JP2000056031A - 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法 - Google Patents
岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法Info
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- JP2000056031A JP2000056031A JP23655198A JP23655198A JP2000056031A JP 2000056031 A JP2000056031 A JP 2000056031A JP 23655198 A JP23655198 A JP 23655198A JP 23655198 A JP23655198 A JP 23655198A JP 2000056031 A JP2000056031 A JP 2000056031A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 岩盤斜面の破壊予知方法には、岩盤の亀裂開
口幅の進展を変位計で測定したり、岩体の傾斜の進展を
傾斜計で測定する方法などが試みられているが、現状で
は確立された予知方法がない。また、地滑り斜面の破壊
予知方法は、地中の変状を測定する傾斜計や、地表面の
変状を測定する地滑り計などによって行われているが、
予知精度の向上が望まれている。 【解決手段】 崩壊予知を行おうとする岩盤、斜面、土
構造物及び土木構造物などに電極を取付けて、微電圧の
経時変化を測定することによって、岩盤、斜面、土構造
物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する。
口幅の進展を変位計で測定したり、岩体の傾斜の進展を
傾斜計で測定する方法などが試みられているが、現状で
は確立された予知方法がない。また、地滑り斜面の破壊
予知方法は、地中の変状を測定する傾斜計や、地表面の
変状を測定する地滑り計などによって行われているが、
予知精度の向上が望まれている。 【解決手段】 崩壊予知を行おうとする岩盤、斜面、土
構造物及び土木構造物などに電極を取付けて、微電圧の
経時変化を測定することによって、岩盤、斜面、土構造
物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、岩盤、斜面、土構
造物及び土木構造物などの破壊時期の予知、または破壊
予兆を把握する方法に関するもので、より詳細には、岩
盤、斜面、土構造物及び土木構造物などが変形時に発生
する微電圧を測定して、破壊を事前に予知する方法に関
するものである。
造物及び土木構造物などの破壊時期の予知、または破壊
予兆を把握する方法に関するもので、より詳細には、岩
盤、斜面、土構造物及び土木構造物などが変形時に発生
する微電圧を測定して、破壊を事前に予知する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を具体的に述べると下記の通
りである。 Ａ．岩盤斜面の破壊予知方法には、岩盤の亀裂開口幅の
進展を変位計で測定したり、岩体の傾斜の進展を傾斜計
で測定する方法などが試みられているが、現状では確立
された予知方法がない。
りである。 Ａ．岩盤斜面の破壊予知方法には、岩盤の亀裂開口幅の
進展を変位計で測定したり、岩体の傾斜の進展を傾斜計
で測定する方法などが試みられているが、現状では確立
された予知方法がない。
【０００３】Ｂ．地滑り斜面の破壊予知方法は、地中の
変状を測定する傾斜計や、地表面の変状を測定する地滑
り計などによって行われているが、予知精度の向上が望
まれている。 Ｃ．盛土の破壊予知方法には、一般的に盛土中央の沈
下、盛土側方の水平変位、盛土荷重を測定あるいは計算
で求めて、これらの関係から得られた値と基準値を比較
して破壊を予知する方法が用いられている。また、切土
掘削の破壊予知方法には、土留め矢板、腹起こし鋼材の
変位、切り梁の荷重、周辺地盤の変状などの観測により
行われている。 Ｄ．トンネルの破壊予知方法は、変状測定としてトンネ
ル上の地山の変状、支保鋼材の応力、覆工コンクリート
の内部応力、トンネル内空の変位などを測定することに
より行われている。 Ｅ．橋梁やよう壁などの土木構造物における破壊予知方
法は、トンネルと同様に変状測定として多種多様な方法
が用いられている。例えば、橋梁の維持管理を目的とし
た測定では、設計上比較的大きな応力が発生する箇所に
歪みゲージ、あるいは歪みゲージ式の圧力変換器を設置
して測定される。
変状を測定する傾斜計や、地表面の変状を測定する地滑
り計などによって行われているが、予知精度の向上が望
まれている。 Ｃ．盛土の破壊予知方法には、一般的に盛土中央の沈
下、盛土側方の水平変位、盛土荷重を測定あるいは計算
で求めて、これらの関係から得られた値と基準値を比較
して破壊を予知する方法が用いられている。また、切土
掘削の破壊予知方法には、土留め矢板、腹起こし鋼材の
変位、切り梁の荷重、周辺地盤の変状などの観測により
行われている。 Ｄ．トンネルの破壊予知方法は、変状測定としてトンネ
ル上の地山の変状、支保鋼材の応力、覆工コンクリート
の内部応力、トンネル内空の変位などを測定することに
より行われている。 Ｅ．橋梁やよう壁などの土木構造物における破壊予知方
法は、トンネルと同様に変状測定として多種多様な方法
が用いられている。例えば、橋梁の維持管理を目的とし
た測定では、設計上比較的大きな応力が発生する箇所に
歪みゲージ、あるいは歪みゲージ式の圧力変換器を設置
して測定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたも
のにあっては、下記のような問題点を有していた。 Ａ．岩盤斜面の破壊予知方法については、前述したよう
に調査研究段階であり、確立した予知方法がないのが実
状である。 Ｂ．地滑り斜面の破壊予知方法における上述の測定器
は、斜面に設置する方法が難しく、さらに、測定個所が
不連続な点であるために、測定個所の選定に難儀してい
