JP2001108493A - 堤体監視システム - Google Patents

堤体監視システム

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JP2001108493A
JP2001108493A JP28975299A JP28975299A JP2001108493A JP 2001108493 A JP2001108493 A JP 2001108493A JP 28975299 A JP28975299 A JP 28975299A JP 28975299 A JP28975299 A JP 28975299A JP 2001108493 A JP2001108493 A JP 2001108493A
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JP
Japan
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optical fiber
embankment
weight
fiber cable
monitoring system
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JP28975299A
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English (en)
Inventor
Takeshi Kawamura
武司 川村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバを用いて堤体の状態変化を把握す
る遠隔監視システムのコスト低減、敷設の容易化、監視
区間の縮小によるきめ細かな監視等を可能ならしめる。 【解決手段】 光ファイバケーブル1をV字パターンが
繰り返される状態に敷設して上側頂点を固定具2で堤体
に固定する。また、光ファイバの下側頂点部に張力バラ
ンサ3を取付け、ウエイト4の変位力がワイヤ5と張力
バランサ3を介して光ファイバケーブルに伝わって光フ
ァイバに引張り歪が生じるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバを用
いて堤体の崩れや洗掘、ひび割れなどの状態変化を把握
する堤体監視システムに関する。なお、ここで云う堤体
は、河川の堤防の堤体に限定されるものではなく、自然
の力で崩れる可能性のある岸壁、崖、土手など、さらに
は人工の構造物で経年劣化あるいは地震等の自然の外力
により構造が変化する可能性があるトンネル、コンクリ
ート製の橋梁、高速道路の高架なども含まれる。
【0002】
【従来の技術】河川の堤防の監視を光ファイバ歪センサ
を用いて行なうシステムを本出願人は、特願平10−3
50019号等で提案している。このシステムでは、堤
体の異常発生を敏感に感知するために、図5及び図6に
示すように、堤体の法面部に歪センサを構成する光ファ
イバケーブル1をジクザグ(W字型)に敷設している。
なお、図はセンサ部を実線で表したが、そのセンサ部は
法面に埋設される。
【0003】かかる監視システムの特徴は、光ファイバ
が引張り歪にのみ反応し、曲げ歪に対しては反応しない
(引張り歪でないと良好な検出感度が得られない)こと
に着目し、堤体のウエイト埋設部に崩れ、洗掘等が生じ
たときにウエイトが宙吊り状態になって光ファイバにウ
エイトの重みによる引張り力が効率良く加わり、それに
よって歪検出が感度良くなされるようにしたところにあ
る。
【0004】洗掘等の異常が生じるのは、堤体の下部で
あろうとの想定のもと、あまり変化しないと思われる堤
防8の天端10側に光ファイバケーブル1を固定し、左
右の固定具2、2間の光ファイバケーブルを法尻側で折
り返し、その折り返し端付近にウエイト4を取付けてV
字状のセンサ部を作り出している。W字型の敷設形態
は、このV字状センサ部を横に連続的に連ならせて監視
領域を広げるために考え出されたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のシステムでは、
法面の上部と下部の間で光ファイバを引き回して敷設す
るので光ファイバの所要長が長くなる。また、光ファイ
バを埋めるための溝をW字型に掘削する必要があり、溝
の掘削距離も長くなる。これに加え、溝の掘削位置を決
めるための測量等も煩雑になり、多くの労力を必要とす
る。そのために、光ファイバの敷設費が高くつく。
【0006】また、W字型の敷設では、センサ性能の面
