JP2001066117A - トンネルひび割れおよび補強材剥離検知方法及び装置 - Google Patents
トンネルひび割れおよび補強材剥離検知方法及び装置Info
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- JP2001066117A JP2001066117A JP24333699A JP24333699A JP2001066117A JP 2001066117 A JP2001066117 A JP 2001066117A JP 24333699 A JP24333699 A JP 24333699A JP 24333699 A JP24333699 A JP 24333699A JP 2001066117 A JP2001066117 A JP 2001066117A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】トンネルにおける内壁面のひび割れ幅を遠隔地
点で正確に計測し得るトンネルひび割れ検知方法及び装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】トンネル１の長手方向に沿って内壁に光フ
ァイバ２を敷設する。この際、ひび割れ４をまたぐよう
に、かつ緩みがないように光ファイバ２を接着剤により
壁面に固定する。また、上記光ファイバ２の始端部に
は、歪み計測器６、演算処理装置７を接続する。この演
算処理装置７には、予め計測しておいた光ファイバ歪み
とひび割れ幅との関係を歪／幅テーブル記憶させてお
く。演算処理装置７は、歪み計測器６から計測結果が入
力されると、光ファイバ設置時における初期歪みからの
歪み変化量を、現在の歪み計測値と初期歪みとの差から
求める。次いで上記歪み変化量を予め歪／幅テーブルに
記憶させておいた「歪とひび割れ幅との関係」に代入
し、現在のひび割れ４の幅を求める。
点で正確に計測し得るトンネルひび割れ検知方法及び装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】トンネル１の長手方向に沿って内壁に光フ
ァイバ２を敷設する。この際、ひび割れ４をまたぐよう
に、かつ緩みがないように光ファイバ２を接着剤により
壁面に固定する。また、上記光ファイバ２の始端部に
は、歪み計測器６、演算処理装置７を接続する。この演
算処理装置７には、予め計測しておいた光ファイバ歪み
とひび割れ幅との関係を歪／幅テーブル記憶させてお
く。演算処理装置７は、歪み計測器６から計測結果が入
力されると、光ファイバ設置時における初期歪みからの
歪み変化量を、現在の歪み計測値と初期歪みとの差から
求める。次いで上記歪み変化量を予め歪／幅テーブルに
記憶させておいた「歪とひび割れ幅との関係」に代入
し、現在のひび割れ４の幅を求める。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの内壁面
等のひび割れを検知すると共に、トンネルの内壁面を補
強している補強材の剥離を検知するトンネルひび割れお
よび補強材剥離検知方法及び装置に関する。
等のひび割れを検知すると共に、トンネルの内壁面を補
強している補強材の剥離を検知するトンネルひび割れお
よび補強材剥離検知方法及び装置に関する。
【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。
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。
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】上記全般検査で変状などの異常が発見され
た箇所については、変状の原因を究明し適切な処置をと
る必要から、更に詳細な検査、所謂個別作業を実施する
という２段階の検査方式がとられている。
た箇所については、変状の原因を究明し適切な処置をと
る必要から、更に詳細な検査、所謂個別作業を実施する
という２段階の検査方式がとられている。
【０００５】上記のようにしてトンネルのひび割れ検査
を行なった結果、補強が必要な箇所には、例えば繊維シ
ートなどの補強材を接着剤にて固定するなどの補強工事
を行なう。この補強工事を行なった箇所についても、繊
維シートの剥離を上記ひび割れ検査の場合と同様に目視
により検査している。
を行なった結果、補強が必要な箇所には、例えば繊維シ
ートなどの補強材を接着剤にて固定するなどの補強工事
を行なう。この補強工事を行なった箇所についても、繊
維シートの剥離を上記ひび割れ検査の場合と同様に目視
により検査している。
【０００６】一方、最近では、特開平１０−２５３５６
１号公報に示されているように、補強材として電気的に
導通性を有する炭素繊維シートを使用し、炭素繊維糸状
の電気抵抗の変化を測定して構造物の疲労、劣化を検出
するようにした構造物のモニタリング方法が考えられて
いる。これは構造物の疲労、劣化状態に応じて炭素繊維
シートの単糸が破断して電気抵抗が変化することを利用
したものである。
１号公報に示されているように、補強材として電気的に
導通性を有する炭素繊維シートを使用し、炭素繊維糸状
の電気抵抗の変化を測定して構造物の疲労、劣化を検出
するようにした構造物のモニタリング方法が考えられて
いる。これは構造物の疲労、劣化状態に応じて炭素繊維
シートの単糸が破断して電気抵抗が変化することを利用
したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の目視に
よるトンネルひび割れ検査方法では、ひび割れ検査を行
なう場合、トンネル内が暗いため、トンネル壁面の変状
を見逃す確率が高く、アーチ部などの高所の変状を把握
し難く、また、得られる検査結果に個人誤差などがあ
り、客観性に乏しいと共に、調査に多大な時間と費用を
要するという問題がある。
よるトンネルひび割れ検査方法では、ひび割れ検査を行
なう場合、トンネル内が暗いため、トンネル壁面の変状
を見逃す確率が高く、アーチ部などの高所の変状を把握
し難く、また、得られる検査結果に個人誤差などがあ
り、客観性に乏しいと共に、調査に多大な時間と費用を
要するという問題がある。
【０００８】また、トンネルのひび割れを繊維シートで
補強した場合においても、その補強箇所の異常を目視に
より検査しなければならず、ひび割れ検査の場合と同様
の問題がある。
補強した場合においても、その補強箇所の異常を目視に
より検査しなければならず、ひび割れ検査の場合と同様
の問題がある。
【０００９】また、補強材として電気的に導通性を有す
る炭素繊維シートを使用し、炭素繊維糸状の電気抵抗の
変化を測定して構造物の疲労、劣化を検知するようにし
た構造物のモニタリング方法は、鉄道トンネルのように
架線等の電気設備が設けられる場合には導電体である炭
素繊維シートを使用することに問題がある。すなわち、
壁面から炭素繊維シートが剥離した場合に、この剥離し
た炭素繊維シートによって電気設備に短絡事故が発生す
る可能性があるので、電気設備が設けられているトンネ
ルには炭素繊維シートを使用することができない。
る炭素繊維シートを使用し、炭素繊維糸状の電気抵抗の
変化を測定して構造物の疲労、劣化を検知するようにし
