JP2001304822A - 光ファイバセンサおよび監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポイント計測でなくエリア計測を行うことが
でき、しかもセンサ部に電源を必要としないなど比較的
簡略な構成の監視システムと、これに好適に用いられる
光ファイバセンサの提供が望まれている。 【解決手段】 地すべりや土砂崩れなどの地表部の変位
等を起こす可能性のある監視対象部の、変位等を検出し
てこれを監視するために、監視対象部に埋設される光フ
ァイバセンサである。光ファイバケーブル（３）と、主
として土砂圧を受ける受圧体（網体５）とからなる。受
圧体が、受けた圧を光ファイバケーブルに伝えてこの光
ファイバケーブルに歪みを与えるように、光ファイバケ
ーブルに添った状態に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地すべりや土砂崩
れなどの地表部の変位等を起こす可能性のある監視対象
部の、変位等を検出してこれを監視するための監視シス
テムと、このシステムに用いられる光ファイバセンサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】地すべりや土砂崩れなどを起こす可能性
のある不安定地においては、このような事故が起こるの
を予測し、あるいはこれを速やかに検知するため、不安
定地の表層の変位や変状を監視するのが、防災上重要と
なっている。

【０００３】このような監視を行うための方法として
は、人による点検、巡視が一般的であったが、広大な監
視領域全体を常時監視するのはほとんど不可能であり、
また悪天候や夜間等の状況下では点検、巡視自体が困難
であるなどの理由により、近年では機械による監視が多
く採用されるようになってきている。すなわち、近年で
は、ワイヤ式伸縮計やパイプ歪み計、移動式傾斜計等の
電気式センサにより、不安定地の表層がポイント計測あ
るいはポイント精査されるようになってきているのであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
気式センサによる監視では、ポイント計測しかできない
ため広大な危険エリアを網羅することができず、また、
その変状規模を把握することもできないといった不都合
がある。また、通常はセンサ自体が電源を必要とするの
で、その保守管理に人手と時間がかかってしまうといっ
た不都合もある。

【０００５】さらに、特に設置される箇所が山岳部であ
る場合などでは、雷の影響を受けるなど誘導電流等の電
磁ノイズの影響を受けやすく、そのため誤計測が起こり
やすいといった不都合がある。また、このような電気式
センサを用いた場合には、当然、データ管理・収集のた
め、別途に信号線あるいは無線設備が必要となり、装置
が複雑になってしまうといった不都合がある。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ポイント計測でなくエリ
ア計測を行うことができ、しかもセンサ部に電源を必要
としないなど比較的簡略な構成の監視システムと、これ
に好適に用いられる光ファイバセンサとを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の光ファイバセンサは、地すべりや土砂崩れなどの
地表部の変位等を起こす可能性のある監視対象部の、変
位等を検出してこれを監視するために、監視対象部に埋
設される光ファイバセンサであって、光ファイバケーブ
ルと、主として土砂圧を受ける受圧体とからなり、該受
圧体が、受けた圧を前記光ファイバケーブルに伝えて該
光ファイバケーブルに歪みを与えるように、光ファイバ
ケーブルに添った状態に取り付けられていることを前記
課題の解決手段とした。

【０００８】この光ファイバセンサによれば、受圧体が
主として土砂圧を受けるものであり、したがって水や細
かい土砂を通過させてこれに対しほとんど受圧しないこ
とから、この受圧体を光ファイバケーブルに添った状態
に取り付けていることにより、地すべりや土砂崩れによ
る異常圧についてはこれを受けて光ファイバケーブルに
伝えることにより良好な感度を示し、一方、雨水や地下
水等の平常圧についてはこれをほとんど受けず、したが
ってこれを光ファイバケーブルに伝えて誤計測を引き起
こすといったことが防止されている。

【０００９】本発明における請求項２記載の監視システ
ムでは、地すべりや土砂崩れなどの地表部の変位等を起
こす可能性のある監視対象部の、変位等を検出してこれ
を監視するためのシステムであって、前記監視対象部に
埋設される光ファイバケーブルと、この光ファイバケー
ブルをその長さ方向において所定間隔をあけて監視対象
部に固定する固定手段と、前記光ファイバケーブルと共
に監視対象部に埋設された受圧体と、前記光ファイバケ
ーブルに接続される光パルス試験器とを備えてなり、前
記受圧体が、受けた圧を前記光ファイバケーブルに伝え
て該光ファイバケーブルに歪みを与えるように、光ファ
イバケーブルに添った状態に取り付けられていることを
前記課題の解決手段とした。

