JP2009294039A - Structure deformation monitoring method using distribution type optical-fiber sensing system, and device thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for monitoring deformation or behavior of a structure such as a bridge or a building, as well as, a tunnel constructed by an underground drilling work, a base rock, a mountain surface, and to provide a method can monitor deformation over a wide range, especially for a space, such as, a tunnel for a mine where dust is suspended. <P>SOLUTION: In this structure deformation monitoring method that uses a distribution type optical-fiber strain sensing system, lock bolts are piled into a ceiling or a wall surface of an underground surface, or a base rock which is a monitoring object, and a pair of two optical fiber sensors are fixed in the crossed state on the lock bolts. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、分布型光ファイバセンシングシステムによって構造物の変状を検知する方法及びシステムに関する。本発明は、鉱山での掘削作業により建設されたトンネルをはじめとして、橋梁、建造物などの構造物、及び岩盤、山肌等の変形、挙動を監視する技術である。 The present invention relates to a method and system for detecting deformation of a structure by a distributed optical fiber sensing system. The present invention is a technique for monitoring deformations and behaviors of structures such as tunnels, bridges, and structures such as tunnels constructed by excavation work in a mine, bedrock, and mountain surface.

地中での掘削作業により建設される地下空間は、建設工事中の掘削や、時間経過に起因する周辺地盤応力分布の不均衡によって変形や損傷を受けたり、それらが進行することによって崩壊にいたる場合がある。そのため、地下空間を健全な状態に維持管理し、建設作業の安全性や効率を向上するとともに建設後も地下空間を安全に利用し続けるためには、常にその状態をモニタリングし、その変状を検出することが重要である。 The underground space constructed by excavation work in the ground will be deformed or damaged due to excavation during construction work, imbalance in surrounding ground stress distribution due to the passage of time, and it will collapse as they progress There is a case. Therefore, in order to maintain and manage the underground space in a healthy state, improve the safety and efficiency of construction work, and continue to use the underground space safely after construction, always monitor the state and change its state. It is important to detect.

地下空間のみならず、土砂崩れの恐れのある山肌や岩盤を対象として、モニタリング方法やシステムについての研究や開発はこれまでに多数なされている。モニタリングされる物理量は地下空間内部や周囲の岩盤に生じた変形や変位、歪み、応力、振動、温度など様々であり、歪みや応力の計測には抵抗線歪みゲージや振動ワイヤ応力計などが、変位や変形の計測には様々な計測原理に基づく伸縮計が用いられている(例えば非特許文献1〜2)。 There have been many researches and developments on monitoring methods and systems not only in underground spaces, but also on mountain surfaces and rock masses where there is a risk of landslides. The physical quantities to be monitored are various such as deformation, displacement, strain, stress, vibration, temperature, etc. that occur in the underground space and surrounding rocks, and resistance strain gauges and vibrating wire stress meters are used to measure strain and stress. For measuring displacement and deformation, extensometers based on various measurement principles are used (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

トータルステーション、写真測量を利用したモニタリングでは、複数の計測点に設置したターゲットの3次元座標を同時に計測でき、計測された座標の変化から計測点の変位を求めることができる利点がある。トータルステーションによる近接工事にともなう鉄道トンネルの変形モニタリングに関する研究では非特許文献3、写真測量による鉄道トンネル内壁の変形計測に関する研究では非特許文献4が報告されている。又、トータルステーションと写真測量を組み合わせたシステムの開発も行われている(非特許文献5)。 Monitoring using a total station and photogrammetry has the advantage that the three-dimensional coordinates of a target installed at a plurality of measurement points can be measured simultaneously, and the displacement of the measurement point can be obtained from the change in the measured coordinates. Non-patent document 3 is reported in the research on the deformation monitoring of the railway tunnel accompanying the proximity work by the total station, and non-patent document 4 is reported in the research on the deformation measurement of the inner wall of the railway tunnel by the photogrammetry. A system combining a total station and photogrammetry has also been developed (Non-Patent Document 5).

光ファイバセンシングシステムの利用についても研究されており(特許文献1〜2)、光の干渉に基づいて光ファイバの長さ変化を計測するシステムや、光ファイバ内にブラッググレーティングを形成し、そこからの反射光の周波数が歪みや温度に依存してシフトする性質を利用したファイバブラッググレーティング(FBG)システムなどがある。これらのシステムは2点間の距離変化、グレーティング部分の歪み/温度変化を計測するもので、基本的には従来と同様にセンシングエレメント部分の情報を得るポイントセンサである。 Research has also been conducted on the use of optical fiber sensing systems (Patent Documents 1 and 2). From a system that measures the change in length of an optical fiber based on light interference, or a Bragg grating formed in an optical fiber, There is a fiber Bragg grating (FBG) system that utilizes the property that the frequency of reflected light shifts depending on strain and temperature. These systems measure changes in distance between two points and strain / temperature changes in the grating portion, and are basically point sensors that obtain information on the sensing element portion as in the prior art.

分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを利用した地下空間の変状モニタリングシステムも開発されている(非特許文献6)。該システムは、歪み計測装置(BOTDR:Brillouin Optical Time Domain Reflector)と、計測対象に設置される光ファイバセンサから構成される。その具体例としては、鉱山トンネルの天井にロックボルトを打ち込み、該各ロックボルトを1本の光ファイバセンサで結び、該センサの伸縮によりトンネルの変状を検知するシステムがある。 An underground space deformation monitoring system using a distributed optical fiber strain sensing system has also been developed (Non-Patent Document 6). The system includes a strain measurement device (BOTDR: Brillouin Optical Time Domain Reflector) and an optical fiber sensor installed on a measurement target. As a specific example, there is a system in which lock bolts are driven into the ceiling of a mine tunnel, the lock bolts are connected by a single optical fiber sensor, and the deformation of the tunnel is detected by expansion and contraction of the sensor.

