JP2011094974A - System for visualizing stress in ground - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、盛土等の地盤における応力可視化システムの技術分野に関するものである。 The present invention relates to a technical field of a stress visualization system for ground such as embankment.
一般に、鉄道、道路のようなものを施工する場合、例えば盛土をしたうえに施工するようなことがあり、この盛土のような地盤に実際にどのような応力が作用するかを知ることは、地盤の崩壊等を予測するために必要である。そしてこのような地盤に作用する応力を知るために、地盤の変位等に起因して発生する(または破壊する)音(AE(アコースティックエミッション)、即ち微小弾性波)を測定して地盤の変位を観測するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。 In general, when constructing things like railroads and roads, for example, it may be constructed after embankment, and knowing what kind of stress actually acts on the ground like this embankment, Necessary for predicting ground collapse. And in order to know the stress acting on such ground, the sound (AE (acoustic emission), that is, minute elastic wave) generated (or destroyed) due to the displacement of the ground is measured to determine the displacement of the ground. What was observed is known (for example, refer patent documents 1-3).
ところが、前記アコースティックエミッションを測定するには、専用のセンサーを土中に埋設し、これをモニタリングして測定することが要求されるため、装置全体が複雑で大型化するだけでなく、地盤に応力が作用した場合に、該応力の伝播状態については観測できないという問題がある。
そこで、地盤が礫や砂のように粒径が大きいものについては、これらに電子タグを取付け、応力が作用したときの変位を測定することが提唱されるが、地盤が泥土や粘土のように粒径が小さいものについては電子タグを取付けることはできないため測定することができず、ここに本発明の解決すべき課題がある。
However, in order to measure the acoustic emission, it is required to embed a dedicated sensor in the soil and to monitor and measure it, so that the entire device is not only complicated and large, but also stress on the ground. When this occurs, there is a problem that the propagation state of the stress cannot be observed.
Therefore, it is proposed to attach an electronic tag to those with large particle sizes such as gravel and sand, and measure the displacement when stress is applied, but the ground is like mud or clay. Since it cannot attach an electronic tag about a thing with a small particle size, it cannot measure and there exists a problem which this invention should solve here.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、地盤に作用する応力を可視化する応力可視化システムであって、該応力可視化システムは、地盤に、該地盤に作用する応力によって発色する感圧発色体を埋設すると共に、該感圧発色体は、球体形状、或いは多面体形状、或いは柱体形状をした剛性体の外周面部に、染料或いは顔料を破壊強度が異なる複数種類のマイクロカプセルに封入して形成される感圧発色部が設けられたものとし、地盤に作用する応力に応じて前記マイクロカプセルが破壊されることで発色する感圧発色部の発色部位及び発色濃度により、地盤に作用する応力を三次元的に可視化することを特徴とする地盤における応力可視化システムである。
請求項2の発明は、請求項1において、感圧発色体に、該感圧発色体が地盤に埋設された状態での上下方向及び水平方向の指標となるマーカーを設けたことを特徴とする応力可視化システムである。
請求項3の発明は、請求項1または2において、感圧発色体を、地盤の水平方向及び垂直方向にマトリックス状に埋設したことを特徴とする応力可視化システムである。
The present invention was created for the purpose of solving these problems in view of the above circumstances, and the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pressure-sensitive color former is provided with a marker that serves as an index in the vertical and horizontal directions when the pressure-sensitive color former is embedded in the ground. Stress visualization system.
A third aspect of the present invention is the stress visualization system according to the first or second aspect, wherein the pressure-sensitive color former is embedded in a matrix in the horizontal and vertical directions of the ground.
