JP2002107123A - 地盤監視システム - Google Patents

地盤監視システム

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JP2002107123A
JP2002107123A JP2000303826A JP2000303826A JP2002107123A JP 2002107123 A JP2002107123 A JP 2002107123A JP 2000303826 A JP2000303826 A JP 2000303826A JP 2000303826 A JP2000303826 A JP 2000303826A JP 2002107123 A JP2002107123 A JP 2002107123A
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ground
light
monitoring
optical fiber
mounting member
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Masuo Kado
万寿男 門
Tomoya Yamashita
知也 山下
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JGC Corp
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JGC Corp
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  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部環境の影響を受けにくく、長期に安定し
て、信頼性高く監視をおこなうことのできる地盤監視シ
ステムを提供すること。 【解決手段】 軸力が作用しているグランドアンカ(1
05)に取り付けられた光ファイバセンサ(10)内の
光ファイバの入射端部にサイトボックス(20)内の発
光器(21)が発した光が入射ケーブル(18)を介し
て入射され、出射端部から出射すると出射ケーブル(1
9)を介して受光器(22)にもどる。演算器(24)
は変換器(23)で電気信号に変換された発光強度と受
光強度から光の減衰比を演算し、その値は送信器(2
5)から通信手段(30)を介して遠隔した地域にある
監視センター(40)の受信器(41)におくられ記録
器、または、表示器(42)に記録または表示される。
地盤が変状するとグランドアンカが変形すると共に光フ
ァイバセンサが撓み、光の減衰比が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は地盤の変状を監視す
る地盤監視システムに関する。
【0002】
【従来の技術】崖等の傾斜した地盤は地震や集中豪雨の
ような外的要因によって非常に不安定な状態になり、時
として、崖崩れ、地滑りといった災害が発生することが
ある。そこで崖等の斜面が安定した状態にあるか、危険
な方向に進行しているかどうかを監視することが要求さ
れ、従来は軸力計や傾斜計などを利用して監視がおこな
われてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の計器
は、摺動抵抗や、作動トランスを利用し、電気抵抗や電
流の変化から斜面の変化を検出している。したがって、
電気ノイズ等の外部環境の影響を受けやすく、また、精
密な電気部品を使用することも多く壊れやすく、長期に
わたって安定して信頼性高く監視をおこなうことが難し
いという問題がある。
【0004】例えば、斜面の安定化のために使用されて
いるグラウンドアンカーの施工時からの緊張力の変化を
監視することにより、安全性を確認することができ、緊
張力の計測装置として、軸力計をグラウンドアンカーに
取り付け、常時軸力の計測、管理をしているが、現状の
センサーでは寿命が短く、しかも、取り換え作業が困難
であるというような記事が業界紙に掲載されている。
(建設技術新聞、平成12年7月12日号、第1面他、参
照)。本発明は上記問題に鑑み、外部環境の影響を受け
にくく、長期に安定して、信頼性高く監視をおこなうこ
とのできる地盤面監視システムを提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、地盤の変状を監視する斜面監視システムであって、
監視対象の地盤内に埋設されるセンサー配設部材と、セ
ンサー配設部材に固定され、発光器が発光した光が入射
せしめられる光入射端部と入射せしめられた光を受光器
に向けて出射する光出射端部とを有し、センサー配設部
材の配設された地盤の変状によりセンサー配設部材が変
形すると入射光強度に対する出射光強度の比率である光
強度減衰率が変化する光ファイバーセンサーと、光強度
減衰率のデータ、あるいは、さらに該光強度減衰率に基
づく地盤の変状を示すデータを演算する演算手段と、演
算手段が演算したデータを記録または表示する監視盤
と、を具備し、演算手段がパーソナルコンピューターか
