、前記パイプひずみ計本体と同心円となる円形の垂直断面を有する受圧部が一体に設けられ、前記受圧部は、垂直断面の断面積が前記パイプひずみ計本体の中心軸に沿って後方に末広がりに増加するように形成され、前記受圧部の前端部は、前記パイプひずみ計本体の外周面に連続するように形成されるようにした。
【００１０】
従来の板状の受圧板は、貫入型パイプひずみ計に取付けられたままであると貫入型パイプひずみ計の回動を阻害するため、貫入型パイプひずみ計の埋設後に別途埋設され、貫入型パイプひずみ計の後端部に後から一体化されていた。
【００１１】
（作用）本願請求項１の貫入型パイプひずみ計の受圧部は、円形の垂直断面と前方に向けた先細り形状を有するため、貫入型パイプひずみ計と一体となって回動しつつ埋設されたとしても、貫入型パイプひずみ計の回動を阻害することが無い。即ち、受圧部を貫入型パイプひずみ計と同時に埋設することが出来る。
【００１２】
請求項２は、請求項１記載の貫入型パイプひずみ計において、前記受圧部が、円錐形状を有するように構成した。
【００１３】
（作用）受圧部の外周面が後方に向けて円錐状に末広がりに傾斜するため、受圧部は、貫入型パイプひずみ計の回動を阻害することなく、貫入型パイプひずみ計と同時に埋設される。
【００１４】
請求項３は、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計において、前記受圧部が、弾丸形状を有するように構成した。
【００１５】
受圧部の貫入作業によって押し拡げられた地盤が押し固められることによる地盤の弾性係数の増加や、パイプひずみ計全体との間に発生する摩擦力の増加や、地盤の押し広げ面積の増加によって受圧部に作用する圧力の増加により、通常、受圧部は、埋設作業が進むほど埋設されにくくなるものと考えられる。
【００１６】
（作用）しかし、請求項３の弾丸形状の受圧部においては、外周面が垂直断面の半径方向内側に湾曲するため、埋設作業の後半において受圧部の単位埋設量当りの（垂直断面の）断面積の増分が一定になるか、または少なくなる。言い換えると、請求項３の弾丸形状の受圧部は、埋設作業の後半において地盤の押し広げ面積の増分が一定または少なくなるため、地盤を押し拡げる際に受圧部に作用する圧力の増加が抑制される。その結果、請求項３の受圧部は、埋設作業の後半において貫入されやすくなる。
【００１７】
請求項４は、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計において、前記受圧部は、円錐形状と弾丸形状が前後に連続した形状を有するように構成した。
【００１８】
（作用）請求項４の受圧部は、前部が円錐の傾斜面を有するため、受圧部の埋設作業の前半において地盤に貫入されやすい。また、円錐形状に連続する後部が弾丸形状を有し、埋設作業の後半に受圧部に作用する圧力の増加が抑制されるため、請求項４の受圧部は、受圧部の貫入作業後半においても貫入されやすい。
【００１９】
請求項５は、請求項３または４に記載の貫入型パイプひずみ計において、前記弾丸形状が、前記パイプひずみ計の中心軸に沿って後方に伸びる第１の座標軸と、前記第１の座標軸に直交する第２の座標軸からなる直交座標上の原点から後方に伸びる２乗根曲線（例えば、第１の座標軸をｙ、第２の座標軸をｒ、ａを所定の比例定数とした場合において、ｒ=ａで表される２乗根曲線）を前記中心軸（第１の座標軸）周りに回転させてなる形状を有するように構成した。
【００２０】
（作用）受圧部の弾丸形状部位は、地盤の押し広げ面積の増分が一定になるため、埋設作業の後半において受圧部に作用する圧力の増加が抑制される。その結果、弾丸型の受圧部は、埋設作業の後半においても貫入されやすくなる。
【００２１】
請求項６の貫入型パイプひずみ計は、複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、前記外パイプ部材は、耐候性を有すると共に前記ひずみゲージと前記内パイプ部材とを外側から被覆する被覆材で構成した。
【００２２】