【００１０】この監視システムによれば、監視対象部に
光ファイバケーブルを埋設し、さらにこの光ファイバケ
ーブルに添って受圧体を埋設しているので、この光ファ
イバケーブルと受圧体とが配置された箇所に対してポイ
ント計測でなくエリア計測することが可能になり、監視
対象部の広大な範囲の変位や変状を監視することが可能
になる。また、光ファイバケーブル自体は電源を必要と
しないので、一旦光ファイバケーブルを埋設した後に
は、この光ファイバケーブルの保守点検が不要になる。
さらに、光ファイバケーブルはそれ自体が信号線、通信
線として機能するため、従来のごとく別途に信号線や無
線設備を必要とすることがない。

【００１１】また、受圧体を光ファイバケーブルに添っ
た状態に取り付けていることにより、地すべりや土砂崩
れによる異常圧についてはこれを受けて光ファイバケー
ブルに伝えることにより良好な感度を示し、一方、雨水
や地下水等の平常圧についてはこれをほとんど受けず、
したがってこれを光ファイバケーブルに伝えて誤計測を
引き起こすといったことが防止されている。

【００１２】請求項３記載の監視システムでは、受圧体
が網体によって構成され、該網体が、前記光ファイバケ
ーブルが固定手段で固定された箇所ではその網目が細か
く、固定手段で固定された箇所の間ではその網目が粗く
なっていることを前記課題の解決手段とした。

【００１３】この監視システムによれば、光ファイバケ
ーブルが固定手段で固定された箇所では受圧体となる網
体の網目を細かくしているので、この箇所では網体の張
力が強くなり、したがって監視対象部において例えば地
すべりによる地表部の変位による土圧を受けてもその伸
びが抑えられ、これによりこの固定された箇所では光フ
ァイバケーブルの伸びが抑えられて固定部として機能す
るようになる。一方、固定手段で固定された箇所の間で
は網体の網目を粗くしているので、ここでは網体の張力
が弱くなり、したがってこの固定された箇所の間では、
例えば土圧を受けて容易に網体が伸びることから、この
伸びが光ファイバケーブルに伝えられることにより計測
の稼動部、すなわち主に土圧等を検知するセンサ部とし
て機能するようになる。

【００１４】請求項４記載の監視システムでは、受圧体
が網体によって構成され、該網体が、その格子形状が光
ファイバケーブルの長さ方向に対して斜めになるように
配置されていることを前記課題の解決手段とした。

【００１５】この監視システムによれば、受圧体となる
網体をその格子形状が光ファイバケーブルの長さ方向に
対して斜めになるように配置しているので、該網体が光
ファイバケーブルの長さ方向に伸縮し易くなり、これに
より例えば地すべり等により土圧がかかった際、容易に
変形して（伸びて）土圧が光ファイバケーブルに確実に
伝わるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の監視システムを詳
しく説明する。図１は本発明の監視システムの一実施形
態例を示す図であり、図１中符号は本発明において監視
対象部となる傾斜地盤、２は監視システムである。

【００１７】傾斜地盤１は、例えば道路の脇に位置する
地山の裾部であり、斜面に沿って段部１ａ…が形成され
ている。各段部１ａの下端部には、地すべりや土砂崩れ
防止のため、あるいはこれらが起こった際の岩等の崩落
防止のため、公知の強化処理がなされている。

【００１８】監視システム２は、地すべりや土砂崩れな
どの地表部の変位等を起こす可能性のある監視対象部
（本例では傾斜地盤１）の、変位等を検出してこれを監
視するための装置であって、図１および図１のＡ部を拡
大した図２に示すように前記傾斜地盤１（監視対象部）
に埋設されるセンサケーブル（以下、光ファイバケーブ
ルと称する）３と、この光ファイバケーブル３をその長
さ方向において所定間隔あけて傾斜地盤１に固定する固
定手段としてのアンカー４と、光ファイバケーブル３の
長さ方向に添って傾斜地盤２に埋設される、本発明にお
ける受圧体となる網体５と、光ファイバケーブル３に接
続される光パルス試験器６とを備えてなるものである。
なお、光ファイバケーブル３とこれに添って配設される
網体５（受圧体）とから、本発明の光ファイバセンサの
一例が構成されている。