る。 Ｃ．盛土および切土掘削の破壊予知方法における上述の
観測は、盛土については、人力による測量をほぼ毎日行
うことが必要であるため、かなりの手間を要している。
また、切土掘削については、電気的な信号を用いた測定
器による自動測定が可能であるが、前述した岩盤斜面や
地滑り斜面の測定と同様に、測定個所が限定されるとい
う弊害を有している。 Ｄ．トンネルの破壊予知方法における上述の測定は、破
壊に至る経緯を追跡するものであり、破壊時期を予知す
る技術にはなっていないのが実状である。 Ｅ．橋梁やよう壁などの土木構造物における破壊予知方
法における上述の測定もトンネルの測定と同様に、破壊
に至る経緯を追跡するものであり、破壊時期を予知する
技術には至っていないのが実状である。
のにあっては、下記のような問題点を有していた。 Ａ．岩盤斜面の破壊予知方法については、前述したよう
に調査研究段階であり、確立した予知方法がないのが実
状である。 Ｂ．地滑り斜面の破壊予知方法における上述の測定器
は、斜面に設置する方法が難しく、さらに、測定個所が
不連続な点であるために、測定個所の選定に難儀してい
る。 Ｃ．盛土および切土掘削の破壊予知方法における上述の
観測は、盛土については、人力による測量をほぼ毎日行
うことが必要であるため、かなりの手間を要している。
また、切土掘削については、電気的な信号を用いた測定
器による自動測定が可能であるが、前述した岩盤斜面や
地滑り斜面の測定と同様に、測定個所が限定されるとい
う弊害を有している。 Ｄ．トンネルの破壊予知方法における上述の測定は、破
壊に至る経緯を追跡するものであり、破壊時期を予知す
る技術にはなっていないのが実状である。 Ｅ．橋梁やよう壁などの土木構造物における破壊予知方
法における上述の測定もトンネルの測定と同様に、破壊
に至る経緯を追跡するものであり、破壊時期を予知する
技術には至っていないのが実状である。
【０００５】このようなことから、本発明は、岩盤、斜
面、土構造物及び土木構造物などの破壊予知を、簡易な
測定装置により容易に行うことができる方法を提供する
ことを目的としている。本発明は、以下のような現象を
捕らえることに着目したものである。岩石や土及びコン
クリートなどの物質は、圧縮力あるいは引っ張り力が作
用すると、その作用力に応じたひずみ及び微電圧が発生
する。微電圧は、ひずみの進行に伴って増加し、ピーク
値を示した後、一定値あるいは激減するが、微電圧のピ
ーク値または変曲点は、測定対象物が破壊するひずみ以
前で発生する。この特性を応用することが本発明の重要
な事項である。本出願人らは、この現象を確認するため
に、図１に示す試験装置１を用いて１００例を越える岩
石や土の圧縮試験を行った。
面、土構造物及び土木構造物などの破壊予知を、簡易な
測定装置により容易に行うことができる方法を提供する
ことを目的としている。本発明は、以下のような現象を
捕らえることに着目したものである。岩石や土及びコン
クリートなどの物質は、圧縮力あるいは引っ張り力が作
用すると、その作用力に応じたひずみ及び微電圧が発生
する。微電圧は、ひずみの進行に伴って増加し、ピーク
値を示した後、一定値あるいは激減するが、微電圧のピ
ーク値または変曲点は、測定対象物が破壊するひずみ以
前で発生する。この特性を応用することが本発明の重要
な事項である。本出願人らは、この現象を確認するため
に、図１に示す試験装置１を用いて１００例を越える岩
石や土の圧縮試験を行った。
【０００６】試験装置１は、荷重、ひずみ、微電圧を測
定する測定装置１Ａ、岩石や土の供試体に圧縮力を載荷
する圧縮試験機１Ｂ及び圧縮試験機を制御する制御装置
１Ｃからなる。測定装置１Ａは、微電圧測定アンプ１Ａ
１と、微電圧計測パソコン１Ａ２と、データ読込み解析
用ソフト及び入力データデジタル変換用ＡＤカード１Ａ
３から構成されている。圧縮試験機１Ｂ及び制御装置１
Ｃは、一般に用いられているものである。岩石供試体１
Ｄに導電性接着剤によって端子（銅線）を接着し、微電
圧測定アンプに接続して載荷し電圧変化を測定するもの
である。端子配置は、供試体側面の中央部に７０ｍｍの
間隔とした。この場合、具体的には下記条件のものを使
用した。 Ａ．測定装置１Ａにおける微電圧測定アンプ１Ａ１は、
入出力電圧±５Ｖ、ローパスフィルター内蔵、増幅特性
１〜２０００倍のもの。 Ｂ．微電圧計測パソコン１Ａ２は、ＰＣ９８２１ＸＣ１
６使用、リアルタイム測定用プログラム開発のもの。 Ｃ．データ読込み解析用ソフト及び入力データデジタル
変換用ＡＤカード１Ａ３は、１６ビット、入力データデ
ジタル変換可能のもの。 Ｄ．圧縮試験機１Ｂにおける載荷装置１Ｂ１は、最大フ
レーム荷重２００ｔｆ、最大圧縮荷重５０ｔｆ、油圧サ
ーボ方式のもの。 Ｅ．制御装置１Ｃにおける載荷装置油圧制御アンプ１Ｃ
１は、入力１０ｃｈ、ＡＤ部１６ビットのもの。 Ｆ．圧縮制御パソコン１Ｃ２は、ＦＭＲ−７０、制御測
定プログラムのもの。
定する測定装置１Ａ、岩石や土の供試体に圧縮力を載荷
する圧縮試験機１Ｂ及び圧縮試験機を制御する制御装置
１Ｃからなる。測定装置１Ａは、微電圧測定アンプ１Ａ
１と、微電圧計測パソコン１Ａ２と、データ読込み解析
用ソフト及び入力データデジタル変換用ＡＤカード１Ａ
３から構成されている。圧縮試験機１Ｂ及び制御装置１
Ｃは、一般に用いられているものである。岩石供試体１
Ｄに導電性接着剤によって端子（銅線）を接着し、微電
圧測定アンプに接続して載荷し電圧変化を測定するもの
である。端子配置は、供試体側面の中央部に７０ｍｍの
間隔とした。この場合、具体的には下記条件のものを使
用した。 Ａ．測定装置１Ａにおける微電圧測定アンプ１Ａ１は、
入出力電圧±５Ｖ、ローパスフィルター内蔵、増幅特性
１〜２０００倍のもの。 Ｂ．微電圧計測パソコン１Ａ２は、ＰＣ９８２１ＸＣ１
６使用、リアルタイム測定用プログラム開発のもの。 Ｃ．データ読込み解析用ソフト及び入力データデジタル
変換用ＡＤカード１Ａ３は、１６ビット、入力データデ
ジタル変換可能のもの。 Ｄ．圧縮試験機１Ｂにおける載荷装置１Ｂ１は、最大フ
レーム荷重２００ｔｆ、最大圧縮荷重５０ｔｆ、油圧サ
ーボ方式のもの。 Ｅ．制御装置１Ｃにおける載荷装置油圧制御アンプ１Ｃ
