JP2001304924A - 斜面崩壊測定装置及び歪分布測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜面の近傍で切断された光ファイバに別の光
ファイバを接続することによって斜面表面近くの崩壊を
測定することができる斜面崩壊測定装置を提供する。 【解決手段】 斜面１０を貫くように水平方向に沿って
形成されたボーリング孔１１に、その深さ方向に沿って
配置される第１の光ファイバ１２に所定間隔の巻回部分
１５を設ける。第１の光ファイバに第２の光ファイバ１
３を介して光ファイバ歪分布測定器１４を接続し、光パ
ルスを伝播させ、そのブリルアン散乱光を観測する。接
続点からの反射光により測定不能となる領域は、接続点
に最も近い巻回部分１５を超えることはない。即ち、斜
面崩壊測定不能領域は、斜面の表面から、最も斜面表面
に近い位置の巻回部分までである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜面崩壊測定装置
に関し、特に光ファイバを用いる斜面崩壊測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】揚水式発電所は、高低差ある場所に建設
された上側ダムと下側ダムとを備え、上側ダムに溜めた
水を落下させて発電を行なうとともに、その水を下側ダ
ムに溜めておき、電力需要の少ない深夜等に、余剰電力
を使って上側ダムにくみ上げ、再び発電に利用するとい
う発電所である。この揚水式発電所では、上側ダムと下
側ダムとの高低差が大きいほど大きな位置エネルギーが
得られるので、上側ダムと下側ダムとの高低差を容易に
大きくできる山間部に建設されることが多い。

【０００３】さて、揚水式発電所の上側ダムの建設に
は、大量の岩石と土砂を必要とするロックフィルダム方
式が用いられることが多い。そして、その岩石等の建設
材料は、労力及びコストを考慮して、ダム建設の現場近
くで調達される。前述のように揚水式発電所は山間部に
建設されるため、その建設材料の調達は、しばしば、高
低差１００ｍにも及ぶ山の斜面を崩して調達することに
なる。

【０００４】山の斜面から、建設材料を調達するには、
その斜面の下側にダイナマイトを仕掛けて爆破し、斜面
下部を崩壊させ、その上側に位置する土塊、岩石を落下
させることにより行なう。この場合、崩壊した土砂と岩
石を搬出するときに、新たに形成された斜面が崩落しな
いか監視する必要がある。

【０００５】以前は、斜面の崩壊、崩落の監視は、監視
カメラを用いて監視員が目視により行なっていた。しか
しながら、揚水式発電所が建設されるような山間部（通
常、標高１０００ｍ以上）では、霧や雨などの気象条件
によって、監視カメラを用いた監視が困難な場合が多々
ある。そこで、最近では、光ファイバを用いた歪分布測
定を利用して、斜面の崩壊を検出することが試みられて
いる。

【０００６】従来の光ファイバを用いた歪分布測定（斜
面崩壊測定）は、監視しようとする斜面に、その斜面を
貫通するほぼ水平なボーリング孔を形成し、そのボーリ
ング孔に光ファイバを挿入して深さ方向に沿って配置し
て行なう。なお、光ファイバは、モルタル等を用いてボ
ーリング孔内に固定される。そして、ボーリング孔内に
設置された光ファイバにレーザ光を入射させ、その後方
散乱光（ブリルアン散乱光）を観察（歪分布測定器で測
定）する。ブリルアン散乱光は、光ファイバ自体に発生
する応力に応じてその光強度が変化する。つまり、光フ
ァイバは、その周囲から力を受けるとそこを伝播するレ
ーザ光のブリルアン散乱光に周波数変化が生じる。斜面
が崩壊する場合、ボーリング孔内に設置された光ファイ
バに加わる力が大きくなるので、ブリルアン散乱光の周
波数の変化が見られ、それを観察することにより、斜面
にわずかな崩壊の兆候が見られた段階で（光ファイバに
微小な歪の変化が発生した段階で）それを検出すること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】土砂及び岩石の採取作
業は、通常、同一場所で複数回行なわれる。つまり、発
破により斜面を崩し、崩した土石を搬出したあと、新た
に形成された斜面を、さらに発破で崩すことが行なわれ
る。この様な場合に、発破を行なうたびに斜面にボーリ
ング孔を形成して光ファイバを設置することは効率的で
はない。また、光ファイバが設置されるまでは、目視に
よる崩壊の監視が必要となる。そこで、一度設置した光
ファイバを繰り返し利用することが考えられる。