【００１９】光ファイバケーブル３は、図１に示したよ
うに傾斜地盤１の傾斜方向に対してほぼ直交するように
配置され、かつ各段部１ａ…の下側に配置されたもの
で、図示しないものの、本例では傾斜地盤１の上側の段
部１ａから下側の段部１ａまでが連続した一本のものと
なっている。なお、段部１ａ、１ａ間の引き回しについ
ては、図１中２点鎖線で示すように上下に隣り合う段部
１ａ、１ａ間において、その側端部にて上下方向（斜面
の傾斜方向）に連続するようになっている。

【００２０】また、光ファイバケーブル３は、本例では
図３に示すような単心丸型光ファイバケーブルからなっ
ている。この光ファイバケーブル３は、例えば直径３．
５ｍｍ程度のノンハロゲンの難燃性シース７中に０．２
５ｍｍ程度のカーボンコート光ファイバ心線８と０．４
ｍｍ程度の鋼線からなる２本のテンションメンバ９とが
配設されたもので、光ファイバケーブルのほぼ中心に光
ファイバ心線８が、またこの光ファイバ心線８を挟んで
その両側にテンションメンバ９、９が配置されたもので
ある。

【００２１】このような構成により光ファイバケーブル
３は、優れた可撓性を有するとともに土中等においても
優れた耐久性を有し、さらに表１に示すような良好な損
失特性、機械特性、燃焼特性を有したものとなってい
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】また、この光ファイバケーブル３は、テン
ションメンバ９、９を光ファイバ心線８の両側に配置し
ていることから、これらテンションメンバ９、９を結ぶ
方向、すなわち図３中矢印Ｂで示す方向の力に対しては
その抗力が強く、一方、これに直交する方向、すなわち
図３中矢印Ｃで示す方向の力に対してはその抗力が比較
的弱くなっている。したがって、本例では、図示しない
ものの光ファイバケーブル３については、矢印Ｃ方向を
傾斜地盤１の傾斜方向に略一致させ、矢印Ｂ方向を鉛直
方向に近くなるようにして傾斜地盤１中に埋設する。

【００２４】このような光ファイバケーブル３を傾斜地
盤１に固定するアンカー４は、図２に示したように釘状
等の従来公知のもので、光ファイバケーブル３の長さ方
向において所定間隔、例えば数十ｍ〜数百ｍ程度、好ま
しくは百数十ｍ程度の間隔あけてこの光ファイバケーブ
ル３に固定され、その状態で傾斜地盤１中に打ち込まれ
るものである。なお、実際に光ファイバケーブル３を埋
設する場合には、所定間隔をおいて先にアンカー４…を
打ち込み、このアンカー４…に光ファイバケーブル３を
添わせた状態で、かつ光ファイバケーブル３を緊張させ
た状態で、順次これに固定していくといった手法を採用
してもよい。光ファイバケーブル３とアンカー４との相
互の固定については、光ファイバケーブル３に過度の力
が加わらない方法であれば特に限定されることなく、専
用の固定治具を用いる方法や、接着剤で固定するといっ
た方法が採用される。

【００２５】光ファイバケーブル３とともに傾斜地盤１
中に埋設される網体５は、ステンレス等の特に耐腐食性
に強く、しかも引張り強度、曲げ応力等の機械強度にも
優れた金属からなるものである。この網体５は、幅（高
さ）が数十ｃｍ〜１ｍ程度で、長さが光ファイバケーブ
ル３に対応するものであり、図１、図２に示したように
その面を監視対象部の地表面、すなわち傾斜地盤１の傾
斜面の傾斜方向に対して略直交して配置されるものであ
る。また、この網体５は、光ファイバケーブル３の前
側、すなわち光ファイバケーブル３より傾斜面の上側に
配置され固定されている。このような構成配置により網
体５は、傾斜地盤１において地すべりや土砂崩れが起き
たときに最も起こり得る方向の変位、つまり傾斜方向に
沿って上方から下方に向かう変位を確実に受け、これを
光ファイバケーブル３に伝えるようになっている。

【００２６】また、この網体５は、本発明において主と
して土砂圧を受ける受圧体の一実施形態であり、比較的
粒子の大きい土や石、岩等に対してはこれを面で受け止
め、その圧力に応じて主にその長さ方向（光ファイバケ
ーブル３の長さ方向に一致）に伸びるものの、網目を有
することから当然水や粒子の細かい砂などについてはこ
れを通過させ、これにより地すべりや土砂崩れなどでは
ない単なる風雨の影響等による通常の現象に対しては、
これに大きく感応することがないようになっている。