請求項1の発明とすることにより、地震等により地盤に応力が作用した場合には、該地盤に作用する応力に応じて発色する感圧発色部の発色部位及び発色濃度によって、地盤に作用した応力の方向、大きさが三次元的に可視化されることになり、而して、地盤に作用した応力を極めて簡単且つ明瞭に知ることができる。しかも、このシステムは、アコースティックエミッション測定用センサーのような複雑で大型の装置を必要としないばかりか、地盤がどの様な大きさの粒子の地盤であっても採用することができて、汎用性に優れる。
請求項2の発明とすることにより、感圧発色体を地盤から取出した後であっても、地盤に作用した応力の方向を容易且つ正確に知ることができる。
請求項3の発明とすることにより、地盤に作用した応力の分布や伝播状態も可視化できることになる。
According to the invention of
According to the invention of
By setting it as invention of
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図1において、1は鉄道線路2の路盤となる盛土(本発明の地盤に相当する)であって、該盛土1には、盛土1に作用する応力を可視化するための手段として、感圧発色体3が埋設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1,
前記感圧発色体3は、図2に示す如く、球体形状をした中空或いは中実の剛性体4の外周面部に、後述するように応力に応じて発色する感圧発色部5が設けられたものであって、上記剛性体4は、盛土1に応力が作用しても破損したり変形したりしないように、例えばセラミックスやステンレス等のように非腐食性物質で強固な剛性を有した素材から形成されている。
As shown in FIG. 2, the pressure-sensitive
さらに、前記剛性体4には、盛土1に埋設された状態での感圧発色体3の上下方向の指標となる第一マーカー用突起4aと、水平方向の指標となる第二マーカー用突起4aとが突設されている。そして、感圧発色体3を盛土1に埋設する際に、第一マーカー用突起4aが上方を向き、且つ、第二マーカー用突起4bが水平方向の何れか特定された方位(例えば南、北、東、西等)を向くようにして埋設することによって、感圧発色体3の何れの部位が何れの方向を向いて埋設されていたかを判別できるようになっている。尚、上記第一マーカー用突起4a及び第二マーカー用突起4bは、本発明のマーカーに相当する。
Further, the rigid body 4 includes a
また、前記第一マーカー用突起4aには、感圧発色体3の埋設位置を特定するためのマークP(数字やアルファベット、記号等)が印されており、これによって、盛土1に応力が作用したときに感圧発色体3が変位したとしても、変位前の感圧発色体3の埋設箇所を特定できるようになっている。尚、本実施の形態では、感圧発色体3の埋設位置を特定するためのマークPを、上下方向の指標となる第一マーカー用突起4aに印したが、水平方向の指標となる第二マーカー用突起4bに印しても良く、また、第一、第二マーカー用突起4aとは別の部位にマークPを印すように構成することもできる。
The
一方、前記感圧発色部5は、図2(C)に示す如く、剛性体4の外周面部に貼着される基材6と、該基材6上に塗布される発色剤層7から構成される。上記基材6は、シート状或いはフィルム状のものであって、例えば、紙、合成紙、プラスティックフィルム等から形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2C, the pressure-sensitive
また、発色剤層7は、染料或いは顔料が封入された多数のマイクロカプセル8を含有する層であって、染料としては、例えば、キサンテン系、チアジン系、フェニルメタン系、インジゴイド系、アゾ系、クマリン系、アジン系、ポリメチン系、シアニン系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ピラゾリン系、スチルベン系、キノリン系等の化合物やこれらの混合物を使用することができ、また、顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、鉛丹、酸化鉄赤、ウルトラマリン青、フェロシアン化鉄カリ、カーボンブラック等の無機顔料、或いはアゾ系、フタロシニアン系、インジゴイド系、アントラキノン系等の有機顔料を使用することができるが、何れも白色以外の染料又は顔料が使用される。
The color
前記マイクロカプセル8は、圧力を受けることにより破壊されてマイクロカプセル8内に封入された染料或いは顔料を放出するように構成されているが、該マイクロカプセル8の破壊強度は均一ではなく、種々の異なる破壊強度を有する複数種類のマイクロカプセル8が混在していて、圧力に応じてマイクロカプセル8の破壊量が増減するように構成されている。この様な破壊強度の異なるマイクロカプセル8の製造については、既に周知となっているため説明は省略するが、マイクロカプセル8の粒径や膜厚を異ならしめることによって破壊強度を調節することができる。
The
さらに、前記マイクロカプセル8の膜壁は白色不透明であって、マイクロカプセル8の破壊前に、封入されている染料或いは顔料の色が透けないようになっていると共に、破壊前のマイクロカプセル8と破壊後のマイクロカプセル8とが混在している状態では、破壊されたマイクロカプセル6から放出された染料或いは顔料の色が明瞭に顕れるようになっている。この様な白色不透明のマイクロカプセル8は、例えば、ポリ尿素樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラニン−ホルムアルデヒド樹脂、飽和ポリエステル、ポリウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等を用いて形成することができる。また、発色剤層7には、マイクロカプセル8の保護材料として、アラビアゴムやゼラチン、でんぷん粒子等が配合されている。