（作用）従来の貫入型パイプひずみ計においては、ひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材の外側に外パイプ部材を配置していたため、内パイプ部材と外パイプ部材の間に樹脂を充填することにより、外パイプ部材からひずみゲージへのひずみの伝達感度を上げる必要が有った。本願においては、内パイプ部材を被覆しており、ひずみゲージと被覆材が密着しているため、樹脂材の充填作業が不要になる。その結果、被覆材を含むパイプひずみ計本体を細く形成できる。
【００２３】
請求項７は、請求項１から６のうちいずれかに記載の貫入型パイプひずみ計において、前記ひずみゲージが前記回動工具取付部の内側から後方に露出するコネクタに接続され、前記コネクタには、パイプひずみ計本体と別体に形成された警告発生装置が接続ケーブルを介して接続されるようにした。
【００２４】
（作用）警告発生装置は、ケーブルを介してパイプひずみ計本体の後端に取り付けられるため、パイプひずみ計本体の後端に直に取り付けられる場合に比べ、容易かつ短時間で取り付けられる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１と２の貫入型パイプひずみ計によれば、受圧部を貫入型パイプひずみ計から取り外さなくても、受圧部と貫入型パイプひずみ計を一体にしたまま埋設出来るため、貫入型パイプひずみ計と受圧部の埋設作業時間が短縮される。
【００２６】
請求項３の貫入型パイプひずみ計によれば、受圧部の貫入作業後半における労力が低減される。
【００２７】
請求項４の貫入型パイプひずみ計によれば、貫入作業前半において受圧部が貫入されやすくなり、貫入作業後半においても、受圧部が貫入されにくくならない。従って、受圧部を含む貫入型パイプひずみ計の貫入作業が作業全般で容易になる。
【００２８】
請求項５の貫入型パイプひずみ計によれば、受圧部の貫入作業後半における労力が低減される。
【００２９】
請求項６の貫入型パイプひずみ計によれば、被覆材を含むパイプひずみ計本体を細く形成できるため、地盤へ埋設されやすくなる。また、樹脂の充填が不要になるため、貫入型パイプひずみ計の製造コストが安価になる。
【００３０】
請求項７の貫入型パイプひずみ計によれば、警告発生装置の取付時間が短縮されるため、貫入型パイプひずみ計の設置時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施例の貫入型パイプひずみ計の外観を表す斜視図。
【図２】パイプひずみ計本体の内部構造を表す軸方向部分断面図。
【図３】第１実施例の受圧部の拡大部分断面図。
【図４】ひずみゲージの配置を示す図２のＩ−Ｉ断面図。
【図５】第２実施例の受圧部の拡大部分断面図
【図６】第２実施例の受圧部の形状説明図。
【図７】第３実施例の貫入型パイプひずみ計の外観を表す斜視図。
【図８】第３実施例の受圧部の拡大部分断面図
【図９】第３実施例の受圧部の形状説明図。
【図１０】電動工具の取付状況を説明する斜視図。
【図１１】（ａ） 貫入型パイプひずみ計の斜面への設置前の状況を表す参考図。（ｂ） 貫入型パイプひずみ計の埋設状況を表す参考図。（ｃ）貫入型パイプひずみ計への警告発生装置の取付状況を表す参考図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
まず図面１〜４を参照して本願発明の第１実施例を説明する。図１〜３（後述する図５〜９も同様）においては、紙面下側を貫入型パイプひずみ計１の先端側とし、紙面上側を貫入型パイプひずみ計の後端側として説明する。
【００３３】
貫入型パイプひずみ計１は、パイプひずみ計本体２、掘削用スクリュー３，受圧部４，回動工具取付部５及び雌コネクタ６によって構成されている。掘削用スクリュー３，受圧部４，回動工具取付部５及び雌コネクタ６は、パイプひずみ計本体２と共通する中心軸Ｌ１上に配置される。
【００３４】
