JP2008175562A - 歪み計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】盛替え等を行わずにトンネル覆工コンクリートの長期間挙動を計測することができ、また、覆工コンクリートの中心部や外側面近傍に発生する変状を把握でき、また、変状現象の進行状況を十分に評価することができ、また、トンネル縦断方向の歪みの変化を確実に把握することができ、さらに、材料費を抑えることができる歪み計測システムを提供することを目的とする。
【解決手段】光ファイバセンサを用いてトンネルＴの覆工コンクリート３の歪みを計測する歪み計測システムにおいて、トンネルＴの縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサ１…が備えられ、第１の光ファイバセンサ１…が覆工コンクリート３内に埋設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの覆工コンクリートの歪みを計測する歪み計測システムに関する。

従来から、光ファイバ（素線）が繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）や樹脂で被覆された構成からなる例えば分布型光ファイバセンサ（ＢＯＴＤＲ）によって、構造物に生じる歪みを計測する技術がある。この技術は、光ファイバにレーザ光を通したときに生じるブリルアン散乱光の周波数が歪みの大きさに比例して変化することを利用して歪みを計測するものである（例えば、特許文献１参照。）。

上記した光ファイバセンサによる歪み計測の技術を利用して、従来、トンネルの覆工コンクリートの歪みを計測する技術が提案されている。具体的には、トンネルの覆工コンクリートの内壁面上に光ファイバセンサを敷設し、この光ファイバセンサによって覆工コンクリートの歪みを計測するものがある。この技術では、覆工コンクリートの内壁面に添わして配置された光ファイバセンサが固定冶具によって内壁面に固定されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、覆工コンクリートの内壁面に溝を形成し、この溝内に光ファイバセンサを設置する技術が提案されている。具体的には、まず、光ファイバセンサを保護管内に挿入し、当該保護管と光ファイバセンサとを一定間隔で固定してケーブルを作成する。一方、トンネル覆工コンクリートの内壁面に、トンネル横断方向に溝を形成する。そして、上記したケーブルを、覆工コンクリートの内壁面に形成された溝内に配設して接着剤等により固定する（例えば、特許文献３参照。）。

一方、近年、コンクリート構造物のコンクリート内に光ファイバセンサを埋設し、この光ファイバセンサによって当該コンクリートの歪みを計測する技術が提案されている（例えば、特許文献４，５参照。）。
また、地下に構築された高圧気体貯蔵施設の裏込めコンクリート内に光ファイバセンサを埋設して、この光ファイバセンサによって歪みを計測する技術も提案されている（例えば、特許文献６参照。）。
特開２００６−６４７６１号公報 特開２００３−２４７８１４号公報 特開２００１−５９７９７号公報 特開２００２−２３０３０号公報 特開２０００−２２７３６８号公報 特開２００３−２７００７８号公報

しかしながら、上記した覆工コンクリートの内壁面上に光ファイバセンサを敷設して固定冶具で固定する従来技術では、固定冶具の腐食等により光ファイバセンサが落下するおそれがあり、また、上記した覆工コンクリートの内壁面に形成された溝内に前記ケーブルを嵌合させて接着剤等で固定する従来技術では、接着剤等の劣化により光ファイバセンサが落下するおそれがある。したがって、上記した双方の従来技術では、数年程度で盛替えが必要となるという問題がある。

また、上記した双方の従来技術では、光ファイバセンサの設置位置が、覆工コンクリートの内壁面近傍に限定されるため、覆工コンクリートの中心部や外側面近傍に発生する変状については把握できないという問題がある。

また、上記した双方の従来技術では、覆工コンクリートが形成された後に光ファイバセンサを設置することになるため、覆工コンクリートの変状の発生時期を把握することができない場合があり、変状現象の進行状況を十分に評価することが難しいという問題がある。特に、覆工コンクリートの表面の変状が目視により確認されてから光ファイバセンサを設置する場合には、変状が目視により確認されるときは変状がかなり進展しており、その影響範囲が広範囲に亘っていると考えられるため、変状の状況や原因の把握のための調査範囲や調査項目が多くなる。

また、上記した双方の従来技術では、固定冶具等によって光ファイバセンサを一定間隔で固定しているため、固定箇所間の区間歪みを計測することはできるが、連続的な歪みの変化を図ることができないという問題がある。