た構造物のモニタリング方法は、鉄道トンネルのように
架線等の電気設備が設けられる場合には導電体である炭
素繊維シートを使用することに問題がある。すなわち、
壁面から炭素繊維シートが剥離した場合に、この剥離し
た炭素繊維シートによって電気設備に短絡事故が発生す
る可能性があるので、電気設備が設けられているトンネ
ルには炭素繊維シートを使用することができない。
【００１０】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、トンネルにおける内壁面のひび割れ幅を遠
隔地点で正確に計測し得るトンネルひび割れ検知方法及
び装置を提供することを目的とする。また、本発明は、
トンネル内の補強箇所における補強材の剥離を遠隔地点
で正確に計測し得るトンネル補強材剥離検知方法及び装
置を提供することを目的とする。
れたもので、トンネルにおける内壁面のひび割れ幅を遠
隔地点で正確に計測し得るトンネルひび割れ検知方法及
び装置を提供することを目的とする。また、本発明は、
トンネル内の補強箇所における補強材の剥離を遠隔地点
で正確に計測し得るトンネル補強材剥離検知方法及び装
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の発明に係るトンネ
ルひび割れ検知方法は、トンネル内のひび割れをまたぐ
ように、かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定
し、ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを
歪み計測器にて計測し、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、
この歪み変化量により予め計測しておいた歪み変化量と
ひび割れ幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅
変化量を求めることを特徴とする。
ルひび割れ検知方法は、トンネル内のひび割れをまたぐ
ように、かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定
し、ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを
歪み計測器にて計測し、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、
この歪み変化量により予め計測しておいた歪み変化量と
ひび割れ幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅
変化量を求めることを特徴とする。
【００１２】第２の発明に係るトンネルひび割れ検知方
法は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定し、ひび割れ監視
区間における前記光ファイバの歪みを歪み計測器にて計
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、この歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求めると
共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅を加算し
て現在のひび割れ幅を算出することを特徴とする。
法は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定し、ひび割れ監視
区間における前記光ファイバの歪みを歪み計測器にて計
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、この歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求めると
共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅を加算し
て現在のひび割れ幅を算出することを特徴とする。
【００１３】第３の発明に係るトンネルひび割れ検知装
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求める手
段とを具備したことを特徴とする。
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求める手
段とを具備したことを特徴とする。
【００１４】第４の発明に係るトンネルひび割れ検知装
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求める手
段と、前記ひび割れ幅変化量から求まるひび割れ幅変化
率を基準値と比較し、ひび割れ幅変化率が基準値以上と
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。
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求める手
段と、前記ひび割れ幅変化量から求まるひび割れ幅変化
率を基準値と比較し、ひび割れ幅変化率が基準値以上と
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の発明に係るトンネルひび割れ検知装
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求めると
共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅を加算し
て現在のひび割れ幅を算出するひび割れ幅算出手段とを
具備したことを特徴とする。
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求めると
共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅を加算し
て現在のひび割れ幅を算出するひび割れ幅算出手段とを
具備したことを特徴とする。
【００１６】第６の発明に係るトンネルひび割れ検知装
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求めると
共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅を加算し
て現在のひび割れ幅を算出するひび割れ幅算出手段と、
このひび割れ幅算出手段により算出された現在ひび割れ
幅と基準値とを比較し、現在ひび割れ幅が基準値以上と
なった場合に警報を発することを特徴とする警報手段と
を具備したことを特徴とする。
置は、トンネル内のひび割れをまたぐように、かつ緩み
がないように光ファイバを壁面に固定する固定手段と、
ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを計測
する歪み計測器と、この歪み計測器で計測された値と前
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
変化量を求める手段と、この手段で求めた歪み変化量に
より予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ幅変化量