掘削用スクリュー３は、パイプひずみ計本体２の先端（後述する内パイプ部材７の先端７ａ）に一体固定され、受圧部４は、パイプひずみ計本体２の後端（後述する内パイプ部材７の後端７ｂ）の周辺に一体化される。回動工具取付部５は、外径が６角ナット形状に形成され、中央部に円孔５ａを有し、中心軸Ｌ１と直交する受圧部の後端面４ｂに一体化される。雌コネクタ６は、円孔５ａから後方に露出した状態でパイプひずみ計本体２の後端（後述する内パイプ部材７の後端７ｂ）の近傍に固定される。また、貫入型パイプひずみ計１の全長Ｌ（掘削用スクリュー３の先端から回動工具取付部５の後端までの長さ）は、人力による持ち運びを可能にするため、例えば６０ｃｍ〜２ｍ（望ましくは６０ｃｍ）程度に形成される。
【００３５】
パイプひずみ計本体２は、円環状の内パイプ部材７と、内パイプ部材７の外周面に取り付けられた複数のひずみゲージ８と、ひずみゲージ８を貼付した内パイプ部材７の外周を被覆する被覆材９によって構成される。本願第１実施例の内パイプ部材７は、一例として、直径１０ｍｍ及び肉厚１ｍｍ程度の金属製の円筒部材等によって形成されている。尚、内パイプ部材７及び掘削用スクリュー３の素材は、埋設時に電動回動工具３５のトルク（例えば１２Ｖの電動ドリル、電動ドライバ等を使用する場合には、１４０Ｎ．ｍ程度）によって塑性変形をしない十分な剛性を備え、更に地中に埋設する点から耐腐食性を備えた素材とすべき点からステンレス等の金属素材を用いることが望ましい。また、軽量化が図れる面から十分な剛性等を備えた樹脂素材を用いる事も考えられる。また被覆材９には、例えば、地盤に貫入する際に破損の無い十分な強度と耐候性を有する厚さ１ｍｍ程度の樹脂製の熱収縮チューブを利用する。ひずみゲージ８を取り付けた内パイプ部材７は、外側から熱収縮チューブである被覆材９を被せ、熱をかけられることにより、被覆材９に被覆される。
【００３６】
受圧部４は、軌跡上の頂点Ｔが内パイプ部材７の中心軸Ｌ１上に位置する円錐形状を有し、内パイプ部材７の外径と内径が同一となる円孔４ｃを中心軸Ｌ１に沿って有する。また、一例として受圧部の長さは、７．５ｃｍ程度に形成され、受圧部後端面４ｂの外径は、５ｃｍ前後に形成される。回動工具取付部５の円孔５ａは、中心軸Ｌ１と同軸に形成され、円孔４ｃと連続する。内パイプ部材７は、後端近傍の外周面を受圧部４の円孔４ｃに係合させ、かつ円孔５ａの後方に後端７ｂを露出させた状態で受圧部４に一体固定される。受圧部４は、後述する第２実施例の受圧部２２及び第３実施例の受圧部３２と同様に垂直断面が円形であるため、貫入型パイプひずみ計１に一体化したままパイプひずみ計本体２及び掘削用スクリュー３と共に回動させて地盤に埋設することが出来る。尚、図２，３の受圧部４においては、内パイプ部材７の固定用の円孔７を形成した他中実構造を有するが、内部に中空部分を形成して受圧部４の重量を軽減してもよい。
【００３７】
ひずみゲージ８は、図４に示すように受圧部４の前方において、内パイプ部材７の外周面の周方向に対向して２枚貼付される。また、内パイプ部材７の外周面の長手方向には、対向する２枚を１組として２組のひずみゲージ８が貼付される。対向する２枚のひずみゲージ８を結ぶ線をＬ２とすると、上下２組のひずみゲージ８は、対向する向き（直線Ｌ２に沿った方向）が上下で一致するように内パイプ部材７に貼付される。上下２組で合計４枚のひずみゲージ８は、ダミーゲージを含まないアクティブなひずみゲージであり、ホイートストンブリッジ接続されている。その結果、貫入型パイプひずみ計１においては、ひずみゲージを１枚または２枚とすることに比べて地盤のひずみの感度が向上している。
【００３８】
尚、貫入型パイプひずみ計１を斜面に埋設する場合においては、ひずみの検出感度を最大にするため、ひずみゲージ８の対向する向き（直線Ｌ２に沿った方向）を斜面の傾斜方向と一致させることが望ましい。従って、受圧部４には、ひずみゲージ８の貼付位置を示すマーク（図示せず）を設けることが望ましい。マークを設ける方法には、例えば、中心軸Ｌ１を通り直線Ｌ２と平行になるケガキ線を後端面４ｂに形成したり、ひずみゲージ８の上方に矢印状のマークを設けることなどが考えられる。また、パイプ部材７の外周面には、対向する２枚のひずみゲージ８を周方向に複数組貼付してもよい。その場合には、埋設時におけるひずみゲージ８の対向する向きを斜面の傾斜方向に合わせなくても、各組で得られたひずみの検出結果の平均値を取ることによって地盤のひずみが正確に検出される。