特開2001−66117号広報JP 2001-66117 A 特開2001−201411号広報JP 2001-201411 PR “Structural health monitoring ofunderground facilities &#8211; Technological issues and challenges”, S. Bhalla, Y.W. Yang,J. Zhao, C.K. Soh, Tunnelling and Underground Space Technology 20, 487-500(2005).“Structural health monitoring ofunderground facilities &#8211; Technological issues and challenges”, S. Bhalla, Y.W. Yang, J. Zhao, C.K.Soh, Tunneling and Underground Space Technology 20, 487-500 (2005). “Monitoring ground deformation intunneling: Current practice in transportation tunnels”, M. J. Kavvadas, EngineeringGeology 79, 93-113 (2005).“Monitoring ground deformation intunneling: Current practice in transportation tunnels”, M. J. Kavvadas, EngineeringGeology 79, 93-113 (2005). “Effect of large excavation ondeformation of adjacent MRT tunnels”, J. S. Sharma, A. M. Hefny, J. Zhao and CW.Chan, Tunnelling and Underground Space Technology 16, 93-98 (2001).“Effect of large excavation ondeformation of adjacent MRT tunnels”, J. S. Sharma, A. M. Hefny, J. Zhao and CW. Chan, Tunneling and Underground Space Technology 16, 93-98 (2001). “Tunnel profile measurement by visionmetrology toward application to NATM”, S. Hattori, K. Akimoto, T. Ono, S.Miura, In: Proceeding of SPIE/IS&T 5011, Machine Vision and Applications in Industrial Inspection XI, SantaClara, California, January, 50-58 (2003).“Tunnel profile measurement by visionmetrology toward application to NATM”, S. Hattori, K. Akimoto, T. Ono, S. Miura, In: Proceeding of SPIE / IS & T 5011, Machine Vision and Applications in Industrial Inspection XI, SantaClara, California, January, 50-58 (2003). “Europeanpractice in geotechnical instrumentation for tunnel cinstruction control”,Tunnels and Tunnelling International 33, 51-53 (2001).“Europeanpractice in geotechnical instrumentation for tunnel cinstruction control”, Tunnels and Tunnelling International 33, 51-53 (2001). “分布型光ファイバひずみセンシングシステムの地下鉱山変状モニタリングへの適用”,成瀬央,上原秀幹,出口大志,藤橋一彦,大西正敏,R. Espinoza, C. Guzman, C. Pardo, C. Ortega, M. Pinto, 信学技報,社団法人電子情報通信学会,OFT2006-66(2007-1), 71-76 (2007).“Application of distributed fiber optic strain sensing system to monitoring underground mine deformation”, Naruse, Uehara, Hideki, Deguchi, Kazuhiko Fujihashi, Masatoshi Onishi, R. Espinoza, C. Guzman, C. Pardo, C. Ortega , M. Pinto, IEICE Technical Report, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, OFT 2006-66 (2007-1), 71-76 (2007).

上記のように、地下空間の様々なモニタリング方法がこれまで提案されているが、各技術にはそれぞれ欠点がある。非特許文献1〜2の技術は、センサが設置された個々の点での計測であるため、多点のモニタリングを行うには多数のセンサを設置する必要があり、それぞれのセンサに対して命令や観測データを送受信するための配線も必要になる。そのため、広範囲にわたるモニタリングが要求される場合への適用は困難である。 As described above, various methods for monitoring the underground space have been proposed so far, but each technique has its own drawbacks. Since the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 are measurement at individual points where the sensors are installed, it is necessary to install a large number of sensors in order to perform multi-point monitoring. And wiring to send and receive observation data. Therefore, it is difficult to apply to a case where extensive monitoring is required.

非特許文献3〜5のような光学的測量技術に基づくモニタリング方法は、地下空間内部に粉塵が浮遊している場合には、計測用の光が計測器とターゲットを往復する間に減衰するためモニタリング範囲が制限される問題がある。   In the monitoring method based on the optical survey technique such as Non-Patent Documents 3 to 5, when dust floats in the underground space, the measurement light attenuates while reciprocating between the measuring instrument and the target. There is a problem that the monitoring range is limited.

非特許文献6における方法では、天井の鉛直方向と水平方向の合成変位だけが求められ、水平方向に比べ鉛直方向変位の感度が低く、合成変位の方向によっては変状を検知できないという問題がある。 In the method in Non-Patent Document 6, only the vertical and horizontal combined displacements of the ceiling are required, and the sensitivity of the vertical displacement is lower than the horizontal direction, and there is a problem that the deformation cannot be detected depending on the direction of the combined displacement. .

本発明は、分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いて、粉塵が浮遊している地下空間に対しても広範囲にわたって変状をモニタリングできる方法及び装置を提供する。更には、該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention provides a method and apparatus capable of monitoring deformation over a wide range even in an underground space where dust is floating, using a distributed optical fiber strain sensing system. Furthermore, it aims at providing the computer-readable recording medium which recorded the program for making a computer perform this monitoring method.

本発明は、分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法において、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、図2に示すように、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、隣接するロックボルト間の該光ファイバの歪みを歪み計測器にて計測し、設置時の該光ファイバセンサ長さと該歪みから該ロックボルトの鉛直方向変位を算出することを特徴とする構造物変状モニタリング方法及び装置であることを特徴とする。 The present invention relates to a structural deformation monitoring method using a distributed optical fiber strain sensing system, in which a rock bolt is driven into a ceiling, a wall surface, or a rock in an underground space to be monitored. As shown in FIG. A structure deformation monitoring method characterized in that a pair of optical fiber sensors are fixed to a peg in a structure, and the strain of the optical fiber between adjacent lock bolts is measured by a strain measuring instrument and installed. It is a structure deformation monitoring method and apparatus characterized in that the vertical displacement of the lock bolt is calculated from the length of the optical fiber sensor and the strain at the time.

又、請求項1記載の構造物変状モニタリング方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする。 The structure deformation monitoring method according to claim 1 is a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute the program, and a program for causing the computer to execute the monitoring method. .

光ファイバ多点計測モニタリングシステムは、隣接するロックボルト間の歪み計測の際、歪み計測値に誤差が生じる。このため、ロックボルト鉛直方向変位を算出する際、該誤差が該変位に与える影響を解消する必要がある。本発明は、分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法において、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、隣接するロックボルト間の該光ファイバの歪みを歪み計測器にて計測し、設置時の該光ファイバセンサ長さと該歪みから該ロックボルトの鉛直方向変位を算出することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、モニタリング範囲両端に位置するロックボルトの鉛直方向位置を水盛式沈下計等により計測し、該歪み及び該鉛直方向位置、設置時の該光ファイバセンサ長さによって歪み補正値を算出し、該歪みに含まれる誤差を補正することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であることを特徴とする。 In the optical fiber multipoint measurement and monitoring system, an error occurs in the strain measurement value when measuring the strain between adjacent rock bolts. For this reason, when calculating the displacement in the vertical direction of the lock bolt, it is necessary to eliminate the influence of the error on the displacement. The present invention relates to a structural deformation monitoring method using a distributed optical fiber strain sensing system, in which a rock bolt is driven into a ceiling, a wall surface, or a rock in an underground space to be monitored, and a pair of optical fibers is paired with the rock bolt. A structure deformation monitoring method characterized in that a sensor is fixed to a rake, wherein the strain of the optical fiber between adjacent lock bolts is measured by a strain measuring instrument, and the length of the optical fiber sensor at the time of installation is measured. The vertical displacement of the rock bolt is calculated from the distortion and the distortion, and the vertical displacement of the rock bolt located at both ends of the monitoring range is measured by a water sink type subsidometer etc. Then, a distortion correction value is calculated based on the distortion, the vertical position, and the length of the optical fiber sensor at the time of installation, and is included in the distortion. Characterized in that it is a structure Deformation monitoring method characterized by correcting the difference.