１は、入力１０ｃｈ、ＡＤ部１６ビットのもの。 Ｆ．圧縮制御パソコン１Ｃ２は、ＦＭＲ−７０、制御測
定プログラムのもの。
【０００７】試験の測定結果からひずみに対する応力と
ひずみに対する微電圧の傾向的分類を調査した結果、図
２に示す三つのタイプに分類されることが判明した。す
なわち、図２（Ａ）の如く、最も典型的なタイプとして
微電圧が一定値に達した後、ひずみの進行と共に、ほぼ
一定値を示すタイプ１であり、全体の６６％がこのタイ
プに包含される。また、図２（Ｂ）の如く、微電圧のピ
ークが明確に現れた後に減少するタイプ２と、図２
（Ｃ）の如く、両者の混合型のタイプ３があり、それぞ
れ１７％を占める。
ひずみに対する微電圧の傾向的分類を調査した結果、図
２に示す三つのタイプに分類されることが判明した。す
なわち、図２（Ａ）の如く、最も典型的なタイプとして
微電圧が一定値に達した後、ひずみの進行と共に、ほぼ
一定値を示すタイプ１であり、全体の６６％がこのタイ
プに包含される。また、図２（Ｂ）の如く、微電圧のピ
ークが明確に現れた後に減少するタイプ２と、図２
（Ｃ）の如く、両者の混合型のタイプ３があり、それぞ
れ１７％を占める。
【０００８】微電圧のピーク値あるいは変曲点における
ひずみをεｖとし、破壊応力に達した時点のひずみをε
ｐとすると、図３に示すようにεｖ／εｐは、１より小
さく、統計的には０．５〜０．６付近が最大になる正規
分布を示しており、岩石や土が破壊する以前に微電圧の
変曲点が現れていることがわかる。次に、試験供試体に
一定荷重を与え続け、時間〜ひずみ〜微電圧を測定する
クリープ試験の結果を図４に示す。クリープ試験におい
ても、供試体が破壊する手前に微電圧が大きく乱れる現
象９が現れていることがわかる。このような現象は、実
施した全ての試験において確認されている。これらのこ
とは、本発明の着目点を証明する実例であり、被破壊物
質の微電圧の変曲点、あるいは大きく乱れる現象を破壊
時期の予兆または予知情報として、活用できることを示
しているものである。
ひずみをεｖとし、破壊応力に達した時点のひずみをε
ｐとすると、図３に示すようにεｖ／εｐは、１より小
さく、統計的には０．５〜０．６付近が最大になる正規
分布を示しており、岩石や土が破壊する以前に微電圧の
変曲点が現れていることがわかる。次に、試験供試体に
一定荷重を与え続け、時間〜ひずみ〜微電圧を測定する
クリープ試験の結果を図４に示す。クリープ試験におい
ても、供試体が破壊する手前に微電圧が大きく乱れる現
象９が現れていることがわかる。このような現象は、実
施した全ての試験において確認されている。これらのこ
とは、本発明の着目点を証明する実例であり、被破壊物
質の微電圧の変曲点、あるいは大きく乱れる現象を破壊
時期の予兆または予知情報として、活用できることを示
しているものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は下記のようになるものである。第１発明の
ものは、破壊予知を行おうとする岩盤、斜面、土構造物
及び土木構造物などに電極を取付けて、微電圧の経時変
化を測定するよう構成されている岩盤、斜面、土構造物
及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法であ
る。（請求項１に記載の発明）
に、本発明は下記のようになるものである。第１発明の
ものは、破壊予知を行おうとする岩盤、斜面、土構造物
及び土木構造物などに電極を取付けて、微電圧の経時変
化を測定するよう構成されている岩盤、斜面、土構造物
及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法であ
る。（請求項１に記載の発明）
【００１０】第２発明のものは、微電圧を測定する工程
において、前記岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を配置する第１工程と、電極を取付ける第２工
程と、電極を取付けた位置から引き出し線を用いて測定
器に結線する第３工程と、微電圧を測定する第４工程か
らなる岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊
を事前に予知する方法である。（請求項２に記載の発
明）
において、前記岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を配置する第１工程と、電極を取付ける第２工
程と、電極を取付けた位置から引き出し線を用いて測定
器に結線する第３工程と、微電圧を測定する第４工程か
らなる岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊
を事前に予知する方法である。（請求項２に記載の発
明）
【００１１】第２発明のものは、下記のように構成する
ことができる。 Ａ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
配置する第１工程において、ダミー電極を破壊現象に影
響しない場所に配置する。（請求項３に記載の発明） Ｂ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
配置する第１工程において、前記電極を格子状、ランダ
ム、三角形、四角形のうちのいずれかの状態に配置す
る。（請求項４に記載の発明） Ｃ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
取付ける第２工程において、前記電極を貼り付けるか電
極を埋め込む。（請求項５に記載の発明） Ｄ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物に電極を取付
けた位置から引き出し線を用いて測定器に結線する第３
工程において、引き出し線に導電性裸線あるいは導電性
被膜線を用いる。（請求項６記載の発明） Ｅ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
配置して取付けた引き出し線から微電圧を測定する第４