【００３９】
被覆材９は、十分な摩擦強度と耐候性を有する樹脂素材で構成される。また、被覆材９は、内パイプ部材７の先端７ａから受圧部の先端４ａにかけて、複数のひずみゲージ８と共に内パイプ部材７の外周面を被覆する。被覆材９は、被覆材９の外周面と受圧部４の先端４ａの境界がなめらかに連続するよう、内パイプ部材７ａの外周面に被覆される。
【００４０】
各ひずみゲージ８から導出するリード線１０は、内パイプ部材７の側壁に穿孔された挿通孔（図示せず）から内パイプ部材７の内部を通り、内パイプ部材７の後端部に固定した雌コネクタ６へ接続される。尚、リード線１０は、前記図示しない挿通孔へ通す前に一部を内パイプ部材７の外周面に沿って配線しても良い。雌コネクタ６は、リード線１０に接続された状態で、開口穴を閉塞するように内パイプ部材７の後端７ｂに固定される。
【００４１】
次に、図５及び図６により、貫入型パイプひずみ計の第２実施例を説明する。第２実施例の貫入型パイプひずみ計２１においては、第１実施例に示す受圧部４の外周形状を円錐型から弾丸型（符号２２）に変えた他、第１実施例の貫入型パイプひずみ計１と共通する構成を有する。
【００４２】
受圧部２２は、図５、６に示す弾丸形状を有し、内パイプ部材７の外径と内径が同一となる円孔２２ａを中心軸Ｌ１に沿って有する。また、回動工具取付部５の円孔５ａは、中心軸Ｌ１と同軸に形成され、円孔２２ａと連続する。内パイプ部材７は、後端近傍の外周面を受圧部２２の円孔２２ａに係合させ、かつ円孔５ａの後方に後端７ｂを露出させた状態で受圧部２２に一体固定される。
【００４３】
また受圧部２２の弾丸形状は、図６に示すように内パイプ部材７の中心軸Ｌ１上を原点Ｏとし、中心軸Ｌ１に沿って上下に伸びる軸をＹ軸、Ｙ軸に直交する軸をＲ軸とした座標において、Ｒ=ａの２重根曲線（ａは、比例定数。第２実施例では一例としてａ＝１としている。）からなる曲線をＹ軸周りに回転させてなる曲面形状を有する。また、受圧部２２は、第１実施例と同様に中心軸Ｌに直交する後端面２２ｂを有する。この場合、第２実施例における受圧部２２の外周面は、Ｒ＝０．５ｃｍ、Ｙ＝０．２５ｃｍの位置において直径１ｃｍの内パイプ部材７の外周面に連続するよう形成される。また、受圧部２２の垂直断面の半径は、図６に示すようにＹ＝１、２，３，４に対してＲ＝１，、、２となるため、垂直断面の断面積Ｓは、Ｙ＝１、２，３，４に対してＳ＝π，２π、３π、４πとなる。
【００４４】
即ち、受圧部２２が地中へ１ｃｍ貫入される毎に受圧部２２の断面積Ｓは、πｃｍ２増加するため、受圧部２２の断面積Ｓの増分が貫入量に対して一定になる。また、ａ＝１以外の場合であっても、断面積Ｓ（地盤の押し広げ面積）の増分（断面積の微分値）は貫入量に対して一定になる。
【００４５】
次に、図７〜９により、貫入型パイプひずみ計の第３実施例を説明する。第３実施例の貫入型パイプひずみ計３１は、第２実施例の弾丸形状を有する受圧部２２の先端近傍の一部外周面をテーパー面にすることにより、弾丸形状の受圧部２２の先端近傍を一部だけ円錐形状にした他、第２実施例の貫入型パイプひずみ計２１と共通する構成を有する。
【００４６】
即ち、図７〜９に示す受圧部３２は、先端側の円錐形状部３３の後端側の弾丸形状部３４が前後に連続した形状を有する。受圧部３２は、内パイプ部材７の外径と内径が同一となる円孔３２ａを中心軸Ｌ１に沿って有する。また、回動工具取付部５の円孔５ａは、中心軸Ｌ１と同軸に形成され、円孔３２ａと連続する。内パイプ部材７は、後端近傍の外周面を受圧部３２の円孔３２ａに係合させ、かつ円孔５ａの後方に後端７ｂを突出させた状態で受圧部３２に一体固定される。
【００４７】
