JP2006266992A - Device and method for measuring landslide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバを利用して地盤の変位を計測する地すべり計測装置および方式に関する。 The present invention relates to a landslide measuring apparatus and method for measuring ground displacement using an optical fiber.
近年、国土開発は山間部においても急進展している。これにより山腹斜面における大規模な切り盛り土工が行われるようになったことから、自然災害とあいまって各地で地すべり災害が発生している。これらの災害を事前に防止するためには施工中及び施工後の地すべりの監視が重要であり、地すべりによる地盤変位が疑われる地域において地すべりの境界を特定する地すべり変位計測方式が望まれている。 In recent years, land development has also made rapid progress in mountainous areas. As a result, large-scale embankment work has been carried out on hillside slopes, and landslide disasters have occurred in various places along with natural disasters. In order to prevent these disasters in advance, it is important to monitor landslides during and after construction, and a landslide displacement measurement method that identifies the landslide boundaries in areas where landslides are suspected of being landslides is desired.
従来、地すべりの変位を計測する装置として電気式の地盤伸縮計が主に用いられていた。これに対し、雷などの電気障害に強く、耐食性に優れ、距離に対する信号の減衰が少ないことから、長い信号伝送路が構築できる光ファイバを用いた変位計測装置が開発されている。 Conventionally, an electric ground extensometer has been mainly used as a device for measuring the displacement of a landslide. On the other hand, a displacement measuring device using an optical fiber capable of constructing a long signal transmission line has been developed because it is resistant to electrical disturbances such as lightning, has excellent corrosion resistance, and has little signal attenuation with respect to distance.
特許文献1には、光減衰円形曲線部への光ファイバの巻き数が変位により増減して光ファイバの透過光強度が変化することを利用して変位を検知する技術が開示されている。具体的には、この技術は光ファイバの曲率変化による透過光強度変化を利用して変位量を計測する光変位センサである。この光変位センサは、光ファイバを弛緩状態で配設すると共に直径の異なる2つの円盤に光フアイバが数回巻かれた光非減衰円形曲線部と光減衰円形曲線部とを備える。そして、光非減衰円形曲線部の円盤直径を透過光の減衰しない35mm以上、光減衰円形曲線部の円盤直径を透過光の減衰する30mm以下とする。更に、緊張状態で配設され変位検出箇所の変位に対応して伸縮する配線の伸縮量で光非減衰円形曲線部と光減衰円形曲線部における光ファイバの巻き数を変化させ、計測変位により両円盤への光ファイバの巻きつけ比を変化させるようにしている。
上記光変位センサのうちの光減衰円形曲線部を図10に示す。この例では、光減衰円形曲線部100を構成する円盤101に光ファイバコード102の一部が固定されたうえで巻き付けられる。ところが、円盤101に光ファイバコード102を巻き付けるときに光ファイバコード102に捩れが生じるという問題があった。また、この光減衰円形曲線部100を含む光変位センサを被計測場所に設置後、地盤の変位が進んで光減衰円形曲線部100が回転すると光ファイバコード102の捩れが累積され、場合によっては光ファイバコード102が破損するという問題点があった。
A light-attenuating circular curve portion of the optical displacement sensor is shown in FIG. In this example, a part of the
特許文献1にはまた、上記のような光ファイバコードの捩れを防ぐ技術を適用した光変位センサが開示されている。この光変位センサは、コイルバネの外周にコイル状に巻いた光ファイバコードを配置し、変位によってコイル形状の光ファイバコードのピッチが変化することで光ファイバの光伝送損失が変化することを利用している。
しかしながら、地すべり計測では山間部の屋外に計測装置を設置したり、メンテナンスを行う必要がある。特に、上記のような光変位センサを備えた計測装置では、計測期間中に劣化した計測装置内部の光ファイバコードを現地で交換する必要がある。ところが、コイルバネの外周に光ファイバコードをコイル状に巻くような作業は現地では実質上不可能であるという問題点があった。また、長い範囲に敷設した光ファイバコードの途中に別の計測装置を追加する場合がある。この場合には光ファイバを一旦切断し、計測装置を追加する作業が終了したら溶着する作業が必要であった。 However, in landslide measurement, it is necessary to install a measuring device or perform maintenance outside the mountain. In particular, in a measuring apparatus provided with the optical displacement sensor as described above, it is necessary to replace the optical fiber cord inside the measuring apparatus that has deteriorated during the measurement period on site. However, there is a problem that the operation of winding an optical fiber cord in a coil shape around the outer periphery of the coil spring is practically impossible at the site. Moreover, another measuring device may be added in the middle of the optical fiber cord laid in a long range. In this case, it is necessary to cut the optical fiber once and weld it when the work of adding the measuring device is completed.
特許文献1においては更に、図11に示すように、複数の光変位センサ200−1、200−2、200−3、200−4を連ねて複数の測定対象位置のそれぞれに配置する例が開示されている。この例では各光変位センサの光減衰円形曲線部を回転させるための円盤201−1、201−2、201−3、201−4がワイヤ等の配線202で力学的に結合されている。つまり、1本の配線202が各光変位センサ200−1〜200−4の円盤201−1〜201−4に順に数回巻き付けられている。このため、一つの測定区間に生じた地盤変位により、連なる光変位センサの全てが地盤変位を検出してしまう場合がある。そのため、地すべりによる地盤変位が疑われる地域において地すべりの境界を特定することが困難であるという問題点があった。
Further,
本発明の課題は、地すべりの境界を特定することのできる地すべり計測装置及び計測方式を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a landslide measuring apparatus and a measuring method capable of specifying a boundary of a landslide.