から光ファイバの法尻側頂点(自由端)の頂角が規制さ
れ、堤体が大きくて図5の上下方向敷設幅Hが大きくな
る場合には、各センサ部の幅Wがどうしても広くなって
しまう。監視をきめ細かく行なうには、センサ部の幅W
をできるだけ縮める必要があるので、複数本のW字型光
ファイバを千鳥配置するなどの工夫が必要になり、これ
もシステムのコストを高める原因となる。
【0007】そこで、この発明は、光ファイバの敷設形
態を工夫して光ファイバの所要長を短縮することを可能
ならしめ、また、敷設の容易化やウエイト数追加による
きめ細かな監視なども図れるようにすることを課題とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、光ファイバケーブルを堤体の
法面又は壁面部にV字パターンが繰り返される状態に敷
設してそのケーブルの上側頂点を堤体の上部に固定し、
さらに、堤体下部の監視対象部に固定部間の光ファイバ
ケーブルに対して引張り歪を加えるようウエイトを設
け、そのウエイトが設置点の下方に変位したときに光フ
ァイバケーブルに生じる引張り歪の有無と発生位置を測
定して堤体の状態変化を把握する堤体監視システムにお
いて、光ファイバケーブルの下側頂点部に、固定部間の
光ファイバケーブルに加わる張力を均一化する張力バラ
ンサを取付け、前記ウエイトをワイヤ等の荷重伝達材を
介して前記張力バランサに接続したのである。
【0009】この監視システムは、各張力バランサに直
線の荷重伝達材を介してウエイトを接続し、さらに、両
端を隣り合う位置の張力バランサに接続したV字状の荷
重伝達材を設けてこのV字状荷重伝達材の下側頂点部に
もウエイトを取付けることができる。
【0010】なお、張力バランサは、張力調整具を有す
る滑車やウエイトの荷重で幅が縮むリンク機構などが好
ましい。後者の平行リンク機構を使用する場合には、平
行リンクの両側部に光ファイバケーブルを固定する。
【0011】
【作用】この発明のシステムでは、ウエイトの変位を荷
重伝達材を介して光ファイバに伝えるので、従来のW字
型敷設に比べて、光ファイバの引き回し幅(図1、図2
のH)を縮めることができ、これにより光ファイバの所
要長と光ファイバを納める溝の掘削長さを大幅に短縮す
ることができる。
【0012】また、光ファイバの下部頂点の頂角(図5
のα)は、検出感度面から90°前後が適当であること
が判っている。この下部頂点の頂角αを従来と同じ値に
した場合、前述の引き回し幅Hが小さいほど各センサ部
の幅W(図1参照)が小さくなるので、ウエイトの間隔
(即ち監視区間)を縮めることができる。しかもそのウ
エイト間隔は、V字状荷重伝達材を追設することによっ
て更に1/2に縮めることができ、これにより、きめ細
かな監視を行うことも可能になる。
【0013】なお、張力バランサとして張力調整具を有
する滑車や平行リンク機構を用いるものは、光ファイバ
ケーブルにプリテンションを加えて検出の感度を高めた
り、ウエイト変位を所定の比率で変化(増減)させて光
ファイバケーブルに伝えたりすることができ、より好ま
しいものになる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1及び図2に、この発明の堤体
監視システムにおける光ファイバケーブルの敷設例を示
す。
【0015】図の1は、金属やプラスチックなどの補強
材で補強した光ファイバケーブル、2はV字パターンが
繰り返されるように引き回した光ファイバケーブルの上
側頂点部を固定する固定具、3は隣り合う固定具間にお
いて光ファイバケーブル1の中間部、即ち下側頂点部に
吊り下げる張力バランサ、4は堤体の下部(監視対象
部)に設置されるウエイト、5はウエイト4の変位を張
力バランサ3に伝達するワイヤである。
【0016】固定具2は、堤体にアンカー(図示せず)
等を用いて固定する。この固定具2は、光ファイバケー
ブル1を無理なく確実に引き留められるローラクリート
などが好ましい。
【0017】張力バランサ3も、光ファイバケーブル1
の曲げ歪を小さく抑えられるものがよい。図1のバラン
サは滑動式、図3のそれは滑車を用いた転動式であり、
どちらも、ウエイト4の変位力が加わると、固定部2、
2間の中間点に動く。そのため、固定部2、2間の光フ
ァイバケーブル1に均一な張力が加わる。
【0018】ウエイト4は、普段は、土盤や構造物に支
えられており、そのウエイト設置部が崩れたり、動いた
りしたときにワイヤ5及び張力バランサ3経由で光ファ
イバケーブル1に荷重が加わるようにしてある。