の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を求めると
共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅を加算し
て現在のひび割れ幅を算出するひび割れ幅算出手段と、
このひび割れ幅算出手段により算出された現在ひび割れ
幅と基準値とを比較し、現在ひび割れ幅が基準値以上と
なった場合に警報を発することを特徴とする警報手段と
を具備したことを特徴とする。
【００１７】第７の発明は、第３〜第６の発明に係るト
ンネルひび割れ検知装置において、固定手段により光フ
ァイバを複数回折り返して固定することを特徴とする。
ンネルひび割れ検知装置において、固定手段により光フ
ァイバを複数回折り返して固定することを特徴とする。
【００１８】第８の発明は、トンネル内の壁面を補強し
た補強材の表面に光ファイバを固定し、前記光ファイバ
の歪みと位置の関係を計測して補強材の剥離を検知する
トンネル補強材剥離検知方法において、前記トンネル内
面の補強材の表面に光ファイバを張力をかけながらひび
割れの上に一方の固定端が位置するように固定すると共
に、剥離監視位置における光ファイバの歪みを歪み計測
器で計測し、前記剥離監視位置の歪みが引張り歪みから
圧縮歪みに変化した状態を検出して補強材の剥離を検知
することを特徴とする。
た補強材の表面に光ファイバを固定し、前記光ファイバ
の歪みと位置の関係を計測して補強材の剥離を検知する
トンネル補強材剥離検知方法において、前記トンネル内
面の補強材の表面に光ファイバを張力をかけながらひび
割れの上に一方の固定端が位置するように固定すると共
に、剥離監視位置における光ファイバの歪みを歪み計測
器で計測し、前記剥離監視位置の歪みが引張り歪みから
圧縮歪みに変化した状態を検出して補強材の剥離を検知
することを特徴とする。
【００１９】第９の発明は、トンネル内の壁面を補強し
た補強材の表面に光ファイバを固定し、前記光ファイバ
の歪と位置の関係を計測して補強材の剥離を検知するト
ンネル補強材剥離検知装置において、前記トンネル内面
の補強材の表面に光ファイバを張力をかけながらひび割
れの上に一方の固定端が位置するように固定する固定手
段と、剥離監視位置における光ファイバの歪みを計測す
る歪み計測器と、この歪み計測器により計測された歪み
を記憶する記憶手段と、前記歪み計測器により今回計測
された歪と前記記憶手段に記憶された前回計測時の歪み
とを比較し、計測された歪が引張り歪みから圧縮歪みに
変化した状態を検出して補強材の剥離を検知する手段と
を具備したことを特徴とする。
た補強材の表面に光ファイバを固定し、前記光ファイバ
の歪と位置の関係を計測して補強材の剥離を検知するト
ンネル補強材剥離検知装置において、前記トンネル内面
の補強材の表面に光ファイバを張力をかけながらひび割
れの上に一方の固定端が位置するように固定する固定手
段と、剥離監視位置における光ファイバの歪みを計測す
る歪み計測器と、この歪み計測器により計測された歪み
を記憶する記憶手段と、前記歪み計測器により今回計測
された歪と前記記憶手段に記憶された前回計測時の歪み
とを比較し、計測された歪が引張り歪みから圧縮歪みに
変化した状態を検出して補強材の剥離を検知する手段と
を具備したことを特徴とする。
【００２０】第１０の発明は、前記第９の発明におい
て、固定手段により光ファイバを複数回折り返して固定
することを特徴とする。
て、固定手段により光ファイバを複数回折り返して固定
することを特徴とする。
【００２１】
【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。
施形態を説明する。
【００２２】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態に係るトンネルひび割れ検知装置の構成を示す図
である。図１では、トンネル覆工のひび割れ部分の進行
を検知するために、トンネル１の長手方向に沿って内壁
に光ファイバ２を敷設している。光ファイバ２を敷設す
る際に、図２に示すようにトンネル覆工３のひび割れ４
をまたぐように、かつ緩みがないように光ファイバ２を
接着剤により壁面に固定する。この場合、光ファイバ２
は、ひび割れ４をまたいだ両側において例えば固定部材
５により壁面に接着固定すると共に、固定部分の間は緩
みのない程度の張力をかける。上記光ファイバ２の固定
間隔は、ひび割れ４の幅に極力近い方が良いが、光ファ
イバ２の距離分解能に応じて設定される。
施形態に係るトンネルひび割れ検知装置の構成を示す図
である。図１では、トンネル覆工のひび割れ部分の進行
を検知するために、トンネル１の長手方向に沿って内壁
に光ファイバ２を敷設している。光ファイバ２を敷設す
る際に、図２に示すようにトンネル覆工３のひび割れ４
をまたぐように、かつ緩みがないように光ファイバ２を
接着剤により壁面に固定する。この場合、光ファイバ２
は、ひび割れ４をまたいだ両側において例えば固定部材
５により壁面に接着固定すると共に、固定部分の間は緩
みのない程度の張力をかける。上記光ファイバ２の固定
間隔は、ひび割れ４の幅に極力近い方が良いが、光ファ
イバ２の距離分解能に応じて設定される。
【００２３】光ファイバ２の距離分解能が長い場合に
は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように折り返して固定す
ることで固定間隔を短くする。図３（ａ）は、光ファイ
バ２を４回折り返して２．５巻（５本）のループ２ａを
形成した場合である。上記光ファイバ２の各折り返し点
は、所定の長さを有する固定部材５を用いて接着剤によ
り壁面に固定する。また、図３（ｂ）は、ひび割れ４の
両側にそれぞれ２個の固定部材５を設け、この固定部材
５に光ファイバ２を巻き付けて２．５巻（５本）のルー
プ２ａを形成した場合の例を示したものである。上記光
ファイバ２は、固定部材５に巻き付ける所で接着剤によ
り固定する。上記のように光ファイバ２を折り返して
２．５巻（５本）のループ２ａを形成した場合には、例
えば光ファイバ２の距離分解能が２ｍであっても、ひび
割れ４に対する光ファイバ２の固定間隔を１／５の４０
ｃｍとすることができる。
は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように折り返して固定す
ることで固定間隔を短くする。図３（ａ）は、光ファイ
バ２を４回折り返して２．５巻（５本）のループ２ａを
形成した場合である。上記光ファイバ２の各折り返し点
は、所定の長さを有する固定部材５を用いて接着剤によ
り壁面に固定する。また、図３（ｂ）は、ひび割れ４の
両側にそれぞれ２個の固定部材５を設け、この固定部材
５に光ファイバ２を巻き付けて２．５巻（５本）のルー
プ２ａを形成した場合の例を示したものである。上記光
ファイバ２は、固定部材５に巻き付ける所で接着剤によ
り固定する。上記のように光ファイバ２を折り返して
２．５巻（５本）のループ２ａを形成した場合には、例
えば光ファイバ２の距離分解能が２ｍであっても、ひび
割れ４に対する光ファイバ２の固定間隔を１／５の４０
ｃｍとすることができる。
【００２４】また、ひび割れ４が複数ある場合は、次の
ひび割れ４との間の光ファイバ２に緩み、つまり、あそ