ら成り、発光器と受光器と共に、監視対象の地盤の近傍
に配設されている地盤監視システムが提供される。この
ように構成された地盤監視システムでは、地盤の変状を
光ファイバーセンサーで検出して監視することができ
る。
【0006】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
において、監視盤は、監視対象の地盤の近傍、および、
または、監視対象の地盤から遠い遠隔地に配設され、監
視対象の地盤の近傍に配設される監視盤は演算手段と一
緒に配設され、監視対象の地盤から遠い遠隔地に配設さ
れる監視盤は演算手段と通信手段で結ばれている地盤監
視システムが提供される。このように構成された地盤監
視システムでは、光ファイバーで検出した地盤の変状を
遠隔地で監視することができる。
【0007】請求項3の発明によれば、請求項1の発明
において、センサー配設部材が、軸力を付与されて据え
付けられ、地盤が変状すると変形するグラウンドアンカ
ーであって、光ファイバーセンサーは該グラウンドアン
カーの変形により歪み、該歪みにより光強度減衰率が変
化するようにされている地盤監視システムが提供され
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態について説明する。図1が本発明による
地盤監視システムの第1の実施の形態の構造を示す断面
図であって、岩盤102の上に表層土101が堆積して
成る傾斜地100の表面103の上にコンクリート製の
安定化部材104が配設されていて、この安定化部材1
04と共に表層土101を固定するためにセンサー配設
部材の一例としてのグラウンドアンカー105が安定化
部材104に略直角に地中に埋設されている。
【0009】グラウンドアンカー105の底端部106
はコンクリートブロック110によって岩盤102に固
定され、頂端部107は安定化部材104の外側に突出
していて、雄ネジ108が切られており、この雄ねじ1
08にナット109が螺合され、ワッシャ110を介し
てナット109で締め上げられている。したがって、グ
ラウンドアンカー105には据付時に軸力(引っ張り
力)が付与されている。そして、グラウンドアンカー1
05に光ファイバーセンサー10が取り付けられてい
る。
【0010】光ファイバーセンサー10は、図2に示さ
れるように本体部分11と、第1取り付け部材12と、
第2取り付け部材13とから成る。そして、1本、また
は、複数本の光ファイバー14の入射端部15が第1取
り付け部材12に固定され、そこから第2取り付け部材
13に向かって螺旋状に延伸し、第2取り付け部材13
で固定されて反転し、再び第1取り付け部材12に向か
って螺旋状に延伸して出射端部16に到り、出射端部1
6も第1取り付け部材12に固定されている。第1取り
付け部材12と第2取り付け部材13の間で光ファイバ
ー14は、例えば、鋼製の被覆17でおおわれている。
そして、第1取り付け部材12と第2取り付け部材13
がグラウンドアンカー105に固定されている。
【0011】そして、光ファイバー14の入射端部15
は、第1取り付け部材12内で他端が傾斜地の近傍に配
設されているサイトボックス20内の発光器21に接続
されている光入力ケーブル18に接続され、光ファイバ
ー14の出射端部16は、第1取り付け部材12内で他
端がサイトボックス20内の受光器21に接続されてい
る光出力ケーブル19に接続されている。
【0012】サイトボックス20内には、発光器21、
受光器22の他に、変換器23、演算器24、送信器2
5が配設されている。変換器23は発光器21が発光す
る光の強度と、受光器22が受光した光の強度をそれぞ
れ電気信号に変換して演算器24に送り、演算器24は
発光器21が発光した光の強度に対する受光器22が受
光した光の強度の比、すなわち減衰比を演算する。そし
て演算器24が演算した減衰比は送信器25に送られ、
そこから、適切な通信手段30、例えば、電話回線等を
介して傾斜地から遠隔した地域にある監視センター40
に送信される、そして、監視センター40の受信器41
はこの信号を受けて、監視盤としての記録器、または、
表示器42に送り、記録または表示される。上記のよう
にして、監視対象の傾斜地から離れた場所で、傾斜地の
変動を監視することができる。
【0013】ここで簡単に測定原理を説明する。斜面1
00が変状し、表層土101が崩れ始めると、グラウン
ドアンカー105は変形し、それに伴い、グラウンドア
ンカー105に取り付けられていた光ファイバーセンサ
ー10の本体部分11は歪み、その内部の光ファイバー
14は初期状態に対して変形する。光ファイバー14は
変形すると漏洩量が変化するので、前記の光の減衰比が
変化する。したがって、地盤の変動を検出することがで
きる。図3が上記の測定原理を誇張して説明する図であ
って、(A)が変状前の状態を示し、(B)が変状後の
状態を示している。
【0014】以上、岩盤の上に表層土が堆積している斜
面において、表層土を安定化部材で被っていて、そこか
ら岩盤に延伸するグラウンドアンカーに光ファイバーセ
ンサーを取り付けた場合を例に説明したが、その他、本