【００２７】ここで、この網体５は、本例では光ファイ
バケーブル３がアンカー４で固定された箇所ではその網
目が細かく、アンカー４で固定された箇所の間ではその
網目が粗くなっている。すなわち、図２に示したように
本例における網体５は、アンカー４近傍には最も網目の
細かい細目金網５ａが配置され、その両隣にはそれぞれ
細金網５ａより網目の粗い中目金網５ｂが配置され、中
目金網５ｂ、５ｂに挟まれた位置（アンカー４で固定さ
れた箇所の間の位置）には最も網目の粗い粗目金網５ｃ
が配置されている。

【００２８】このような構成により網体５においては、
網目が細かい細目金網５ａではその張力が強くなること
から、地すべり等による地表部の変位による土圧を受け
てもその伸びが抑えられる。したがって、この細目金網
５ａが配設された箇所では、細目金網５ａの作用とアン
カー４による固定力とによって光ファイバケーブル３の
伸びが抑えられ、これによりこのアンカー４で固定され
た箇所は固定部として機能するようになる。

【００２９】一方、網目が粗い粗目金網５ｃ、さらに中
目金網５ｂではその張力が比較的弱くなることから、土
圧を受けると容易に伸びるようになる。したがって、こ
れら粗目金網５ｃや中目金網５ｂが配設された箇所で
は、土圧等に起因する伸びが確実に光ファイバケーブル
３に伝えられることから、アンカー４、４間は計測の稼
動部、すなわち主に土圧等を検知するセンサ部として機
能するようになる。

【００３０】また、この網体５は、本例では図２に示し
たようにその格子形状が光ファイバケーブル３の長さ方
向に対して斜めになるように配置されている。したがっ
て、本例の網体５は、格子形状が光ファイバケーブル３
の長さ方向に一致している場合に比べこの長さ方向に伸
縮し易くなり、これにより例えば地すべり等により土圧
がかかった際、容易に変形して（伸びて）土圧を光ファ
イバケーブル３に確実に伝えるものとなる。なお、この
ような網体５の光ファイバケーブル３への固定について
は、例えば樹脂製の専用の固定バンドなど、従来公知の
固定治具２０…によってなされるようになっている。

【００３１】光パルス試験器６は、光ファイバケーブル
３の端部に接続されるもので、通常は監視小屋などの監
視員が容易に立ち入ることのできるところに設置され
る。この光パルス試験器６としては、本例ではブリュア
ン散乱光の観測用の光パルス試験器（いわゆるＢＯＴＤ
Ｒ）が用いられる。このＢＯＴＤＲは、非線形現象の一
つであるブリュアン散乱光の周波数シフト量が光ファイ
バケーブル３の歪みに依存することを利用して、光ファ
イバケーブル３の長さ方向における歪み量の連続的な分
布を高精度に観測できるようにしたものである。

【００３２】すなわち、本例における光パルス試験器３
（ＢＯＴＤＲ）は、以下の理論に基づき、試験光を発す
るとともにブリュリアン散乱光を受光し、光ファイバケ
ーブル３の長さ方向における歪み量の連続的な分布を観
測するものとなっている。歪みが与えられた光ファイバ
ケーブル３に試験光を入射したとき生じる後方散乱光の
一つとして、ブリュアン散乱光があるが、このブリュア
ン散乱光は、その波長が光ファイバケーブル３に入射し
た試験光の波長からはずれた（シフトした）ものとな
る。したがって、この周波数シフト量から、光ファイバ
ケーブル３の歪み量を測定することができる。また、試
験光の入射後、ブリュアン散乱光が受光、観測されるま
での時間（戻り時間）により、光ファイバの歪み発生位
置の概略を測定することができる。

【００３３】このような構成の監視システム２を監視対
象部である傾斜地盤１に設置するには、例えば図１に示
したごとく各段部１ａ毎に、傾斜方向と略直交するよう
にして数十ｃｍ〜１ｍ数十ｃｍ程度の溝を掘り、この溝
内にて所定間隔毎にアンカー４を打ち込み、これを固定
していく。次に、これらアンカー４…に添わせた状態
で、かつ緊張させた状態で光ファイバケーブル３をアン
カー４…に固定する。次いで、網体５を光ファイバケー
ブル３の長さ方向に沿わせ、かつその面を傾斜方向に略
直交させた状態に、すなわち網体５を寝かせた状態でな
く立たせた状態にして配置し、この状態を維持させて光
ファイバケーブル３に固定する。その後、溝を埋め戻す
ことによって光ファイバケーブル３、アンカー４、網体
５を全て土中に埋設する。また、これとは別に、光ファ
イバケーブル３の一端部（通常は傾斜地盤１の一番下側
に位置する端部）に光パルス試験器６を接続するととも
に該光パルス試験器６を監視小屋等の適当な場所に設置
し、さらに、この光パルス試験器６を調整して光ファイ
バケーブル３の設置状況、すなわち初期状態を把握して
おく。

