JP2001059797A

JP2001059797A - 光ファイバの敷設方法及び光ファイバを用いた歪み検知装置

Info

Publication number: JP2001059797A
Application number: JP11237140A
Authority: JP
Inventors: Tsuyotoshi Yamaura; 剛俊山浦; Hironori Kii; 博徳紀; Yoshiaki Inoue; 好章井上; Akira Shibazaki; 明柴崎; Hiromasa Ito; 裕昌伊藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-03-06
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP3758905B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル内に光ファイバを短時間で効率的に敷
設できる光ファイバの敷設方法を提供することを目的と
する。【解決手段】トンネル１内に光ファイバを敷設する際、
トンネル内壁面２にトンネル軸方向と直交する方向に複
数の溝を所定の間隔で形成し、この溝内に光ファイバ及
び保護管からなる信号ケーブル６を配設して接着剤によ
り固着する。上記信号ケーブル６は、更に一定の間隔で
ゲージ長固定ボルトにより壁面２に固定すると共に、そ
の途中を保護管固定ボルト９で固定する。信号ケーブル
６は、比較的堅い合成樹脂製の保護管内に光ファイバを
挿入し、一定の測定間隔毎に光ファイバと保護管との間
を予め固着して光ファイバにある程度の初期歪みを与え
る。上記信号ケーブル６を使用することにより、ケーブ
ルの敷設時に光ファイバに初期歪みを与える必要がな
く、敷設作業を効率的に行なうことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道トンネルや道
路トンネル等の覆工の変形、ひび割れなどを検知するた
めの光ファイバの敷設方法及び光ファイバを用いた歪み
検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、経年変化しているトンネルの検査
については、全般的に目視検査と破壊検査に大きく依存
している。道路トンネルのひび割れ検査は、作業者がト
ンネル内を徒歩または高所作業車にて移動し、目視観察
による調査を中心に行なっている。また、覆工背面の空
洞探査、覆工圧の測定は、コアボーリングを行ない、内
視鏡などを用いて調査している。

【０００３】また鉄道トンネルでは、トンネルの新旧、
構造種別に関わりなく、２年を越えない期間に１回の周
期で検査、所謂全般検査を実施している。この全般検査
は、主に徒歩による目視で行ない、覆工表面のひび割れ
の発生、レンガコンクリートブロックなど覆工材料の目
地切れ及び漏水など、変状の発生及び進行の箇所を探し
出すことを目的として行なわれている。

【０００４】一方、最近では、光ファイバを用いた歪み
分布計測器（ＢＯＴＤＲ：Brillouin Optical Time Dom
ain Reflectometry）が開発されている。この歪み分布
計測器（ＢＯＴＤＲ）は、光ファイバのブリルアン散乱
光を分析することにより、当該光ファイバにかかる歪み
量を計測するもので、後方ブリルアン散乱光の周波数シ
フト、すなわち入射光の光周波数からブリルアン散乱光
スペクトルの中心周波数を引いた値が、光ファイバに加
わった引張り応力、つまりそれた等価な引張り応力によ
る相対伸びである光ファイバの伸び歪みと共に変化する
ことに着目し、ブリルアン周波数のシフトから光ファイ
バあるいは光ケーブルの歪み量を測定するものである。

【０００５】上記歪み分布計測器では、光ファイバの一
端からパルス光を入射し、この光ファイバ内でブリルア
ン散乱光の後方散乱光をコヒーレント検波方法により高
感度に検出する。このときブリルアン散乱光が光波と光
ファイバ中の音波との相互作用により誘起され、光周波
数をシフトさせることを利用し、ブリルアン散乱光の周
波数シフト分布から光ファイバの歪み分布を測定する。
ブリルアン散乱光の周波数シフトと歪み量との関係は、
次式ｆｂ（ε）＝ｆｂ（０）（１＋Ｃε）・・・（１）（但し、ｆｂ（０）：歪み量ε［％］がゼロの時のブリ
ルアン周波数シフト、Ｃ：比例係数（＝４．５）。）で
表されるもので、上記（１）式中の「ｆｂ（０）」は、
入射光の波長が１，５００［ｎｍ］のときに１１［ＧＨ
ｚ］となる。上記（１）式を歪み量εについて解くと、 ε＝（ｆｂ（ε）−ｆｂ（０））／Ｃｆｂ（０）・・・（２）となる。従って、ブリルアン周波数のシフト量を測定す
ることにより、光ファイバに生じている歪みを求めるこ
とができる。ブリルアン周波数のシフト量を求めるため
には、入射光あるいは射出光の周波数を走査してブリル
アン散乱光のピーク周波数を求めるようにしている。