また第３実施例の受圧部３２は、図９に示すように内パイプ部材７の中心軸Ｌ１上を原点Ｏとし、中心軸Ｌ１に沿って上下に伸びる軸をＹ軸、Ｙ軸に直交する軸をＲ軸とした座標において、一例として０≦Ｙ≦１ｃｍ以下においては、Ｙ＝ａＲ（第２実施例では一例としてａ＝１としているが、これに限られない）なる直線をＹ軸周りに回転させてなる円錐形状を有し（図９のＡＢ間）、Ｙ≧１ｃｍにおいては、第２実施例と同様にＲ=ｂの２重根曲線（ｂは比例定数。第２実施例では一例としてｂ＝１としている。）をＹ軸周りに回転させてなる曲面形状（弾丸形状の一部）を有し（図９のＢＣ間）、円錐形状と弾丸形状が前後に連続した形状を有する。また、受圧部３２は、第２実施例と同様に中心軸Ｌに直交する後端面３２ｂを有する。この場合、第３実施例の受圧部３２は、Ｒ＝０．５ｃｍ、Ｙ＝０．５ｃｍの位置において直径１ｃｍの内パイプ部材７の外周面に連続するよう形成される。
【００４８】
図８，９に示すように、０≦Ｙ≦１ｃｍにおいて、受圧部３２の先端の円錐形状部３３は、中心軸Ｌ１に対してテーパー状の傾斜面を有する。中心軸Ｌ１に対する円錐形状部３３の傾斜は、第２実施例における受圧部先端の外周面（図９の二点鎖線部分）に比べて小さくなるため、地盤から受圧部３２の外周面が受ける力の内、中心軸Ｌ１方向の分力が小さくなる。従って、受圧部３２は、受圧部３２の地盤への貫入位置が０≦Ｙ≦１ｃｍとなる貫入作業前半において地盤に第２実施例のパイプひずみ計２１よりも貫入されやすくなる。
【００４９】
一方、Ｙ≧１ｃｍにおいて、受圧部３２の垂直断面の断面積Ｓは、第２実施例と同様にＹ＝１、２，３，４に対してＳ＝π，２π、３π、４πとなり、受圧部３２の貫入量に対する断面積Ｓの増分は、第２実施例と同様に一定になる（ｂ＝１以外の場合においても、受圧部３２の貫入量に対する断面積Ｓの増分は、一定になる）。従って、第３実施例の貫入型パイプひずみ計３１は、受圧部３２の地盤への貫入位置がＹ≧１ｃｍとなる貫入作業後半においても貫入されやすくなる。尚、第３実施例の受圧部３２においては、受圧部３２の前部を円錐形状部３３とし、Ｙ＝１から後方を弾丸形状部３４としているが、円錐形状部３３と弾丸形状部３４が連続する位置は、Ｙ＝１となる位置に限られず、後端面３２ｂの外径等を考慮し、Ｙ軸上においてＹ＝１より前後する位置に形成しても良い。
【００５０】
次に、図１０と１１により、市販の電動回動工具３５を利用した貫入型パイプひずみ計１の埋設方法を説明する。まず、携帯可能な市販の電動回動工具３５と、六角ナット形状を有する回動工具取付部５に係合可能なサイズのレンチソケット３６を用意する。作業者は、図１１（ａ）に示すように、レンチソケット３６をチャック３５ａに固定した電動回動工具３５を雄コネクタ６の上から回動工具取付部５に係合させ、掘削用スクリュー３を下にしつつ貫入型パイプひずみ計１を斜面３７に垂直に立てる。
【００５１】
作業者が、電動回動工具３５を回転させると、貫入型パイプひずみ計１は、掘削スクリュー３の回転によって地盤にねじ込まれる。作業者は、図１１（ｂ）に示すように、受圧部４の後端面４ｂが斜面３７とほぼ面一になるまで貫入型パイプひずみ計１を斜面に埋設する。受圧部後端面４ｂにひずみゲージ８の貼付位置を示すマーク（図示せず）が設けられた場合、作業者は、マークが示すひずみゲージ８の対向する向きと斜面３７の傾斜方向とが一致するように受圧部４の周方向向きを埋設時に調節する。雌コネクタ６を回動工具取付部５の円孔から地上に露出させた状態で貫入型パイプひずみ計１を地盤に埋設する。埋設した貫入型パイプひずみ計１には、雌コネクタ６に接続されるケーブル４５を介して警告装置４１が接続される。
【００５２】
警告発生装置４１は、装置本体４２、警告表示ランプ４３、貫入固定部４４、ケーブル４５によって構成される。装置本体４２には、ＣＰＵ、市販電池等を含む警告発生回路（図示せず）が内蔵される。警告表示ランプ４３は、カラーＬＥＤや蛍光灯・白熱電球に黄赤のカバーを被せたものや黄赤色の回転灯等によって構成され、装置本体４２の後端に設けられる。警告表示ランプ４３は、図示しない前記警告発生回路と電気的に接続され、前記警告発生回路の動作指令によって警告表示ランプ４３を点灯させる。貫入固定部４４は、くさび形状を有し、装置本体４２の先端に一体化される。ケーブル４５の一端は、前記警告発生回路に電気的に接続され、他端には、貫入型パイプひずみ計１，２１，３１の雌コネクタ６に接続可能な雄コネクタ４５ａが設けられる。警告発生装置４１は、貫入型パイプひずみ計１の埋設箇所の近傍において貫入固定部４４を斜面に突き立てることで地盤に固定され、ケーブル４５によって貫入型パイプひずみ計１の雌コネクタ６に接続される。