また、上記したように、コンクリート構造物のコンクリート内に光ファイバセンサを埋設する技術は従来から開示されているが、その光ファイバセンサの延在方向については明示されてなく、仮に、コンクリート内に埋設された光ファイバセンサがトンネル横断方向に延在するものであると、トンネル覆工コンクリートのトンネル縦面方向の歪みの変化が把握できない。

また、高圧気体貯蔵施設の裏込めコンクリート内に光ファイバセンサを埋設する従来の技術では、光ファイバセンサが高圧気体貯蔵施設全体を網羅するように高圧気体貯蔵施設の周りに格子状に張り巡らされているため、施設全体で使用される光ファイバセンサの長さ（総使用長さ）が長くなり、材料費が増大するという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、盛替え等を行わずにトンネル覆工コンクリートの長期間挙動を計測することができ、また、覆工コンクリートの中心部や外側面近傍に発生する変状を把握でき、また、変状現象の進行状況を十分に評価することができ、また、トンネル縦断方向の歪みの変化を確実に把握することができ、さらに、材料費を抑えることができる歪み計測システムを提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、光ファイバセンサを用いてトンネルの覆工コンクリートの歪みを計測する歪み計測システムにおいて、トンネルの縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサが備えられ、該第１の光ファイバセンサが前記覆工コンクリート内に埋設されていることを特徴としている。

このような特徴により、第１の光ファイバセンサが覆工コンクリートに確実に固定され、耐久性も増大する。また、第１の光ファイバセンサは、覆工コンクリートの内壁面近傍だけでなく、覆工コンクリートの中心部や外側面近傍にも設置可能である。また、第１の光ファイバセンサを覆工コンクリートの打設前に配設することができるため、当該第１の光ファイバセンサによって、覆工コンクリートのコンクリート打設直後から当該覆工コンクリートの歪みを計測することが可能である。また、トンネルの縦断方向（トンネル軸方向）に延在する第１の光ファイバセンサによって、覆工コンクリートの縦断方向の歪みが連続的に計測される。さらに、第１の光ファイバセンサは縦断方向に延在されるため、覆工コンクリート全体に光ファイバセンサを張り巡らせる場合に比べて光ファイバセンサの総使用長さは短くなる。

請求項２記載の発明は、トンネル横断方向に延在する第２の光ファイバセンサが備えられ、該第２の光ファイバセンサが、前記覆工コンクリートの変状が予想される横断面位置の覆工コンクリート内に埋設されていることを特徴としている。

このような特徴により、トンネル横断方向に延在する第２の光ファイバセンサによって覆工コンクリートの横断方向の歪みが計測される。また、覆工コンクリートが形成された当初から、変状が予想される覆工コンクリート断面における歪みが第２の光ファイバセンサによって計測される。

請求項３記載の発明は、トンネル横断方向に延在する第３の光ファイバセンサが備えられ、該第３の光ファイバセンサが、前記第１の光ファイバセンサによって前記覆工コンクリートの変状が確認された断面位置の覆工コンクリート内壁面に設置されていることを特徴としている。

このような特徴により、実際に変位が生じた位置の歪みを計測することができる。つまり、第１の光ファイバセンサによって縦断方向の歪み分布が計測され、大きな変位が生じた位置と大きさが発見される。そして、大きな変位が確認された位置に第３の光ファイバセンサが設置され、その位置における変形挙動が計測されることで、覆工コンクリートの健全性が評価される。

請求項４記載の発明は、前記覆工コンクリートの目地に交差する前記第１の光ファイバセンサの目地交差部分に、当該光ファイバセンサと覆工コンクリートとを分離させるための保護管が外装されていることを特徴としている。

このような特徴により、覆工コンクリートの乾燥収縮による目地部の第１の光ファイバセンサの破断が回避される。

本発明に係る歪み計測システムによれば、第１の光ファイバセンサが覆工コンクリートに確実に固定され、耐久性も増大するため、盛替え等を行わずにトンネル覆工コンクリートの長期間挙動を計測することができる。また、覆工コンクリートの中心部や外側面近傍にも設置可能であるため、覆工コンクリートの中心部や外側面近傍に発生する変状を把握することも可能となる。また、覆工コンクリートのコンクリート打設直後から当該覆工コンクリートの歪み計測が可能であるため、覆工コンクリートに変状が発生した当初から歪みの変化を捉えることが可能である。これによって、変状現象の進行状況を十分に評価することができ、調査範囲や方法を限定することができ、その費用および時間を低減させることができる。また、覆工コンクリートの縦断方向の歪みが連続的に計測されるため、縦断方向の歪みの変化を確実に把握することができ、覆工コンクリートの縦断方向の変状を確実に発見することができる。さらに、覆工コンクリート全体に光ファイバセンサを張り巡らせる場合に比べて光ファイバセンサの総使用長さは短くなるため、材料費を抑えることができる。