本発明の他の課題は、光ファイバコードへ捩れが累積されることを防止できるとともに、現地でのメンテナンス作業を容易にすることのできる地すべり計測装置及び計測方式を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a landslide measuring apparatus and a measuring method that can prevent the twisting from being accumulated in the optical fiber cord and can facilitate the maintenance work on site.
請求項1に記載の発明によれば、光ファイバコードと、引張線を介して作用する変位を回転運動に変換する変換手段と、前記回転運動を巻付け軸へ伝達する伝達手段とを含む変位検出部を備え、前記巻付け軸には前記光ファイバコードに対して曲げによる光伝送損失を与えない形状を持つ保持部を固定し、前記光ファイバコードの一部をU形状にしてその先端を前記保持部に掛け、前記引張線を介して作用する変位によって前記巻付け軸が回転する時、前記光ファイバコードの前記U形状にした平行部分が累積的な捩れを生ずることなく前記巻付け軸に巻付いて該光ファイバコードに光伝送損失が与えられるようにしたことを特徴とする地すべり計測装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the displacement includes an optical fiber cord, conversion means for converting a displacement acting via a tensile wire into a rotational motion, and a transmission means for transmitting the rotational motion to a winding shaft. A detecting portion, and a holding portion having a shape that does not give an optical transmission loss due to bending to the optical fiber cord is fixed to the winding shaft, and a part of the optical fiber cord is made U-shaped and a tip thereof is When the winding shaft is rotated by a displacement acting on the holding portion and acting through the tension wire, the U-shaped parallel portion of the optical fiber cord does not cause cumulative twisting and the winding shaft A landslide measuring device is provided, characterized in that an optical transmission loss is given to the optical fiber cord.
上記請求項1に記載の発明による地すべり計測装置においては、前記変換手段は、前記引張線と、該引張線の一端側が巻き付けられたプーリと、該プーリと同心の回転軸を持つ第1のギアとを含み、前記伝達手段は、前記第1のギアに歯合した第2のギアと、該第2のギアと同心の回転軸を持つ前記巻付け軸とを含み、前記光ファイバコードの前記U形状にした平行部分であって前記先端と反対側には、平行保持用固定具を介して第1のバネ体により前記巻付け軸への巻付けとは反対方向へ張力を与え、前記第1のギアには、第2のバネ体により前記引張線による引張力とは反対方向へ回転力を与え、前記引張線の他端側には固定具を取り付けると共に、前記光ファイバコードの前記U形状にした平行部分の一方の延長部分を前記平行保持用固定具及び前記固定具を経てOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)へ至るようにし、前記変位検出部と前記平行保持用固定具及び前記第1、第2のバネ体を第1の杭上に配置し、該第1の杭から離れた箇所に第2の杭を設置すると共に、該第2の杭上に別の固定具を配置して前記固定具と前記別の固定具との間に前記光ファイバコードの前記延長部分を架設し、該延長部分の端部を接続した前記OTDRにより、前記第1の杭と前記第2の杭との間の相対変位を測定することができる。
In the landslide measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the converting means includes a first gear having the tension wire, a pulley wound around one end of the tension wire, and a rotation shaft concentric with the pulley. The transmission means includes: a second gear meshed with the first gear; and the winding shaft having a rotation axis concentric with the second gear, and the optical fiber cord On the opposite side to the tip of the U-shaped parallel portion, tension is applied in the direction opposite to the winding around the winding shaft by the first spring body via the parallel holding fixture, A rotational force is applied to the
請求項3に記載の発明によれば、光ファイバコードと、複数の山及び谷を持つ波板バネと、前記波板バネの前記複数の山に近い部分にそれぞれ設けられ前記光ファイバコードを保持するための複数の保持部材とを含む変位検出部を備え、前記光ファイバコードは、前記複数の保持部材で前記波板バネの伸縮方向に蛇行するように保持されると共に、隣り合う保持部材の間の光ファイバコードは略半円弧形状にされ、前記波板バネの伸縮によって前記光ファイバコードの前記略半円弧形状の曲率を変化させることで前記光ファイバコードの光伝送損失を変化させるようにしたことを特徴とする地すべり計測装置が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the optical fiber cord, the corrugated leaf spring having a plurality of peaks and valleys, and the optical fiber cord that is provided in a portion of the corrugated leaf spring close to the plurality of peaks are held. A displacement detecting unit including a plurality of holding members for holding the optical fiber cord so as to meander in the expansion and contraction direction of the corrugated spring by the plurality of holding members. The optical fiber cord in between is formed into a substantially semicircular arc shape, and the optical transmission loss of the optical fiber cord is changed by changing the curvature of the substantially semicircular arc shape of the optical fiber cord by expansion and contraction of the wave spring. A landslide measuring device characterized by the above is provided.
