JP2005232761A - 膨張型のロックボルトの断面応力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 膨張型のロックボルトにストレインゲージに損傷を与えることなく設置し、膨張型のロックボルトの断面応力を測定できる方法を提供する。
【解決手段】本発明による膨張型ロックボルトの断面応力測定方法は、ロックボルト５の軸方向にストレインゲージ２ａ，２ｂの感度方向を一致させるように、棒状部材１の所定の断面に軸方向に感度を合わせてストレインゲージ２ａ，２ｂを所定位置に固着すると共に電気出力を導く出力部材３を設けて棒状歪検出ユニットを形成し、該棒状歪検出ユニットをロックボルト５内に注入固化剤により固定し、ロックボルト５の応力による伸縮歪に追従してストレインゲージ２ａ，２ｂを起歪させ、この起歪に対応する電気を出力させ、該出力からを断面応力を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、膨張型のロックボルトの断面応力測定方法に関し、より詳細には、トンネルの岩盤等を補強するために岩盤の穿孔に挿入して密着させた後のロックボルトの断面応力を測定する方法に関する。

従来、トンネル等の岩盤補強用として施工時に棒鋼製アンカーボルトを埋め込む工法が行われている。岩盤等に埋め込まれたアンカーボルトの断面応力を測定するには、先ず、準備として、アンカーボルトの軸方向に所定間隔で歪み計（ストレインゲージ）を貼着すると共にストレインゲージから電気的に出力できるようにリード線を設ける。次いで、岩盤等の穿孔の中にストレインゲージを粘着したアンカーボルトを挿入してコンクリートミルク等で固めて岩盤と一体化すると共に、アンカーボルトの歪にストレインゲージが追従するようにする。そして、起歪に対応したストレインゲージからの出力をリード線を介して取り出して、この出力から断面応力を算出することにより測定していた。

特開２００２−１７４０９８号公報

しかしながら、岩盤補強用に膨張型のロックボルトを用いる場合において、ロックボルトにストレインゲージを予め粘着して岩盤等に固着すると、ロックボルトの膨張の際に、ストレインゲージが千切れたり変形しすぎて断面応力を良好に測定できなくなることが起こる。

本発明の目的は、上記のような従来の断面応力の測定の不都合を解消した断面応力測定方法を得ることを目的としており、具体的には、膨張型のロックボルトにストレインゲージに損傷を与えることなく設置し、膨張型のロックボルトの断面応力を正確に測定できる方法を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するための本発明による膨張型ロックボルトの断面応力測定方法は、岩盤等の穿孔の中で内部から加圧して膨張させ、穿孔壁に密着させる膨張型のロックボルトの断面応力測定方法であって、該ロックボルトの軸方向に感度方向を一致させてストレインゲージを所定間隔で配置すると共に、該ロックボルトと一体化させることにより該ロックボルトの応力による伸縮歪に追従して前記ストレインゲージを起歪させ、該起歪に対応した電気的出力を出力するように、ストレインゲージを棒状部材の所定の断面に軸方向に感度を合わせて所定の間隔で固着すると共に該ストレインゲージからの電気的出力を導く出力部材を設けて形成した棒状歪検出ユニットを前記ロックボルト内に注入固化剤により固定し、該ロックボルトの応力による伸縮歪に追従して該ストレインゲージを起歪させ、起歪に対応する電気的出力を出力させ、該出力からを断面応力を測定することを特徴とする。

このような、本発明による膨張型のロックボルトの断面応力測定方法は、膨張して岩盤等に密着したロックボルトにこれと一体になるようにストレインゲージを固着するから、ストレインゲージを損傷すること無く設置でき、正確に歪みを測定でき、その結果、ロックボルトの断面応力を正確に測定できる。

本発明の請求項２の断面応力測定方法は、前記請求項１に記載の前記棒状歪検出ユニットを膨張型のロックボルトを岩盤等の穿孔に挿入する時又は予め平行に挿入し、その後該ロックボルトを内部から加圧して膨張させ、前記棒状歪検出ユニットを該ロックボルトと岩盤等の間に圧着固定して該ロックボルトの応力による伸縮歪に追従して前記ストレインゲージを起歪させ、起歪に対応する電気的出力を出力させ、該出力からを断面応力を測定することを特徴とする。

このような、請求項２による膨張型のロックボルトの断面応力測定方法は、膨張して岩盤等の穿孔に密着するロックボルトと岩盤等の間にストレインゲージを固着するので、ストレインゲージの固着が容易でロックボルトと一体化しやすい。従って、歪みを正確に測定でき、その結果、ロックボルトの断面応力を正確に測定できる。