以下、本発明に係る歪み計測システムの実施の形態について、図面に基いて説明する。

図１は歪み計測システムを備えるトンネルＴの斜視図である。
図１に示すように、本実施の形態における歪み計測システムは、光ファイバセンサ１…，２を用いて、地盤Ｇ内に構築されたトンネルＴの覆工コンクリート３の歪みを計測するためのシステムである。

図２は本実施の形態における歪み計測システムの概略構成を表すブロック図である。図２に示すように、歪み計測システムには、覆工コンクリート３のアーチ部内にそれぞれ埋設されてトンネルＴの縦断方向（トンネル軸方向）に延在する複数の第１の光ファイバセンサ１…と、覆工コンクリート３のアーチ部内に埋設されてトンネルＴの横断方向（トンネル周方向）に延在する第２の光ファイバセンサ２と、第１，第２の光ファイバセンサ１…，２にそれぞれ電気的に接続された光スイッチモジュール４と、光スイッチモジュール４に電気的に接続された光ファイバ歪み測定器（ＢＯＴＤＲモジュール５）と、ＢＯＴＤＲモジュール５に電気的に接続されたデータ収集用のコンピュータ（データ収集用ＰＣ６）とが備えられている。

第１，第２の光ファイバセンサ１…，２としては、一本の光ファイバセンサからなるもの、又は複数の光ファイバセンサを接続して一繋ぎにしたものであり、公知の光ファイバセンサを用いることができる。例えば、光ファイバ素線をＦＲＰで被覆して更にその上に樹脂をコーティングした構成からなる光ファイバセンサを用いることができる。このような構成からなる第１，第２の光ファイバセンサ１…，２は、上記した樹脂被覆の表面に凹凸加工を施して覆工コンクリート３との付着性を向上させることが好ましい。

光スイッチモジュール４は、複数の光ファイバセンサ１…，２のＢＯＴＤＲモジュール５への接続切り替えを行うための機器であり、周知の光スイッチ機器を用いることができる。この光スイッチモジュール４によって、複数の光ファイバセンサ１…，２による歪み計測を一つのＢＯＴＤＲモジュール５で行うことができる。つまり、歪み計測時に、光スイッチモジュール４を切り替えて何れかの光ファイバセンサ１…，２を選択することで、選択された何れかの光ファイバセンサ１…，２がＢＯＴＤＲモジュール５に接続されて、その光ファイバセンサ１…，２による歪み計測が行われる。

ＢＯＴＤＲモジュール５は、光ファイバセンサ１…，２の片端からパルス光を送り、反射して戻ってくるブリルアン散乱光の周波数シフトから歪みの大きさを測定するとともに、光パルスの入射してからの戻り時間から歪み位置を求める機器であり、周知のＢＯＴＤＲ測定機を用いることができる。

データ収集用ＰＣ６は、ＢＯＴＤＲモジュール５から計測データを収集して記録等するためのパーソナルコンピュータであり、周知のパーソナルコンピュータを用いることができる。なお、このデータ収集用ＰＣ６に電話回線やインターネットなどの通信回線を接続することで、遠隔モニタリングを行うことができる。

図３は図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。
山側から谷側へ断層や地滑りによる力が働くと予想される場合には、図３に示すように、縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサ１…は、山側（図３における右側）のスプリングラインＳＬ付近と、谷側（図３における左側）のスプリングラインＳＬ付近と、トンネルＴの天端部分と、トンネルＴの山側の肩部（スプリングラインＳＬと天端部分との間にある斜めの部分）付近とにそれぞれ配設されている。

