JP2015031086A - トンネル用軸力表示機構、トンネル用軸力表示ボルト及びトンネル掘進方法 - Google Patents

トンネル用軸力表示機構、トンネル用軸力表示ボルト及びトンネル掘進方法 Download PDF

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Abstract

【課題】目視確認の視認性に優れ、効率的なロックボルトの軸力の確認作業を可能にすると共に、ロックボルトの軸力の増減変化に対応した軸力表示機構を提供する。【解決手段】地山内に打ち込まれるロックボルト2と、ロックボルト2の後端部に接続され、ロックボルト2の軸力が伝達されるように設けられる軸力表示ボルト3を備え、軸力表示ボルト3が、本体と、後端に着色表示面323を有し、本体に伝達されるロックボルト2の軸力に応じて軸方向に相対的に移動するように本体に内装されている可動ピン32と、着色表示面323の後側に設けられる透明板33と、着色表示面323と異なる色の着色流体が封入され、着色表示面323を覆うように設けられて、相対的な移動による着色表示面323と透明板33との間の距離の変化に応じて着色表示面323を覆う厚みが変化可能に設置される着色流体封入体34とによって構成する。【選択図】図5

Description

本発明は、トンネル内壁面から地山に打ち込まれるロックボルトの軸力を目視確認可能に表示するトンネル用軸力表示機構、トンネル用軸力表示ボルト、及びトンネル用軸力表示機構が用いられるトンネル掘進方法に関する。
従来、トンネル支保用のロックボルトの軸力を目視確認可能に表示するものとして、トンネル内壁面から地山に打ち込まれたロックボルトの突出部分に、トンネル内壁面側の内側支圧板と外側支圧板で挟むようにロードセルを設置し、その外側支圧板の外側からロックボルトにナットを螺合して締めつけ、ロードセルに設けられたブルドン管でロックボルトの軸力を表示する構造がある(特許文献1参照)。
更に、ロックボルトの軸力をより容易に目視確認できるものとして、トンネル内壁面から地山に打ち込まれたロックボルトに螺合されるナットとトンネル内壁面の間に保持部材が設けられ、保持部材の保持部の溝内で、荷重が加わった時に変色するいわゆるケミカルライトの変色部材が外部から見える状態で保持され、保持部材を挟むトンネル内壁面とナットにより保持部材にかかった荷重が所定値に満たない場合に荷重が変色部材に伝達されず、所定値以上の場合に荷重が変色部材に伝達されるようにして、変色部材の変色でロックボルトの軸力を表示する構造がある(特許文献2参照)。
特開2001−133392号公報 特許第3669765号公報
ところで、上記ロードセルに設けられたブルドン管で軸力を表示する構造は、ロックボルトの軸力が増減する場合にも増減変化に対応して軸力を表示することが可能であるものの、ブルドン管の目盛りから軸力を確認する必要があるため、視認性に劣るという問題がある。特にトンネル内の暗い作業空間においては、視認性に劣ると軸力の確認作業に非常な労力を要することとなるため、この問題は一層顕著なものとなる。
また、上記ケミカルライトの変色で軸力を表示する構造は、化学変化によるケミカルライトの変色で所定値以上の軸力を容易に目視確認でき、視認性には優れるものの、一旦変色したケミカルライトの変色部材の色は元に戻らないため、ロックボルトの軸力が増減する場合に増減変化に対応して軸力を表示することができないという問題がある。そのため、目視確認の視認性に優れると共に、ロックボルトの軸力の増減変化に対応して軸力を表示することができるものが求められている。
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、目視確認の視認性に優れ、効率的なロックボルトの軸力の確認作業を可能にすると共に、ロックボルトの軸力の増減変化に対応して軸力を表示することができるトンネル用軸力表示機構、トンネル用軸力表示ボルト、及びトンネル用軸力表示機構が用いられるトンネル掘進方法を提供することを目的とする。