【０００６】また、入射光をパルス状にして散乱光が入
射端に戻ってくるまでの時間を計測することにより、光
ファイバの各部分での歪みの分布を求めることができ
る。

【０００７】上記光ファイバによる歪み計測方法を利用
して岩盤などの歪みを計測する例としては、従来、特開
平１０−１９７２９８号に記載された方法が知られてい
る。これは、岩盤などに光ファイバケーブルを取付け、
この光ファイバケーブルの一端に歪・損失統合型パルス
試験器を接続し、光ファイバケーブルに生ずる長さ方向
歪みを上記パルス試験器で測定することによって、岩盤
等に生ずる変状を計測するようにしたものである。上記
光ファイバケーブルの敷設に際しては、まず、光ファイ
バケーブルを接着剤等を使用して岩盤の表面にたるみの
ないように仮固定し、次いで固定治具を使用して岩盤の
表面に固定している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような光ファイ
バによる歪み計測方法を利用してトンネルの覆工の変
形、ひび割れなどの変状を検知する場合、非常に長い範
囲に亘って光ファイバを敷設しなければならない。ま
た、変状が発生した位置を特定するためには、光ファイ
バを一定の間隔毎にトンネルの内壁面に固定する必要が
あり、その作業に長時間を必要とする。

【０００９】特に鉄道トンネルの場合には、列車が通過
しない夜間の限られた時間に光ファイバを敷設しなけれ
ばならず、その限られた施工時間内に作業を完了するこ
とは極めて困難である。

【００１０】また、光ファイバによる歪み計測におい
て、温度補正を行なうものとして特開平１１−１７３９
４３号に示されているように光ファイバ自身の温度によ
る見かけ歪み量を補正するものが出願されているが、全
面的に接着した場合、温度のドリフト量は接着した構造
物の温度による伸び及び光ファイバの光学的特性に依存
するドリフト(ブリルアン周波数シフト)の和になる。ま
た、定点固定の場合は光ファイバ自身の被覆の伸びが影
響してくるが、被覆は一般に合成樹脂で出来ているため
温度による伸び量が安定していない．本発明は上記の課
題を解決するためになされたもので、トンネル内に光フ
ァイバを短時間で効率的に敷設できる光ファイバの敷設
方法を提供することを目的とする。また、本発明は、光
ファイバを用いてトンネルの覆工の変形、ひび割れなど
の歪みを確実に検知し得る光ファイバを用いた歪み検知
装置を提供することを目的とする。更に、本発明は、光
ファイバを定点固定する際、予め予想される温度によっ
て光ファイバ（被覆を含む）が伸びると予想される程度
の引張り量で固定することにより、温度上昇及び温度低
下に伴う光ファイバの長さ変化を吸収して安定した検知
動作を行ない得る光ファイバを用いた歪み検知装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る光ファ
イバの敷設方法は、合成樹脂製の保護管内に光ファイバ
を挿入し、一定の測定間隔毎に前記光ファイバと保護管
との間を固着して光ファイバに初期歪みを与えてなる信
号ケーブルを作成し、該信号ケーブルをトンネル内壁面
にトンネル軸方向と直交する方向に所定の間隔で形成さ
れた複数の溝内に配設して接着剤により固着すると共
に、前記信号ケーブルの光ファイバと保護管との固着部
分を固定具によりトンネル内壁に固定することを特徴と
する。

【００１２】第２の発明に係る光ファイバの敷設方法
は、合成樹脂製の保護管内に光ファイバを挿入し、一定
の測定間隔毎に前記光ファイバと保護管との間を固着し
て光ファイバに初期歪みを与えてなる信号ケーブルを作
成し、該信号ケーブルをトンネル内壁面にトンネル軸方
向と直交する方向に所定の間隔で配設して接着剤により
固着すると共に、前記信号ケーブルの光ファイバと保護
管との固着部分を固定具によりトンネル内壁に固定する
ことを特徴とする。