図３に示す例では、スプリングラインＳＬ付近の第１の光ファイバセンサ１Ａ，１Ｂは、第２の光ファイバセンサ２の端部をトンネル内に引き出すための図示せぬ成端ボックスを避けた位置に配設されている。また、トンネルＴ天端部分の第１の光ファイバセンサ１Ｃは、覆工コンクリート２のコンクリート打設における吹上げ位置から所定間隔（１ｍ程度）だけ離した位置に配設されている。このように所定間隔を離すのは、コンクリート打設時に光ファイバセンサが損傷しないようにするためである。また、トンネルＴ肩部の第１の光ファイバセンサ１Ｄは、上記したトンネルＴ天端部分の第１の光ファイバセンサ１Ｃと山側スプリングラインＳＬ付近の第１の光ファイバセンサ１Ｂとの間の位置に配設されている。

図４は図１に示すＢ−Ｂ間の断面図である。
図４に示すように、横断方向に延在する第２の光ファイバセンサ２は、覆工コンクリート３のアーチ部全周に亘って延在されており、また、覆工コンクリート３内での内壁面寄りの位置（例えば、内壁面から１００ｍｍの位置）と背面寄りの位置（例えば、背面から１００ｍｍの位置）とにそれぞれ配設されている。具体的には、一本又は一繋ぎの光ファイバセンサからなる第２の光ファイバセンサ２は、スプリングラインＳＬ付近の覆工コンクリート３内壁面に設置された図示せぬ成端ボックスから覆工コンクリート３内に入り、成端ボックスから覆工コンクリート３（アーチ部）の内壁面に沿って延在されている。そして、覆工コンクリート３内壁面に沿って延在された第２の光ファイバセンサ２は、覆工コンクリート３（アーチ部）の一方の下端部のところでＵ字状に折り返されて覆工コンクリート３（アーチ部）の背面に沿って延在される。覆工コンクリート３背面に沿って延在された第２の光ファイバセンサ２は、覆工コンクリート３（アーチ部）の他方の下端部のところでＵ字状に折り返されて覆工コンクリート３（アーチ部）の内壁面に沿って延在され、上記した成端ボックスからトンネルＴの内方に引き出される。なお、上記した成端ボックスは、覆工コンクリート３の内壁面を凹状に箱抜きしてその箱抜き部分に嵌め込むことで設置される。

上記した第２の光ファイバセンサ２は、トンネルＴの全長範囲のうち、覆工コンクリート３の変状が予想される横断面位置に配設されている。具体的には、第２の光ファイバセンサ２は、将来ゆるみ圧や塑性圧が発生する確率が高いと予想される横断面位置に配設されており、例えば、周囲の地盤に断層がある位置、或いは周囲の地盤に地滑りが想定される位置に配設されている。なお、図１では、横断方向に延在する第２の光ファイバセンサ２が一箇所だけであるが、第２の光ファイバセンサ２は、必要に応じて、複数の断面位置に配設させてもよい。

図１，図４に示すように、第１の光ファイバセンサ１…と第２の光ファイバセンサ２とは、互いに交差させて配設されている。具体的には、第１の光ファイバセンサ１…は、覆工コンクリート３の中央部に配設されており、第２の光ファイバセンサ２は、上述したとおり、覆工コンクリート３の内壁面寄りの位置と背面寄りの位置とにそれぞれ配設されている。

図５は第１、第２の光ファイバセンサ１…，２の設置状況を表した斜視図である。
図５に示すように、上記した第１、第２の光ファイバセンサ１…，２は、覆工コンクリート３のコンクリート打設前に覆工コンクリート３内の所定位置に配設することで設置される。例えば、まず、覆工コンクリート３の鉄筋１２…の配筋後、或いは鉄筋１２…の配筋と同時に、光ファイバセンサ１…，２を設置する所定位置に、光ファイバセンサ１…，２を固定するための固定用鉄筋７を配筋する。この固定用鉄筋７は、光ファイバセンサ１…，２の延在方向と同方向に延在させる。次に、上記した固定用鉄筋７に添わして光ファイバセンサ１…，２を配置し、この光ファイバセンサ１…，２と固定用鉄筋７とをインシュロック８（樹脂製固定バンド）等の結束手段で結束する。インシュロック８等による結束は、所定ピッチ（２０〜３０ｃｍ程度）で行う。