【００５３】
前記警告発生回路は、ひずみゲージ８を介して貫入型パイプひずみ計１が埋設された地盤にひずみが発生したことを検知し、検出されるひずみの増分が土砂崩壊の前兆現象と言える所定の値を超えたことを検出した場合、警告表示ランプ４３に所定の点灯指令を送信することにより、警告表示ランプ４３を点灯させる。貫入型パイプひずみ計１の埋設された地点の周辺にいる人は、警告表示ランプ４３の点灯を確認し、前記埋設地点に土砂崩壊の前兆現象が発生していることを認識することによって早期に避難出来る。
【００５４】
尚、第１から第３実施例における貫入型パイプひずみ計は、斜面などの土砂崩壊のおそれがある斜面などの地盤に埋設するほか、雪崩の発生するおそれが有る積雪斜面や雪庇等に埋設することにより、積雪の崩壊の前兆現象の検出にも使用できるものと考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１ ２１ ３１ 貫入型パイプひずみ計
２ パイプひずみ計本体
３ 掘削用スクリュー
４ （円錐形状の）受圧部
５ 回動工具取付部
７ 内パイプ部材
７ｂ （パイプひずみ計本体の）後端部
８ ひずみゲージ
９ 被覆材（外パイプ部材）
２２ （弾丸形状の）受圧部
３３ 円錐形状部
３４ 弾丸形状部
３５ 電動回動工具
Ｌ１ パイプひずみ計本体の中心軸
Ｓ 受圧部の垂直断面の断面積
Ｒ 受圧部の垂直断面の半径
Ｙ 中心軸Ｌ１上の原点から垂直断面の切断位置までの長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、
前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、
前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、
を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、
前記パイプひずみ計本体の後端部近傍の外周には、前記パイプひずみ計本体と同心円となる円形の垂直断面を有する受圧部が一体に設けられ、
前記受圧部は、垂直断面の断面積が前記パイプひずみ計本体の中心軸に沿って後方に末広がりに増加するように形成され、前記受圧部の前端部は、前記パイプひずみ計本体の外周面に連続するように形成されたことを特徴とする貫入型パイプひずみ計。
【請求項２】
前記受圧部は、円錐形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項３】
前記受圧部は、弾丸形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項４】
前記受圧部は、円錐形状と弾丸形状が前後に連続した形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項５】
前記弾丸形状は、前記パイプひずみ計の中心軸に沿って後方に伸びる第１の座標軸と、前記第１の座標軸に直交する第２の座標軸からなる直交座標上の原点から後方に伸びる２乗根曲線を前記中心軸周りに回転させてなる形状を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項６】
複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、
前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、
前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、
を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、
前記外パイプ部材は、耐候性を有すると共に前記ひずみゲージと前記内パイプ部材とを外側から被覆する被覆材であることを特徴とする、貫入型パイプひずみ計。
【請求項７】