上記請求項3に記載の発明による地すべり計測装置においては、前記保持部材を割入りの円筒形状部材で構成し、前記波板バネには固定具を設けて前記光ファイバコードを該固定具を経てOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)へ至るようにし、前記変位検出部を第1の杭上に配置し、該第1の杭から離れた箇所には別の固定具を配置した第2の杭を設置すると共に、前記固定具と前記別の固定具との間に前記光ファイバコードを架設することにより、前記第1の杭と前記第2の杭との間の相対変位を前記光ファイバコードを介して前記波板バネに伝達することができる。 In the landslide measuring apparatus according to the third aspect of the present invention, the holding member is formed of a split cylindrical member, a fixing tool is provided on the corrugated spring, and the optical fiber cord passes through the fixing tool. OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) is reached, the displacement detector is placed on the first pile, and a second pile with another fixture is placed at a location away from the first pile. In addition, by laying the optical fiber cord between the fixture and the other fixture, the relative displacement between the first pile and the second pile can be changed via the optical fiber cord. Can be transmitted to the corrugated spring.
上記請求項1、3に記載の発明による地すべり計測装置のいずれにおいても、前記固定具と前記別の固定具との間に前記光ファイバコードに代えて引張線を架設するようにしても良い。 In any of the landslide measuring apparatuses according to the first and third aspects of the present invention, a tensile wire may be installed between the fixture and the another fixture instead of the optical fiber cord.
請求項6に記載の発明によれば、上記記載のいずれかの地すべり計測装置を複数個、1本の前記光ファイバコードに互いに力学的に結合されないように直列的に組み付け配置したことを特徴とする地すべり計測方式が提供される。 According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of the landslide measuring devices according to any one of the above are assembled and arranged in series so as not to be mechanically coupled to one optical fiber cord. A landslide measurement method is provided.
請求項1に記載の地すべり計測装置においては、光ファイバコードを略U形状にしてその平行部分を巻付け軸に巻きつけるようにしているため、光ファイバコードには累積的な捩れが生じないことから光ファイバコードの耐久性、安全性を向上させることができる。また、長い範囲に敷設した光ファイバの途中に計測装置を追加する場合であっても、光ファイバを切断する必要がないことから作業性が向上する。
In the landslide measuring apparatus according to
請求項3に記載の地すべり計測装置においては、波板バネに設けた保持部材で光ファイバコードを保持しているため、計測期間中に劣化した計測装置内部の光ファイバを現地で交換する場合であっても保持部材への光ファイバコードの着脱が容易であり交換作業は簡単である。また、長い範囲に敷設した光ファイバの途中に計測装置を追加する場合であっても、光ファイバを切断する必要がないことから作業性が向上する。
In the landslide measuring apparatus according to
請求項6に記載の発明によれば、複数の地すべり計測装置を1本の光ファイバコードに組み付け配置して計測を行う場合、各測定区間で架設した部分の光ファイバコードあるいは引張線は力学的に結合されていないため、一つの測定区間に生じた変位により別の測定区間の地すべり計測装置が変位を検出してしまうという問題が生じない。 According to the sixth aspect of the present invention, when a plurality of landslide measuring devices are assembled and arranged in one optical fiber cord, and the measurement is performed, the portion of the optical fiber cord or the tensile wire installed in each measurement section is mechanically Therefore, there is no problem that the landslide measuring device in another measurement section detects the displacement due to the displacement generated in one measurement section.
次に、本発明による地すべり計測装置及び方式についてその実施の形態を図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the landslide measuring apparatus and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施の形態を示し、請求項1記載の発明による地すべり計測装置の変位検出部の基本構成を示す。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention and shows a basic configuration of a displacement detection unit of a landslide measuring apparatus according to the first aspect of the present invention.
図1において、第1のプーリ11、第2のプーリ12、第1のギア13が同じ回転軸を持つように同心状に組み合わされている。第1のギア13には第2のギア14が歯合され、第2のギア14には巻付け軸15が同じ回転軸を持つように同心状に取り付けられている。巻付け軸15には光ファイバコード17を保持するための保持金具16が固定されている。保持金具16における光ファイバコード17の保持部は、光ファイバコード17に対して曲げによる光伝送損失を与えない曲率による周縁形状を持つようにされる。光ファイバコード17は、その一部をU形状にし、U形状の先端側を保持金具16の保持部に掛けることにより、巻付け軸16が回転するとU形状の平行部分17−1が巻付け軸16に巻き付くようにしている。
In FIG. 1, the
光ファイバコード17におけるU形状の平行部分17−1はまた、先端側と反対側の部分が第1の固定金具(平行保持用の固定金具)18で固定保持されることで平行状態が維持されるようにしている。固定保持された平行部分の一方は、第2の固定金具(固定金具)19を介してOTDR(Optical Time Domain Reflectmeter)35(図2参照)側へ導かれる。固定保持された平行部分の他方は、次の変位検出部へ導かれるか、次の変位検出部が無ければ開放状態にされる。
The U-shaped parallel portion 17-1 in the
OTDRの機能の一例を簡単に説明すると、OTDRから光ファイバコードに光信号(光パルス)を入射させた時、光ファイバコードに局所的な変位(例えば直線部分が曲線に変形する)が生じるとその部分の屈折率が変化する。これによりレイリー後方散乱光が発生しOTDRに戻ってくる。レイリー後方散乱光は光信号の入射端からレイリー後方散乱光の発生箇所までの距離に比例した時間後にOTDRに戻り、光強度(光伝送損失)は屈折率の変化、つまり変位の大きさに依存する。このことから、OTDRではレイリー後方散乱光の戻り時間と光強度とにより光ファイバコードに発生した変位の大きさと位置を知ることができる。 To briefly explain an example of the function of OTDR, when an optical signal (light pulse) is incident on an optical fiber cord from OTDR, a local displacement (for example, a straight line portion is deformed into a curve) occurs in the optical fiber cord. The refractive index of that portion changes. As a result, Rayleigh backscattered light is generated and returned to OTDR. Rayleigh backscattered light returns to OTDR after a time proportional to the distance from the incident end of the optical signal to the location where the Rayleigh backscattered light is generated, and the light intensity (light transmission loss) depends on the change in refractive index, that is, the magnitude of displacement. To do. From this, in OTDR, the magnitude | size and position of the displacement which generate | occur | produced in the optical fiber cord can be known from the return time and light intensity of Rayleigh backscattered light.