更に、該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする。該モニタリング方法により、変位計測誤差を従来技術よりも低減することができる。 Further, the present invention is a computer-readable recording medium that records a program for causing a computer to execute the monitoring method, and a program for causing the computer to execute the monitoring method. With this monitoring method, the displacement measurement error can be reduced as compared with the prior art.

本発明によれば、粉塵が浮遊している地下空間に対しても広範囲にわたって多点モニタリングを実現することができる。又、水盛式沈下計等により基準となるロックボルトの変位を計測し、得られた値により歪み計測値を補正することで、変位計測誤差を従来技術よりも40%低減できる。 According to the present invention, multipoint monitoring can be realized over a wide range even in an underground space where dust is floating. Moreover, the displacement measurement error can be reduced by 40% compared to the prior art by measuring the displacement of the lock bolt as a reference with a water sink type subsidence meter and correcting the strain measurement value with the obtained value.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態にかかる構造物変状モニタリング方法を示すフローチャート図である。該モニタリング方法は、「センサ設置工程」及び「変形モニタリング工程」の2つの工程から構成される。 FIG. 1 is a flowchart showing a structure deformation monitoring method according to an embodiment of the present invention. The monitoring method is composed of two processes, a “sensor installation process” and a “deformation monitoring process”.

ステップS1は、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤の変状監視区間にロックボルトを打ち込むステップである。 Step S1 is a step of driving a rock bolt into a ceiling or wall surface of an underground space to be monitored or a rock deformation monitoring section.

ステップS2は、図2に示すように、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに設置するステップである。 Step S2 is a step of installing two pairs of optical fiber sensors on the lock bolts as shown in FIG.

ステップS3は、隣接するロックボルト間のセンサ長、即ち設置時のセンサ長さを計測するステップである。 Step S3 is a step of measuring the sensor length between adjacent lock bolts, that is, the sensor length at the time of installation.

「センサ設置工程」完了後、該変状監視区間のモニタリングを開始する。 After completion of the “sensor installation process”, monitoring of the deformation monitoring section is started.

ステップS4では、上記光ファイバセンサ及び歪み計測装置を用いて隣接ロックボルト間におけるセンサの歪みを計測する。 In step S4, the strain of the sensor between adjacent lock bolts is measured using the optical fiber sensor and strain measuring device.

ステップS5において、制約条件を用いて歪み計測値、更にはロックボルトの鉛直方向変位を補正するステップS6へ進むか、それとも、制約条件を用いない、即ち補正を行わずステップS7に進むかを判断する。ステップS5において制約条件を用いないとした場合、ステップS7において、設置時の該センサ長及び該歪みを用いてロックボルトの鉛直方向変位を算出する。 In step S5, it is determined whether to proceed to step S6 for correcting the strain measurement value and further the vertical displacement of the lock bolt using the constraint condition, or not to use the constraint condition, that is, to perform step S7 without performing the correction. To do. If the constraint condition is not used in step S5, in step S7, the vertical displacement of the lock bolt is calculated using the sensor length and the distortion at the time of installation.

ステップS5において制約条件を用いると判断した場合、ステップS6において、該変状監視区間の両端に位置するロックボルトの鉛直方向位置を、水盛式沈下計等により計測し、鉛直方向相対変位を計測する。該鉛直方向相対変位及びステップS1〜ステップS4において求めたセンサ長、及び歪みを用いて、歪み補正値を算出する。そしてステップS7においては、該歪みに該歪み補正値を加算することにより得られる、補正された歪みを用いて、ロックボルトの鉛直方向変位を算出する。 If it is determined in step S5 that the constraint condition is to be used, in step S6, the vertical positions of the lock bolts located at both ends of the deformation monitoring section are measured using a water sink type subsidometer or the like, and the vertical relative displacement is measured. To do. A distortion correction value is calculated using the vertical relative displacement and the sensor length and distortion obtained in steps S1 to S4. In step S7, the vertical displacement of the lock bolt is calculated using the corrected distortion obtained by adding the distortion correction value to the distortion.

次に、上記ステップS3及びS4において計測される隣接ロックボルト間のセンサ長及び歪みを用いて、ロックボルト鉛直方向変位を算出する過程(ステップS5、S6、S7に相当)について説明する。 Next, a process (corresponding to steps S5, S6, and S7) of calculating the displacement in the vertical direction of the lock bolt using the sensor length and strain between the adjacent lock bolts measured in steps S3 and S4 will be described.

地下空間岩盤へのセンサの設置の様子を図2に示す。地下空間に総数n+1本のロックボルトが打ち込まれ、ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサが、たすきがけに、即ちx字状に交差して固定されている状態を示している。本発明におけるセンサ設置方法では、隣接するロックボルトに固定された光ファイバセンサ区間一つ一つが独立した一本の伸縮計として動作するとみなせる。これら2n本のセンサの歪みを計測することによって、ロックボルトを介して地下空間の変位が、その変位にともなって生じた各センサの伸縮から算出される。各センサの伸縮は、それぞれのセンサの長さと、BOTDRなど分布計測可能な光ファイバセンシングシステムによって計測された歪みとの積として求められる。図2を、地下空間の天井にロックボルトが鉛直方向に打ち込まれ、ロックボルトが岩盤と一体となって変位する状態を示していると考えれば鉛直方向の変位が計測され、壁面にロックボルトが打ち込まれている状態を示していると考えれば、水平方向の変位が算出される。以下では、天井にロックボルトが鉛直方向に打ち込まれ、鉛直方向の変位が計測される場合について述べる。 Fig. 2 shows how the sensor is installed on the underground rock. A total of n + 1 lock bolts are driven into the underground space, and two pairs of optical fiber sensors are fixed to the lock bolts in a cross, that is, crossed in an x-shape. In the sensor installation method in the present invention, it can be considered that each optical fiber sensor section fixed to the adjacent lock bolt operates as an independent extensometer. By measuring the strains of these 2n sensors, the displacement of the underground space is calculated from the expansion and contraction of each sensor caused by the displacement through the lock bolt. The expansion / contraction of each sensor is obtained as the product of the length of each sensor and the strain measured by an optical fiber sensing system capable of distributed measurement such as BOTDR. Considering Fig. 2 that the lock bolt is driven vertically into the ceiling of the underground space and the lock bolt is displaced integrally with the rock, the vertical displacement is measured, and the lock bolt is If it is considered that it indicates the state of being driven, the displacement in the horizontal direction is calculated. In the following, a case will be described in which a lock bolt is driven into the ceiling in the vertical direction and the displacement in the vertical direction is measured.