【００１３】第３の発明に係る光ファイバの敷設方法
は、前記第１又は第２の発明において、前記光ファイバ
に与える初期歪みは、光ファイバを配設する対象構造物
の温度特性に応じて予め求めた歪み量にほぼ等しくなる
ように設定することを特徴とする。

【００１４】第４の発明に係る光ファイバを用いた歪み
検知装置は、トンネル内壁面にトンネル軸方向と直交す
る方向に所定の間隔で配設される複数の光ファイバと、
前記トンネルの外部に設けられ、前記光ファイバの歪み
分布を測定する歪み計測器と、この歪み計測器を前記複
数の光ファイバに切換え接続する光スイッチと、この光
スイッチを順次切換えて前記光ファイバを選択し、この
選択された光ファイバの歪み分布を前記歪み計測器によ
り計測し、その計測値と前記光ファイバの設置時におけ
る初期歪みとの差から歪み変化量を求める演算手段と、
この演算手段により求められた歪み変化量と予め設定さ
れている警報レベルとを比較し、歪み変化量が警報レベ
ル以上となった場合に警報を発する警報手段とを具備し
たことを特徴とする。

【００１５】第５の発明に係る光ファイバを用いた歪み
検知装置は、トンネル内壁面にトンネル軸方向と直交す
る方向に所定の間隔で配設される複数の光ファイバと、
前記トンネルの外部に設けられ、前記光ファイバの歪み
分布を測定する歪み計測器と、前記トンネルの外部に設
けられ、前記光ファイバの温度分布を測定する温度計測
器と、前記歪み計測器及び温度計測器を前記複数の光フ
ァイバに切換え接続する光スイッチと、この光スイッチ
を順次切換えて前記光ファイバを選択し、この選択され
た光ファイバの歪み分布を前記歪み計測器により計測
し、その計測値と前記光ファイバの設置時における初期
歪みとの差から歪み変化量を求める第１の演算手段と、
前記光スイッチの切換えにより選択された光ファイバの
温度分布を前記温度計測器により計測し、その計測値と
前記光ファイバの設置時における初期温度との差から温
度変化量を求める第２の演算手段と、この第２の演算手
段で求めた温度変化量に対する見かけ歪み分を前記第１
の演算手段で求めた歪み変化量から減算してトンネル壁
面の歪み変化量とする第３の演算手段と、この第３の演
算手段により求められた歪み変化量と予め設定されてい
る警報レベルとを比較し、歪み変化量が警報レベル以上
となった場合に警報を発する警報手段とを具備したこと
を特徴とする。

【００１６】第６の発明に係る光ファイバを用いた歪み
検知装置は、前記第４又は第５の発明において、トンネ
ル内壁面にトンネル軸方向と直交する方向に所定の間隔
で配設される複数の光ファイバをそれぞれ独立して設
け、並列配置したことを特徴とする。

【００１７】第７の発明に係る光ファイバを用いた歪み
検知装置は、前記第４又は第５の発明において、トンネ
ル内壁面にトンネル軸方向と直交する方向に所定の間隔
で配設される複数の光ファイバのうち、任意の光ファイ
バを直列に接続したことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１９】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る光ファイバの敷設方法及び光ファイバを用い
た歪み検知装置の構成を示す図、図２は図１におけるト
ンネルを溝形成部分で断面して示す図、図３は図１にお
ける信号ケーブルをゲージ長固定ボルトで固定する部分
の構成を示す図である。

【００２０】図１に示すようにトンネル１内に光ファイ
バを敷設する際、トンネル内壁面２に図３に示すように
トンネル軸方向と直交する方向に例えば幅１０ｍｍ、深
さ７ｍｍ程度の溝３を所定の間隔で形成し、この溝３内
に光ファイバ４及び保護管（チューブ）５からなる可撓
性を有する信号ケーブル６を配設し、接着剤７により固
着する。上記信号ケーブル６は、更に図２に示すように
一定の測定間隔（ゲージ長）で固定具例えばゲージ長固
定ボルト８によりトンネル内壁面２に固定すると共に、
その途中の１ないし数箇所を保護管固定ボルト９で固定
する。上記ゲージ長固定ボルト８は、図３に示すように
信号ケーブル６を押さえ治具１０を介して壁面２に確実
に固定する。また、保護管固定ボルト９は、ゲージ長固
定ボルト８の場合と同様の押さえ治具１０を用いても良
いが、比較的簡易な方法で信号ケーブル６を壁面２に固
定する。