第1の固定金具18には、第1のバネ体21により引張り力が付与されている。第1のプーリ11と第2の固定金具19との間には引張線20が掛け渡され、第2のプーリ12には第2のバネ体22により引張り力が付与されている。
A tensile force is applied to the
上記のように、引張線20を第1のプーリ11に固定するとともに第1のプーリ11に巻きつけることで、引張線20の変位を第1のプーリ11の回転運動に変換する。本実施形態では引張線20としてワイヤを使用しているが、インバーなどの他の材料を使用しても同様な効果が得られることはいうまでもない。引張線20の反力は第1のプーリ11と同じ回転軸上にある第2のプーリ12に取り付けた第2のバネ体22で得ている。
As described above, the
いずれにしても、第1の保持金具18を境にしてOTDR側に延びる光ファイバコード17と次の変位検出部側に延びる光ファイバ17は、相互に張力が作用し合わない状態、つまり力学的に結合されない状態にされる。
In any case, the
第1のプーリ11の回転は第1のプーリ11と同じ回転軸に固定した第1のギア13と、第1のギア13の回転軸とは異なる軸に固定した第2のギア14により、第2のギア14と同じ回転軸に固定した巻付け軸15の回転として伝達される。予め定めた第1のギア13と第2のギア14とのギア比によって引張線20の単位変位長当たりの巻付け軸15の回転数が定まる。具体的には0.5〜5程度のギア比で巻付け軸15の回転数を設定している。
The
また、本実施形態では第1のプーリ11の回転を巻付け軸15の回転に伝達するために2つのギアによる構造を利用しているが、2つのプーリとベルトを用いたり、2つ以上のギアを用いた場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。さらに、第1のプーリ11、第1のギア13、第2のギア14ならびに巻付け軸15はボールベアリングを使用した軸受等を介してシャーシまたは筐体に取り付けられていることは言うまでもない。
In this embodiment, a structure using two gears is used to transmit the rotation of the
前述したように、巻付け軸15には光ファイバコード17に対して曲げによる光伝送損失を与えない曲率形状、具体的には直径3cm程度の円または半円形状の保持部を持つ保持金具16を固定している。光ファイバコード17は、その一部をU形状にしてその先端側を保持金具16に掛ける。また、光ファイバコード17に第1の固定金具18を介した第1のバネ体21で張力を与えている。一例を言えば、本実施形態では0.2kgfの張力を与えている。図1では、第1、第2のバネ体としてスプリングバネを示しているが、ゼンマイバネ等でも同様の効果が得られる。
As described above, the winding
巻付け軸15が前述の通りに引張線20の変位によって回転すると光ファイバコード17はU形状の平行部分17−1で巻付け軸15に巻き付くこととなり、光ファイバコード17に累積的な捩れが生じない。巻付け軸15が引張線20の変位によって回転すると光ファイバコード17の平行部分17−1が巻き付くため、光ファイバコード17の曲率が変化して屈折率が変化し、その結果、光ファイバコード17には光伝送損失が生じる。本実施形態では、巻付け軸15は10mm〜20mm程度の直径としている。巻付け軸15の直径は細くなるほど巻き数に対する光ファイバコード17の光伝送損失が大きくなる。前述のギア比と巻付け軸15の径とによって、引張線20の単位変位長当たりの光ファイバコード17の光伝送損失を設定している。
When the winding
図2は図1で説明した変位検出部の基本構成を用いた地すべり計測装置の構成を示している。図1に示した基本構成は筐体等に収納し、地盤斜面に設置された第1の杭31上に配置する。地盤斜面にはまた、第1の杭31から離れた位置に第2の杭32が設置される。第1の固定金具18から導出された光ファイバコード17の平行部分17−1の一方は、引張線20の一端に接続した第2の固定金具19と第2の杭32上に固定した第3の固定金具(別の固定金具)33との間に架設する。
FIG. 2 shows the configuration of a landslide measuring apparatus using the basic configuration of the displacement detector described in FIG. The basic configuration shown in FIG. 1 is housed in a housing or the like and placed on the
第1の杭31と第2の杭32との間に相対変位が生じると、架設した光ファイバコード17が変位し、これに接続した引張線20に変位が生じるために第1のプーリ11、第1のギア13、第2のギア14、巻付け軸15に回転が生じて光ファイバコード17の平行部分17−1が巻き付く構造となっている。
When relative displacement occurs between the
本実施形態では被覆内部に光ファイバ心線と抗張力体としてアラミド繊維を配置した光ファイバコード17を使用している。光ファイバコード17は1.5kgf程度の張力で架設しており、図1に示した第1のバネ体21、第2のバネ体22の張力と均衡させている。ただし、光ファイバコード17はワイヤ入りの光ファイバコード等を使用しても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、変位を伝達するための手段として光ファイバコード17とは別にワイヤやインバー線を利用する場合でも同様な効果が得られることも言うまでもない。この場合、第2の固定金具19と第3の固定金具33との間にワイヤやインバー線が引張線として架設され、光ファイバコード17は張力無しで敷設される。勿論、第2の固定金具19と第3の固定金具33との間の引張線は、引張線20を延長することで実現しても良く、この場合第2の固定金具19は不要である。また、架設あるいは敷設されている部分の光ファイバコード17がここでは示していない架設した保護管により養生されていることは言うまでもなく、架設区間とOTDR35との間及び測定区間の間に弛緩状態で敷設した光ファイバコード17も保護管で養生されていることは言うまでもない。更に、保持金具16や第1、第2の固定金具18、19等は金属製である必要はない。
In this embodiment, an