【０００８】一度ボーリング孔内に設置された光ファイ
バは、新たな斜面が形成されるたびに、元の斜面の崩落
より切断される。このため、新たな斜面の監視を行なう
には、切断された光ファイバを、歪分布測定器に接続し
直さなければならない。

【０００９】斜面の崩壊により切断された光ファイバの
先端は、崩壊により生じた新たな斜面の間近に位置す
る。一方、歪分布測定器は、斜面から離れた位置に設置
することが望ましい。そこで、歪分布測定器に別の光フ
ァイバを接続しておき、その光ファイバとボーリング孔
内に設置された光ファイバとを接続することが考えられ
る。

【００１０】しかしながら、光ファイバの同士の接続個
所の周辺では、レーザ光が一部反射されるので、斜面崩
壊測定を行なうことができなくなるという問題点があ
る。

【００１１】詳述すると、光ファイバ同士の接続点にお
ける反射光は、ブリルアン散乱光に比べると遥かに光強
度が強く、その接続点の前後１０ｍにも亘ってブリルア
ン散乱光の検出が不可能となる。このため、一度、発破
によって崩壊した斜面によって切断された光ファイバを
用いて、斜面の表面近くの斜面崩壊測定を行なうこと
は、事実上不可能である。

【００１２】本発明は、光ファイバ同士の接続点の近く
においても外力による歪分布の変化の測定が可能な歪分
布測定方法を提供し、もって、斜面の近傍で切断された
光ファイバに別の光ファイバを接続することによって斜
面崩壊を測定することできる斜面崩壊測定装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、斜面を
貫くように形成されたボーリング孔内に設置される光フ
ァイバと、前記ボーリング孔の外側で前記光ファイバに
接続される歪分布測定器とを有し、前記歪分布測定器か
ら出射するレーザ光を前記光ファイバに入射させて伝播
させ、その後方散乱光を検出して前記光ファイバの歪分
布を測定することにより、前記斜面の崩壊を測定する斜
面崩壊測定装置において、前記光ファイバに、所定の間
隔で当該光ファイバを巻回した巻回部分を設けたことを
特徴とする斜面崩壊測定装置が得られる。

【００１４】ここで、前記巻回部分は１０ｍ以上の光フ
ァイバで構成されていることが好ましい。

【００１５】また、前記巻回部分が、引き出し可能な状
態で、所定の容器に収められていることが好ましく、そ
の容器としては、例えば同心軸状に配置されてた２つの
管が利用できる。

【００１６】また、本発明によれば、光ファイバにレー
ザ光を入射させ、その後方散乱光を検出して光ファイバ
の歪分布を測定する歪分布測定方法において、前記光フ
ァイバに接続点が存在する場合に、その近傍に、前記光
ファイバを巻回した巻回部分を設けるようにしたことを
特徴とする歪分布測定方法が得られる。

【００１７】

【作用】光ファイバの接続点で生じる反射光の影響は、
その接続点の前後１０ｍ程度である。したがって、接続
点から見て、光ファイバを巻き回した巻回部分よりも遠
い位置では、反射光の影響はないと考えられる。つま
り、反射光の影響は、接続点から巻回部分までに限定さ
れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１９】図１に本発明の一実施の形態を示す。図１
の斜面崩壊測定装置は、斜面１０を貫通するようほぼ水
平に掘削されたボーリング孔１１内に、その深さ方向に
延在するよう配置された第１の光ファイバ１２と、ボー
リング孔１１の開口部付近にて第１の光ファイバ１２に
接続された第２の光ファイバ１３と、第２の光ファイバ
１３に接続された光ファイバ歪分布測定器１４とを有し
ている。

【００２０】第１の光ファイバ１２は、所定の間隔、例
えば３ｍ置きに、その光ファイバ自体をコイル状に巻回
した巻回部分１５を有している。この巻回部分１５は、
約１０mの光ファイバにより構成される。また、この第
１の光ファイバ１２は、ボーリング孔１１内に、モルタ
ル等を用いて固定（グラウト）されている。