工程において、微電圧を直接あるいは増幅してアナログ
の測定値をデジタルにする。（請求項７記載の発明）
ことができる。 Ａ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
配置する第１工程において、ダミー電極を破壊現象に影
響しない場所に配置する。（請求項３に記載の発明） Ｂ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
配置する第１工程において、前記電極を格子状、ランダ
ム、三角形、四角形のうちのいずれかの状態に配置す
る。（請求項４に記載の発明） Ｃ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
取付ける第２工程において、前記電極を貼り付けるか電
極を埋め込む。（請求項５に記載の発明） Ｄ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物に電極を取付
けた位置から引き出し線を用いて測定器に結線する第３
工程において、引き出し線に導電性裸線あるいは導電性
被膜線を用いる。（請求項６記載の発明） Ｅ．岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を
配置して取付けた引き出し線から微電圧を測定する第４
工程において、微電圧を直接あるいは増幅してアナログ
の測定値をデジタルにする。（請求項７記載の発明）
【００１２】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図５は、岩盤の破壊
を事前に予知すべく、岩盤２の表面に電極３を配置した
状態を示したものである。微電圧は、測定対象岩盤の温
度や含水量などの変化により、常時変動する。この影響
をキャンセルするためにダミー電極として、破壊の影響
を受けない場所にダミー電極４を設置して、この測定値
と他の測定値との差を取って破壊予知のデータとする。
電極の配置は、破壊が予想される範囲２Ａが特定される
場合は、その形状に合わせて図５（Ａ），（Ｂ）の如
く、三角形に配置あるいは四角形に配置し、特定できな
い場合は、図５（Ｃ），（Ｄ）の如く、岩盤２全体に格
子状に配置あるいはランダムに配置する。
施の形態について詳細に説明する。図５は、岩盤の破壊
を事前に予知すべく、岩盤２の表面に電極３を配置した
状態を示したものである。微電圧は、測定対象岩盤の温
度や含水量などの変化により、常時変動する。この影響
をキャンセルするためにダミー電極として、破壊の影響
を受けない場所にダミー電極４を設置して、この測定値
と他の測定値との差を取って破壊予知のデータとする。
電極の配置は、破壊が予想される範囲２Ａが特定される
場合は、その形状に合わせて図５（Ａ），（Ｂ）の如
く、三角形に配置あるいは四角形に配置し、特定できな
い場合は、図５（Ｃ），（Ｄ）の如く、岩盤２全体に格
子状に配置あるいはランダムに配置する。
【００１３】各電極の敷設方法には、電極を岩盤表面２
Ｂに貼り付ける方法と岩盤内に埋め込む方法とがある。
電極を貼り付ける方法としては、図６に示すように岩盤
２の貼り付け位置を平らにして清掃し、電極３となる導
電性裸線３Ａを導電性接着剤５を用いて貼り付け、その
上をエポキシ系などの保護用接着剤６などで覆って電極
を保護する。
Ｂに貼り付ける方法と岩盤内に埋め込む方法とがある。
電極を貼り付ける方法としては、図６に示すように岩盤
２の貼り付け位置を平らにして清掃し、電極３となる導
電性裸線３Ａを導電性接着剤５を用いて貼り付け、その
上をエポキシ系などの保護用接着剤６などで覆って電極
を保護する。
【００１４】電極となる鋼棒３Ｂを埋め込む方法として
は、図７（Ａ）の如く、岩盤に予め削孔７を開けて、鋼
棒３Ｂを立て込み空隙を導電性接着剤５とグラウト材７
Ａで充填する方法と、図７（Ｂ）の如く、鋼棒３Ｂを打
設する方法と、図７（Ｃ）の如く、ねじ込む方法があ
る。これらの方法は、対象岩盤の強度や予想される岩盤
の破壊線の深さなどにより使い分ける。
は、図７（Ａ）の如く、岩盤に予め削孔７を開けて、鋼
棒３Ｂを立て込み空隙を導電性接着剤５とグラウト材７
Ａで充填する方法と、図７（Ｂ）の如く、鋼棒３Ｂを打
設する方法と、図７（Ｃ）の如く、ねじ込む方法があ
る。これらの方法は、対象岩盤の強度や予想される岩盤
の破壊線の深さなどにより使い分ける。
【００１５】各電極と荷重、ひずみ、微電圧を測定する
測定装置１Ａをつなぐ引き出し線には、図８（Ａ１、Ａ
２、Ｃ１、Ｃ２）の如く、導電性裸線３Ａを用いる方法
と、図８（Ｂ１、Ｂ２、Ｄ１、Ｄ２）の如く、導電性被
膜線８を用いる方法とがある。引き出し線は、どちらの
線を用いる場合でも岩盤に沿わせて貼り付けて保護用接
着剤６等で覆い保護する。導電性裸線３Ａを用いる場合
には、保護用接着剤６で覆う前接着に、導電性接着剤５
を用いる。引き出し線種の使い分けは、岩盤破壊位置が
特定されていない場合には導電性裸線３Ａを、特定され
ている場合には、導電性被膜線８を用いる。これは、破
壊予知精度が導電性裸線３Ａでは落ちるが、破壊監視範
囲が導電性裸線３Ａの方が広くなるためである。
測定装置１Ａをつなぐ引き出し線には、図８（Ａ１、Ａ
２、Ｃ１、Ｃ２）の如く、導電性裸線３Ａを用いる方法
と、図８（Ｂ１、Ｂ２、Ｄ１、Ｄ２）の如く、導電性被
膜線８を用いる方法とがある。引き出し線は、どちらの
線を用いる場合でも岩盤に沿わせて貼り付けて保護用接
着剤６等で覆い保護する。導電性裸線３Ａを用いる場合
には、保護用接着剤６で覆う前接着に、導電性接着剤５
を用いる。引き出し線種の使い分けは、岩盤破壊位置が
特定されていない場合には導電性裸線３Ａを、特定され
ている場合には、導電性被膜線８を用いる。これは、破
壊予知精度が導電性裸線３Ａでは落ちるが、破壊監視範
囲が導電性裸線３Ａの方が広くなるためである。
【００１６】以上の方法は、岩盤を例に挙げて説明した
が、この他の斜面、土構造物及び土木構造物、さらには
各種建築構造物などにも同様の方法で用いることができ
る。このようにして微電圧測定を行おうとする岩盤、斜