また、トンネルＴでは、覆工コンクリート３を一度に打設することは困難であるため、通常、縦断方向に分割して順次コンクリート打設を行うことになる。このような場合、第１の光ファイバセンサ１をドラム９に巻き付けてロール状にしておくことが好ましい。これにより、施工に併せてロール状の第１の光ファイバセンサ１を必要な長さだけ引き出して順次延伸させることができ、第１の光ファイバセンサ１が絡まることがない。このため、第１の光ファイバセンサ１として長い光ファイバセンサを用いることができ、現場での光ファイバセンサの接続作業を無くしたり減らしたりすることができる。なお、ドラム９は、覆工コンクリート３の鉄筋１２…に引っ掛けて吊り下げておくことできる。

図６はコンクリート打ち継ぎ箇所における第１の光ファイバセンサ１…の設置状況を表した拡大図である。
上述したように覆工コンクリート３を縦断方向に分割してコンクリート打設を行う場合、コンクリート打ち継ぎ箇所の覆工コンクリート３内壁面には、横断方向に延在する打ち継ぎ目地（目地１０）が形成される。この場合、この目地１０に交差する第１の光ファイバセンサ１の目地交差部分（目地１０に交差する部分）１ａに、第１の光ファイバセンサ１と覆工コンクリート３とを分離させるための保護管１１を外装させることが好ましい。

保護管１１としては、目地１０の幅寸法よりも長い筒状の部材（５０〜１００ｃｍ）であり、例えば、樹脂製の一対の半割り管を用いることができる。具体的には、第１の光ファイバセンサ１の目地交差部分１ａを一対の半割り管で上下から挟み込むことで、目地交差部分１ａに保護管１１が装着される。また、保護管１１内にコンクリートが入らないように、保護管１１の端部（口元）をシリコン等のシール材で閉塞することが好ましい。

上記した構成からなる歪み計測システムによって、覆工コンクリート３の長期挙動計測を行うことができる。具体的には、第１の光ファイバセンサ１…および第２の光ファイバセンサ２による歪み測定を行い、測定された歪みから覆工コンクリート３の変状の有無等を確認して、覆工コンクリート３の健全性を点検する。なお、第１の光ファイバセンサ１…や第２の光ファイバセンサ２を用いた歪み測定は、公知の測定方法と同様にして行うことができる。

上記した第１の光ファイバセンサ１…および第２の光ファイバセンサ２による歪み測定は、日常点検、定期点検、臨時点検として行う。日常点検は、例えば、初期段階で１回／月程度の頻度で実施し、その後は状況に応じて３〜６ヶ月に１回程度の頻度で実施する。また、覆工コンクリート３の変状の発生が確認された後は、その変状位置における常に監視（歪み測定）を行ったり、交通量に応じた頻度で監視を行ったりしてもよい。定期点検は、例えば、１回／年程度の頻度で実施し、また、臨時点検は、日常点検の補完や異常時に必要に応じて実施する。

上記した構成からなる歪み計測システムによれば、トンネルＴの縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサ１…が備えられ、この第１の光ファイバセンサ１…が覆工コンクリート３内に埋設されている構成からなるため、第１の光ファイバセンサ１…が覆工コンクリート３に確実に固定され、耐久性も増大する。これによって、固定冶具等の盛替えを行わずに覆工コンクリート３の長期間の挙動を計測することができる。

また、第１の光ファイバセンサ１…が覆工コンクリート３内に埋設されるため、第１の光ファイバセンサ１…は、覆工コンクリート３の内壁面近傍だけでなく、覆工コンクリート３の中心部や外側面近傍にも設置可能である。したがって、覆工コンクリート３の中心部や外側面近傍に発生する変状を把握することも可能である。

また、第１の光ファイバセンサ１…は、覆工コンクリート３の打設前に配設されるため、第１の光ファイバセンサ１…によって、覆工コンクリート３のコンクリート打設直後から覆工コンクリート３の歪み計測が可能となる。これによって、覆工コンクリート３に変状が発生した当初から歪みの変化を捉えることが可能であり、変状現象の進行状況を十分に評価することができ、調査範囲や方法を限定することができ、その費用および時間を低減させることができる。

また、トンネルＴの縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサ１…によって、覆工コンクリート３の縦断方向の歪みが連続的に計測される。これによって、縦断方向の歪みの変化を確実に把握することができ、覆工コンクリート３の縦断方向の変状を確実に発見することができる。

また、第１の光ファイバセンサ１…が縦断方向に延在されるため、覆工コンクリート３全体に光ファイバセンサを張り巡らせる場合に比べて光ファイバセンサの総使用長さは短くなる。これによって、材料費を抑えることができる。