【００２１】第２の光ファイバ１３は、第１の光ファイ
バ１２と同一構造の光ファイバである。

【００２２】光ファイバ分布測定器１４は、パルス状の
レーザ光を発生し、そのレーザ光を第２の光ファイバへ
と出射して、その後方散乱光であるブリルアン散乱光を
時間の関数として検出する。

【００２３】第１の光ファイバ１２における巻回部分
は、例えば、図２に示すように、同心軸状に配置された
二重管の中間層（２つの管の間）に配置される。具体的
には、内管２１の外周面に約１０ｍの光ファイバをコイ
ル状に巻き付け、その外側に外管２２が被せられてい
る。また、その両端部には、光ファイバ１２をボーリン
グ孔内に固定するのに使用されるモルタル等が内部へ進
入することを阻止するために、図示しない粘着テープ等
が貼付けられている。ここで、二重管の両端を塞ぐのに
粘着テープ等を用いるのは、後に、二重管から光ファイ
バを容易に引き出せるようにしておくためである。

【００２４】上記構成の斜面崩壊測定装置を用いて、光
ファイバ１２，１３の歪分布測定を行なうと、従来と同
様、第１の光ファイバ１２と第２の光ファイバ１３との
接続点でレーザ光の一部反射が起きる。従って、その接
続点から光ファイバの長さにして前後１０ｍ程は、歪測
定ができない。しかしながら、第１の光ファイバ１２に
は、所定の間隔で巻回部分１５が設けられているので、
歪測定ができない範囲は、ボーリング孔１１の深さで考
えると、接続点からもっとも近い巻回部分１５（即ち、
最も斜面の表面に近い巻回部分）よりも遠くなくことは
ない。つまり、本実施の形態では、巻回部分の存在によ
り、接続点における反射光の影響により斜面崩壊測定が
不可能となる範囲は、斜面表面から、最大でも巻回部分
の設置間隔に等しい距離（ここでは３ｍ）に制限され
る。なお、巻回部分１５の外形サイズは、大きくても数
cmなので、斜面崩壊測定においては、その大きさほとん
ど問題とならない。

【００２５】発破作業及びそれに続く斜面の崩壊によっ
て図１のハッチング部分が崩落すると、第１の光ファイ
バ１２は、新たな斜面の表面近くで切断される。この場
合、ボーリング孔内に残っている第１の光ファイバ１２
の先端に、再び第２の光ファイバ１３を接続すれば、上
記と同じように歪測定（斜面崩壊測定）を行なうことが
できる。なお、第１の光ファイバと第２の光ファイバの
接続点とそれに最も近い巻回部分１５までの距離は、上
記の場合とは異なることになるが、それでも、反射光に
よる歪測定不可能範囲は、新たな接続点からそれに最も
近い巻回部分１５まで（最大３ｍ）である。

【００２６】斜面を崩落させた後、第１の光ファイバ１
２の先端部分に巻回部分１５が存在したならば（ボーリ
ング孔の内外を問わず）、その巻回部分１５の光ファイ
バを引き伸ばす（二重管から光ファイバを引き出す）こ
とにより、第２の光ファイバ１３への接続を容易にする
ことができる。しかも、この場合は、斜面の表面から接
続点までの距離がほぼ１０ｍとなるで、接続点での反射
光の影響より観測不可能となる範囲は、最小となり、実
質上、斜面表面からの観測が可能となる。

【００２７】以上のように、本実施の形態によれば、従
来、歪測定することができなかった光ファイバ同士の接
続点の近くでも、外力による歪変化の測定を行なうこと
ができる。即ち、斜面表面近くから崩落測定を行なうこ
とができる。

【００２８】なお、第２の光ファイバについても、接続
点から１０ｍ程は歪測定を行なうことができないが、第
２の光ファイバは、斜面の崩落を測定するために全く利
用されないので、問題とはならない。