本発明の請求項３の断面応力測定方法は、前記請求項１に記載の棒状歪検出ユニットをロックボルトの軸心を挟んでほぼ対称位置に配置し、その後該ロックボルトとストレインゲージを一体化させ、断面応力と曲げ応力を合わせて測定するようにした。

以下、本発明によるロックボルトの断面応力測定方法を図を用いて詳細に説明する。図１は本発明の断面応力測定方法を説明する図、図２は第２の実施例の断面応力測定方法を説明する断面図、図３はロックボルトの膨張状態の他例を示す断面図である。

本発明の岩盤補強に用いた膨張型ロックボルトの断面応力測定方法は、図１に示す棒状の棒状部材１に固着されたストレインゲージ２ａ，２ｂと、各ストレインゲージ２ａ，２ｂからの起歪に基づく電気的出力を導く出力部材であるリード線３とから構成される棒状歪検出ユニットを用いて実施され、計測装置４により計測され、算出される。

岩盤補強用の膨張型のロックボルト５は、岩盤Ｒに穿孔された穿孔６に挿入され、膨張されて穿孔６の内面に密着する。そして、ロックボルト５の内部に棒状歪検出ユニットを挿入し、ロックボルト５の軸方向にストレインゲージ２ａ，２ｂの感度方向を一致させてコンクリートミルク等により固着一体化する。

棒状歪検出ユニットの棒状部材１は、筒状、板状等の長尺状で低弾性係数の部材が使用される。棒状部材１の材質、形状等は特に限定されず、この実施例ではアルミの円筒材が用いられているが、プラスチック、チタン合金等の角筒、板等で、ロックボルトの強度への影響の小さいものが好ましい。棒状部材１には、その長手方向に複数のストレインゲージ２ａ、２ｂが所定間隔で固着されると共に、係止部材７が固着されている。係止部材７は、棒状部材１がロックボルト５にコンクリートミルク等の注入固化剤により固着されたら、コンクリートミルクの伸縮に確実に従属して伸縮できるように設けられている。これによっても、ストレインゲージ２ａ、２ｂが棒状部材１の変形、ひいてはロックボルト５の変形に一層忠実に従属するようにされている。

ストレインゲージ２ａ、２ｂは、変形するとその変形（起歪）に対応して抵抗が変化する合金や半導体が用いられる。ストレインゲージ２ａ，２ｂはロックボルト５に一体化されると、その変形に追従して変形し、その起歪に応じて抵抗が変化する。その抵抗変化を電気的に出力させ、リード線３を介して測定装置４に出力する。

上記のように設置したロックボルト５の断面応力の測定は、それぞれのストレインゲージ２ａ又はストレインゲージ２ｂの変形に基づき発生する電気的出力を、リード線３を介して測定装置４に出力する。そして、測定装置４において、予め求めておいた関係から各ストレインゲージ２ａ，２ｂの位置における形状変化を算出し、さらに、この形状変化からロックボルト５の断面応力を算出する。

上記のように構成した本発明によれば、ストレインゲージを棒状部材に粘着して棒状歪検出ユニットを構成し、膨張型のロックボルトに設置するから、ロックボルトを膨張させて岩盤等の穿孔に密着させる際に千切れることがなく、確実に設置できる。その結果、断面応力を正確に測定することができる。

また、図１に示すように、ストレインゲージ２ａとストレインゲージ２ｂとをロックボルト５の軸を対称に上下に配置すると、上下方向の歪みの差からロックボルト６の曲げモーメントと曲げ応力も測定できる。なお、図１では上下方向に対称にストレインゲージ２ａとストレインゲージ２ｂを粘着した例で示しているが、左右方向にも対称に設けてもよいし、さらに他の方向にも対称に設けてもよい。

図２に示す第２の実施例の断面応力測定方法は、棒状歪検出ユニットの構成が上記例と異なると共に膨張型ロックボルトの外面に設けている点が異なるのみであるので、同一の作用をする部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

この例の棒状歪検出ユニットは、板状の棒状部材１１を用い、棒状部材１１の片面にストレインゲージ２ａを所定の間隔で粘着している。そして、棒状歪検出ユニットは、穿孔６の内面にロックボルト５の軸心を挟んでほぼ対称に、ロックボルト５の軸方向にストレインゲージ２ａの感度方向が一致されて固着される。それぞれのストレインゲージ２ａはリード線３により測定装置４に接続されている。