Further, the membrane wall of the
而して、感圧発色部5は、圧力を受けることによりマイクロカプセル8が破壊され、該マイクロカプセル8から放出された染料或いは顔料によって発色することになるが、この場合、前述したように、マイクロカプセル8は異なる破壊強度を有したものが混在しているため、圧力の大きさに応じてマイクロカプセル8の破壊量が増減する、つまり、圧力の大きさに応じてマイクロカプセル8から放出される染料または顔料の放出量が増減することになる。そして、該染料或いは顔料の放出量の増減に基づいて感圧発色部5の発色濃度が濃淡変化し、これにより、感圧発色体3が受けた圧力の大きさを可視化できるようになっている。尚、図示しないが、感圧発色体3は、例えば軟性樹脂材等からなる透明なフィルム状の保護被膜で被覆されており、これにより、土中に含有される水分や物質等によって感圧発色部5が変質したり劣化したりしないように保護されている。
Thus, the pressure-sensitive
ここで、感圧発色部5の発色の相対濃度と地盤に作用する応力との関係について、図3に示すごとく、予め実験によって検量線を作成しておく。これにより、感圧発色部5の発色濃度によって、地盤に作用する応力の大きさを測定できるようになっている。
Here, as shown in FIG. 3, a calibration curve is created in advance by experiments as to the relationship between the relative color density of the pressure-sensitive
そして、前記感圧発色体3を用いて盛土1に作用する応力を可視化するにあたり、前記図1に示す如く、盛土1の土中に、感圧発色体3を水平方向及び垂直方向にマトリックス状に埋設しておき、そして、例えば地震が発生したような場合に、感圧発色体3の埋設箇所を掘り起こして、感圧発色部5の発色部位及び該発色部位の発色濃度を直接目視する、或いは色濃度計で発色濃度を定量する。これにより、盛土1に作用した応力の方向、大きさ、分布、伝播状態を、三次元的に可視化できるようになっている。
In visualizing the stress acting on the
叙述の如く構成された本形態において、盛土1に作用する応力を可視化する場合には、前述したように、盛土1の土中に、感圧発色体3を水平方向及び垂直方向にマトリックス状に埋設しておくが、該感圧発色体3は、球体形状をした剛性体4の外周面部に、染料或いは顔料を破壊強度が異なる複数種類のマイクロカプセル8に封入して形成される感圧発色部5が設けられており、そして、盛土1に応力が作用した場合には、上記マイクロカプセル8が応力に応じて破壊されることにより、該応力が作用した部分の感圧発色部5が応力に応じた発色濃度で発色することになり、これにより、盛土1に作用した応力の方向、大きさが三次元的に可視化されることになる。
In the present embodiment configured as described, when the stress acting on the
この結果、例えば地震が発生したような場合には、感圧発色体3の埋設箇所を掘り起こして、感圧発色部5の発色部位、及び該発色部位の発色濃度を目視する、或いは色濃度計で発色濃度を定量することによって、盛土1に作用した応力の方向及び大きさを、極めて簡単且つ明瞭に知ることができることになる。しかも、このシステムは、アコースティックエミッション測定用センサーのような複雑で大型の装置を必要としないばかりか、盛土1がどの様な大きさの粒子の地盤であっても採用することができて、汎用性に優れる。
As a result, for example, when an earthquake occurs, the embedding portion of the pressure-sensitive
しかも、前記感圧発色体3には、上下方向の指標となる第一マーカー用突起4aと、水平方向の指標となる第二マーカー用突起4bとが設けられているから、感圧発色体3を盛土1から取出した後であっても、盛土1に作用した応力の方向を容易且つ正確に知ることができる。
Moreover, since the pressure-sensitive
さらに、前記感圧発色体3を、盛土1の水平方向及び垂直方向にマトリックス状に埋設したから、盛土1に作用する応力の分布状態や伝播状態も可視化されることになり、而して、将来発生する災害に備えて盛土崩壊防止等の災害対策を行なう場合に、より確実な災害対策を行うことができる。
Furthermore, since the pressure-sensitive color former 3 is embedded in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction of the
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、マイクロカプセルに封入される染料としては、例えばロイコ染料のように、顕色剤と反応することにより発色する染料前駆体を用いることもできる。この場合、感圧発色部5は、例えば図4に示す如く、剛性体4の外周面部に貼着された基材6の上に、顕色剤を含有する顕色剤層9が塗布され、該顕色剤層9の上に、破壊強度の異なる複数種類のマイクロカプセル8に染料前駆体が封入された発色剤層7が塗布される。そして、このものにおいては、応力に応じて破壊されたマイクロカプセル8から放出される染料前駆体と顕色剤とが反応して発色したときの発色濃度により、地盤に作用する応力が可視化されることになる。尚、この様に染料として染料前駆体を用いる場合、感圧発色部5の構造は、前記図4に示すものに限定されることなく、例えば、染料前駆体だけでなく、顕色剤も破壊強度の異なる複数種類のマイクロカプセルに封入するように構成しても良い。