【００３４】このような監視システム２によれば、通常
時においては、図４（ａ）に示すように傾斜地盤１から
特に異常な土圧を受けることなく、したがって光パルス
試験器６は前述した初期状態とほぼ同じ検知を記録す
る。一方、地すべりや土砂崩れなどの異常発生時におい
ては、図４（ｂ）に示すようにこの異常１０による土圧
変位を受けて網体５が特にアンカー４、４間にて大きく
伸び、同じく土圧を受けかつ網体５の伸びによる圧も受
けた光ファイバケーブル３も同様にして伸びて曲げられ
る。すると、このような伸び（曲げ）によって図４
（ｂ）中矢印で示すような歪みを受けた光ファイバケー
ブル３は、この箇所にて生じるブリュアン散乱光の波長
が試験光の波長からずれる（シフトする）ようになる。

【００３５】このようにして異常１０を受けた箇所で光
ファイバケーブル３に伸び（曲げ）が起こり、これによ
りブリュアン散乱光の波長ずれ（シフト）が生じると、
光パルス試験器６で観測されたブリュアン散乱光の周波
数シフト量から、光ファイバケーブル３の歪み量を測定
することができる。したがって、予め光ファイバケーブ
ル３の歪み量と土圧等との関係を調べておくことによ
り、観測された光ファイバケーブル３の歪み量から異常
１０の程度を推定することができる。また、観測された
ブリュアン散乱光の戻り時間から、伸び(曲げ）による
歪みが生じた箇所が分かることにより、異常１０が起こ
った箇所も推定することができる。

【００３６】したがって、本例の監視システム２にあっ
ては、異常１０が起こった箇所とその程度とを共にその
観測結果より推定することができることから、異常１０
の全体の状況を把握することができ、これによりその対
処方法を考えるうえで貴重かつ重要な情報をもたらすも
のとなる。

【００３７】このように、この監視システム２では、ポ
イント計測でなくエリア計測することで広大な範囲の変
位や変状を監視することができ、また、誘導電流等の電
磁ノイズの影響を受けることもなく、さらに、光ファイ
バケーブル３自体は電源を必要としないので、一旦光フ
ァイバケーブル３等を埋設した後には、この光ファイバ
ケーブル３の保守点検が不要になり、したがってこの保
守点検に要する人員の確保等を不要にして維持コストを
大幅に低減することができる。また、光ファイバケーブ
ル３はそれ自体が信号線、通信線として機能するため、
従来のごとく別途に信号線や無線設備を必要とすること
がなく、したがって装置構成自体を簡略化して信号線や
無線設備に対する保守点検も不要にすることができる。

【００３８】また、網体５を光ファイバケーブル３に添
わせて設けたことにより、この網体５が異常１０による
土圧等を受けてそれを光ファイバケーブル３に伝達する
ため、光ファイバケーブル３がより確実に異常１０を検
知するようになり、したがって感度が十分に高いものと
なる。しかも、網体５は当然水を通過あるいは透過する
ので、雨水や地下水の圧を受けて大きく伸びてしまい、
これを光ファイバケーブル３に伝えられて誤計測を引き
起こすといったことが防止されている。

【００３９】また、光ファイバケーブル３がアンカー４
で固定された箇所では網体５として細目金網５ａを配置
しているので、この箇所では網体５の張力が強くなるこ
となどによりここが固定部として機能するようになり、
一方、アンカー４で固定された箇所の間では粗目金網５
ｃ、中目金網５ｂを配置しているので、計測のための稼
動部、すなわち主に土圧等を検知するセンサ部として機
能するようになる。したがって、アンカー４、４間が一
つの独立したセンサ部として機能することにより、一本
の連続した光ファイバケーブル３で多数の独立したセン
サ部を有するものとなり、これにより単に異常１０の有
無を検知するだけでなく、その程度や異常１０の発生分
布なども良好に検知することができるようになる。