面、土構造物及び土木構造物などに取付けた電極引き出
し線の一端を、先に示した図１の測定装置に接続する。
測定装置には、市販の微電圧測定器を用いてもよい。測
定対象物が破壊する前に生ずる微小なひずみによって、
微電圧が発生する。この微電圧を測定してその発生形態
を分析することによって、測定対象物の破壊を予知する
ことができる。
が、この他の斜面、土構造物及び土木構造物、さらには
各種建築構造物などにも同様の方法で用いることができ
る。このようにして微電圧測定を行おうとする岩盤、斜
面、土構造物及び土木構造物などに取付けた電極引き出
し線の一端を、先に示した図１の測定装置に接続する。
測定装置には、市販の微電圧測定器を用いてもよい。測
定対象物が破壊する前に生ずる微小なひずみによって、
微電圧が発生する。この微電圧を測定してその発生形態
を分析することによって、測定対象物の破壊を予知する
ことができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、上述の通り構成されているの
で次に記載する効果を奏する。本発明によれば、岩盤や
斜面の破壊を事前に予知することができることから、岩
盤斜面やトンネルの人身に関わるような崩落事故を未然
に防ぐことができる。また、危険斜面などの防災工事や
軟弱地盤での盛土切土工事に、本発明を施工管理として
用いることにより、工事に携わる作業関係者や近隣の一
般住民及び利用者を岩盤破壊などの危険から回避でき
る。さらに、土木構造物などの老朽化に伴い、構造物の
補強あるいは新設すべき時期の判断に有効な資料を提供
できる。このことは、現状目視による点検が主となって
いる、土木構造物などの維持管理手法に、本発明を取り
込むことによってより合理的な管理が可能となる。ま
た、本測定装置のパソコンを電話回線等に接続すること
によって、遠距離での集中管理が可能になる。本発明で
用いる測定器や電極材料などは、一般に市販されている
製品の組み合わせであることから、コスト面においても
安価である。
で次に記載する効果を奏する。本発明によれば、岩盤や
斜面の破壊を事前に予知することができることから、岩
盤斜面やトンネルの人身に関わるような崩落事故を未然
に防ぐことができる。また、危険斜面などの防災工事や
軟弱地盤での盛土切土工事に、本発明を施工管理として
用いることにより、工事に携わる作業関係者や近隣の一
般住民及び利用者を岩盤破壊などの危険から回避でき
る。さらに、土木構造物などの老朽化に伴い、構造物の
補強あるいは新設すべき時期の判断に有効な資料を提供
できる。このことは、現状目視による点検が主となって
いる、土木構造物などの維持管理手法に、本発明を取り
込むことによってより合理的な管理が可能となる。ま
た、本測定装置のパソコンを電話回線等に接続すること
によって、遠距離での集中管理が可能になる。本発明で
用いる測定器や電極材料などは、一般に市販されている
製品の組み合わせであることから、コスト面においても
安価である。
【図１】岩石に力が作用したときに微電圧が発生するこ
とを検証するための試験機の構成図である。
とを検証するための試験機の構成図である。
【図２】岩盤や土のひずみに対する応力とひずみに対す
る微電圧の傾向的分類を調査した結果に関するもので、
（Ａ）は微電圧が一定値に達した後、ひずみの進行と共
にほぼ一定値を示すタイプ１のグラフ、（Ｂ）は微電圧
のピークが明瞭に現れた後減少するタイプ２のグラフ、
（Ｃ）は両者の混合型のタイプ３のグラフである。
る微電圧の傾向的分類を調査した結果に関するもので、
（Ａ）は微電圧が一定値に達した後、ひずみの進行と共
にほぼ一定値を示すタイプ１のグラフ、（Ｂ）は微電圧
のピークが明瞭に現れた後減少するタイプ２のグラフ、
（Ｃ）は両者の混合型のタイプ３のグラフである。
【図３】微電圧のピーク値あるいは変曲点におけるひず
み（εｖ）と、破壊応力に達した時点のひずみ（εｐ）
との比εｖ／εｐの度数分布を示したグラフである。
み（εｖ）と、破壊応力に達した時点のひずみ（εｐ）
との比εｖ／εｐの度数分布を示したグラフである。
【図４】試験供試体に一定荷重を与え続け、時間〜ひず
み〜微電圧を測定するクリープ試験の結果を示したグラ
フである。
み〜微電圧を測定するクリープ試験の結果を示したグラ
フである。
【図５】岩盤の表面に電極を配置した状態を示したもの
であって、（Ａ）は電極を三角形に配置した状態の正面
図、（Ｂ）は四角形に配置した状態の正面図、（Ｃ）は
格子状に配置した状態の正面図、（Ｄ）はランダムに配
置した状態の正面図である。
であって、（Ａ）は電極を三角形に配置した状態の正面
図、（Ｂ）は四角形に配置した状態の正面図、（Ｃ）は
格子状に配置した状態の正面図、（Ｄ）はランダムに配
置した状態の正面図である。
【図６】電極を岩盤表面に貼り付ける方法を示したもの
であって、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は同上の縦断面図
である。
であって、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は同上の縦断面図
である。
【図７】電極を岩盤表面に埋め込む方法を示したもので
あって、（Ａ）は岩盤に予め削孔して穴を開けて電極と
なる鋼棒を立て込む方法の縦断面図、（Ｂ）は鋼棒をた
たき込む方法の縦断面図、（Ｃ）はねじ込む方法の縦断
面図である。
あって、（Ａ）は岩盤に予め削孔して穴を開けて電極と
なる鋼棒を立て込む方法の縦断面図、（Ｂ）は鋼棒をた
たき込む方法の縦断面図、（Ｃ）はねじ込む方法の縦断
面図である。
【図８】電極と測定器をつなぐ引き出し線を示したもの
であって、（Ａ）は電極を貼り付ける方法を用いて測定
対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断面図、（Ｂ）
は同上の縦断面図、（Ｃ）は導電性被膜線を用いる方法
を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断
面図、（Ｄ）は同上の縦断面図、（Ｅ）は電極を埋め込