前記ひずみゲージは、前記回動工具取付部の内側から後方に露出するコネクタに接続され、前記コネクタには、パイプひずみ計本体と別体に形成された警告発生装置が接続ケーブルを介して接続されたことを特徴とする、請求項１から６のうちいずれかに記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項１】
複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、
前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、
前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、
を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、
前記パイプひずみ計本体の後端部近傍の外周には、前記パイプひずみ計本体と同心円となる円形の垂直断面を有する受圧部が一体に設けられ、
前記受圧部は、垂直断面の断面積が前記パイプひずみ計本体の中心軸に沿って後方に末広がりに増加するように形成され、前記受圧部の前端部は、前記パイプひずみ計本体の外周面に連続するように形成されたことを特徴とする貫入型パイプひずみ計。
【請求項２】
前記受圧部は、円錐形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項３】
前記受圧部は、弾丸形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項４】
前記受圧部は、円錐形状と弾丸形状が前後に連続した形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項５】
前記弾丸形状は、前記パイプひずみ計の中心軸に沿って後方に伸びる第１の座標軸と、前記第１の座標軸に直交する第２の座標軸からなる直交座標上の原点から後方に伸びる２乗根曲線を前記中心軸周りに回転させてなる形状を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の貫入型パイプひずみ計。
【請求項６】
複数のひずみゲージを外周に取り付けた内パイプ部材と、該内パイプ部材の外側を覆う外パイプ部材からなるパイプひずみ計本体と、
前記パイプひずみ計本体の先端部に設けられた掘削用スクリューと、
前記パイプひずみ計本体の後端部に設けられた回動工具取付部と、
を備え、地盤や積雪の浅層に埋設することにより、地盤や積雪の移動に基づいて生じるひずみを計測するパイプひずみ計において、
前記外パイプ部材は、耐候性を有すると共に前記ひずみゲージと前記内パイプ部材とを外側から被覆する被覆材であることを特徴とする、貫入型パイプひずみ計。
【請求項７】
前記ひずみゲージは、前記回動工具取付部の内側から後方に露出するコネクタに接続され、前記コネクタには、パイプひずみ計本体と別体に形成された警告発生装置が接続ケーブルを介して接続されたことを特徴とする、請求項１から６のうちいずれかに記載の貫入型パイプひずみ計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−３２３３０（Ｐ２０１２−３２３３０Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３７３９（Ｐ２０１０−１７３７３９）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（８０３００００５６）財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 (341)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（８０３００００５６）財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 (341)
【Ｆターム（参考）】
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