【００２１】上記信号ケーブル６は、図４（ａ）に示す
ように比較的堅い合成樹脂製の例えば外径４ｍｍ、内径
２ｍｍ程度の保護管５内に光ファイバ４を挿入し、この
光ファイバ４の距離分解能に応じて定まる一定の測定間
隔（ゲージ長）毎に光ファイバ４と保護管５との間を予
め固着しておく。この場合、各固着部５ａ、５ｂ、…で
は、光ファイバ４にある程度の初期歪み（引張り歪み）
を与えた状態で固着する。前記光ファイバ４に与える初
期歪みは、光ファイバ４を配設する対象構造物の温度特
性に応じて予め求めた歪み量にほぼ等しくなるように設
定する。すなわち、予め予想される温度によって光ファ
イバ４が伸びると予想される程度の引張り量で光ファイ
バ４を固着する。

【００２２】上記光ファイバ４の固着方法としては、例
えば所定温度以上の熱が加えられた時に接着作用を持つ
部材を光ファイバ４の外側に予め塗布しておき、この光
ファイバ４を保護管５内に挿入した後、保護管５の外側
から加熱することによって、光ファイバ４と保護管５と
を一定の測定間隔毎に固着する。あるいは、光ファイバ
４を保護管５に挿入した後、外側から例えば注射器のよ
うな注入器を使用して接着剤を保護管５内に注入するこ
とによって光ファイバ４と保護管５とを一定の測定間隔
毎に固着する。

【００２３】また、その他、図４（ｂ）に示すように保
護管５を予め測定間隔に相当する一定の長さに切断して
おき、この保護管５内に光ファイバ４を挿入した後、各
保護管５の両端部を接着剤により固着するようにしても
良い。この場合においても、光ファイバ４にある程度の
初期歪み（引張り歪み）を与えた状態で、光ファイバ４
と各保護管５との間を固着する。上記図４（ｂ）に示す
方法では、各保護管５の両端部から接着剤を注入あるい
は塗布できるので、光ファイバ４と保護管５との固着処
理を容易に行なうことができる。

【００２４】上記のように予め光ファイバ４と保護管５
とを所定間隔毎に固着してなる信号ケーブル６を上記溝
３内に配設し、光ファイバ４と保護管５との各固着部５
ａ、５ｂ、…をゲージ長固定ボルト８でトンネル内壁面
２に固定する。この場合、光ファイバ４に対する初期歪
み（引張り歪み）が保たれるように固定する。

【００２５】上記信号ケーブル６を敷設する際、トンネ
ル軸方向と直交する方向に所定の間隔で単独に敷設、す
なわち並列的に敷設しても、あるいはトンネル軸方向と
直交する方向に所定の間隔で設けた信号ケーブル６を直
列に接続しても良い。さらには、両者を組み合わせた状
態に敷設しても良い。

【００２６】上記のように予め光ファイバ４と保護管５
とを所定間隔毎に固着し、予め光ファイバ４に初期歪み
を与えた信号ケーブル６を使用することにより、ケーブ
ルの敷設時に光ファイバ４に与える初期歪みについて、
それ程注意しなくても良いので、信号ケーブル６の敷設
を効率的に行なうことができ、短時間でケーブルの敷設
を完了することができる。

【００２７】そして、上記敷設した各信号ケーブル６の
始端部は、トンネル１の外部に導出されて歪み検知装置
１１に接続される。また、光ファイバ４の終端には終端
処理用ループ（図示せず）が設けられる。上記歪み検知
装置１１は、図５に示すように、上記各光ファイバ４を
切換える光スイッチ１２、上記ＢＯＴＤＲ等を用いて各
光ファイバ４の歪み分布を計測する歪み計測器１３、同
様にＢＯＴＤＲ等を用いて各光ファイバ４の温度分布を
計測する温度計測器１４、上記歪み計測器１３及び温度
計測器１４の計測信号を処理すると共に上記光スイッチ
１２に切換え指令を出力するＣＰＵ１５、初期歪み、初
期温度、警報レベル、計測データ等を記憶するメモリ１
６、計測結果等を表示する表示装置１７、計測結果が警
報レベルを越えた場合に警報を発する警報器１８等から
なっている。また、必要に応じてプリンタを設け、通常
の計測データや異常時の計測データを印刷するようにし
ても良い。