【００２９】以上、本発明について一実施の形態を例示
して説明したが、本発明がこの実施の形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施の形態では、巻回部分
を二重管に収めるようにしたが、他の形状の容器でも良
い。また、上記実施の形態では、光ファイバをコイル状
に巻き回したが、例えばリング状に巻き回しても良い
し、他の形状に束ねても良い。さらに、上記実施の形態
では、巻回部分の中心軸の延在方向が、ボーリング孔の
中心軸の延在方向と一致するように構成しているが、別
の方向に向けても良く、例えば、図３に示すようにこれ
らの中心軸が互いに直交するようにしても良い。さらに
また、上記実施の形態では、巻回部分を設ける間隔を３
ｍとしたがこれに限られず、これより長くても短くても
よい（長くすれば、測定不能範囲は広がるけれども必要
となる光ファイバの長さが短くなり、短くすれば、測定
不能範囲は狭まるけれども必要となる光ファイバが長く
なる）。加えて、上記実施の形態では、巻回部分は約１
０ｍの光ファイバを巻き回すとしたが、これは反射光の
影響がどの程度の範囲に及ぶかによって決まるため、光
ファイバの材質の改良や光ファイバ同士の接続技術の向
上などに応じて短くすることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、斜面を貫いて形成され
たボーリング孔に設置される光ファイバに、所定の間隔
で巻回部分を設けるようにしたことで、その光ファイバ
にレーザ光を入射させ、その後方散乱光を観測すること
により歪分布測定を行なって斜面崩壊測定とする場合
に、光ファイバに接続点が存在しても、その接続点での
反射光の影響によって斜面崩壊測定が不可能となる範囲
を、その接続点から隣接する巻回部分にまで限定するこ
とができる。これにより、斜面を貫くボーリング孔内に
設置された光ファイバが、その斜面の崩落により切断さ
れた場合に、ボーリング孔に残った光ファイバに別の光
ファイバを接続して、新たな斜面表面付近をも測定の対
象として含む斜面崩壊測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による斜面崩壊測定装置
の構成を示す図である。

【図２】図1の第1の光ファイバに設けられる巻回部分の
具体的構成例である。

【図３】巻回部分の他の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 斜面 １１ ボーリング孔 １２ 第１の光ファイバ １３ 第２の光ファイバ １４ 光ファイバ歪分布測定器 １５ 巻回部分 ２１ 内管 ２２ 外管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA65 DD03 FF33 FF41 GG08 LL02 2F076 BA11 BB09 BD01 BD02 BD06 BD17 2F103 BA10 BA15 CA06 CA07 EB02 EB32 EC09 GA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜面を貫くように形成されたボーリング
   孔内に設置される光ファイバと、前記ボーリング孔の外
   側で前記光ファイバに接続される歪分布測定器とを有
   し、前記歪分布測定器から出射するレーザ光を前記光フ
   ァイバに入射させて伝播させ、その後方散乱光を検出し
   て前記光ファイバの歪分布を測定することにより、前記
   斜面の崩壊を測定する斜面崩壊測定装置において、 前記光ファイバに、所定の間隔で、該光ファイバを巻回
   した巻回部分を設けたことを特徴とする斜面崩壊測定装
   置。
2. 【請求項２】 前記巻回部分が１０ｍ以上の光ファイバ
   で構成されることを特徴とする請求項１の斜面崩壊測定
   装置。
3. 【請求項３】 前記巻回部分が、引き出し可能な状態
   で、所定の容器に収められていることを特徴とする請求
   項１または２の斜面崩壊測定装置。
4. 【請求項４】 前記所定の容器が、同心軸状に配置され
   た２つの管であって、前記光ファイバが、内側の管の外
   周面にコイル状に巻き付けられるように、これら２つの
   管の間に配置されていることを特徴とする請求項３の斜
   面崩壊測定装置。
5. 【請求項５】 前記光ファイバが、前記ボーリング孔内
   に設置される第１の光ファイバと、前記歪分布測定器に
   接続され、前記ボーリング孔の外側に引き出された前記
   第１の光ファイバの先端に連結される第２の光ファイバ
   とを含むことを特徴とする請求項１，２，３、または４
   の斜面崩壊測定装置。
6. 【請求項６】 光ファイバにレーザ光を入射させ、その
   後方散乱光を検出して光ファイバの歪分布を測定する歪
   分布測定方法において、 前記光ファイバに接続点が存在する場合に、当該接続点
   の近傍に前記光ファイバを巻回した巻回部分を設けるよ
   うにしたことを特徴とする歪分布測定方法。