ロックボルトには図2に示したように、左端から0、1、2、・・、nの番号が与えられている。左端即ち0番目のロックボルトの、センサ下側固定部の位置を原点Oとし、水平方向にx軸、鉛直方向にz軸をとる。x軸、z軸はそれぞれ右側、上側に正の符号を与える。又、i番目ロックボルトのセンサ下側固定部の水平、鉛直座標をそれぞれxi、ziとし、センサを設置した直後の初期状態における、i-1番目とi番目のロックボルト間の水平方向相対距離即ち打ち込み間隔をLi-1, iとし、鉛直方向相対距離をui-1, iとする。すると、これらの間には以下の関係が成り立つ。

Figure 2009294039
Figure 2009294039
i-1番目ロックボルトのセンサ下側固定部とi番目ロックボルトのセンサ上側固定部との間の距離即ちこの部分のセンサ長をl LH
i-1, i、それに交差するセンサ長をl HL i-1, iとすると、これらの間の幾何学的条件
Figure 2009294039
から、u i-1, iは次のように求められる。
Figure 2009294039
ここでsは、ロックボルト上でのセンサ上側固定部と下側固定部との間の距離であり、すべてのロックボルトにおいて同じであるとする。 As shown in FIG. 2, the lock bolts are numbered 0, 1, 2,..., N from the left end. The left end, that is, the position of the sensor lower fixing part of the 0th lock bolt is the origin O, and the horizontal direction is the x axis and the vertical direction is the z axis. The x-axis and z-axis are given positive signs on the right and upper sides, respectively. The horizontal and vertical coordinates of the sensor's lower fixed part of the i-th lock bolt are x i and z i respectively, and the horizontal direction between the i-1th and i-th lock bolts in the initial state immediately after the sensor is installed The relative distance, that is, the driving interval is L i-1, i , and the vertical relative distance is u i-1, i . Then, the following relationship holds between them.
Figure 2009294039
Figure 2009294039
The distance between the sensor lower fixing part of the i-1st lock bolt and the sensor upper fixing part of the i-th lock bolt, that is, the sensor length of this part is defined as l LH
If i-1, i and the crossing sensor length is l HL i-1, i , the geometric condition between them
Figure 2009294039
From this, u i−1, i can be obtained as follows.
Figure 2009294039
Here, s is the distance between the sensor upper fixing portion and the lower fixing portion on the lock bolt, and is the same for all the lock bolts.

次に、地下空間の変形によって発生したセンサの歪みから、ロックボルト鉛直方向変位を算出する方法について述べる。初期状態と地下空間変形後の状態を図3に示す。ここでは、地下空間に生じた回転は十分小さく、ロックボルトは鉛直方向にのみ変位しているとみなせる場合について考える。水平方向変位が鉛直方向変位計測に与える影響ついての解析は後述する。地下空間が変形することによって、i-1とi番目のロックボルトの間に鉛直方向相対変位vi-1, iが生じ、それらの間に固定されている2本のセンサの長さl LH
i-1, i 、l HL i-1, iがそれぞれ

Figure 2009294039
になったとする。ここで、εLH i-1, i、εHL i-1, iは地下空間の変形によってそれぞれのセンサに生じた歪みであり、引張り、圧縮歪みには、それぞれ正、負の符号を与える。次式で表されるロックボルト変位とセンサ長についての幾何学的条件
Figure 2009294039
と数式5より、vi-1, iは次のように求められる。
Figure 2009294039
したがって、i番目ロックボルトの変位後の鉛直座標ziは、初期状態におけるロックボルトの位置u0, iと鉛直方向変位v0, iとの和として、
Figure 2009294039
と算出される。更に、数式4を考慮すると、このロックボルトの鉛直方向変位v0, iは次のように求められる。
Figure 2009294039
以上の解析では、センサの伸縮によって生じるセンサの張力変化によるロックボルトの曲がりは無視できると仮定している。補強用のロックボルトを斜めに打ち込み、それをセンサが設置されるロックボルトに溶接することによって、この仮定をみたすようにセンサを設置できる。 Next, a method for calculating the vertical displacement of the lock bolt from the sensor distortion caused by the deformation of the underground space will be described. The initial state and the state after underground space deformation are shown in FIG. Here, let us consider a case where the rotation generated in the underground space is sufficiently small and the lock bolt can be regarded as being displaced only in the vertical direction. The analysis of the effect of horizontal displacement on vertical displacement measurement will be described later. Due to the deformation of the underground space, a vertical relative displacement v i-1, i occurs between i-1 and the i-th rock bolt, and the length l LH of the two sensors fixed between them
i-1, i and l HL i-1, i
Figure 2009294039
Suppose that Here, ε LH i−1, i and ε HL i−1, i are strains generated in the respective sensors due to deformation of the underground space, and positive and negative signs are given to tensile and compressive strains, respectively. Geometrical conditions for rock bolt displacement and sensor length expressed by
Figure 2009294039
And v i−1, i can be obtained as follows.
Figure 2009294039
Therefore, the vertical coordinate z i after displacement of the i-th lock bolt is the sum of the position u 0, i of the lock bolt and the vertical displacement v 0, i in the initial state,
Figure 2009294039
Is calculated. Further, when considering Equation 4, the vertical displacement v 0, i of the lock bolt is obtained as follows.
Figure 2009294039
In the above analysis, it is assumed that the bending of the lock bolt due to the sensor tension change caused by the expansion and contraction of the sensor can be ignored. The sensor can be installed to satisfy this assumption by driving a reinforcing lock bolt diagonally and welding it to the lock bolt on which the sensor is installed.