また、上記した構成からなる歪み計測システムによれば、トンネルＴの横断方向に延在する第２の光ファイバセンサ２が備えられ、第２の光ファイバセンサ２が覆工コンクリート３の変状が予想される横断面位置の覆工コンクリート３内に埋設されている構成からなるため、トンネル横断方向に延在する第２の光ファイバセンサ２によって覆工コンクリート３の横断方向の歪みが計測される。これにより、覆工コンクリート３の健全性を評価することができる。

また、第２の光ファイバセンサ２は覆工コンクリート３の打設前に配設されるため、覆工コンクリート３が形成された当初から、変状が予想される断面位置における歪みが第２の光ファイバセンサ２によって計測される。これにより、変状現象の進行状況を十分に評価することができる。

また、覆工コンクリート３のコンクリート硬化に伴い、目地部（目地１０がある部分）においてコンクリートの乾燥収縮が生じるが、覆工コンクリート３の目地１０に交差する第１の光ファイバセンサ１の目地交差部分１ａに、第１の光ファイバセンサ１…と覆工コンクリート３とを分離させるための保護管１１を外装させることで、乾燥収縮による第１の光ファイバセンサ１の破断が回避される。つまり、保護管１１によって、第１の光ファイバセンサ１の目地交差部分１ａは覆工コンクリート３から分離されているため、乾燥収縮が生じても目地部で第１の光ファイバセンサ１が破断することがない。これにより、第１の光ファイバセンサ１の破断によって歪み計測が不能となる不具合を回避することができる。また、ＢＯＴＤＲモジュール５には、歪みが局所化すると精度が低下するという問題があるが、第１の光ファイバセンサ１の目地交差部分１ａに保護管１１を外装させることで、上記問題が解消され、目地の開き量を推定することができる。

図７は、本発明に係る歪み計測システムの他の実施の形態を表すトンネルＴの断面図である。
図２，図７に示すように、上記した構成からなる歪み計測システムに、トンネルの横断方向に延在する第３の光ファイバセンサ３０を備えさせることもできる。この第３の光ファイバセンサ３０は、覆工コンクリート３を形成した後に覆工コンクリート３内壁面に敷設される光ファイバセンサであって、第１の光ファイバセンサ１…によって覆工コンクリート３の変状が確認された横断面位置に配置されるものである。この第３の光ファイバセンサ３０は、上記した第１、第２の光ファイバセンサ１…，２と同様の構成からなるものである。また、第３の光ファイバセンサ３０の設置方法としては、従来の光ファイバセンサの設置方法を採用することができ、例えば、覆工コンクリート３の内壁面に添わして第３の光ファイバセンサ３０を配置し、この第３の光ファイバセンサ３０を複数の固定冶具３１…で覆工コンクリート３内壁面に固定させる方法がある。

上記した第３の光ファイバセンサ３０を備える歪み計測システムによれば、トンネルＴの横断方向に延在する第３の光ファイバセンサ３０が備えられ、この第３の光ファイバセンサ３０が第１の光ファイバセンサ１…によって覆工コンクリート３の変状が確認された横断面位置の覆工コンクリート３内壁面に設置されている構成からなるため、実際に変位が生じた位置の歪みを計測することができる。つまり、第１の光ファイバセンサ１…によって縦断方向の歪み分布が計測され、大きな変位が生じた位置と大きさが発見される。そして、大きな変位が確認された位置に第３の光ファイバセンサ３０が設置され、その位置における変形挙動が計測される。これによって、覆工コンクリート３の健全性が評価される。

このように、第２の光ファイバセンサ２及び第３の光ファイバセンサ３０を併用することで、第２の光ファイバセンサ２で網羅できなかった範囲（横断面位置）を第３の光ファイバセンサ３０…で補う形となるため、トンネル横断方向に延在する第２の光ファイバセンサ２をトンネルＴの全長に亘って配設する必要がなく、第２の光ファイバセンサ２の設置数を低減させることができ、コストダウンを図ることができる。
なお、本発明は、上記した第２の光ファイバセンサ２を設置せずに第３の光ファイバセンサ３０…だけで横断方向の歪み計測を行う構成にしてもよい。