巻付け軸15における光ファイバコード17の光伝送損失は光ファイバコード18の端部に接続したOTDR(光パルス測定法)35で測定する。光ファイバコード17の光伝送損失の実測例を図3に示す。ここではギア構造のギア比(図1における第1のギア13の歯数/第2のギア14歯数)を5倍とし、巻付け軸15の径を11mmとした場合について示している。図3から明らかな通り、光伝送損失は引張線20の変位量にほぼ比例して大きくなるため、光伝送損失から引張線20の変位量、つまりは第1の杭31と第2の杭32の間の相対変位量を知ることができる。
The optical transmission loss of the
図4は本発明の第2の実施の形態を示し、請求項3に記載の発明による地すべり計測装置の変位検出部の基本構成を示す。 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, and shows a basic configuration of a displacement detection unit of a landslide measuring apparatus according to the third aspect of the present invention.
図4において、変位検出部は、光ファイバコード17と、複数の山及び谷を持つ伸縮自在の波板バネ41とを有し、波板バネ41の各山に近い部分には稜線に添うように保持部材42が設けられている。保持部材42は光ファイバコード17を保持するためのものである。波板バネ41の一端側にはまた、固定金具36が取り付けられて固定金具36と波板バネ41との間の光ファイバコード17に張力が作用しないようにしている。
In FIG. 4, the displacement detection unit has an
光ファイバコード17は、波板バネ41に固定した複数の保持部材42で保持されることにより波板バネ41の伸縮方向に蛇行している。つまり、光ファイバコード17は、保持部材42で保持されている部分は直線であり、隣り合う保持部材42の間では略半円弧形状になるようにされている。
The
図5に示すように、波板バネ41が伸縮すると波板バネ41の山部分の間隔が変化するため、保持部材42の間の略半円弧形状をした光ファイバコード17の曲率が変化して光ファイバコード17の光伝送損失を変化させる構造となる。
As shown in FIG. 5, when the
光ファイバコード17の保持部材42は、図6に示すように、割入りの円筒形状であり、波板バネ41のそれぞれの山に近い部分に接着剤等で固定している。光ファイバコード17は保持部材42の割を開き、保持部材42の内側に配置する。保持部材42の内径は光ファイバコード17の外径より僅かに小さく設定しているため、保持部材42の復元力で光ファイバコード17は締め付けられている。保持部材42はプラスチック材料で形成しているが、ゴムや金属を使用しても同様の効果が得られる。保持部材42はまた、円筒形状の部材によらずに複数の略C形状の保持部を間隔をおいて設置することで実現されても良い。
As shown in FIG. 6, the holding
保持部材42の間の光ファイバコード17は略半円弧を描く形状となるが、光ファイバコード17の光伝送損失は波板バネ41の伸縮状態と光ファイバコード17の略半円弧形状により変化する。そこで、波板バネ41の伸縮状態と光ファイバコード17の略半円弧の形状は図6に示すような整形治具50を用いて規定している。
The
図6において、整形治具50は、複数の山51を有するとともに、山51の間の谷に対応する箇所には、交互に略半円柱部52が設けられて成る。略半円柱部52は、光ファイバコード17の略半円弧形状の曲率を規定する。つまり、整形治具50の山51に波板バネ41を被せた状態にして保持部材42に光ファイバコード17を保持させる。この時、隣り合う保持部材42の間の光ファイバコネクタ17は略半円柱部62に添わせるようにする。その後、整形治具50は取り外される。
In FIG. 6, the shaping
波板バネ41は、その伸縮により山の間隔が1cm〜3cm程度の範囲で変化するように作られる。波板バネ41全体の伸縮量は波板バネ41の山の数で調整することができる。整形治具50は、図6では一例として4個の山51を持つように作られているが、波板バネ41に想定される最大数の山を持つように作られる。このような整形治具を用意しておけば、最大数以下の山を持つどのような波板バネにも対応できる。
The
図7は図4で説明した変位検出部の基本構成を用いた地すべり計測装置の構成を示している。図4に示した変位検出部は地盤斜面上に設置した第1の杭31上に配置され、ここには示していない格納箱等で養生される。第1の杭31から離れた地盤斜面には第2の杭32が設置される。第1の杭31上にあり、波板バネ41に固定された固定金具36と、第2の杭32上に配置した固定金具(別の固定金具)33との間に引張線を架設する。引張線の張力は波板バネ41により得られる。具体的には引張線の張力は0.5kgf〜2kgf程度としている。
FIG. 7 shows the configuration of a landslide measuring apparatus using the basic configuration of the displacement detector described in FIG. The displacement detection part shown in FIG. 4 is arrange | positioned on the
本実施形態では引張線として波板バネ41に取り付けた保持部材42に保持されている光ファイバコード17を共用しているが、図2で説明したように、別途ワイヤやインバー線等を利用しても同様の効果が得られる。本実施形態では光ファイバコード17は被覆内部に光ファイバ心線と抗張力体としてアラミド繊維を配置したものを使用している。架設部分の引張線の張力は固定金具36を介して波板バネ41で均衡しており、保持部材42に保持されている部分の光ファイバコード17には張力を与えていない。
In this embodiment, the
第1の杭31と第2の杭32の間に相対変位が生じると、架設した光ファイバコード17を接続した波板バネ41に伸縮が生じる。前述の通り、波板バネ41に伸縮が生じると、各保持部材42の間の略半円弧形状をした光ファイバコード17の曲率が変化して光ファイバコード17の光伝送損失が変化する。光ファイバコード17の光伝送損失量は光ファイバコード17の端部に接続したOTDR35で測定する。光伝送損失量から波板バネ41の伸縮量、つまりは第1の杭31と第2の杭32の相対変位量を知ることができる。
When relative displacement occurs between the