【００２８】次に上記実施形態における歪み検知動作に
ついて、図６に示すフローチャートを参照して説明す
る。トンネル１内に信号ケーブル６を布施した際、歪み
検知装置１１におけるＣＰＵ１５は、各光ファイバ４に
対する処理番号を設定すると共に光スイッチ１２に切換
え指令を出力して対応する光ファイバ４に切換え、歪み
計測器１３によりその光ファイバ４の歪み分布を計測し
てメモリ１６に初期歪みとして記憶する。また、ＣＰＵ
１５は、同様にして各光ファイバ４の温度分布を温度計
測器１４により計測し、メモリ１６に初期温度として記
憶する。また、このメモリ１６には、光ファイバ４の歪
みが危険領域に達したことを判定するための警報レベル
を予め記憶している。

【００２９】上記のようにメモリ１６に光ファイバ４の
初期歪み、初期温度等を記憶させた後、歪み検知装置１
１は、一定時間毎あるいは一定期間毎に歪み監視動作を
実行する。この歪み監視動作を行なう場合、ＣＰＵ１５
は、処理番号を設定して光スイッチ１２を対応する光フ
ァイバ４に切換え（ステップＡ１、Ａ２）、歪み計測器
１３によりその光ファイバ４の歪み分布を計測し（ステ
ップＡ３）、その計測結果とメモリ１６に記憶している
初期歪みとの差を光ファイバ設置後の歪み変化量として
算出する（ステップＡ４）。以下同様にＣＰＵ１５は、
処理番号を変更して光スイッチ１２を順次切換え、各光
ファイバ４に対する歪みを計測し、その測定結果と初期
歪みとの差を光ファイバ設置後の歪み変化量として算出
する。

【００３０】また、ＣＰＵ１５は、上記歪み計測と並行
して各光ファイバ４に対する温度分布を温度計測器１４
により計測し、あるいは上記歪み計測後に光スイッチ１
２を順次切換えて各光ファイバ４に対する温度分布を計
測し（ステップＡ５）、メモリ１６に記憶している光フ
ァイバ設置時の初期温度分布との差を光ファイバ設置後
の温度変化として算出する（ステップＡ６）。そして、
上記温度変化による見かけ歪み分を上記光ファイバ４の
対応する位置の歪み変化量から差し引き、その値をトン
ネル内壁面２の歪み変化量とし（ステップＡ７）、その
時の時刻との対応を取り、計測データとしてメモリ１６
に保存する（ステップＡ８）。また、この時のデータと
前回または一定期間前における計測データとの差を歪み
の時間変化率として算出する。

【００３１】そして、ＣＰＵ１５は、上記のようにして
求めたトンネル内壁面２の歪み変化量もしくは歪みの時
間変化率が予め設定した警報レベル以上であるか否かを
比較判定し（ステップＡ９）、警報レベル以上でなけれ
ば次の計測処理に進むが、警報レベル以上であれば警報
器１８により警報を発し、自動的にあるいはユーザの要
求に応じて警報レベル以上の歪み発生位置と発生位置の
歪みの経時変化を表示装置１７に表示する（ステップＡ
１０）。この場合、更に、警報信号を歪み検知装置１１
から有線あるいは無線等で監視センターに送信するよう
にしても良い。

【００３２】上記のようにトンネル１内に所定の間隔で
複数の信号ケーブル６を敷設し、これら信号ケーブル６
中の光ファイバ４を光スイッチ１２で順次切換えて歪み
分布を計測することにより、トンネル内壁面の歪みを確
実に検知することができる。

【００３３】次に、信号ケーブル６に与える初期歪みの
具体的な例について説明する。例えば、固定する時に光
ファイバ４の温度伸び量が４×１０^-5(℃^-1)であり、使
用温度範囲が０℃から４０℃で、２０℃の時に設置する
場合、２０℃変化すると２０×４×１０^-5＝８×１０^-2
％の伸びちぢみが発生する。対象構造物の温度伸び量が
１×１０^-5(℃^-1)であるとすると、温度が２０℃変化す
ると２０×１×１０^-5＝２×１０^-2％となり、その差は
（８−２）×１０^-2％＝６×１０^-2％なので、初期歪み
量を６×１０^-2％以上掛けておけば、温度による見かけ
の歪み量が光学的特性の影響及び対象構造物の温度伸び
のみにする事が出来る。即ち、「見かけの歪み量」＝「光学的特性の影響」＋「対象構
造物の温度伸び」となる。