む方法を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法
の横断面図、（Ｆ）は同上の縦断面図、（Ｇ）は導電性
被膜線を用いる方法を用いて測定対象区間に導電性裸線
を用いる方法の横断面図、（Ｈ）は同上の縦断面図であ
る。
であって、（Ａ）は電極を貼り付ける方法を用いて測定
対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断面図、（Ｂ）
は同上の縦断面図、（Ｃ）は導電性被膜線を用いる方法
を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断
面図、（Ｄ）は同上の縦断面図、（Ｅ）は電極を埋め込
む方法を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法
の横断面図、（Ｆ）は同上の縦断面図、（Ｇ）は導電性
被膜線を用いる方法を用いて測定対象区間に導電性裸線
を用いる方法の横断面図、（Ｈ）は同上の縦断面図であ
る。
１ 試験装置 ２ 岩盤 ２Ａ 破壊が予想される範囲 ２Ｂ 岩盤表面 ３ 電極 ３Ａ 導電性裸線 ３Ｂ 鋼棒 ４ ダミー電極 ５ 導電性接着剤 ６ 保護用接着剤 ７ 削孔 ８ 導電性被膜線
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月１日（１９９８．１２．
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図５、図６は、岩盤
の破壊を事前に予知すべく、岩盤２の表面に電極３を配
置した状態を示したものである。微電圧は、測定対象岩
盤の温度や含水量などの変化により、常時変動する。こ
の影響をキャンセルするためにダミー電極として、破壊
の影響を受けない場所にダミー電極４を設置して、この
測定値と他の測定値との差を取って破壊予知のデータと
する。電極の配置は、破壊が予想される範囲２Ａが特定
される場合は、その形状に合わせて図５（Ａ），（Ｂ）
の如く、三角形に配置あるいは四角形に配置し、特定で
きない場合は、図６（Ａ），（Ｂ）の如く、岩盤２全体
に格子状に配置あるいはランダムに配置する。
施の形態について詳細に説明する。図５、図６は、岩盤
の破壊を事前に予知すべく、岩盤２の表面に電極３を配
置した状態を示したものである。微電圧は、測定対象岩
盤の温度や含水量などの変化により、常時変動する。こ
の影響をキャンセルするためにダミー電極として、破壊
の影響を受けない場所にダミー電極４を設置して、この
測定値と他の測定値との差を取って破壊予知のデータと
する。電極の配置は、破壊が予想される範囲２Ａが特定
される場合は、その形状に合わせて図５（Ａ），（Ｂ）
の如く、三角形に配置あるいは四角形に配置し、特定で
きない場合は、図６（Ａ），（Ｂ）の如く、岩盤２全体
に格子状に配置あるいはランダムに配置する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】各電極の敷設方法には、電極を岩盤表面２
Ｂに貼り付ける方法と岩盤内に埋め込む方法とがある。
電極を貼り付ける方法としては、図７に示すように岩盤
２の貼り付け位置を平らにして清掃し、電極３となる導
電性裸線３Ａを導電性接着剤５を用いて貼り付け、その
上をエポキシ系などの保護用接着剤６などで覆って電極
を保護する。
Ｂに貼り付ける方法と岩盤内に埋め込む方法とがある。
電極を貼り付ける方法としては、図７に示すように岩盤
２の貼り付け位置を平らにして清掃し、電極３となる導
電性裸線３Ａを導電性接着剤５を用いて貼り付け、その
上をエポキシ系などの保護用接着剤６などで覆って電極
を保護する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】電極となる鋼棒３Ｂを埋め込む方法として
は、図８（Ａ）の如く、岩盤に予め削孔７を開けて、鋼
棒３Ｂを立て込み空隙を導電性接着剤５とグラウト材７
Ａで充填する方法と、図８（Ｂ）の如く、鋼棒３Ｂを打
設する方法と、図８（Ｃ）の如く、ねじ込む方法があ
る。これらの方法は、対象岩盤の強度や予想される岩盤
の破壊線の深さなどにより使い分ける。
は、図８（Ａ）の如く、岩盤に予め削孔７を開けて、鋼
棒３Ｂを立て込み空隙を導電性接着剤５とグラウト材７
Ａで充填する方法と、図８（Ｂ）の如く、鋼棒３Ｂを打
設する方法と、図８（Ｃ）の如く、ねじ込む方法があ
る。これらの方法は、対象岩盤の強度や予想される岩盤
の破壊線の深さなどにより使い分ける。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】各電極と荷重、ひずみ、微電圧を測定する
測定装置１Ａをつなぐ引き出し線には、図９（Ａ、
Ｂ）、図１０（Ａ、Ｂ）の如く、導電性裸線３Ａを用い
る方法と、図９（Ｃ、Ｄ）、図１０（Ｃ、Ｄ）の如く、
導電性被膜線８を用いる方法とがある。引き出し線は、
どちらの線を用いる場合でも岩盤に沿わせて貼り付けて
保護用接着剤６等で覆い保護する。導電性裸線３Ａを用
いる場合には、保護用接着剤６で覆う前接着に、導電性
接着剤５を用いる。引き出し線種の使い分けは、岩盤破
壊位置が特定されていない場合には導電性裸線３Ａを、
特定されている場合には、導電性被膜線８を用いる。こ
れは、破壊予知精度が導電性裸線３Ａでは落ちるが、破
壊監視範囲が導電性裸線３Ａの方が広くなるためであ
る。
測定装置１Ａをつなぐ引き出し線には、図９（Ａ、
Ｂ）、図１０（Ａ、Ｂ）の如く、導電性裸線３Ａを用い
る方法と、図９（Ｃ、Ｄ）、図１０（Ｃ、Ｄ）の如く、
導電性被膜線８を用いる方法とがある。引き出し線は、
どちらの線を用いる場合でも岩盤に沿わせて貼り付けて
保護用接着剤６等で覆い保護する。導電性裸線３Ａを用
いる場合には、保護用接着剤６で覆う前接着に、導電性
接着剤５を用いる。引き出し線種の使い分けは、岩盤破
壊位置が特定されていない場合には導電性裸線３Ａを、
特定されている場合には、導電性被膜線８を用いる。こ
れは、破壊予知精度が導電性裸線３Ａでは落ちるが、破
壊監視範囲が導電性裸線３Ａの方が広くなるためであ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】岩石に力が作用したときに微電圧が発生するこ