図8は請求項1に記載の発明による地すべり計測装置、つまり図1、図2に示された地すべり計測装置を用いて請求項6に記載の発明による地すべり計測方式を構成した例を示す図である。勿論、請求項3に記載の発明による地すべり計測装置、つまり図4、図7に示された地すべり計測装置を用いて構成した場合でも同様の効果が得られる。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which the landslide measuring apparatus according to the invention of
本地すべり計測方式は、複数の地すべり計測装置を1本の光ファイバコードに組み付けて配置したことを特徴としている。図2で説明したように、地盤斜面に設置された第1の杭31上に第1の地すべり計測装置10Aが配置される。第1の杭31から離れた地盤斜面には第2の杭32が設置される。図1で説明したように、第1の地すべり計測装置10Aにおける光ファイバコード17の平行部分17−1の一方は第1の固定金具18、第2の固定金具19を介してOTDR35側へ導出される。導出された光ファイバコード17は、第2の杭32上に配置された固定金具33を介してOTDR35に接続される。前述したように、第1、第2の固定金具18、19を経てOTDR35側へ向かう光ファイバコード17と、第1の固定金具18を経て次の地すべり計測装置側へ向かう光ファイバコード17とは、一方に作用する張力が他方に作用しないようにされている。
This landslide measurement system is characterized in that a plurality of landslide measurement devices are assembled and arranged in one optical fiber cord. As described in FIG. 2, the first
光ファイバコード17の平行部分17−1の他方は第1の固定金具18を介して次の地すべり計測装置側へ導出される。特に、次の第2の地すべり計測装置10Bは、第1の杭31から離れた地盤斜面に設置された第3の杭37に配置される。そして、第2の地すべり計測装置10Bにおける光ファイバコード17の平行部分17−1の一方が第1の固定金具18、第2の固定金具19を介して第1の地すべり計測装置10A側に導出される。但し、第1の杭31と第3の杭37との間には、第1の杭31に近い場所に第4の杭38が設置され、第4の杭38上には光ファイバコード17を保持するための固定金具39が配置されている。これにより、第4の杭38と第1の地すべり計測装置10Aとの間の光ファイバコード17は張力の作用しない弛緩状態にされている。第2の地すべり計測装置10Bの次に設置される第3の地すべり計測装置及びそれ以降についても同様にされる。
The other of the parallel portions 17-1 of the
OTDR35は光ファイバコード17に組み付けられた複数の地すべり計測装置の少なくとも1つにおいて光ファイバコードに変位が生じると、それによる光伝送損失の大きさとその発生位置がわかる。従って、1本の光ファイバコード17に複数の地すべり計測装置を組み付けることにより、光伝送損失の発生位置から該当する測定区間を判断し、光伝送損失量の大きさから該当測定区間の2本の杭の相対変位量が判断できる。
When the
図8に示す計測方式によれば、各測定区間で架設された部分の光ファイバコード17は力学的に結合されていないため、複数の測定区間を含むような地すべりが起きない限り、一つの測定区間に生じた変位により他の測定区間の光変位センサが変位を検出してしまう問題が生じない。つまり、図8で言えば、第1の地すべり計測装置10Aは第1の杭31と第2の杭32との間の相対変位のみを検出する。第2の地すべり計測装置10Bは第1の杭31と第2の杭32との間の相対変位には反応せず、第3の杭37と第4の杭38との間の相対変位のみを検出する。従って、地すべりによる地盤変位が疑われる地域において地すべりの境界を特定する場合には、地すべりによる地盤変位が生じている測定区間を正確に特定できる。
According to the measurement method shown in FIG. 8, the
なお、図8に示す実施形態では1つの測定区間に2本の杭を使用しているが、図9に示すように地すべり計測装置を固定する杭(例えば第1の杭31)と隣接する測定区間の光ファイバコードを架設する杭(例えば第4の杭38)を共用しても同様な効果が得られる。つまり、第1の地すべり計測装置10Aは第1の杭31と第2の杭32との間の相対変位のみを検出し、第2の地すべり計測装置10Bは第1の杭31と第2の杭32との間の相対変位には反応せず、第3の杭37と第1の杭31との間の相対変位のみを検出する。これは、前述したように、第1の地すべり計測装置10Aにおいては、第2の固定金具19からOTDR35側に向かう光ファイバコード17と、第1の固定金具18から第2の地すべり計測装置10B側に向かう光ファイバコード17との間は力学的に結合されていないからである。この場合、図9で言えば、第4の杭38に配置されていた固定金具39は第1の杭31に配置される。
In the embodiment shown in FIG. 8, two piles are used in one measurement section. However, as shown in FIG. 9, the measurement adjacent to the pile (for example, the first pile 31) that fixes the landslide measuring device. Even if a pile (for example, the fourth pile 38) for laying the optical fiber cords in the section is shared, the same effect can be obtained. That is, 10 A of 1st landslide measuring apparatuses detect only the relative displacement between the
以上の説明から明らかなように、第1の実施形態による地すべり計測装置によれば、巻付け軸15における光ファイバコード17の巻付き数が地盤変位により増減して光伝送損失が変化することを利用して地盤変位を検知する場合に、巻付け軸15に略U形状とした光ファイバコード17の平行部分17−1を巻き付けることで光ファイバコード17に累積的な捩れを生じさせないため、光ファイバコード17の耐久性・安全性を確保できる。また、長い範囲に敷設した光ファイバコードの途中に計測装置を追加する場合には光ファイバコードを切断、溶着する必要が無いので作業性が向上する。