上述の方法に対し、0番目とn番目即ち両端に設置されたロックボルトの鉛直方向位置を、水盛式沈下計等の別なシステムで計測し、これを制約条件として用いることによって鉛直方向変位の計測精度や検出能力の向上を図る。前述したように、地下空間変形後の各ロックボルトの鉛直方向変位や座標を、隣接する2本のロックボルトの相対変位の累積として算出しているので、算出された変位や座標には、センサの歪み計測値に含まれる誤差が蓄積される。又、モニタリング範囲の岩盤全体が一体となって変形した場合にはセンサには歪みが生じないため、それを検出することができない。更に、基準とする即ち0番目ロックボルトが変位しても、その変位を観測することができない。このような累積誤差の低減、一体変形の検出、基準位置変位の観測を実現する方法を以下に示す。 Compared to the above method, the vertical position of the 0th and nth rock bolts installed at both ends is measured with another system such as a water-filled subsidometer, and this is used as a constraint condition for vertical displacement. Improvement of measurement accuracy and detection capability. As described above, the vertical displacement and coordinates of each rock bolt after deformation of the underground space are calculated as the cumulative relative displacement of the two adjacent lock bolts. The error included in the distortion measurement value is accumulated. In addition, when the entire bedrock in the monitoring range is deformed as a unit, the sensor is not distorted and cannot be detected. Furthermore, even if the reference, that is, the 0th lock bolt is displaced, the displacement cannot be observed. A method for realizing such reduction of accumulated error, detection of integral deformation, and observation of reference position displacement will be described below.

上記のように水盛式沈下計等により計測された、0番目ロックボルトのセンサ下側固定部の初期状態における位置と変位後の位置をそれぞれA 0、A’0とし、n番目のロックボルトについてのそれぞれの位置をA n、A’ nとする。別なシステムで計測された0番目とn番目のロックボルトの鉛直方向相対変位をAとすると、A は (A’n−A’0)−(An−A 0)である。このAの値と、各センサの歪みから算出されたn番目ロックボルトの鉛直方向変位とが等しいことを制約条件に用いて、歪み計測値を補正する。歪み計測値εLH i-1, i、εHL i-1, iに対する補正値をそれぞれΔεLH i-1, i、ΔεHL i-1, iとし、鉛直方向相対変位vi-1, iを歪み計測値とその補正値の関数vi-1, iLH i-1, i+ΔεLH i-1, i, εHL i-1, i+ΔεHL i-1, i) と考えると、制約条件は

Figure 2009294039
が成り立つことを意味する。歪みの補正値は十分小さいとして、数式10を1次の項までテーラー展開すると数式11が得られる。
Figure 2009294039
更に、全ロックボルトについて数式11の総和を求めると、数式12が得られる。
Figure 2009294039
ここで、B、Δεを以下のように、
Figure 2009294039
Figure 2009294039
とおくと、数式12は
Figure 2009294039
と書けるので、この解は
Figure 2009294039
と求められる。ここで、Tは転置ベクトルを示している。したがって、各歪み計測値に対する補正値は次のように求められる。
Figure 2009294039
数式17で求められた補正値で補正された歪みの値を用いて、各ロックボルトの鉛直方向変位を求める。座標原点である0番目ロックボルトが鉛直方向にA’0−A 0だけ変位していることを考慮すると、i番目のロックボルトの鉛直座標z’iは、
Figure 2009294039
で与えられる。 The position in the initial state and the position after displacement of the sensor lower fixing part of the 0th lock bolt, measured by a water sink-type subsidence meter as described above, are A 0 and A ′ 0 , respectively, and the nth lock bolt Let A n and A ′ n be the positions of, respectively. Assuming that the vertical relative displacement of the 0th and nth rock bolts measured by another system is A, A is (A ′ n −A ′ 0 ) − (A n −A 0 ). The strain measurement value is corrected by using, as a constraint condition, the value of A and the vertical displacement of the nth rock bolt calculated from the strain of each sensor. The correction values for the strain measurement values ε LH i-1, i and ε HL i-1, i are Δε LH i-1, i and Δε HL i-1, i , respectively. The function v i-1, iLH i-1, i + Δε LH i-1, i , ε HL i-1, i + Δε HL i-1, i ) Considering the constraints
Figure 2009294039
Means that Assuming that the distortion correction value is sufficiently small, Equation 11 is obtained by Taylor expansion of Equation 10 to the first-order term.
Figure 2009294039
Further, when the sum of Expression 11 is obtained for all the lock bolts, Expression 12 is obtained.
Figure 2009294039
Where B and Δε are as follows:
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Then, Equation 12 is
Figure 2009294039
This solution is
Figure 2009294039
Is required. Here, T represents a transposed vector. Accordingly, the correction value for each distortion measurement value is obtained as follows.
Figure 2009294039
The vertical displacement of each lock bolt is obtained using the distortion value corrected by the correction value obtained by Expression 17. Considering that the 0th rock bolt, which is the coordinate origin, is displaced by A ′ 0 −A 0 in the vertical direction, the vertical coordinate z ′ i of the i th lock bolt is
Figure 2009294039
Given in.

ロックボルト鉛直方向変位計測誤差は、(1)センサの歪み計測にかかわるパラメータである光ファイバセンシングシステムの歪み計測誤差、(2)センサ設置にかかわるパラメータである隣接ロックボルト間のセンサ長とロックボルト上でのセンサ固定部間距離、更に(3)モニタリング対象にかかわるパラメータであるモニタリング範囲に依存する。 Lock bolt vertical displacement measurement error is (1) strain measurement error of optical fiber sensing system, which is a parameter related to sensor strain measurement, and (2) sensor length between adjacent lock bolts and lock bolt, which is a parameter related to sensor installation. It depends on the distance between the sensor fixing parts and (3) the monitoring range which is a parameter related to the monitoring target.