とを検証するための試験機の構成図である。
とを検証するための試験機の構成図である。
【図２】岩盤や土のひずみに対する応力とひずみに対す
る微電圧の傾向的分類を調査した結果に関するもので、
（Ａ）は微電圧が一定値に達した後、ひずみの進行と共
にほぼ一定値を示すタイプ１のグラフ、（Ｂ）は微電圧
のピークが明瞭に現れた後減少するタイプ２のグラフ、
（Ｃ）は両者の混合型のタイプ３のグラフである。
る微電圧の傾向的分類を調査した結果に関するもので、
（Ａ）は微電圧が一定値に達した後、ひずみの進行と共
にほぼ一定値を示すタイプ１のグラフ、（Ｂ）は微電圧
のピークが明瞭に現れた後減少するタイプ２のグラフ、
（Ｃ）は両者の混合型のタイプ３のグラフである。
【図３】微電圧のピーク値あるいは変曲点におけるひず
み（εｖ）と、破壊応力に達した時点のひずみ（εｐ）
との比εｖ／εｐの度数分布を示したグラフである。
み（εｖ）と、破壊応力に達した時点のひずみ（εｐ）
との比εｖ／εｐの度数分布を示したグラフである。
【図４】試験供試体に一定荷重を与え続け、時間〜ひず
み〜微電圧を測定するクリープ試験の結果を示したグラ
フである。
み〜微電圧を測定するクリープ試験の結果を示したグラ
フである。
【図５】岩盤の表面に電極を配置した状態を示したもの
であって、（Ａ）は電極を三角形に配置した状態の正面
図、（Ｂ）は四角形に配置した状態の正面図である。
であって、（Ａ）は電極を三角形に配置した状態の正面
図、（Ｂ）は四角形に配置した状態の正面図である。
【図６】岩盤の表面に電極を配置した状態を示したもの
であって、（Ａ）は格子状に配置した状態の正面図、
（Ｂ）はランダムに配置した状態の正面図である。
であって、（Ａ）は格子状に配置した状態の正面図、
（Ｂ）はランダムに配置した状態の正面図である。
【図７】電極を岩盤表面に貼り付ける方法を示したもの
であって、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は同上の縦断面図
である。
であって、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は同上の縦断面図
である。
【図８】電極を岩盤表面に埋め込む方法を示したもので
あって、（Ａ）は岩盤に予め削孔して穴を開けて電極と
なる鋼棒を立て込む方法の縦断面図、（Ｂ）は鋼棒をた
たき込む方法の縦断面図、（Ｃ）はねじ込む方法の縦断
面図である。
あって、（Ａ）は岩盤に予め削孔して穴を開けて電極と
なる鋼棒を立て込む方法の縦断面図、（Ｂ）は鋼棒をた
たき込む方法の縦断面図、（Ｃ）はねじ込む方法の縦断
面図である。
【図９】電極と測定器をつなぐ引き出し線を示したもの
であって、（Ａ）は電極を貼り付ける方法を用いて測定
対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断面図、（Ｂ）
は同上の縦断面図、（Ｃ）は導電性被膜線を用いる方法
を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断
面図、（Ｄ）は同上の縦断面図である。
であって、（Ａ）は電極を貼り付ける方法を用いて測定
対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断面図、（Ｂ）
は同上の縦断面図、（Ｃ）は導電性被膜線を用いる方法
を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断
面図、（Ｄ）は同上の縦断面図である。
【図１０】電極と測定器をつなぐ引き出し線を示したも
のであって、（Ａ）は電極を埋め込む方法を用いて測定
対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断面図、（Ｂ）
は同上の縦断面図、（Ｃ）は導電性被膜線を用いる方法
を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断
面図、（Ｄ）は同上の縦断面図である。
のであって、（Ａ）は電極を埋め込む方法を用いて測定
対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断面図、（Ｂ）
は同上の縦断面図、（Ｃ）は導電性被膜線を用いる方法
を用いて測定対象区間に導電性裸線を用いる方法の横断
面図、（Ｄ）は同上の縦断面図である。
【符号の説明】 １ 試験装置 ２ 岩盤 ２Ａ 破壊が予想される範囲 ２Ｂ 岩盤表面 ３ 電極 ３Ａ 導電性裸線 ３Ｂ 鋼棒 ４ ダミー電極 ５ 導電性接着剤 ６ 保護用接着剤 ７ 削孔 ８ 導電性被膜線
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 義一 北海道札幌市白石区北郷１条８丁目３番１ 号 北海道土質試験協同組合内 (72)発明者 小林 諭 北海道札幌市白石区北郷１条８丁目３番１ 号 北海道土質試験協同組合内 (72)発明者 佐藤 昌志 北海道札幌市清田区平岡10条３丁目１−18 (72)発明者 鈴木 哲也 北海道札幌市手稲区前田１条４丁目３−16 (72)発明者 日下部 祐基 北海道札幌市清田区平岡７条４丁目９−32 (72)発明者 疋田 貞良 北海道札幌市豊平区平岸４条11丁目４−５ (72)発明者 中井 健司 北海道札幌市中央区南20条西12丁目２−23 Ｆターム(参考） 2F076 BA14 BA18 BB07 BE02
Claims (7)
- 【請求項１】 破壊予知を行おうとする岩盤、斜面、土
構造物及び土木構造物などに電極を取付けて、微電圧の
経時変化を測定するよう構成されていることを特徴とす
る岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事
前に予知する方法。 - 【請求項２】 微電圧を測定する工程において、前記岩
盤、斜面、土構造物及び土木構造物などに電極を配置す
る第１工程と、電極を取付ける第２工程と、電極を取付
けた位置から引き出し線を用いて測定器に結線する第３