び部を設け、各ひび割れ４部分における光ファイバ２の
張力が互いに影響しないようにしている。
ひび割れ４との間の光ファイバ２に緩み、つまり、あそ
び部を設け、各ひび割れ４部分における光ファイバ２の
張力が互いに影響しないようにしている。
【００２５】そして、上記光ファイバ２の始端部には、
例えば光ファイバ損失分布測定器（ＯＴＤＲ：Optical
Time Domain Reflectometry）や歪み分布測定器（ＢＯ
ＴＤＲ：Brillouin Optical Time Domain Reflectometr
y）等の歪み計測器６が接続され、光ファイバ２の末端
には終端処理用ループ（図示せず）が設けられる。上記
歪み計測器６は、例えばトンネルの外部、すなわち遠隔
地点において、光ファイバ２に接続される。また、上記
歪み計測器６の計測結果は、演算処理装置７に入力され
る。この演算処理装置７は、歪み計測器６の計測値から
上記ひび割れ４の幅を求めるためのもので、その詳細に
ついては後述する。
例えば光ファイバ損失分布測定器（ＯＴＤＲ：Optical
Time Domain Reflectometry）や歪み分布測定器（ＢＯ
ＴＤＲ：Brillouin Optical Time Domain Reflectometr
y）等の歪み計測器６が接続され、光ファイバ２の末端
には終端処理用ループ（図示せず）が設けられる。上記
歪み計測器６は、例えばトンネルの外部、すなわち遠隔
地点において、光ファイバ２に接続される。また、上記
歪み計測器６の計測結果は、演算処理装置７に入力され
る。この演算処理装置７は、歪み計測器６の計測値から
上記ひび割れ４の幅を求めるためのもので、その詳細に
ついては後述する。
【００２６】次に上記歪み計測器６として用いられる歪
み分布測定器（ＢＯＴＤＲ）について説明する。この歪
み分布測定器（ＢＯＴＤＲ）は、光ファイバの散乱光を
分析することにより、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、すなわちそれと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、ブリルアン周波数シフトの変化量から、光ファイ
バ（あるいは光ケーブル）の歪み分布を測定している。
み分布測定器（ＢＯＴＤＲ）について説明する。この歪
み分布測定器（ＢＯＴＤＲ）は、光ファイバの散乱光を
分析することにより、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、すなわちそれと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、ブリルアン周波数シフトの変化量から、光ファイ
バ（あるいは光ケーブル）の歪み分布を測定している。
【００２７】上記歪み分布測定器（ＢＯＴＤＲ）は、光
ファイバの片端からパルスを入射し、該光ファイバ内で
生じるブリルアン散乱光及びレーリー散乱光の後方散乱
光をコヒーレント検波方法により好感度に検知する。こ
のとき、散乱光の光波と光ファイバ中の音波との相互作
用により入射したパルス光の光周波数に対して上方及び
下方にシフトしたブリルアン散乱光が検知されることを
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。
ファイバの片端からパルスを入射し、該光ファイバ内で
生じるブリルアン散乱光及びレーリー散乱光の後方散乱
光をコヒーレント検波方法により好感度に検知する。こ
のとき、散乱光の光波と光ファイバ中の音波との相互作
用により入射したパルス光の光周波数に対して上方及び
下方にシフトしたブリルアン散乱光が検知されることを
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。
【００２８】図４は、歪み分布測定器（ＢＯＴＤＲ）１
０の基本構成を示す図である。光源１１から発光した光
周波数νのＣＷ光は、光周波数シフタ１２によりΔνの
周波数シフトを受け、光周波数ν＋Δνのパルス光とし
て被測定光ファイバ１３の片端から入射される。このパ
ルス光の入射により光ファイバ１３内で散乱光が発生す
る。この散乱光のうち、後方散乱光が光周波数νのＣＷ
光（ローカル光）と合波され、検波器１４へ入射され
る。
０の基本構成を示す図である。光源１１から発光した光
周波数νのＣＷ光は、光周波数シフタ１２によりΔνの
周波数シフトを受け、光周波数ν＋Δνのパルス光とし
て被測定光ファイバ１３の片端から入射される。このパ
ルス光の入射により光ファイバ１３内で散乱光が発生す
る。この散乱光のうち、後方散乱光が光周波数νのＣＷ
光（ローカル光）と合波され、検波器１４へ入射され
る。
【００２９】ブリルアン散乱光の周波数は、入射パルス
光に対してブリルアン周波数シフトνB だけシフトする
ため、光周波数シフタ１２の周波数シフト量ΔνをνB
にすることにより、後方散乱光に含まれるブリルアン後
方散乱光のみを検知することができる。
光に対してブリルアン周波数シフトνB だけシフトする
ため、光周波数シフタ１２の周波数シフト量ΔνをνB
にすることにより、後方散乱光に含まれるブリルアン後
方散乱光のみを検知することができる。
【００３０】上記光周波数シフタ１２の周波数シフト量
を変化さながら繰り返し測定を行なうことにより、光フ
ァイバの長手方向の各位置におけるブリルアンスペクト
ル、すなわちブリルアン周波数シフトνB の分布を測定
することができる。ブリルアン周波数シフトνB は、光
ファイバに生じた歪みに比例して変化する。その関係を
次式（１）に示す。
を変化さながら繰り返し測定を行なうことにより、光フ
ァイバの長手方向の各位置におけるブリルアンスペクト
ル、すなわちブリルアン周波数シフトνB の分布を測定
することができる。ブリルアン周波数シフトνB は、光
ファイバに生じた歪みに比例して変化する。その関係を
次式（１）に示す。
【００３１】 ν（ε）＝νB （０）×（１＋Ｋ×ε） ・・・（１） ν（ε）：実測のブリルアンスペクトルの最大レベルの
周波数 νB （０）：光ファイバの固有ブリルアン周波数シフト
（ゼロ歪みの周波数） Ｋ：歪み係数 ε：歪み量（％） 上記歪み分布測定器１０等の歪み計測器６によりひび割
れ監視区間における光ファイバの歪みを計測し、その計
測値を演算処理装置７に入力する。この演算処理装置７
は、例えば図５に示すようにＣＰＵ（中央処理装置）２
１、入力装置２２、記憶装置２３、表示装置２４等から
なっている。なお、必要に応じて演算結果等を印刷する
プリンタ（図示せず）を設けても良い。上記記憶装置２
３には、初期歪み用メモリ２５、初期ひび割れ幅用メモ
リ２６、歪／幅テーブル（歪み変化とひび割れ幅変化対
応テーブル）２７、データメモリ２８等の各種メモリが
設けられている。
周波数 νB （０）：光ファイバの固有ブリルアン周波数シフト
（ゼロ歪みの周波数） Ｋ：歪み係数 ε：歪み量（％） 上記歪み分布測定器１０等の歪み計測器６によりひび割
れ監視区間における光ファイバの歪みを計測し、その計
測値を演算処理装置７に入力する。この演算処理装置７
は、例えば図５に示すようにＣＰＵ（中央処理装置）２
１、入力装置２２、記憶装置２３、表示装置２４等から
なっている。なお、必要に応じて演算結果等を印刷する