As is apparent from the above description, according to the landslide measuring apparatus according to the first embodiment, the number of windings of the
また、第2の実施形態による地すべり計測装置によれば、光ファイバコード17に累積的な捩れを生じさせないだけでなく、波板バネと保持部材との組み合わせによる簡単な構成であることから計測期間中に劣化した計測装置内部の光ファイバを現地で交換する必要が生じた場合であっても交換作業は容易である。また、長い範囲に敷設した光ファイバコードの途中に計測装置を追加する場合には光ファイバコードを切断、溶着する必要が無いので作業性が大幅に向上する。
Further, according to the landslide measuring apparatus according to the second embodiment, not only does the cumulative twisting not occur in the
更に、上記第1、第2の実施の形態による地すべり計測装置を用いた地すべり計測方式によれば、地すべりによる地盤変位が疑われる地域において地すべりの境界を特定する場合に、以下の効果が得られる。地すべりによる地盤変位が疑われる地域がかなり広い範囲であってもその地域に1本あるいは少数本の光ファイバコードを敷設し、その光ファイバコード上に第1、第2の実施の形態による地すべり計測装置を複数個組み付け配置することで、光ファイバコード上に発生した光伝送路損失の変化した位置から地すべりによる地盤変位が生じている測定区間を特定できる。このとき、各測定区間で架設した部分の光ファイバコード(引張線)は力学的に結合されていないため、一つの測定区間に生じた変位により連ねた変位検出部が変位を検出することなく、地盤変位が生じている測定区間のみを正確に特定できる。 Furthermore, according to the landslide measuring method using the landslide measuring apparatus according to the first and second embodiments, the following effects can be obtained when the landslide boundary is specified in an area where the ground displacement due to the landslide is suspected. . Even if an area where the ground displacement due to landslide is suspected is quite wide, one or a few optical fiber cords are laid in the area, and the landslide measurement according to the first and second embodiments is carried on the optical fiber cord. By assembling and arranging a plurality of devices, it is possible to specify a measurement section in which ground displacement due to landslide has occurred from the position where the optical transmission line loss generated on the optical fiber cord has changed. At this time, since the optical fiber cords (tensile lines) of the portions installed in each measurement section are not mechanically coupled, the displacement detector connected by the displacement generated in one measurement section does not detect the displacement, Only the measurement section where the ground displacement occurs can be specified accurately.
地すべりが疑われる地域では地表の変位のみならず地中の変位、間隙水圧、地下水位ならびに地盤の傾斜などをそれぞれに適した計測機器を設置して計測する必要がある。従って、地すべりが疑われる地域が広い場合には、上記の各種計測機器の設置数も多くならざるを得ない。これに対し、本発明による地すべり計測方式により予め地すべりの地域や境界を把握しておくことで、効率的な計測機器の配置を計画することができ、これによって得られる経済的効果は大である。 In areas where landslides are suspected, it is necessary to measure not only the surface displacement but also the underground displacement, pore water pressure, groundwater level, and ground slope by installing appropriate measuring equipment. Therefore, when the area where a landslide is suspected is large, the number of the above-mentioned various measuring devices must be increased. On the other hand, by grasping the landslide area and boundary in advance by the landslide measuring method according to the present invention, it is possible to plan the arrangement of the measuring instruments efficiently, and the economic effect obtained thereby is great. .