工程と、微電圧を測定する第４工程からなることを特徴
とする岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊
を事前に予知する方法。 - 【請求項３】 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を配置する第１工程において、ダミー電極を破
壊現象に影響しない場所に配置する請求項２記載の岩
盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に
予知する方法。 - 【請求項４】 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を配置する第１工程において、前記電極を格子
状、ランダム、三角形、四角形のうちのいずれかの状態
で配置した請求項２記載の岩盤、斜面、土構造物及び土
木構造物などの破壊を事前に予知する方法。 - 【請求項５】 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を取付ける第２工程において、前記電極を貼り
付けるか電極を埋め込んだ請求項２記載の岩盤、斜面、
土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方
法。 - 【請求項６】 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を取付けた位置から引き出し線を用いて測定器
に結線する第３工程において、引き出し線に導電性裸線
あるいは導電性被膜線を用いた請求項２記載の岩盤、斜
面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知す
る方法。 - 【請求項７】 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物な
どに電極を配置して取付けた引き出し線から微電圧を測
定する第４工程において、微電圧を直接あるいは増幅し
てアナログの測定値をデジタルにした請求項２記載の岩
盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に
予知する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23655198A JP2000056031A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23655198A JP2000056031A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000056031A true JP2000056031A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=17002337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23655198A Pending JP2000056031A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 岩盤、斜面、土構造物及び土木構造物などの破壊を事前に予知する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000056031A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002206907A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 岩盤の亀裂計測方法及びその装置 |
| CN102645155A (zh) * | 2011-02-18 | 2012-08-22 | 韩国地质资源研究院 | 用于检测目标区域的结构稳定性的方法和设备 |
| CN115267923A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-11-01 | 北京科技大学 | 一种基于近场电磁场矢量特性的煤岩砼破坏定位方法 |
| CN115638832A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-01-24 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 河道边坡物源监测装置 |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP23655198A patent/JP2000056031A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002206907A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 岩盤の亀裂計測方法及びその装置 |
| JP4562158B2 (ja) * | 2001-01-10 | 2010-10-13 | 財団法人電力中央研究所 | 岩盤の亀裂計測方法及びその装置 |
| CN102645155A (zh) * | 2011-02-18 | 2012-08-22 | 韩国地质资源研究院 | 用于检测目标区域的结构稳定性的方法和设备 |
| CN115267923A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-11-01 | 北京科技大学 | 一种基于近场电磁场矢量特性的煤岩砼破坏定位方法 |
| CN115638832A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-01-24 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 河道边坡物源监测装置 |
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