プリンタ（図示せず）を設けても良い。上記記憶装置２
３には、初期歪み用メモリ２５、初期ひび割れ幅用メモ
リ２６、歪／幅テーブル（歪み変化とひび割れ幅変化対
応テーブル）２７、データメモリ２８等の各種メモリが
設けられている。
【００３２】上記初期歪み用メモリ２５には、光ファイ
バ２を設置した際の各ひび割れ４に対する光ファイバ歪
み（初期歪み）を歪み計測器６で計測して記憶させ、初
期ひび割れ幅用メモリ２６には各ひび割れ４に対する初
期ひび割れ幅を計測して記憶させる。また、歪／幅テー
ブル２７には、予め計測しておいた光ファイバ歪み値変
化量とひび割れ幅変化量との対応関係を記憶させる。
バ２を設置した際の各ひび割れ４に対する光ファイバ歪
み（初期歪み）を歪み計測器６で計測して記憶させ、初
期ひび割れ幅用メモリ２６には各ひび割れ４に対する初
期ひび割れ幅を計測して記憶させる。また、歪／幅テー
ブル２７には、予め計測しておいた光ファイバ歪み値変
化量とひび割れ幅変化量との対応関係を記憶させる。
【００３３】図６は予め計測した光ファイバ歪み値変化
量（με）とひび割れ幅変化量（ｍｍ）との関係の一例
をグラフで示し、図７は計測データの一部を数値で示し
たものである。なお、図６中の直線は、上記計測データ
を直線近似したものである。上記図６、図７に示すよう
な計測値を演算処理装置７のＣＰＵ２１に入力し、この
ＣＰＵ２１で例えば計測値から光ファイバ歪み値変化量
（με）とひび割れ幅変化量（ｍｍ）との関係を例えば
直線近似した変換テーブルを作成し、記憶装置２３に歪
／幅テーブル２７として記憶する。この結果、ひび割れ
幅変化量をｙ、光ファイバ歪み値変化量をＸとすると、
ひび割れ幅変化量ｙは、 ｙ＝ａＸ の式で求めることが可能となる。なお、上式における
「ａ」は、ひび割れ幅変化量と光ファイバ歪み値変化量
との関係を示す係数である。
量（με）とひび割れ幅変化量（ｍｍ）との関係の一例
をグラフで示し、図７は計測データの一部を数値で示し
たものである。なお、図６中の直線は、上記計測データ
を直線近似したものである。上記図６、図７に示すよう
な計測値を演算処理装置７のＣＰＵ２１に入力し、この
ＣＰＵ２１で例えば計測値から光ファイバ歪み値変化量
（με）とひび割れ幅変化量（ｍｍ）との関係を例えば
直線近似した変換テーブルを作成し、記憶装置２３に歪
／幅テーブル２７として記憶する。この結果、ひび割れ
幅変化量をｙ、光ファイバ歪み値変化量をＸとすると、
ひび割れ幅変化量ｙは、 ｙ＝ａＸ の式で求めることが可能となる。なお、上式における
「ａ」は、ひび割れ幅変化量と光ファイバ歪み値変化量
との関係を示す係数である。
【００３４】次に上記実施形態における演算処理装置７
の動作を図８に示すフローチャートを参照して説明す
る。演算処理装置７におけるＣＰＵ２１は、まず、処理
番号Ｎ（計測位置を示す）を設定して（ステップＡ
１）、歪み計測器６により各ひび割れ監視区間における
光ファイバ２の歪みを計測し（ステップＡ２）、処理番
号に対応した光ファイバ２上の位置ＸN ，初期歪み値ε
N0 ，及び初期ひび割れ幅ｇN0を取得する（ステップＡ
３）。次いで、ひび割れ位置に対応する歪み値εN を取
得し（ステップＡ４）、この歪み値εN から初期歪み値
εN0 を減算して歪み変化量ΔεN を取得する（ステッ
プＡ５）。次に、ＣＰＵ２１は、上記歪み変化量ΔεN
を予め歪／幅テーブル２７に記憶させておいた「歪とひ
び割れ幅との関係」に代入し、ひび割れ幅変化量ΔｇN
を取得する（ステップＡ６）。このひび割れ幅変化量Δ
ｇNにひび割れ幅の初期値ｇN0 を加算して現在のひび割
れ幅（推定値）ｇN を得る（ステップＡ７）。このひび
割れ幅ｇN を時刻ｔとの対応を取り、データｇ（N，
ｔ）としてデータメモリ２８に保存する（ステップＡ
８）。
の動作を図８に示すフローチャートを参照して説明す
る。演算処理装置７におけるＣＰＵ２１は、まず、処理
番号Ｎ（計測位置を示す）を設定して（ステップＡ
１）、歪み計測器６により各ひび割れ監視区間における
光ファイバ２の歪みを計測し（ステップＡ２）、処理番
号に対応した光ファイバ２上の位置ＸN ，初期歪み値ε
N0 ，及び初期ひび割れ幅ｇN0を取得する（ステップＡ
３）。次いで、ひび割れ位置に対応する歪み値εN を取
得し（ステップＡ４）、この歪み値εN から初期歪み値
εN0 を減算して歪み変化量ΔεN を取得する（ステッ
プＡ５）。次に、ＣＰＵ２１は、上記歪み変化量ΔεN
を予め歪／幅テーブル２７に記憶させておいた「歪とひ
び割れ幅との関係」に代入し、ひび割れ幅変化量ΔｇN
を取得する（ステップＡ６）。このひび割れ幅変化量Δ
ｇNにひび割れ幅の初期値ｇN0 を加算して現在のひび割
れ幅（推定値）ｇN を得る（ステップＡ７）。このひび
割れ幅ｇN を時刻ｔとの対応を取り、データｇ（N，
ｔ）としてデータメモリ２８に保存する（ステップＡ
８）。
【００３５】そして、上記ひび割れ幅ｇ（N,t）及びそ
のひび割れ幅変化率（ｇ（N,t）-ｇ（N,t-1））を基準
ひび割れ幅ｇA ，及び基準ひび割れ幅変化率ΔｇA と比
較して、基準値以上になるかを評価する（ステップＡ
９）。すなわち、 ｇ（N,t）＞ ｇA ｇ（N,t）-ｇ（N,t-1）＞ ΔｇA 但し、「ｔ−１」は、１回前あるいは一定期間前を意味
する。
のひび割れ幅変化率（ｇ（N,t）-ｇ（N,t-1））を基準
ひび割れ幅ｇA ，及び基準ひび割れ幅変化率ΔｇA と比
較して、基準値以上になるかを評価する（ステップＡ
９）。すなわち、 ｇ（N,t）＞ ｇA ｇ（N,t）-ｇ（N,t-1）＞ ΔｇA 但し、「ｔ−１」は、１回前あるいは一定期間前を意味
する。
【００３６】の比較処理を行なって、ひび割れ幅ｇ（N,
t）が基準値ｇA 以上であるか、また、そのひび割れ幅
変化率が基準ひび割れ幅変化率ΔｇA 以上であるかを評
価する。
t）が基準値ｇA 以上であるか、また、そのひび割れ幅
変化率が基準ひび割れ幅変化率ΔｇA 以上であるかを評
価する。
【００３７】上記の評価を行なった結果、ひび割れ幅ｇ
（N,t）及びそのひび割れ幅変化率が基準値以上でなけ
れば、位置を変更、すなわちＮの値を変更して上記と同
様の処理を実行する（ステップＡ１０）。そして、計測
処理を終了した後は、計測結果を表示装置２４に表示
し、必要に応じて印刷する。
（N,t）及びそのひび割れ幅変化率が基準値以上でなけ
れば、位置を変更、すなわちＮの値を変更して上記と同
様の処理を実行する（ステップＡ１０）。そして、計測
処理を終了した後は、計測結果を表示装置２４に表示
し、必要に応じて印刷する。
【００３８】また、上記ステップＡ９で評価を行なった
結果、ひび割れ幅ｇ（N,t）及び、ひび割れ幅変化率の
一方あるいは両方が基準値以上であった場合は、警報を
発すると共に警報を示すメッセージ及び計測値を表示装
置２４上に表示する（ステップＡ１１）。この場合、更
に、危険を示す情報を演算処理装置７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。
結果、ひび割れ幅ｇ（N,t）及び、ひび割れ幅変化率の
一方あるいは両方が基準値以上であった場合は、警報を
発すると共に警報を示すメッセージ及び計測値を表示装
置２４上に表示する（ステップＡ１１）。この場合、更