本発明のトンネル用軸力表示機構は、地山内に打ち込まれるロックボルトと、前記ロックボルトの後端部に接続され、該ロックボルトの軸力が伝達されるように設けられる軸力表示ボルトとを備え、前記軸力表示ボルトが、本体と、後端に着色表示面を有し、前記本体に伝達されるロックボルトの軸力に応じて軸方向に相対的に移動するように前記本体に内装されている可動部と、前記着色表示面の後側に設けられる透明板と、前記着色表示面と異なる色の着色流体が視認可能に封入され、前記着色表示面を覆うように設けられて、前記相対的な移動による前記着色表示面と前記透明板との間の距離の変化に応じて前記着色表示面を覆う厚みが変化可能に設置される着色流体封入体とから構成されることを特徴とする。
これによれば、ロックボルトに発生する軸力に応じて、着色表示面を覆う着色流体封入体の厚みが変化して透明板から見える色が変化するので、計測値を見なくても、ロックボルトに発生している軸力を色の変化で認識することができる。即ち、目視確認の視認性に優れており、効率的なロックボルトの軸力の確認作業、地山変状の早期の検出が可能となる。また、化学変化或いは塗料の入っている袋が破裂する方式で視認される色を変化させる場合には、一旦変色した後に色が元に戻らないのに対して、この構成では、軸力が大きくなると着色流体封入体の色が濃くなって表示され、一旦生じた大きな軸力が小さくなると可動部が戻って着色表示面の色が表示されるので、ロックボルトの軸力の増減変化に対応して軸力を表示することができる。また、ロックボルト自体に軸力表示部を設ける場合には非常に高価なロックボルトになるのに対して、ロックボルトの後端部に軸力表示ボルトを接続する構成では、低コストの短い軸力表示ボルトとすることが可能となり、更には、軸力表示ボルトが低コストになることで数多く使用することが可能となり、広範囲に数多く使用して地山変状をより正確に検出することが可能となる。また、通常のロックボルトの打設の流れの一環として軸力表示ボルトを設置することができ、施工性に優れる。
本発明のトンネル用軸力表示機構は、前記軸力表示ボルトが別体のカプラを介して前記ロックボルトの後端部に接続されることを特徴とする。
これによれば、既存の多様なロックボルトに連結可能なカプラを用い、同一の軸力表示ボルトを多様なロックボルトに接続することが可能となり、軸力表示ボルトの汎用性を飛躍的に向上することができると共に、同一の軸力表示ボルトを用いることで製造コスト、施工コストを大幅に低減することができる。
本発明のトンネル用軸力表示機構は、前記透明板の後側に表示色の視認可能な範囲を拡張する拡張レンズが設けられることを特徴とする。
これによれば、多様な位置から軸力表示の色を目視確認することが可能となり、暗いトンネル内の作業空間でもより確実に目視確認することができ、軸力表示の視認性を一層向上することができる。
本発明のトンネル用軸力表示機構は、前記拡張レンズが球状レンズであり、前記球状レンズが筒状キャップに内装されると共に、前記筒状キャップの前側が前記軸力表示ボルトの後側に嵌められることを特徴とする。
これによれば、拡張レンズである球状レンズを軸力表示ボルトに簡単に取り付けることができる。また、軸力表示ボルトの真正面でなくてもより広いエリアから軸力表示の色を視認することが可能となり、ロックボルトの軸力の確認作業をより一層効率化することができると共に、表示色の変化をより迅速に認識できるので、軸力の変化の認識、地山変状をより迅速に把握することができる。
本発明のトンネル用軸力表示ボルトは、地山内に打ち込まれるロックボルトの後端部に接続され、該ロックボルトの軸力が伝達されるように設けられるトンネル用軸力表示ボルトであって、本体と、後端に着色表示面を有し、前記本体に伝達されるロックボルトの軸力に応じて軸方向に相対的に移動するように前記本体に内装されている可動部と、前記着色表示面の後側に設けられる透明板と、前記着色表示面と異なる色の着色流体が視認可能に封入され、前記着色表示面を覆うように設けられて、前記相対的な移動による前記着色表示面と前記透明板との間の距離の変化に応じて前記着色表示面を覆う厚みが変化可能に設置される着色流体封入体とから構成されることを特徴とする。