ここではまず、これらのパラメータと鉛直方向相対変位計測誤差との関係について調べる。分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを利用する場合には、一つの計測装置で光ファイバセンサ全体を計測するので、場所によらず歪み計測誤差の統計的性質は同じであ

Figure 2009294039
両者の関係は次式で与えられる。
Figure 2009294039
幾何学的条件から与えられる数式3において通常のセンサ設置では、初期状態における、i-1番目とi番目のロックボルト間の水平方向相対距離(打ち込み間隔)Li-1, iは、それらの間の鉛直方向相対距離ui-1, iとロックボルト上でのセンサ固定部間距離sに比べて大きく
Figure 2009294039
じる歪みが小さいことから、数式19は次のように近似できる。
Figure 2009294039
この結果は、鉛直方向相対変位計測誤差はロックボルト打ち込み間隔の2乗と歪み計測誤差とに比例し、センサ固定部間距離に逆比例することを示している。これは、センサ設置作業の効率化のためにロックボルト打ち込み間隔Li-1, iを長くすること、設置したセンサが障害物にならないようにするためにセンサ固定部間距離sを短くすることは、いずれも相対変位計測精度を低下させることを示している。 First, the relationship between these parameters and the vertical relative displacement measurement error is examined. When using a distributed fiber optic strain sensing system, the entire fiber optic sensor is measured with a single measuring device, so the statistical properties of strain measurement errors are the same regardless of location.
Figure 2009294039
The relationship between the two is given by the following equation.
Figure 2009294039
In the normal sensor installation in Equation 3 given by the geometric condition, in the initial state, the horizontal relative distance (driving interval) L i-1, i between the i-1 and i-th lock bolts is expressed as follows. Is larger than the vertical relative distance u i-1, i between the sensor fixed part distance s on the lock bolt
Figure 2009294039
Since twisting distortion is small, Equation 19 can be approximated as follows.
Figure 2009294039
This result indicates that the vertical relative displacement measurement error is proportional to the square of the lock bolt driving interval and the strain measurement error, and inversely proportional to the distance between the sensor fixing portions. This is to increase the lock bolt driving interval L i-1, i to increase the efficiency of the sensor installation work, and to shorten the distance s between the sensor fixing parts so that the installed sensor does not become an obstacle. Indicates that the relative displacement measurement accuracy is lowered.

次に、鉛直方向変位計測誤差について調べる。以下では簡単のために、ロックボルトはすべて等間隔Lで打ち込まれているとする。i番目ロックボルトの鉛直方向変位計測誤差

Figure 2009294039
Figure 2009294039
で与えられる。ここで、すべてのロックボルト打ち込み間隔、及びセンサ固定部間距離が
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Figure 2009294039
される。この場合の即ち補正した歪み計測値の標準偏差は、補正していない場合のσvの値より小さくなっている。以上の結果は、ロックボルト鉛直方向変位測誤差が、計測しているロックボルト番号の平方根に比例して増加していくことを示している。 Next, the vertical displacement measurement error is examined. In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that all the lock bolts are driven at equal intervals L. Vertical displacement measurement error of i-th lock bolt
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Given in. Here, all the lock bolt driving intervals and the distance between sensor fixing parts are
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Is done. In this case, that is, the standard deviation of the corrected distortion measurement value is smaller than the value of σ v when the correction is not performed. The above results indicate that the lock bolt vertical displacement measurement error increases in proportion to the square root of the measured lock bolt number.

ここで、ロックボルト水平方向変位が、鉛直方向変位計測に与える影響について調べる。i番目のロックボルトが、鉛直方向相対変位v i-1, iに加え水平方向にもx iからw iだけ変位した場合を考える。この場合の解析モデルを図4に示す。このとき2本のセンサの長さl LH
i-1, i 、l HL i-1, iはそれぞれl’’LH i-1,
i 、l’’HL
i-1, iになり、それぞれのセンサに生じている歪みをε’LH i-1, i、ε’HL i-1, iとすると、幾何学的条件から数式5及び数式6と同様に次の関係が成り立つ。

Figure 2009294039
数式24よりv i-1, i
Figure 2009294039
と求められる。数式25は数式8と一致していることから、水平方向に変位が生じている場合でも、その影響を受けることなく鉛直方向変位を求めることができることがわかる。 Here, the effect of the horizontal displacement of the lock bolt on the vertical displacement measurement is examined. Consider the case where the i-th lock bolt is displaced in the horizontal direction by x i to w i in addition to the vertical relative displacements v i−1, i . An analysis model in this case is shown in FIG. At this time, the length of the two sensors l LH
i-1, i and l HL i-1, i are l '' LH i-1,
i , l '' HL
i-1 and i , and the distortions occurring in the sensors are ε ′ LH i−1, i and ε ′ HL i−1, i. The following relationship holds.
Figure 2009294039
From Equation 24, v i-1, i is
Figure 2009294039
Is required. Since Expression 25 is consistent with Expression 8, it can be seen that the vertical displacement can be obtained without being affected even when a displacement occurs in the horizontal direction.

非特許文献6において、地下鉱山トンネルの長さ200mの区間に3m間隔でロックボルトを打ち込み、それに設置した1本の光ファイバセンサの歪みを計測することによって、トンネルの天井と壁面の変状検出を試みたフィールドトライアルについて報告がなされている。本シミュレーションでは該報告と同様に、ロックボルト打ち込み間隔Li-1, iはすべて同じL即ちxi = (i-1) Lとし、Lの値を3mとする。又、ロックボルトの総本数n+1を68即ちnを67として、モニタリング区間を201mとする。それ以外の値については、以下のように設定した。センサの上下固定部間距離sは、Lの10分の1である30cmとした。各ロックボルトの初期状態における鉛直方向座標zi (= u0,
i)は、z=0を中心として、標準偏差が15cm (Lの20分の1)の正規分布で与える。更に、各ロックボルトの初期状態からの鉛直方向変位v 0, iは、中心が0、標準偏差が1.5cm (Lの200分の1)の正規分布として与え、幾何学的条件から算出されたセンサの歪みの値を真値とした。そ

Figure 2009294039
の計測値とした。この場合について、図1を用いて本発明の実施例を具体的に示す。 In Non-Patent Document 6, deformation of the ceiling and wall surface of a tunnel is detected by driving a lock bolt into a 200m long section of an underground mine tunnel at intervals of 3m and measuring the strain of one optical fiber sensor installed on it. There have been reports of field trials that tried to. In this simulation, similarly to this report, the lock bolt driving intervals L i−1, i are all the same L, that is, x i = (i−1) L, and the value of L is 3 m. The total number n + 1 of the lock bolts is 68, that is, n is 67, and the monitoring section is 201 m. Other values were set as follows. The distance s between the upper and lower fixed parts of the sensor was set to 30 cm, which is 1/10 of L. Vertical coordinate z i (= u 0,
i ) is given by a normal distribution with a standard deviation of 15 cm (1/2 of L) centering on z = 0. Furthermore, the vertical displacement v 0, i from the initial state of each lock bolt is given as a normal distribution with a center of 0 and a standard deviation of 1.5 cm (1/200 of L), and is calculated from geometric conditions. The value of the distortion of the sensor was taken as the true value. So
Figure 2009294039
It was set as the measured value. In this case, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG.