発明は色々な場合にも適用することができ、必ずしも、
岩盤にセンサー取り付け部材の一端を固定する必要はな
く、表層土内に光ファイバーセンサーの全体を納めるよ
うにして使用することも可能である。逆に、岩盤内に光
ファイバーセンサーの全体を納めるようにして使用する
ことも可能である。そして、必ずしも、斜面のみではな
く、トンネル、洞窟のような空洞の回りの地盤、岩盤の
変状の監視に、あるいは、奇岩、ストーンブリッジのよ
うな不安定な自然構造物の変状の監視に使用することも
可能である。
【0015】なお、遠隔地で監視する必要がない場合に
は、記録器、または、表示器42をサイトボックス20
内に演算器24等と一緒に配設すればよいし、また、傾
斜地の近傍と遠隔地の両方で監視したい場合には、上記
説明してきたようにすると共に、記録器、または、表示
器42をサイトボックス20内に演算器24等と一緒に
配設すればよい。
【0016】
【発明の効果】請求項1の発明は、地盤の変状を監視す
る地盤監視システムであるが、監視対象の地盤内に埋設
されるセンサー配設部材と、センサー配設部材に固定さ
れ、発光器が発光した光が入射せしめられる光入射端部
と入射せしめられた光を受光器に向けて出射する光出射
端部とを有し、センサー配設部材の配設された地盤の変
状によりセンサー配設部材が変形すると入射光強度に対
する出射光強度の比率である光強度減衰率が変化する光
ファイバーセンサーと、光強度減衰率のデータ、あるい
は、さらに該光強度減衰率に基づく斜面の変状を示すデ
ータを演算する演算手段と、演算手段が演算したデータ
を記録または表示する監視盤を具備し、演算手段がパー
ソナルコンピューターから成り、発光器と受光器と共
に、監視対象の地盤の近傍に配設されている。したがっ
て、光ファイバーセンサーを使用していることにより長
期にわたり安定して地盤の監視をすることができる。特
に、請求項2のようにすれば、監視盤は、監視対象の地
盤の近傍、および、または、監視対象の地盤から遠い遠
隔地に配設されるので、地盤の変状を、監視対象の地盤
の近傍、および、または、監視対象の地盤から遠い遠隔
地で監視することができる。特に、請求項3のようにす
れば、光ファイバーセンサーはグラウンドアンカーに配
設できるので専用のセンサー配設部材が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の地盤監視システムの構成を模式的に示
す図である。
【図2】図1の地盤監視システムに使用される光ファイ
バーセンサーの構造を示す図である。
【図3】測定原理を説明する図であって、(A)は地盤
の変状前の様子を示す図であり、(B)は地盤の変状後
の状態を示す図である。
【符号の説明】
10…光ファイバーセンサー 14…光ファイバー 15…入射端部 16…出射端部 18…光入射ケーブル 19…光出射ケーブル 20…サイトボックス 21…発光器 22…受光器 23…変換器 24…演算器 25…送信器 30…通信手段 40…監視センタ 41…受信器 42…記録器、または、表示器(監視盤) 101…表層土 102…岩盤 104…安定化部材 105…グラウンドアンカー(センサー配設部材)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地盤の変状を監視する地盤監視システム
    であって、 監視対象の地盤内に埋設されるセンサー配設部材と、 センサー配設部材に固定され、発光器が発光した光が入
    射せしめられる光入射端部と入射せしめられた光を受光
    器に向けて出射する光出射端部とを有し、センサー配設
    部材の配設された地盤の変状によりセンサー配設部材が
    変形すると入射光強度に対する出射光強度の比率である
    光強度減衰率が変化する光ファイバーセンサーと、 光強度減衰率のデータ、あるいは、さらに該光強度減衰
    率に基づく地盤の変状を示すデータを演算する演算手段
    と、 演算手段が演算したデータを記録または表示する監視盤
    と、を具備し、 演算手段がパーソナルコンピューターから成り、発光器
    と受光器と共に、監視対象の地盤の近傍に配設されてい
    る、ことを特徴とする地盤監視システム。
  2. 【請求項2】 監視盤は、監視対象の地盤の近傍、およ
    び、または、監視対象の地盤から遠い遠隔地に配設さ
    れ、 監視対象の地盤の近傍に配設される監視盤は演算手段と
    一緒に配設され、 監視対象の地盤から遠い遠隔地に配設される監視盤は演
    算手段と通信手段で結ばれている、ことを特徴とする請
    求項1に記載の地盤監視システム。
  3. 【請求項3】 センサー配設部材が、軸力を付与されて
    据え付けられ、地盤が変状すると変形するグラウンドア
    ンカーであって、光ファイバーセンサーは該グラウンド
    アンカーの変形により歪み、該歪みにより光強度減衰率
    が変化する、ことを特徴とする請求項1に記載の地盤監
    視システム。
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