【００３４】例えば１５５０ｎｍの光を用いた測定の場
合、光学的特性による影響は２×１０^-5(℃^-1)である
（使用する光と光ファイバによる固有の値）。その時
に、初期歪みを与えた温度が２０℃で、測定時の温度が
３０℃の時の光学的特性による見かけの歪み量は、温度
変化が１０℃なので１０×２×１０^-5＝２×１０^-2％と
なり、対象構造物の温度伸び量が１０×１×１０^-5＝１
×１０^-2％であるから、計測時の見かけの歪み量は、
（２＋１）×１０^-2％＝３×１０^-2％となる。

【００３５】従って、真の構造物の歪み量＝計測値−（敷設時の初期歪み量＋
計測時の見かけの歪み量）となる。

【００３６】即ち、敷設時の初期歪みが６×１０^-2％、
現在の歪み(計測値)が１０×１０^-2％であれば、実際に
構造物に生じている歪みは、１０−(６＋３)×１０^-2％
＝１×１０^-2％となる。

【００３７】敷設した光ファイバは、温度上昇及び温度
低下により長さが変化しようとするが、予め与えた引張
り張力により変化分が吸収される。特に光ファイバが伸
びようとする時に伸びを吸収する効果がある。また、光
ファイバがちぢむ時も対象物(構造物)に固定されている
ために光ファイバ自身のちぢみの影響が出ない。

【００３８】なお、実施形態では、トンネル内壁面２に
溝３を設け、この溝３内に信号ケーブル６を配設するよ
うにした場合について示したが、特に溝３を設けずに信
号ケーブル６をトンネル内壁面２に接着剤で固着し、ゲ
ージ長固定ボルト８及び保護管固定ボルト９で固定する
ようにしても良い。

【００３９】また、上記実施形態では、歪み検知装置１
１を光ファイバ４に常時接続している場合について説明
したが、例えば定期点検の際に歪み検知装置１１を光フ
ァイバ４に接続してトンネル内壁面の歪みを検知するよ
うにしても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、光
ファイバを合成樹脂製の保護管内に挿入して光ファイバ
と保護管とを所定間隔毎に固着し、予め光ファイバに初
期歪みを与えた信号ケーブルを使用することにより、ケ
ーブルの敷設時に光ファイバに初期歪みを与える必要が
なくなるので、信号ケーブルの敷設を効率的に行なうこ
とができ、短時間でケーブルの敷設を完了することがで
きる。従って、施工時間が限られている鉄道トンネル等
においても実施することが可能となる。また、信号ケー
ブルを接着剤でトンネル内壁面に固着し、更に固定ボル
トで固定するようにしているので、接着剤が固化するま
で待つことなく敷設作業を完了することができる。

【００４１】また、本発明は、トンネル内に所定の間隔
で複数の上記信号ケーブルを敷設し、これら信号ケーブ
ル中の光ファイバを光スイッチで順次切換えて歪み分布
を計測するようにしたので、トンネル内壁面の歪みを確
実に検知することができる。

【００４２】更に本発明は、光ファイバを定点固定する
際、予め予想される温度によって光ファイバが伸びると
予想される程度の引張り量で固定し、所定の初期歪みを
与えているので、温度上昇及び温度低下に伴う光ファイ
バの長さ変化を吸収して安定した検知動作を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る光ファイバの敷設方
法を示す図。