【0019】なお、図2の張力バランサ3は、堤体に固
定する水密封止が可能なハウジング31内に滑車32を
内部で動けるようにして設け、この滑車32の支持フレ
ームをハウジング31から下側に突出させてフレーム下
端のフック33にワイヤ5を連結している。また、支持
フレームの上側にボルト34を設け、そのボルト34を
ハウジング31で支えた固定板35に貫通させ、ボルト
34に螺合させて固定板35で受け止めたナット36を
回転させて光ファイバケーブル1に適度のプリテンショ
ンを与えるようにしている。プリテンションを与える
と、ウエイト4の変位量が小さくても光ファイバケーブ
ル1に明確な引張り歪が発生し、検出感度が高まる。
【0020】また、図2のシステムは、ワイヤ5をスト
レートなワイヤと隣り合う張力バランサ3、3に接続す
るV字状ワイヤの2種類とし、ストレートワイヤの下端
とV字状ワイヤの下側頂点部に各々ウエイト4を取付け
ており、監視区間を狭くしてきめ細かな監視を行うこと
ができる。
【0021】この図1、図2の如きシステム構成にする
ことで、光ファイバケーブル1の引き回し幅Hを1m程
度、センサ幅Wを1.4m程度にまで縮めることがで
き、光ファイバケーブルの所要長が短くて済む。
【0022】図3は、張力バランサ3の他の実施形態で
ある。ここでは、ハウジング31内に平行リンク37を
収納し、そのリンクの上端をハウジング31に固定し、
リンクの下端にワイヤ5を、両側部に光ファイバケーブ
ル1を各々接続している。
【0023】ハウジング31内の平行リンク37は、ウ
エイト4の変位力が加わると横長平行四辺形から縦長平
行四辺形に変形して幅が縮む。そのときにリンクの両側
部に固定された光ファイバケーブル1が引っ張られて光
ファイバに引張り歪が発生する。その歪の有無と分布状
態を歪分布計測器で計測して監視対象部の状態変化を把
握する。この平行リンクの張力バランサを用いると、光
ファイバに印加される荷重を容易に制限することができ
る。
【0024】図4は、この発明を適用した堤防監視シス
テムの概念図である。図のシステムは、堤防8の法面9
に光ファイバケーブル1をW字型に敷設し、固定具2に
よる上側頂点部の固定、下側頂点部への張力バランサ3
の取付け、ウエイト4の設置、ワイヤ5による接続を行
って法面部に埋設するセンサ部を構成している。そし
て、そのセンサ部の光ファイバケーブル1にシリアルに
連なる光ファイバケーブル11を遠隔の監視所や中継所
に引込み、そのケーブル11に歪分布計測器6とデータ
処理、表示装置7を接続して完成させる。
【0025】なお、この発明のシステムを例えばトンネ
ルの内壁に設けると、トンネル長さ方向と直角方向への
壁面変位を伴うひび割れ等の監視が行える。この場合、
センサ部の各構成要素は内壁の外側に取付けてもよい。
また、壁面の下側部分がウエイト代わりになるので、ワ
イヤ等の荷重伝達材を壁面の下側部分に固定することで
専用のウエイトを省くことができ、張力バランサに含ま
れる前述のハウジングも省略することができる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の監視シス
テムは、光ファイバの引き回し幅を短縮できるので、光
ファイバの使用量が少なくて済む。また、そのために、
光ファイバを埋める溝の掘削長も短くなる。これに加
え、光ファイバの一部がワイヤ等で代替された形になる
ので埋設に気を使う部分も少なくなり、コスト低減や敷
設の簡易化が図れる。
【0027】さらに、引き回し幅の縮小によりセンサ部
の幅が縮み、必要に応じて図2のように固定部の下方に
ウエイトを追設することもできるので、監視区間を狭め
てきめ細かな監視を行うことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)この発明の監視システムのセンサ部の構
成例を示す図 (b)張力バランサ取付け部の詳細を示す図 (c)張力バランサの側面図
【図2】(a)センサ部の他の実施形態を示す図 (b)張力バランサ取付部の詳細を示す図
【図3】張力バランサの他の例を示す図
【図4】この発明を適用した堤体監視システムの概要を
示す斜視図
【図5】従来のシステムのセンサ部を示す図
【図6】従来の堤体監視システムの概要を示す斜視図
【符号の説明】
1 光ファイバケーブル 2 固定具 3 張力バランサ 4 ウエイト 5 ワイヤ 6 歪分布計測器 7 データ処理、表示装置 8 堤防 9 法面 10 天端 11 光ファイバケーブル 31 ハウジング 32 滑車 33 フック 34 ボルト 35 固定板 36 ナット 37 平行リンク