ステップS1では、上述したように3m間隔でロックボルトを打ち込む。ステップS2では、図2に示すように該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに設置する。ただし、上述したようにロックボルトにおけるセンサ上下固定部間距離は30cmとして設置する。図5の実線は、設置時、即ち変位前のロックボルトの鉛直方向座標(下側固定点の位置)を結んだ直線である。 In step S1, the lock bolts are driven at intervals of 3 m as described above. In step S2, as shown in FIG. 2, a pair of two optical fiber sensors are installed on the lock bolt. However, as described above, the distance between the sensor upper and lower fixed portions in the lock bolt is set to 30 cm. The solid line in FIG. 5 is a straight line that connects the vertical coordinates (the position of the lower fixed point) of the lock bolt before installation, that is, before displacement.

ステップS3では、隣接するロックボルト間のセンサ長l LH i-1, i、l HL i-1, iを測定する。 In step S3, sensor lengths l LH i-1, i and l HL i-1, i between adjacent lock bolts are measured.

ステップS4では、各ロックボルト間におけるセンサの歪みεLH i-1, i、εHL i-1, iを計測する。各ロックボルトに与えられた変位、及びその変位の後の鉛直方向座標を、それぞれ図6の実線、及び図5の○印で示す。ステップS5において制約条件を用いないと判断した場合、ステップS7において、設置時の該センサ長及び該歪みを用いて数式9によりロックボルトの鉛直方向変位が算出される。その結果は、図6の●印である。 In step S4, sensor strains ε LH i−1, i and ε HL i−1, i between the respective lock bolts are measured. The displacement given to each lock bolt and the vertical coordinate after the displacement are indicated by a solid line in FIG. 6 and a circle in FIG. When it is determined in step S5 that the constraint condition is not used, in step S7, the vertical displacement of the lock bolt is calculated by Equation 9 using the sensor length and the distortion at the time of installation. The result is the mark ● in FIG.

ステップS5において制約条件を用いると判断した場合、ステップS6へ進み、0番目とn番目即ち両端に設置されたロックボルトの鉛直方向位置を、水盛式沈下計等により計測し、鉛直方向相対変位Aを計測する。該鉛直方向相対変位及びステップS1〜ステップS4において求めたセンサ長l LH i-1, i、l HL i-1, i、歪みεLH i-1, i、εHL i-1, iを数式17へ代入し、歪み補正値ΔεLH i-1, i、ΔεHL i-1, iを算出する。該歪みに該歪み補正値を加算することにより得られる、補正された歪みεLH i-1, i+ΔεLH i-1, i、εHL i-1, i+ΔεHL i-1, iを、数式9へ代入し、歪み補正した場合のロックボルトの鉛直方向変位を算出する。 If it is determined in step S5 that the constraint condition is to be used, the process proceeds to step S6, where the vertical positions of the 0th and nth, that is, the lock bolts installed at both ends are measured with a summit type subsidometer or the like. Measure A. The vertical relative displacement and the sensor lengths l LH i−1, i , l HL i−1, i , strains ε LH i−1, i , ε HL i−1, i obtained in steps S1 to S4 17 is calculated, and distortion correction values Δε LH i−1, i and Δε HL i−1, i are calculated. Corrected strains ε LH i−1, i + Δε LH i−1, i , ε HL i−1, i + Δε HL i−1, i obtained by adding the strain correction value to the strain Is substituted into Equation 9 to calculate the vertical displacement of the lock bolt when distortion is corrected.

このようにして求めたロックボルトの鉛直方向変位を、図6に○印で示す。制約条件を用いていない場合には歪み計測誤差の蓄積のために算出された鉛直方向変位の誤差が大きくなっていくのに対し、制約条件を用いている場合には、両端のロックボルトの誤差は0になっていること、各ロックボルトに対する変位計測誤差が小さくなっていることがわかる。 The vertical displacement of the lock bolt thus obtained is indicated by a circle in FIG. When the constraint condition is not used, the error of the vertical displacement calculated for accumulation of strain measurement error increases, whereas when the constraint condition is used, the error of the lock bolts at both ends Is 0, and it can be seen that the displacement measurement error for each lock bolt is small.

また、計測精度を評価するためにロックボルト鉛直方向変位計測誤差の標準偏差σ'vを数式26で求める。

Figure 2009294039
Figure 2009294039
状態及び変位を変えたモニタリングパターンを1000組作成し、数式26の計算を繰り
Figure 2009294039
係を求めた結果を図7に示す。解析結果が示すように、変位計測誤差は制約条件の有無にかかわらずセンサの歪み計測誤差に比例していること、又、この例では、補正によって変位計測誤差を40%程度低減できることを確認した。 Further, in order to evaluate the measurement accuracy, the standard deviation σ ′ v of the lock bolt vertical direction displacement measurement error is obtained by Expression 26.
Figure 2009294039
Figure 2009294039
Create 1000 sets of monitoring patterns with different states and displacements, and repeat the calculation of Equation 26.
Figure 2009294039
FIG. 7 shows the result of obtaining the relationship. As shown in the analysis results, it was confirmed that the displacement measurement error is proportional to the sensor distortion measurement error regardless of whether there is a constraint condition, and in this example, the displacement measurement error can be reduced by about 40% by correction. .

産業上の利用の可能性Industrial applicability

本発明は、鉱山での掘削作業により建設されたトンネルをはじめとして、橋梁、建造物などの構造物、及び岩盤、山肌等の変形、挙動を監視するシステムに用いることができ、とくに粉塵が浮遊している鉱山のトンネルような空間に対しても広範囲にわたって変状をモニタリングすることができる。又、本発明では、水盛式沈下計等により基準となるロックボルトの変位を計測し、得られた値により歪み計測値を補正することで、変位計測誤差を従来技術よりも40%低減することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for systems such as tunnels constructed by excavation work in mines, bridges, structures, etc., and systems for monitoring the deformation and behavior of rocks, mountain surfaces, etc. The deformation can be monitored over a wide area even in a mine tunnel. In the present invention, the displacement of the lock bolt as a reference is measured with a water sink type subsidence meter, and the distortion measurement value is corrected based on the obtained value, thereby reducing the displacement measurement error by 40% compared to the prior art. be able to.