【図２】同実施形態におけるトンネルを溝形成部分で断
面して示す図。

【図３】同実施形態における信号ケーブルをゲージ長固
定ボルトにより固定する部分の構成を示す図。

【図４】同実施形態における信号ケーブルの構成例を示
す図。

【図５】同実施形態における歪み検知装置の構成を示す
ブロック図。

【図６】同実施形態における歪み検知動作を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１トンネル２トンネル内壁面３溝４光ファイバ５保護管６信号ケーブル７接着剤８ゲージ長固定ボルト９保護管固定ボルト１０押さえ治具１１歪み検知装置１２光スイッチ１３歪み計測器１４温度計測器１５ＣＰＵ１６メモリ１７表示装置１８警報器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上好章長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者柴崎明東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内 (72)発明者伊藤裕昌神奈川県横浜市中区錦町12番地三菱重工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 2F065 AA65 CC40 DD06 EE02 FF58 GG08 LL02 PP01 QQ13 QQ23 QQ25 SS03 SS06 SS09 2G086 DD01 DD04 DD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂製の保護管内に光ファイバを挿
入し、一定の測定間隔毎に前記光ファイバと保護管との
間を固着して光ファイバに初期歪みを与えてなる信号ケ
ーブルを作成し、該信号ケーブルをトンネル内壁面にト
ンネル軸方向と直交する方向に所定の間隔で形成された
複数の溝内に配設して接着剤により固着すると共に、前
記信号ケーブルの光ファイバと保護管との固着部分を固
定具によりトンネル内壁に固定することを特徴とする光
ファイバの敷設方法。
【請求項２】合成樹脂製の保護管内に光ファイバを挿
入し、一定の測定間隔毎に前記光ファイバと保護管との
間を固着して光ファイバに初期歪みを与えてなる信号ケ
ーブルを作成し、該信号ケーブルをトンネル内壁面にト
ンネル軸方向と直交する方向に所定の間隔で配設して接
着剤により固着すると共に、前記信号ケーブルの光ファ
イバと保護管との固着部分を固定具によりトンネル内壁
に固定することを特徴とする光ファイバの敷設方法。
【請求項３】前記光ファイバに与える初期歪みは、光
ファイバを配設する対象構造物の温度特性に応じて予め
求めた歪み量にほぼ等しくなるように設定することを特
徴とする請求項１又は２記載の光ファイバの敷設方法。
【請求項４】トンネル内壁面にトンネル軸方向と直交
する方向に所定の間隔で配設される複数の光ファイバ
と、前記トンネルの外部に設けられ、前記光ファイバの
歪み分布を測定する歪み計測器と、この歪み計測器を前
記複数の光ファイバに切換え接続する光スイッチと、こ
の光スイッチを順次切換えて前記光ファイバを選択し、
この選択された光ファイバの歪み分布を前記歪み計測器
により計測し、その計測値と前記光ファイバの設置時に
おける初期歪みとの差から歪み変化量を求める演算手段
と、この演算手段により求められた歪み変化量と予め設
定されている警報レベルとを比較し、歪み変化量が警報
レベル以上となった場合に警報を発する警報手段とを具
備したことを特徴とする光ファイバを用いた歪み検知装
置。
【請求項５】トンネル内壁面にトンネル軸方向と直交
する方向に所定の間隔で配設される複数の光ファイバ
と、前記トンネルの外部に設けられ、前記光ファイバの
歪み分布を測定する歪み計測器と、前記トンネルの外部
に設けられ、前記光ファイバの温度分布を測定する温度
計測器と、前記歪み計測器及び温度計測器を前記複数の
光ファイバに切換え接続する光スイッチと、この光スイ
ッチを順次切換えて前記光ファイバを選択し、この選択
された光ファイバの歪み分布を前記歪み計測器により計
測し、その計測値と前記光ファイバの設置時における初
期歪みとの差から歪み変化量を求める第１の演算手段
と、前記光スイッチの切換えにより選択された光ファイ
バの温度分布を前記温度計測器により計測し、その計測
値と前記光ファイバの設置時における初期温度との差か
ら温度変化量を求める第２の演算手段と、この第２の演
算手段で求めた温度変化量に対する見かけ歪み分を前記
第１の演算手段で求めた歪み変化量から減算してトンネ
ル壁面の歪み変化量とする第３の演算手段と、この第３
の演算手段により求められた歪み変化量と予め設定され
ている警報レベルとを比較し、歪み変化量が警報レベル
以上となった場合に警報を発する警報手段とを具備した
ことを特徴とする光ファイバを用いた歪み検知装置。
【請求項６】トンネル内壁面にトンネル軸方向と直交
する方向に所定の間隔で配設される複数の光ファイバを
それぞれ独立して設け、並列配置したことを特徴とする
請求項４又は５記載の光ファイバを用いた歪み検知装
置。
【請求項７】トンネル内壁面にトンネル軸方向と直交
する方向に所定の間隔で配設される複数の光ファイバの
うち、任意の光ファイバを直列に接続したことを特徴と
する請求項４又は５記載の光ファイバを用いた歪み検知
装置。