に、危険を示す情報を演算処理装置７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。
【００３９】なお、上記歪み計測器６及び演算処理装置
７は、光ファイバ２に常時接続しておいても良いが、例
えば定期点検の際に光ファイバ２に接続してひび割れ幅
を検知するようにしても良い。
７は、光ファイバ２に常時接続しておいても良いが、例
えば定期点検の際に光ファイバ２に接続してひび割れ幅
を検知するようにしても良い。
【００４０】上記のように歪み計測器６の計測結果を演
算処理装置７に入力し、予め計測して歪／幅テーブル２
７に記憶させておいた歪とひび割れ幅との関係からひび
割れ幅を求めることにより、ひび割れ幅を高精度で検知
することができる。
算処理装置７に入力し、予め計測して歪／幅テーブル２
７に記憶させておいた歪とひび割れ幅との関係からひび
割れ幅を求めることにより、ひび割れ幅を高精度で検知
することができる。
【００４１】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について説明する。この第２実施形態は、図９に示す
ようにトンネル覆工３の内壁面を例えば繊維シート等の
補強材３１により補強した場合において、補強材３１の
剥離を光ファイバ２を利用して検知する場合の例につい
て示したものである。
態について説明する。この第２実施形態は、図９に示す
ようにトンネル覆工３の内壁面を例えば繊維シート等の
補強材３１により補強した場合において、補強材３１の
剥離を光ファイバ２を利用して検知する場合の例につい
て示したものである。
【００４２】トンネル覆工３の内壁面を補強材３１によ
り補強する際、ひび割れ４の位置を確認しておき、補強
終了後、補強材３１の表面上に上記ひび割れ４と直交す
る方向に光ファイバ２を配設し、２点を固定部材５で接
着固定する。この場合、光ファイバ２は、ひび割れ４の
上に一方の固定端が位置するように例えば直径が６０ｍ
ｍ程度の固定部材５を用いて接着固定する。上記光ファ
イバ２の固定部分の間は緩みのない程度の張力をかけ、
その固定間隔は光ファイバ２の距離分解能に応じて設定
する。光ファイバ２の距離分解能が長い場合には、上記
図３に示したように折り返して固定することで固定間隔
を短くする。また、上記光ファイバ２は、他の補強部分
においても同様にひび割れ４の上に一方の固定端が位置
するように固定部材５により固定される。
り補強する際、ひび割れ４の位置を確認しておき、補強
終了後、補強材３１の表面上に上記ひび割れ４と直交す
る方向に光ファイバ２を配設し、２点を固定部材５で接
着固定する。この場合、光ファイバ２は、ひび割れ４の
上に一方の固定端が位置するように例えば直径が６０ｍ
ｍ程度の固定部材５を用いて接着固定する。上記光ファ
イバ２の固定部分の間は緩みのない程度の張力をかけ、
その固定間隔は光ファイバ２の距離分解能に応じて設定
する。光ファイバ２の距離分解能が長い場合には、上記
図３に示したように折り返して固定することで固定間隔
を短くする。また、上記光ファイバ２は、他の補強部分
においても同様にひび割れ４の上に一方の固定端が位置
するように固定部材５により固定される。
【００４３】そして、上記光ファイバ２の始端部には、
剥離監視位置における光ファイバ２の歪みを計測する歪
み計測器６、演算処理装置７が接続され、光ファイバ２
の末端には終端処理用ループ（図示せず）が設けられ
る。
剥離監視位置における光ファイバ２の歪みを計測する歪
み計測器６、演算処理装置７が接続され、光ファイバ２
の末端には終端処理用ループ（図示せず）が設けられ
る。
【００４４】上記の構成において、トンネル１が変形し
てひび割れ４の幅が広くなる際、図１０に矢印で示すよ
うに補強材３１に引張り歪みが発生し、それに伴って光
ファイバ２に引張り歪みが発生する。この光ファイバ２
の引張り歪みは、歪み計測器６にて計測され、その計測
値が演算処理装置７に入力される。
てひび割れ４の幅が広くなる際、図１０に矢印で示すよ
うに補強材３１に引張り歪みが発生し、それに伴って光
ファイバ２に引張り歪みが発生する。この光ファイバ２
の引張り歪みは、歪み計測器６にて計測され、その計測
値が演算処理装置７に入力される。
【００４５】その後、トンネル１の変形が進み、ひび割
れ４の幅が広くなるに伴って光ファイバ２の引張り歪み
が増大し、やがて図１１に示すように補強材３１がトン
ネル覆工３の内壁面から剥離する。補強材３１がトンネ
ル覆工３の内壁面から剥離すると、剥離開始位置、すな
わち、ひび割れ４の位置にある固定部材５が補強材３１
と一緒に壁面から浮くために光ファイバ２の張力が減少
して見かけ上、圧縮歪みが発生する。従って、歪み計測
器６により計測された光ファイバ２の歪みを演算処理装
置７でメモリに記憶し、常時あるいは予め設定された一
定時間毎に前回計測した歪と今回計測した歪とを比較
し、引張り歪みから圧縮歪みに変化した位置を検知する
ことにより、補強材３１が剥離した位置を検知すること
ができる。
れ４の幅が広くなるに伴って光ファイバ２の引張り歪み
が増大し、やがて図１１に示すように補強材３１がトン
ネル覆工３の内壁面から剥離する。補強材３１がトンネ
ル覆工３の内壁面から剥離すると、剥離開始位置、すな
わち、ひび割れ４の位置にある固定部材５が補強材３１
と一緒に壁面から浮くために光ファイバ２の張力が減少
して見かけ上、圧縮歪みが発生する。従って、歪み計測
器６により計測された光ファイバ２の歪みを演算処理装
置７でメモリに記憶し、常時あるいは予め設定された一
定時間毎に前回計測した歪と今回計測した歪とを比較
し、引張り歪みから圧縮歪みに変化した位置を検知する
ことにより、補強材３１が剥離した位置を検知すること
ができる。
【００４６】図１２は、大型トンネルをモデルとして、
補強材３１の剥離に伴う光ファイバ２の歪分布の変化状
態を示したもので、横軸に光ファイバの位置（ｍｍ）を
とり、縦軸に光ファイバ歪み（με）をとって示した。
図１２（ａ）は、補強材３１が剥離する前における光フ
ァイバ２の歪み発生状態を示したもので、ひび割れ４が
発生している位置に大きな引張り歪みが発生している。
図１２（ｂ）は、補強材３１が壁面から剥離したときの
光ファイバ２の歪み発生状態を示したもので、剥離した
位置に大きな圧縮歪みが発生している。
補強材３１の剥離に伴う光ファイバ２の歪分布の変化状
態を示したもので、横軸に光ファイバの位置（ｍｍ）を
とり、縦軸に光ファイバ歪み（με）をとって示した。
図１２（ａ）は、補強材３１が剥離する前における光フ
ァイバ２の歪み発生状態を示したもので、ひび割れ４が
発生している位置に大きな引張り歪みが発生している。
図１２（ｂ）は、補強材３１が壁面から剥離したときの
光ファイバ２の歪み発生状態を示したもので、剥離した
位置に大きな圧縮歪みが発生している。
【００４７】上記のように補強材３１がトンネル覆工３
の内壁面から剥離すると、剥離開始位置にある固定部材
５が補強材３１と一緒に壁面から浮くために光ファイバ
２の張力が減少して見かけ上圧縮歪みが発生するので、
引張り歪みから圧縮歪みに変化した位置を演算処理装置
７にて検知することにより、補強材３１が剥離した位置
を確実に検知することができる。また、光ファイバの引
張り歪みから圧縮歪みに変化する点を検出するようにし