【００４０】また、網体５を、その格子形状が光ファイ
バケーブル３の長さ方向に対して斜めになるように配置
しているので、該網体５が光ファイバケーブル３の長さ
方向に伸縮し易くなり、これにより例えば地すべり等に
より土圧がかかった際、容易に変形して（伸びて）土圧
を光ファイバケーブル３に確実に伝えることができ、し
たがって感度がより高いものとなる。

【００４１】なお、前記実施形態例では、光ファイバケ
ーブル３として単心丸型光ファイバケーブルを用いた
が、本発明はこれに限定されることなく、他に例えば図
５に示す４心丸型光ファイバケーブルや、図６に示す２
心温度補償丸型光ケーブルを用いることもできる。

【００４２】図５に示した４心丸型光ファイバケーブル
が図３に示した単心丸型光ファイバケーブルと異なると
ころは、ノンハロゲンの難燃性シース７の直径を４．３
５ｍｍ程度にし、光ファイバ心線８に代えて４心のカー
ボンコートテープ心線１１を配した点である。テープ心
線１１は、その幅方向（各光ファイバ心線１１ａ…の並
び方向）がテンションメンバ９、９を結ぶ直線方向に一
致するように配置されており、これにより各心線が網体
５による伸び（曲げ）力や土圧等をほぼ均等に受けるよ
うになっている。

【００４３】このような４心丸型光ファイバケーブルか
らなる光ファイバケーブル３にあっては、実際にセンサ
として用いるのは１本の光ファイバ心線１１ａでよいこ
とから、当初、センサとして用いていた光ファイバ心線
１１ａが破損等により使用できなくなったとき、センサ
を他の光ファイバ心線１１ａに順次変更することがで
き、これにより光ファイバケーブル３のセンサ機能を長
期にわたって維持することができる。

【００４４】図６に示した２心温度補償丸型光ケーブル
が図３に示した単心丸型光ファイバケーブルと異なると
ころは、ノンハロゲンの難燃性シース７の直径を５．０
５ｍｍ程度にし、光ファイバ心線８に代えて０．９ｍｍ
程度のカーボンコート光ファイバ心線１２を用いるとと
もに、０．９ｍｍ程度の温度補償用心線１３を配した…
である。ここで、温度補償用心線１３は、ステンレスか
らなる保護管１３ａ内に光ファイバ心線１３ｂ（温度補
正用光ファイバ）をルースに収めたもので、光ファイバ
ケーブル３に異常１０による土圧等がかかり、光ファイ
バ心線１２に伸び歪みが与えられても、温度補正用光フ
ァイバ１３ｂには保護管１３ａによる保護作用によって
伸び歪みが与えられず、これによりこの温度補正用光フ
ァイバ１３ｂの光特性に何等影響が与えられないように
構成されたものである。

【００４５】このような２心温度補償丸型光ケーブルか
らなる光ファイバケーブル３にあっては、温度補正用光
ファイバ１３ｂが検知する周波数のシフト量、すなわち
ほぼ温度変化にのみ起因する周波数のシフト量を検知
し、これを光ファイバ心線１２で検知された周波数のシ
フト量から差し引くことにより、伸び歪みにのみ起因す
る周波数のシフト量を検知することができ、したがって
より測定精度を高めることができる。

【００４６】ここで、ブリュアン散乱光の入射光に対す
る周波数のシフト量は、光ファイバケーブル３が無歪み
の場合でも、約１ＭＨｚ／℃程度の温度依存性を有する
ため、数十℃にわたる大きい温度変化が生じる場合には
計測データを補正する必要がある。したがって、光ファ
イバケーブル３の設置場所の状況や環境、例えば日照や
火山地帯の地熱等により、常温よりも数十℃、あるいは
それ以上高い温度に加熱される可能性がある場合、ま
た、特に監視対象に高低差があり、異なる監視地点で数
十℃の温度差がある場合などでは、より精度の高い監視
を行うためにはブリュアン散乱光の計測データの温度補
正が不可欠となり、前記の２心温度補償丸型光ケーブル
からなる光ファイバケーブル３が極めて有効となるので
ある。