Of course, the present invention is not limited to the above embodiment, and the dye encapsulated in the microcapsule is a dye precursor that develops color by reacting with a developer, such as a leuco dye. Can also be used. In this case, as shown in FIG. 4, for example, the pressure-sensitive
また、上記実施の形態では、地盤に埋設された状態での感圧発色体の上下方向及び水平方向の指標となるマーカーとして、上下方向の指標となる第一マーカー用突起4aと、水平方向の指標となる第二マーカー用突起4bとを別々に設けたが、これに限定されることなく、例えば、図5に示す如く、剛性体4にマーカー用突起4cを一つだけ設け、該マーカー用突起4cの位置を上下方向の指標とすると共に、マーカー用突起4cに水平方向の指標となるマークA(例えば、矢印)を印すことによって、上下方向の指標と水平方向の指標とを兼ねたマーカーにすることもできる。尚、図5中、Pは感圧発色体3の埋設位置を特定するためのマークである。
In the above-described embodiment, the
さらに、剛性体の形状としては、前記実施の形態の球体形状のものに限定されることなく、図6(A)〜(D)に示す如く、八面体や十二多面体のような多面体形状の剛性体10、11、或いは円柱や四角柱体のような柱体形状の剛性体12、13であっても良い。尚、図示しないが、上記剛性体10、11、12、13にも、上下方向及び水平方向の指標となるマーカーが設けられている。
Further, the shape of the rigid body is not limited to the spherical shape of the above-described embodiment, but is a polyhedron such as an octahedron or a dodecahedron as shown in FIGS. The
さらにまた、本発明は、鉄道線路の路盤となる盛土だけでなく、道路や宅地などの種々の地盤に作用する応力の可視化システムとして実施できることは、勿論である。 Furthermore, it is needless to say that the present invention can be implemented as a system for visualizing stresses acting on various grounds such as roads and residential land as well as embankments serving as railroad roadbeds.
本発明は、盛土等の地盤に作用する応力の方向、大きさ、分布、伝播状態等を可視化する場合に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for visualizing the direction, magnitude, distribution, propagation state, etc. of stress acting on ground such as embankment.
1 盛土
3 感圧発色体
4 剛性体
4a 第一マーカー用突起
4b 第二マーカー用突起
5 感圧発色部
8 マイクロカプセル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009246104A JP2011094974A (en) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | System for visualizing stress in ground |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018199044A1 (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-01 | 富士フイルム株式会社 | Stimuli-responsive composite particles and manufacturing method for same |
-
2009
- 2009-10-27 JP JP2009246104A patent/JP2011094974A/en active Pending
Cited By (2)
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WO2018199044A1 (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-01 | 富士フイルム株式会社 | Stimuli-responsive composite particles and manufacturing method for same |
JPWO2018199044A1 (en) * | 2017-04-27 | 2020-02-27 | 富士フイルム株式会社 | Stimuli-responsive composite particles and method for producing the same |
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