ているので、補強材３１として導電性のものを使用する
ことなく補強材３１の剥離を検出でき、電気設備が設置
される鉄道トンネル等においても安全に使用することが
できる。
の内壁面から剥離すると、剥離開始位置にある固定部材
５が補強材３１と一緒に壁面から浮くために光ファイバ
２の張力が減少して見かけ上圧縮歪みが発生するので、
引張り歪みから圧縮歪みに変化した位置を演算処理装置
７にて検知することにより、補強材３１が剥離した位置
を確実に検知することができる。また、光ファイバの引
張り歪みから圧縮歪みに変化する点を検出するようにし
ているので、補強材３１として導電性のものを使用する
ことなく補強材３１の剥離を検出でき、電気設備が設置
される鉄道トンネル等においても安全に使用することが
できる。
【００４８】上記演算処理装置７の検知結果は、第１実
施形態と同様に表示装置に表示し、必要に応じて印刷す
る。また、演算処理装置７が補強材３１の剥離を検知し
た場合、警報を発すると共に、補強材３１が剥離した位
置情報を表示装置２４に表示する。この場合、更に、上
記補強材３１が剥離したことを示す危険情報を演算処理
装置７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。
施形態と同様に表示装置に表示し、必要に応じて印刷す
る。また、演算処理装置７が補強材３１の剥離を検知し
た場合、警報を発すると共に、補強材３１が剥離した位
置情報を表示装置２４に表示する。この場合、更に、上
記補強材３１が剥離したことを示す危険情報を演算処理
装置７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。
【００４９】なお、上記歪み計測器６及び演算処理装置
７は、光ファイバ２に常時接続しておいても良いが、例
えば定期点検の際に光ファイバ２に接続して補強材３１
の剥離を検知するようにしても良い。
７は、光ファイバ２に常時接続しておいても良いが、例
えば定期点検の際に光ファイバ２に接続して補強材３１
の剥離を検知するようにしても良い。
【００５０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ト
ンネル内にひび割れ幅を検知するための光ファイバを設
置し、この光ファイバの歪みを歪み計測器で計測して演
算処理装置に入力し、予め計測して歪／幅テーブルに記
憶させておいた歪みとひび割れ幅との関係からひび割れ
幅を求めるようにしたので、ひび割れ幅を高精度で求め
ることができる。
ンネル内にひび割れ幅を検知するための光ファイバを設
置し、この光ファイバの歪みを歪み計測器で計測して演
算処理装置に入力し、予め計測して歪／幅テーブルに記
憶させておいた歪みとひび割れ幅との関係からひび割れ
幅を求めるようにしたので、ひび割れ幅を高精度で求め
ることができる。
【００５１】また、本発明は、トンネル覆工の内壁面を
補強した補強材の剥離を検知する場合に、補強材の表面
上にひび割れと直交する方向に光ファイバを配設してひ
び割れ上に一方の固定端が位置するように固定し、上記
光ファイバの歪みが引張り歪みから圧縮歪みに変化する
位置を検知するようにしたので、補強材の剥離を確実に
検知することができる。
補強した補強材の剥離を検知する場合に、補強材の表面
上にひび割れと直交する方向に光ファイバを配設してひ
び割れ上に一方の固定端が位置するように固定し、上記
光ファイバの歪みが引張り歪みから圧縮歪みに変化する
位置を検知するようにしたので、補強材の剥離を確実に
検知することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネルひび割れ検
知装置の構成を示す図。
知装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態における光ファイバの敷設状態を示
す図。
す図。
【図３】同実施形態におけるひび割れに対する光ファイ
バのループ装着例を示す図。
バのループ装着例を示す図。
【図４】同実施形態における歪み分布測定器（ＢＯＴＤ
Ｒ）の基本構成を示す図。
Ｒ）の基本構成を示す図。
【図５】同実施形態における演算処理装置の構成例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図６】同実施形態における予め計測した光ファイバ歪
み値変化量とひび割れ幅値変化量との関係を示すグラ
フ。
み値変化量とひび割れ幅値変化量との関係を示すグラ
フ。
【図７】同実施形態における予め計測した光ファイバ歪
み値変化量とひび割れ幅値変化量との関係を数値データ
で示す図。
み値変化量とひび割れ幅値変化量との関係を数値データ
で示す図。
【図８】同実施形態における演算処理装置の動作を示す
フローチャート。
フローチャート。
【図９】本発明の第２実施形態に係るトンネル補強材剥
離検装置の光ファイバの敷設状態を示す図。
離検装置の光ファイバの敷設状態を示す図。
【図１０】同実施形態における補強材が剥離する前の引
張り歪み発生状態を示す図。
張り歪み発生状態を示す図。
【図１１】同実施形態における補強材が壁面から剥離し
たときの圧縮歪み状態を示す図。
たときの圧縮歪み状態を示す図。
【図１２】（ａ）は同実施形態における補強材が剥離す
る前における光ファイバの引張り歪み発生状態を示す
図、（ｂ）は補強材が壁面から剥離したときの光ファイ
バの圧縮歪み発生状態を示す図。
る前における光ファイバの引張り歪み発生状態を示す
図、（ｂ）は補強材が壁面から剥離したときの光ファイ
バの圧縮歪み発生状態を示す図。
１ トンネル ２ 光ファイバ ３ トンネル覆工 ４ ひび割れ ５ 固定部材 ６ 歪み計測器 ７ 演算処理装置 １０ 歪み分布測定器 １１ 光源 １２ 光周波数シフタ １３ 被測定光ファイバ １４ 検波器 ２１ ＣＰＵ ２２ 入力装置 ２３ 記憶装置 ２４ 表示装置 ２５ 初期歪み用メモリ ２６ 初期ひび割れ幅用メモリ ２７ 歪／幅テーブル ２８ データメモリ ３１ 補強材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山浦 剛俊 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 紀 博徳 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 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 Ｆターム(参考） 2D055 LA06 LA13 2F065 AA22 AA61 AA65 BB05 BB24 CC40 DD03 FF41 GG12 LL02 LL37 QQ23 2G086 DD01 DD05
Claims (10)
- 【請求項１】 トンネル内のひび割れをまたぐように、
かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定し、ひび
割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを歪み計測
器にて計測し、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、この歪み