これによれば、ロックボルトに発生する軸力に応じて、着色表示面を覆う着色流体封入体の厚みが変化して透明板から見える色が変化するので、計測値を見なくても、ロックボルトに発生している軸力を色の変化で認識することが可能となる。即ち、目視確認の視認性に優れており、効率的なロックボルトの軸力の確認作業、地山変状の早期の検出が可能となる。また、化学変化或いは塗料の入っている袋が破裂する方式で視認される色を変化させる場合には、一旦変色した後に色が元に戻らないのに対して、この構成では、軸力が大きくなると着色流体封入体の色が濃くなって表示され、一旦生じた大きな軸力が小さくなると可動部が戻って着色表示面の色が表示されるので、ロックボルトの軸力の増減変化に対応して軸力を表示することができる。また、ロックボルト自体に軸力表示部を設ける場合には非常に高価なロックボルトになるのに対して、ロックボルトの後端部に接続される軸力表示ボルトは、低コストの短い軸力表示ボルトとすることができ、更には、軸力表示ボルトが低コストになることで数多く使用することが可能となり、軸力表示ボルトを広範囲に数多く使用して地山変状をより正確に検出することが可能となる。また、通常のロックボルトの打設の流れの一環として軸力表示ボルトを設置することができ、施工性に優れる。
本発明のトンネル掘進方法は、トンネルの所定の掘進長ごとに、本発明のトンネル用軸力表示機構をトンネル掘進方向の所定間隔毎とトンネル周方向の所定間隔毎に設け、前記トンネル用軸力表示機構で周囲の地山の押出による変状を検出しながらトンネルを掘進することを特徴とする。
これによれば、周囲の地山の押出による変状を低コストで正確に検出しながらトンネルの掘進作業を行うことができ、経済的且つ安全にトンネルを構築することが可能となる。
本発明によれば、目視確認の視認性に優れ、効率的なロックボルトの軸力の確認作業を可能にすると共に、ロックボルトの軸力の増減変化に対応して軸力を表示することができる。
第1実施形態のトンネル用軸力表示機構が設けられたトンネルの一部を示す説明図。 地山の変状によりロックボルトに軸力が発生するメカニズムを説明する横断説明図。 (a)は第1実施形態のトンネル用軸力表示機構の構成部材を示す側面説明図、(b)は設置状態における第1実施形態のトンネル用軸力表示機構を示す側面図。 (a)は第1実施形態のトンネル用軸力表示機構の軸力表示ボルトの周辺を示す部分拡大断面図、(b)は同図(a)のA−A線矢視図。 (a)〜(c)は第1実施形態のトンネル用軸力表示機構の動作を説明する部分断面説明図。 (a)〜(c)は第1実施形態のトンネル用軸力表示機構の動作を説明するトンネル空間から見た正面説明図。 (a)は第2実施形態のトンネル用軸力表示機構の構成部材を示す側面説明図、(b)は設置状態における第2実施形態のトンネル用軸力表示機構を示す側面図、(c)は同図(b)のB−B線矢視図。 (a)は第3実施形態のトンネル用軸力表示機構の構成部材を示す側面説明図、(b)は設置状態における第3実施形態のトンネル用軸力表示機構を示す側面図、(c)は同図(b)のC−C線矢視図。
〔第1実施形態のトンネル用軸力表示機構〕
本発明による第1実施形態のトンネル用軸力表示機構1は、例えば図1及び図2に示すように、トンネル空間Sにおいて、地山101内に所定間隔毎に打ち込まれるロックボルト2毎に設けられ、ロックボルト2とトンネル用軸力表示機構1は、トンネル空間Sの掘進方向の所定間隔毎に設けられると共に、トンネル周方向の所定間隔毎に放射状に配置して設けられる。
図示例では、地山101の内面に沿って吹付コンクリート102が形成され、吹付コンクリート102の内面をトンネル内壁面103として、トンネル内壁面103からロックボルト2が打ち込まれており、安定性が高められた地山アーチ部104が形成されている。そして、これらの各ロックボルト2の後端部に軸力表示ボルト3を接続してトンネル用軸力表示機構1が構成されている。尚、図2中の106は後工程で吹付コンクリート102、トンネル用軸力表示機構1を覆うように設けられる覆工コンクリートである。
地山アーチ部104等の地山101において変状が生ずると、図2の白矢印に示すように、トンネル空間Sに向かって地山101が押し出されるように押出し力Pが生じ、これに抗しようとするロックボルト2には軸方向の引張力即ち軸力が生ずるが、後述するように、軸力の大きさに応じて表示色を変化させる軸力表示ボルト3が設けられていることから、ロックボルト2に発生した軸力は軸力表示ボルト3に伝達され、この押出し力P、軸力の大きさに応じた表示色を示すようになっている。
図1中の105は掘削中のトンネルの一番前に位置する切羽、2点鎖線間のLは一度に掘進する所定長さの掘進長であり、トンネルを掘進する際には、所定の掘進長Lごとに、トンネル掘進方向の所定間隔毎とトンネル周方向の所定間隔毎にトンネル用軸力表示機構1を設け、周囲の地山101の押出による変状を検出しながら掘進することが好ましい。これにより、周囲の地山101の押出による変状を低コストで正確に検出しながらトンネルの掘進作業を行うことができ、経済的且つ安全にトンネルを構築することが可能となる。