10、10A、10B 地すべり計測装置
11、12 第1、第2のプーリ
13、14 第1、第2のギア
15 巻付け軸
16 保持金具
17 光ファイバコード
17−1 平行部分
18、19 第1、第2の固定金具
20 引張線
21、22 第1、第2のバネ体
31、32、37、38 第1、第2、第3、第4の杭
33、36 固定金具
41 波板バネ
42 保持部材
50 整形治具
51 山
52 略半円柱部
10, 10A, 10B
Claims (6)
前記巻付け軸には前記光ファイバコードに対して曲げによる光伝送損失を与えない形状を持つ保持部を固定し、
前記光ファイバコードの一部をU形状にしてその先端を前記保持部に掛け、
前記引張線を介して作用する変位によって前記巻付け軸が回転する時、前記光ファイバコードの前記U形状にした平行部分が累積的な捩れを生ずることなく前記巻付け軸に巻付いて該光ファイバコードに光伝送損失が与えられるようにしたことを特徴とする地すべり計測装置。 A displacement detection unit including an optical fiber cord, a conversion unit that converts a displacement acting via a tensile wire into a rotational motion, and a transmission unit that transmits the rotational motion to a winding shaft;
A holding portion having a shape that does not give optical transmission loss due to bending with respect to the optical fiber cord is fixed to the winding shaft,
A part of the optical fiber cord is U-shaped and its tip is hung on the holding part
When the winding shaft rotates due to the displacement acting through the tension wire, the U-shaped parallel portion of the optical fiber cord is wound around the winding shaft without causing a cumulative twist, and the light Landslide measuring device characterized in that an optical transmission loss is given to the fiber cord.
前記伝達手段は、前記第1のギアに歯合した第2のギアと、該第2のギアと同心の回転軸を持つ前記巻付け軸とを含み、
前記光ファイバコードの前記U形状にした平行部分であって前記先端と反対側には、平行保持用固定具を介して第1のバネ体により前記巻付け軸への巻付けとは反対方向へ張力を与え、
前記第1のギアには、第2のバネ体により前記引張線による引張力とは反対方向へ回転力を与え、
前記引張線の他端側には固定具を取り付けると共に、前記光ファイバコードの前記U形状にした平行部分の一方の延長部分を前記平行保持用固定具及び前記固定具を経てOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)へ至るようにし、
前記変位検出部と前記平行保持用固定具及び前記第1、第2のバネ体を第1の杭上に配置し、
該第1の杭から離れた箇所に第2の杭を設置すると共に、該第2の杭上に別の固定具を配置して前記固定具と前記別の固定具との間に前記光ファイバコードの前記延長部分を架設し、該延長部分の端部を接続した前記OTDRにより、前記第1の杭と前記第2の杭との間の相対変位を測定することを特徴とする請求項1に記載の地すべり計測装置。 The converting means includes the tension wire, a pulley around which one end of the tension wire is wound, and a first gear having a rotation axis concentric with the pulley,
The transmission means includes a second gear meshed with the first gear, and the winding shaft having a rotation axis concentric with the second gear,
In the U-shaped parallel portion of the optical fiber cord, on the side opposite to the tip, in the direction opposite to the winding around the winding shaft by the first spring body via the parallel holding fixture. Give tension,
A rotational force is applied to the first gear in a direction opposite to the tensile force caused by the tensile wire by the second spring body,
A fixture is attached to the other end of the tensile wire, and one extension portion of the U-shaped parallel portion of the optical fiber cord is connected to the parallel holding fixture and the fixture, and OTDR (Optical Time Domain). To Reflectometer)
The displacement detector, the parallel holding fixture, and the first and second spring bodies are arranged on a first pile,
A second pile is installed at a location away from the first pile, and another fixing tool is disposed on the second pile, and the optical fiber is interposed between the fixing tool and the another fixing tool. 2. The relative displacement between the first pile and the second pile is measured by the OTDR in which the extension portion of the cord is installed and ends of the extension portion are connected. Landslide measuring device described in 1.
複数の山及び谷を持つ波板バネと、
前記波板バネの前記複数の山に近い部分にそれぞれ設けられ前記光ファイバコードを保持するための複数の保持部材とを含む変位検出部を備え、
前記光ファイバコードは、前記複数の保持部材で前記波板バネの伸縮方向に蛇行するように保持されると共に、隣り合う保持部材の間の光ファイバコードは略半円弧形状にされ、
前記波板バネの伸縮によって前記光ファイバコードの前記略半円弧形状の曲率を変化させることで前記光ファイバコードの光伝送損失を変化させるようにしたことを特徴とする地すべり計測装置。 An optical fiber cord;
A corrugated spring having a plurality of peaks and valleys;
A displacement detector including a plurality of holding members for holding the optical fiber cords, each provided at a portion near the plurality of peaks of the wave spring;
The optical fiber cord is held by the plurality of holding members so as to meander in the expansion / contraction direction of the wave spring, and the optical fiber cord between adjacent holding members is formed in a substantially semicircular arc shape,
A landslide measuring apparatus characterized in that the optical transmission loss of the optical fiber cord is changed by changing the curvature of the substantially semicircular arc shape of the optical fiber cord by expansion and contraction of the corrugated spring.
前記波板バネには固定具を設けて前記光ファイバコードを該固定具を経てOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)へ至るようにし、
前記変位検出部を第1の杭上に配置し、
該第1の杭から離れた箇所には別の固定具を配置した第2の杭を設置すると共に、前記固定具と前記別の固定具との間に前記光ファイバコードを架設することにより、前記第1の杭と前記第2の杭との間の相対変位を前記光ファイバコードを介して前記波板バネに伝達することを特徴とする請求項3に記載の地すべり計測装置。 The holding member is composed of a split cylindrical member,
The corrugated spring is provided with a fixture, and the optical fiber cord passes through the fixture to an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).
Placing the displacement detector on the first pile;
By installing a second pile in which another fixing tool is disposed at a location away from the first pile, and by laying the optical fiber cord between the fixing tool and the another fixing tool, The landslide measuring apparatus according to claim 3, wherein a relative displacement between the first pile and the second pile is transmitted to the corrugated spring through the optical fiber cord.
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