フロントページの続き Fターム(参考) 2D018 AA00 2F065 AA02 AA06 AA18 AA65 BB12 CC14 CC40 DD02 DD03 FF42 FF61 LL02 2F076 BA11 BB09 BD01 BD06 2F103 CA01 CA07 DA04 DA12 EA11 EA23 EB01 EB11 EC09

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバケーブルを堤体の法面又は壁
    面部にV字パターンが繰り返される状態に敷設してその
    ケーブルの上側頂点を堤体の上部に固定し、さらに、堤
    体下部の監視対象部に固定部間の光ファイバケーブルに
    対して引張り歪を加えるウエイトを設け、そのウエイト
    が設置点の下方に変位したときに光ファイバケーブルに
    生じる引張り歪の有無と発生位置を測定して堤体の状態
    変化を把握する堤体監視システムにおいて、光ファイバ
    ケーブルの下側頂点部に、固定部間の光ファイバケーブ
    ルに加わる張力を均一化する張力バランサを取付け、前
    記ウエイトをワイヤ等の荷重伝達材を介して前記張力バ
    ランサに接続したことを特徴とする堤体監視システム。
  2. 【請求項2】 各張力バランサに直線の荷重伝達材を介
    してウエイトを接続し、さらに、両端を隣り合う位置の
    張力バランサに接続したV字状の荷重伝達材を設けてこ
    のV字状荷重伝達材の下側頂点部にもウエイトを取付け
    た請求項1記載の堤体監視システム。
  3. 【請求項3】 前記張力バランサとして、張力調整具を
    有する滑車を採用した請求項1又は2記載の堤体監視シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 前記張力バランサとして、ウエイトの荷
    重で幅が縮むリンク機構を用い、このリンク機構の両側
    部に光ファイバケーブルを固定した請求項1又は2記載
    の堤体監視システム。
JP28975299A 1999-10-12 1999-10-12 堤体監視システム Pending JP2001108493A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010019615A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Public Works Research Institute 変状計測装置
DE102014112383A1 (de) * 2014-08-28 2016-03-03 Universität Innsbruck Überwachung der strukturellen Integrität von Absperrbauwerken
CN113293739A (zh) * 2021-05-13 2021-08-24 安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院(安徽省水利工程质量检测中心站) 土石坝安全自动化监测系统
CN113587890A (zh) * 2021-08-02 2021-11-02 安徽理工大学 一种多源数据矿区地表变形预警台

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JP2010019615A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Public Works Research Institute 変状計測装置
DE102014112383A1 (de) * 2014-08-28 2016-03-03 Universität Innsbruck Überwachung der strukturellen Integrität von Absperrbauwerken
CN113293739A (zh) * 2021-05-13 2021-08-24 安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院(安徽省水利工程质量检测中心站) 土石坝安全自动化监测系统
CN113587890A (zh) * 2021-08-02 2021-11-02 安徽理工大学 一种多源数据矿区地表变形预警台

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