変化量により予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ
幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を
求めることを特徴とするトンネルひび割れ検知方法。 - 【請求項２】 トンネル内のひび割れをまたぐように、
かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定し、ひび
割れ監視区間における前記光ファイバの歪みを歪み計測
器にて計測し、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、この歪み
変化量により予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ
幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を
求めると共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅
を加算して現在のひび割れ幅を算出することを特徴とす
るトンネルひび割れ検知方法。 - 【請求項３】 トンネル内のひび割れをまたぐように、
かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定する固定
手段と、ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪
みを計測する歪み計測器と、この歪み計測器で計測され
た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手段と、この手段で求めた歪み
変化量により予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ
幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を
求める手段とを具備したことを特徴とするトンネルひび
割れ検知装置。 - 【請求項４】 トンネル内のひび割れをまたぐように、
かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定する固定
手段と、ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪
みを計測する歪み計測器と、この歪み計測器で計測され
た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手段と、この手段で求めた歪み
変化量により予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ
幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を
求める手段と、前記ひび割れ幅変化量から求まるひび割
れ幅変化率を基準値と比較し、ひび割れ幅変化率が基準
値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トンネルひび割れ検知装置。 - 【請求項５】 トンネル内のひび割れをまたぐように、
かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定する固定
手段と、ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪
みを計測する歪み計測器と、この歪み計測器で計測され
た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手段と、この手段で求めた歪み
変化量により予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ
幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を
求めると共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅
を加算して現在のひび割れ幅を算出するひび割れ幅算出
手段とを具備したことを特徴とするトンネルひび割れ検
知装置。 - 【請求項６】 トンネル内のひび割れをまたぐように、
かつ緩みがないように光ファイバを壁面に固定する固定
手段と、ひび割れ監視区間における前記光ファイバの歪
みを計測する歪み計測器と、この歪み計測器で計測され
た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手段と、この手段で求めた歪み
変化量により予め計測しておいた歪み変化量とひび割れ
幅変化量の対応テーブルを参照してひび割れ幅変化量を
求めると共に、このひび割れ幅変化量に初期ひび割れ幅
を加算して現在のひび割れ幅を算出するひび割れ幅算出
手段と、このひび割れ幅算出手段により算出された現在
ひび割れ幅と基準値とを比較し、現在ひび割れ幅が基準
値以上となった場合に警報を発することを特徴とする警
報手段とを具備したことを特徴とするトンネルひび割れ
検知装置。 - 【請求項７】 前記固定手段は、光ファイバを複数回折
り返して固定することを特徴とする請求項３、４、５又
は６記載のトンネルひび割れ検知装置。 - 【請求項８】 トンネル内の壁面を補強した補強材の表
面に光ファイバを固定し、前記光ファイバの歪みと位置
の関係を計測して補強材の剥離を検知するトンネル補強
材剥離検知方法において、 前記トンネル内面の補強材の表面に光ファイバを張力を
かけながらひび割れの上に一方の固定端が位置するよう
に固定すると共に、剥離監視位置における光ファイバの
歪みを歪み計測器で計測し、前記剥離監視位置の歪みが
引張り歪みから圧縮歪みに変化した状態を検出して補強
材の剥離を検知することを特徴とするトンネル補強材剥
離検知方法。 - 【請求項９】 トンネル内の壁面を補強した補強材の表
面に光ファイバを固定し、前記光ファイバの歪と位置の
関係を計測して補強材の剥離を検知するトンネル補強材
剥離検知装置において、 前記トンネル内面の補強材の表面に光ファイバを張力を
かけながらひび割れの上に一方の固定端が位置するよう
に固定する固定手段と、剥離監視位置における光ファイ
バの歪みを計測する歪み計測器と、この歪み計測器によ
り計測された歪みを記憶する記憶手段と、前記歪み計測
器により今回計測された歪と前記記憶手段に記憶された
前回計測時の歪みとを比較し、計測された歪が引張り歪
みから圧縮歪みに変化した状態を検出して補強材の剥離
を検知する手段とを具備したことを特徴とするトンネル
補強材剥離検知装置。 - 【請求項１０】 前記固定手段は、光ファイバを複数回
折り返して固定することを特徴とする請求項９記載のト
ンネル補強材剥離検知装置。
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- 1999-08-30 JP JP24333699A patent/JP3534659B2/ja not_active Expired - Lifetime
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