以上、本発明に係る歪み計測システムの実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、覆工コンクリート３の中には、トンネル軸方向に延在する第１の光ファイバセンサ１とトンネル横断方向に延在する第２の光ファイバセンサ２とがそれぞれ埋設されているが、本発明は、覆工コンクリート３の中にトンネル横断方向に延在する第２の光ファイバセンサが埋設されていなくてもよい。

また、上記した実施の形態では、縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサ１…が複数配設されているが、本発明は、第１の光ファイバセンサが一箇所のみに配設されていてもよい。

また、上記した実施の形態では、水平方向に延在する本設のトンネルＴの覆工コンクリート３における歪み計測システムについて説明したが、本発明におけるトンネルとは、地盤内に形成される坑を意味するものであり、例えば、鉛直方向に延在する立坑や、斜め方向に延在する斜坑などの坑道も本発明におけるトンネルに含まれるものとする。

また、上記した実施の形態では、第１、第２の光ファイバセンサ１…，２は、覆工コンクリート３のアーチ部（側壁部も含む。）にそれぞれ埋設され、第３の光ファイバセンサ３０・・・は覆工コンクリート３のアーチ部内壁面に設置されているが、本発明は、必要に応じて、覆工コンクリートのインバート部に各光ファイバをそれぞれ埋設或いは設置してもよい。

また、上記した実施の形態では、第１の光ファイバセンサ１…や第２の光ファイバセンサ２が光スイッチモジュール４を介してＢＯＴＤＲモジュール５に接続されているが、本発明は、光スイッチモジュールが備えられていなくてもよく、各光ファイバセンサがＢＯＴＤＲモジュール５等の測定機に直接接続されていてもよい。

また、上記した実施の形態では、ブリルアン散乱光の周波数特性から歪み大きさを、戻り時間から歪み位置を計測する分布型のＢＯＴＤＲモジュール５が用いられた歪み計測システムについて説明しているが、本発明に係る歪み計測システムは、ブラック光の波長特性により歪み計測を行う多点型のＦＢＧや、マイクロベンディングによる漏洩光量変化から変位を計測する広域型のＯＳＭＯＳを用いて覆工コンクリートの歪みを計測してもよく、その他の測定機を用いて覆工コンクリートの歪みを計測してもよい。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態を説明するための歪み計測システムを備えるトンネルの斜視図である。 本発明の実施の形態を説明するための歪み計測システムを表すブロック図である。 本発明の実施の形態を説明するためのトンネルの断面図であって、図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。 本発明の実施の形態を説明するためのトンネルの断面図であって、図１に示すＢ−Ｂ間の断面図である。 本発明の実施の形態を説明するための第１、第２の光ファイバセンサの設置状況を表した斜視図である。 本発明の実施の形態を説明するための第１の光ファイバセンサの設置状況を表した拡大図である。 本発明の他の実施の形態を説明するための歪み計測システムを備えるトンネルの断面図である。

符号の説明

１ 第１の光ファイバセンサ
１ａ 目地交差部分
２ 第２の光ファイバセンサ
３ 覆工コンクリート
１０ 目地
１１ 保護管
３０ 第３の光ファイバセンサ
Ｔ トンネル

Claims (4)

1. 光ファイバセンサを用いてトンネルの覆工コンクリートの歪みを計測する歪み計測システムにおいて、
   トンネルの縦断方向に延在する第１の光ファイバセンサが備えられ、
   該第１の光ファイバセンサが前記覆工コンクリート内に埋設されていることを特徴とする歪み計測システム。
2. 請求項１記載の歪み計測システムにおいて、
   トンネルの横断方向に延在する第２の光ファイバセンサが備えられ、
   該第２の光ファイバセンサが、前記覆工コンクリートの変状が予想される横断面位置の覆工コンクリート内に埋設されていることを特徴とする歪み計測システム。
3. 請求項１または２記載の歪み計測システムにおいて、
   トンネルの横断方向に延在する第３の光ファイバセンサが備えられ、
   該第３の光ファイバセンサが、前記第１の光ファイバセンサによって前記覆工コンクリートの変状が確認された横断面位置の覆工コンクリート内壁面に設置されていることを特徴とする歪み計測システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の歪み計測システムにおいて、
   前記覆工コンクリートの目地に交差する前記第１の光ファイバセンサの目地交差部分に、当該光ファイバセンサと覆工コンクリートとを分離させるための保護管が外装されていることを特徴とする歪み計測システム。

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