【００４７】なお、計測データの温度補正方法として
は、前述のものに限定されることなく、例えば温度補正
用光ファイバ１３ｂへの入射光のラマン散乱光の後方散
乱光を光パルス試験器６で受光観測したデータから、ブ
リュアン散乱光の計測データを補正するといった手法も
採用可能である。また、温度補正用光ファイバ１３ｂに
ついては無歪み状態を維持する必要があるため、例え
ば、光ファイバケーブル３の途中の適宜箇所に成端箱等
を設置しておき、この中に温度補正用光ファイバ１３ｂ
の余長を確保しておくのが好ましい。このようにすれ
ば、光ファイバ心線１２に大きな伸び歪みが与えられた
ときにも、温度補正用光ファイバ１３ｂは前記余長が光
ファイバケーブル３の保護管１３ａ内に引き込まれるこ
とで無歪み状態が維持され、これにより常に高い精度の
検知を行うことができる。

【００４８】なお、前記実施形態例では、監視対象を傾
斜地盤１とした例について説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、例えば河川堤体における傾斜部分
や住宅地盛土の傾斜部を監視対象とし、これらの表層部
の変位や変状を監視するようにしてもよい。また、網体
５の網目を位置によって変化させたが、全体を同じ網目
にしてもよく、さらに、網体５の格子形状を光ファイバ
ケーブル３の長さ方向に一致させてもよい。

【００４９】また、前記実施形態例では受圧体として網
体５を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、
主として土砂圧を受け、したがって水だけを通過させる
かあるいは水や監視対象とはならないような細かい土砂
を通過させてこれに対しほとんど受圧しないものであれ
ばよく、例えば短冊状あるいは細板状の多数の板材を光
ファイバケーブル３の長さ方向と略直交させた状態で該
光ファイバケーブル３の長さ方向に所定間隔をあけて並
列させてもよく、あるいは適宜大きさの孔があいている
フレキシブルな板状部材であってもよい。このような板
材や板状部材を光ファイバケーブル３に添わせて配設す
れば、各板材は板材間の隙間で水や細かい土砂は通過さ
せるものの、土砂圧についてはこれを受圧して光ファイ
バケーブル３に主として伸び歪みを与えるようになり、
同様に板状部材も孔で水等通過させるようになる。

【００５０】また、本発明にてセンシング用に採用され
る光ファイバケーブルとしても、前記実施形態例に限定
されない。したがって、丸型の樹脂被覆ケーブルに限定
されず、丸型以外の形状、心線数、心線配列構造、外挿
などについては、監視される場所や環境に応じて適宜選
択が可能である。すなわち、本発明における光ファイバ
ケーブルとは、センシング用光ファイバを収納する長尺
体を総称するものである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項１記載の光ファイバセンサは、光ファイバケーブルと
受圧体とからなり、受圧体が主として土砂圧を受け、水
や細かい土砂を通過させてこれに対しほとんど受圧しな
いものであるから、この受圧体を光ファイバケーブルに
添った状態に取り付けていることにより、地すべりや土
砂崩れによる異常圧についてはこれを受けて光ファイバ
ケーブルに伝えることにより良好な感度を示し、一方、
雨水や地下水等の平常圧についてはこれをほとんど受け
ず、したがってこれを光ファイバケーブルに伝えて誤計
測を引き起こすといったことが防止されている。

【００５２】請求項２記載の監視システムは、監視対象
部に光ファイバケーブルを埋設し、さらにこの光ファイ
バケーブルに添って受圧体を埋設したことにより、この
光ファイバケーブルと受圧体とが配置された箇所に対し
てポイント計測でなくエリア計測することができるよう
にしたものであるから、監視対象部の広大な範囲の変位
や変状を監視することができ、したがって異常が起こっ
た箇所とその程度とを共にその観測結果より推定して異
常の全体の状況を把握することができるようになり、こ
れによりその対処方法を考えるうえで貴重かつ重要な情
報をもたらすことができる。

【００５３】また、誘導電流等の電磁ノイズの影響を受
けることもなく、さらに、光ファイバケーブル自体は電
源を必要としないので、一旦光ファイバケーブル等を埋
設した後にはこの光ファイバケーブルの保守点検が不要
になり、したがってこの保守点検に要する人員の確保等
を不要にして維持コストを大幅に低減することができ
る。また、光ファイバケーブルはそれ自体が信号線、通
信線として機能するため、従来のごとく別途に信号線や
無線設備を必要とすることがなく、したがって装置構成
自体を簡略化して信号線や無線設備に対する保守点検も
不要にすることができる。