この棒状歪検出ユニットの設置は、ロックボルトを岩盤等の穿孔に挿入する時にその外面に同時に平行に挿入し、その後ロックボルトを内部から加圧して膨張させ、前記棒状歪検出ユニットをロックボルトと岩盤等の間に圧着固定する。

この場合、ストレインゲージ２ａは棒状部１１に粘着されているため、ロックボルト５の膨張に従わないから千切れることもなく、コンクリートミルク等の固着剤を使わないでも確実に穿孔６にロックボルト５に密着させることができる。

また、ストレインゲージ２ａは棒状部材１１に粘着して、予め穿孔内壁に仮止めにより配置し、その後ロックボルトの膨張により岩盤とロックボルトに密着するようにしてもよい。このようにすると、ストレインゲージ２ａはロックボルト５の膨張に従わないから千切れることもなく、コンクリートミルク等の固定剤を使わないでも確実に穿孔６とロックボルト５に密着させることができる。なお、予め穿孔６内面に、ロックボルト５を挿入して膨張させることによりロックボルトを穿孔６内に密着させるようにしてもよい。このようにすると、ストレインゲージの設置位置のコントロールが一層正確にできる。

この第２の例のように設置された棒状歪検出ユニットによる測定方法も、上記図１に示すような棒状歪検出ユニットによる測定方法と同様に、断面応力を測定する。そして、ストレインゲージを軸心に対称に設けることにより、曲げ応力も測定することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、設計変更程度の変更を加えて実施することができる。例えば、上記説明では、ロックボルトの全周が穿孔の全内周に沿うように膨張する例で説明したが、ロックボルトが、図３に示すように、穿孔から一部が離れて膨張する場合についても同様に断面応力を測定できる。

本発明による断面応力測定方法は、ストレインゲージを棒状歪検出ユニットによりロックボルトと一体化して、従属して変形するようにしてから断面応力を測定するので、断面応力を正確に確実に測定できる。ロックボルトにストレインゲージを直接固着させてないので、ロックボルトを膨張させて施行する際に、ストレインゲージが千切れたり損傷するのをなくすことができる。

第１の実施例の断面応力測定方法を説明する図で、同図（ａ）はそれに用いる一部破断した概略構成図、同図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 第２の実施例の断面応力測定方法を説明する断面図である。 他の例を説明する断面図である。

符号の説明

１，１１ 棒状部材
２ａ、２ｂ ストレインゲージ
３ リード線（出力部材）
４ 計測装置
５ ロックボルト
６ 穿孔
７ 係止部材
Ｒ 岩盤

Claims (3)

1. 岩盤等の穿孔の中へ挿入し内部から加圧して膨張させ、穿孔壁に密着させる膨張型のロックボルトの断面応力測定方法であって、該ロックボルトの軸方向に感度方向を一致させてストレインゲージを所定間隔で配置すると共に、該ロックボルトと一体化させることにより該ロックボルトの応力による伸縮歪に追従して前記ストレインゲージを起歪させ、該起歪に対応した電気的出力を出力するように、ストレインゲージを棒状部材の所定の断面に軸方向に感度を合わせて所定の間隔で固着すると共に該ストレインゲージからの電気的出力を導く出力部材を設けて形成した棒状歪検出ユニットを前記ロックボルトの加圧膨張後その内空内に注入固化剤により固定し、該ロックボルトの応力による伸縮歪に追従して該ストレインゲージを起歪させ、起歪に対応する電気的出力を出力させ、該出力からを断面応力を測定することを特徴とする断面応力測定方法。
2. 前記請求項１に記載の前記棒状歪検出ユニットを膨張型のロックボルトを岩盤等の穿孔に挿入する時又は予め平行に挿入し、その後該ロックボルトを内部から加圧して膨張させ、前記棒状歪検出ユニットを該ロックボルトと岩盤等の間に圧着固定して該ロックボルトの応力による伸縮歪に追従して前記ストレインゲージを起歪させ、起歪に対応する電気的出力を出力させ、該出力からを断面応力を測定することを特徴とする断面応力測定方法。
3. 前記請求項１に記載の棒状歪検出ユニットをロックボルトの軸心を挟んでほぼ対称位置に配置し、その後該ロックボルトとストレインゲージを一体化させ、断面応力と曲げ応力を合わせて測定するようにした断面応力測定方法。
   
   

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