本発明の一実施形態にかかる分布型光ファイバ歪み計測方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the distributed optical fiber distortion measuring method concerning one Embodiment of this invention. 本発明の分布型光ファイバセンサの設置を示す図である。It is a figure which shows installation of the distributed optical fiber sensor of this invention. 本発明の光ファイバセンサ初期設置状態と変形後の状態を示す図である。It is a figure which shows the optical fiber sensor initial installation state of this invention, and the state after a deformation | transformation. 本発明における水平方向変位が鉛直方向変位に与える影響の解析モデルを示す図である。It is a figure which shows the analysis model of the influence which the horizontal direction displacement in this invention has on a vertical direction displacement. ロックボルト鉛直方向座標の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a rock bolt perpendicular direction coordinate. 本発明におけるロックボルト鉛直方向変位算出結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the rock bolt vertical direction displacement calculation result in this invention. 本発明における歪み計測誤差と変位計測誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distortion measurement error in this invention, and a displacement measurement error.

Claims (8)

分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法において、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、隣接するロックボルト間の該光ファイバの歪みを歪み計測器にて計測し、設置時の該光ファイバセンサ長さと該歪みから該ロックボルトの鉛直方向変位を算出することを特徴とする構造物変状モニタリング方法。 In a structural deformation monitoring method using a distributed optical fiber strain sensing system, a rock bolt is driven into the ceiling, wall surface, or bedrock of the underground space to be monitored, and two pairs of optical fiber sensors are tapped into the rock bolt. The structural deformation monitoring method is characterized in that the strain of the optical fiber between adjacent lock bolts is measured by a strain measuring instrument, and the length of the optical fiber sensor and the strain at the time of installation are measured. A structural deformation monitoring method characterized by calculating a vertical displacement of the lock bolt. 分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法において、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、隣接するロックボルト間の該光ファイバの歪みを歪み計測器にて計測し、設置時の該光ファイバセンサ長さと該歪みから該ロックボルトの鉛直方向変位を算出する手段を備えた構造物変状モニタリング装置。 In a structural deformation monitoring method using a distributed optical fiber strain sensing system, a rock bolt is driven into the ceiling, wall surface, or bedrock of the underground space to be monitored, and two pairs of optical fiber sensors are tapped into the rock bolt. The structural deformation monitoring method is characterized in that the strain of the optical fiber between adjacent lock bolts is measured by a strain measuring instrument, and the length of the optical fiber sensor and the strain at the time of installation are measured. A structural deformation monitoring device comprising means for calculating the vertical displacement of the lock bolt. 請求項1に記載の構造物変状モニタリング方法であって、該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 The structural deformation monitoring method according to claim 1, wherein the computer-readable recording medium stores a program for causing a computer to execute the monitoring method. 請求項1に記載の構造物変状モニタリング方法であって、該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 The structure deformation monitoring method according to claim 1, wherein the program causes a computer to execute the monitoring method. 分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法において、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、隣接するロックボルト間の該光ファイバの歪みを歪み計測器にて計測し、設置時の該光ファイバセンサ長さと該歪みから該ロックボルトの鉛直方向変位を算出することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、モニタリング範囲両端に位置するロックボルトの鉛直方向位置を水盛式沈下計等により計測し、該歪みと該鉛直方向位置、設置時の該ロックボルト鉛直方向位置、設置時の該光ファイバセンサ長さによって歪み補正値を算出し、該歪みに含まれる誤差を補正することを特徴とする構造物変状モニタリング方法。 In a structural deformation monitoring method using a distributed optical fiber strain sensing system, a rock bolt is driven into the ceiling, wall surface, or bedrock of the underground space to be monitored, and two pairs of optical fiber sensors are tapped into the rock bolt. The structural deformation monitoring method is characterized in that the strain of the optical fiber between adjacent lock bolts is measured by a strain measuring instrument, and the length of the optical fiber sensor and the strain at the time of installation are measured. A structural deformation monitoring method characterized by calculating a vertical displacement of the rock bolt, wherein the vertical positions of the rock bolts located at both ends of the monitoring range are measured by a water sink type subsidometer or the like, and the distortion is measured. And the vertical position, the vertical position of the lock bolt at the time of installation, and the length of the optical fiber sensor at the time of installation. Out, structural Deformation monitoring method characterized by correcting the error contained in the strain. 分布型光ファイバ歪みセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法において、モニタリング対象とする地下空間の天井や壁面、岩盤にロックボルトを打ち込み、該ロックボルトに2本一対の光ファイバセンサをたすきがけに固定することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、隣接するロックボルト間の該光ファイバの歪みを歪み計測器にて計測し、設置時の該光ファイバセンサ長さと該歪みから該ロックボルトの鉛直方向変位を算出することを特徴とする構造物変状モニタリング方法であって、モニタリング範囲両端に位置するロックボルトの鉛直方向位置を水盛式沈下計等により計測し、該歪みと該鉛直方向位置、設置時の該ロックボルト鉛直方向位置、設置時の該光ファイバセンサ長さによって歪み補正値を算出し、該歪みに含まれる誤差を補正する手段を備えた構造物変状モニタリング装置。 In a structural deformation monitoring method using a distributed optical fiber strain sensing system, a rock bolt is driven into the ceiling, wall surface, or bedrock of the underground space to be monitored, and two pairs of optical fiber sensors are tapped into the rock bolt. The structural deformation monitoring method is characterized in that the strain of the optical fiber between adjacent lock bolts is measured by a strain measuring instrument, and the length of the optical fiber sensor and the strain at the time of installation are measured. A structural deformation monitoring method characterized by calculating a vertical displacement of the rock bolt, wherein the vertical positions of the rock bolts located at both ends of the monitoring range are measured by a water sink type subsidometer or the like, and the distortion is measured. And the vertical position, the vertical position of the lock bolt at the time of installation, and the length of the optical fiber sensor at the time of installation. Out, structural Deformation monitoring device having means for correcting the error contained in the strain. 請求項5に記載の構造物変状モニタリング方法であって、該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 6. The structural deformation monitoring method according to claim 5, wherein the computer-readable recording medium stores a program for causing a computer to execute the monitoring method. 請求項5に記載の構造物変状モニタリング方法であって、該モニタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。












The structure deformation monitoring method according to claim 5, wherein the program causes a computer to execute the monitoring method.












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