【００５４】また、受圧体を光ファイバケーブルに添っ
た状態に取り付けていることにより、地すべりや土砂崩
れによる異常圧についてはこれを受けて光ファイバケー
ブルに伝えることにより良好な感度を示し、一方、雨水
や地下水等の平常圧についてはこれをほとんど受けず、
したがってこれを光ファイバケーブルに伝えて誤計測を
引き起こすといったことが防止されている。

【００５５】請求項３記載の監視システムは、光ファイ
バケーブルが固定手段で固定された箇所では受圧体とな
る網体の網目を細かくしてこの箇所での網体の張力を強
くし、これによりこの固定された箇所を光ファイバケー
ブルの伸びを抑えて固定部として機能させ、一方、固定
手段で固定された箇所の間では網体の網目を粗くしてこ
の固定された箇所の間での網体の張力を弱くし、例えば
土圧を受けた際容易に網体が伸びるようにしてここを計
測の稼動部、すなわち主に土圧等を検知するセンサ部と
して機能させるようにしたので、固定手段間を一つの独
立したセンサ部として機能させることにより一本の連続
した光ファイバケーブルに多数の独立したセンサ部を形
成することができ、これにより単に異常の有無を検知す
るだけでなく、その程度や異常の発生分布なども良好に
検知することができる。

【００５６】請求項３記載の監視システムは、受圧体と
なる網体をその格子形状が光ファイバケーブルの長さ方
向に対して斜めになるように配置しているので、該網体
が光ファイバケーブルの長さ方向に伸縮し易くなり、し
たがって例えば地すべり等により土圧がかかった際、容
易に変形して（伸びて）土圧を光ファイバケーブルに確
実に伝えることができ、これにより感度をより高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の監視システムの一実施形態例を説明
するための図であり、監視システムを設置した状態を示
す要部切欠概略構成図である。

【図２】 図１のＡ部拡大図である。

【図３】 光ファイバケーブルの概略構成を示す横断面
図である。

【図４】 （ａ）、（ｂ）は図１に示した監視システム
の作用を説明するための要部平面図である。

【図５】 光ファイバケーブルの概略構成を示す横断面
図である。

【図６】 光ファイバケーブルの概略構成を示す横断面
図である。

【符号の説明】

１…傾斜地盤（監視対象部）、２…監視システム、３…
光ファイバケーブル、４…アンカー（固定手段）、５…
網体（受圧体）、６…光パルス試験器

フロントページの続き (72)発明者 野村 義和 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2D044 EA07 2F065 AA65 CC00 DD11 FF41 LL02 2F076 BB09 BD01 BD02 BD06 BD17 2H038 AA05 CA63

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地すべりや土砂崩れなどの地表部の変位
   等を起こす可能性のある監視対象部（１）の、変位等を
   検出してこれを監視するために、監視対象部に埋設され
   る光ファイバセンサであって、 光ファイバケーブル（３）と、主として土砂圧を受ける
   受圧体とからなり、 該受圧体が、受けた圧を前記光ファイバケーブルに伝え
   て該光ファイバケーブルに歪みを与えるように、光ファ
   イバケーブルに添った状態に取り付けられていることを
   特徴とする光ファイバセンサ。
2. 【請求項２】 地すべりや土砂崩れなどの地表部の変位
   等を起こす可能性のある監視対象部（１）の、変位等を
   検出してこれを監視するためのシステムであって、 前記監視対象部に埋設される光ファイバケーブル（３）
   と、この光ファイバケーブルをその長さ方向において所
   定間隔をあけて監視対象部に固定する固定手段（４）
   と、前記光ファイバケーブルと共に監視対象部に埋設さ
   れた受圧体（５）と、前記光ファイバケーブルに接続さ
   れる光パルス試験器（６）とを備えてなり、 前記受圧体が、受けた圧を前記光ファイバケーブルに伝
   えて該光ファイバケーブルに歪みを与えるように、光フ
   ァイバケーブルに添った状態に取り付けられていること
   を特徴とする監視システム（２）。
3. 【請求項３】 前記受圧体は網体によって構成され、該
   網体は、前記光ファイバケーブルが固定手段で固定され
   た箇所ではその網目が細かく、固定手段で固定された箇
   所の間ではその網目が粗くなっていることを特徴とする
   請求項２記載の監視システム。
4. 【請求項４】 前記受圧体は網体によって構成され、該
   網体は、その格子形状が光ファイバケーブルの長さ方向
   に対して斜めになるように配置されていることを特徴と
   する請求項２又は３記載の監視システム。