この第1実施形態のトンネル用軸力表示機構1は、図3及び図4に示すように、地山101内に打ち込まれるロックボルト2と、ロックボルト2の後端部に接続され、ロックボルト2の軸力が伝達されるように設けられる軸力表示ボルト3とから構成される。
ロックボルト2には、地山101内に打ち込み可能な適宜のロックボルトを用いることが可能であり、図示例では、少なくとも後端部に雄ねじ部21が形成されている全面定着式のロックボルト2とされている。この後端部の雄ねじ部21には、内側に雌ねじ41が形成されているカプラ4の前側部分が螺合されてカプラ4が取り付けられる。尚、本発明におけるカプラには、ロックボルト2等の種類に応じて、軸力表示ボルト3とロックボルト2等を連結可能な適宜のカプラを用いることが可能であり、これにより、同一の軸力表示ボルト3を多様なロックボルト2等に接続することが可能となる。
軸力表示ボルト3は、本体31の外周に全長に亘って雄ねじ部311が形成されている全ネジボルトであり、例えば100mm等の短い長さで形成される。軸力表示ボルト3は、ロックボルト2に取り付けられるカプラ4の後側部分に本体31の前端部が螺合されてカプラ4に取り付けられ、カプラ4を介してロックボルト2の後端部に接続されるようになっている。図3(b)の例では、地山101に打ち込まれたロックボルト2に螺合されたカプラ4及び軸力表示ボルト3の前部が、地山101の内面に沿って設けられている吹付コンクリート102内に配置されるようにして、ロックボルト2及び軸力表示ボルト3が打設されている。
軸力表示ボルト3の本体31には、後部の内部に後側に開放した中空部312が形成され、中空部312の略中央から前方に延びて取付穴313が形成されている。取付穴313には、可動部に相当する可動ピン32の軸部321が挿入され、軸部321の前側部分の外周面が取付穴313の内周面に接着層35を介して固着されている。また、可動ピン32の軸部321より大径の頭部322は、中空部312内に収容されるように配置される。可動ピン32の後端に相当する頭部322の後端面は所要の色で着色が施された着色表示面323になっている。
本体31に内装され、軸部321だけが本体31に固着されている可動ピン32は、本体31にロックボルト2の軸力が伝達された場合に、カプラ4側即ちロックボルト2側に引っ張られ、固着部分以外が本体31内で軸方向に相対的に移動して頭部322が中空部312内で前方即ちボルト先端側に向けて移動する一方で、ロックボルト2の軸力が小さくなり本体31が引っ張られなくなると、固着部分以外が本体31内で軸方向に相対的に移動して頭部322が中空部312内で後方即ちトンネル空間S側に向けて移動するようになっている。
着色表示面323の後側に位置する中空部312の開口側には、透明板33が中空部312を閉塞するように設けられている。透明板33で閉塞されている中空部312内には、着色表示面323を覆い、可動ピン32の頭部322の全体を略覆うようにして着色流体封入体34が設けられている。着色流体封入体34は、着色表示面323の色と異なる色の着色流体が柔軟性に富む透明な袋に封入されたものであり、前述の相対的な移動による着色表示面323と透明板33との間の距離の変化に応じて着色表示面323を覆う厚みが変化可能に設置されている。
即ち、図5及び図6に示すように、着色流体封入体34は、相対的な移動で可動ピン32の頭部322が中空部312内で前方即ちボルト先端側に向けて移動した場合に、頭部322の軸部321側の面とこれと対向する中空部312の対向面との間で押されて後方に流れるように移動し、着色表示面323と透明板33との間の距離が大きくなって広くなった空間に着色流体封入体34のより多くの部分が流入して留まる。この際、透明板33から視認される色は、着色流体封入体34の着色流体の色とほぼ同じ色となる。
また、相対的な移動で可動ピン32の頭部322が中空部312内で後方即ちトンネル空間S側に向けて移動した場合には、着色流体封入体34は、着色表示面323と透明板33との間で押されて前方に流れるように移動し、頭部322の軸部321側の面とこれと対向する中空部312の対向面との間の広くなった空間に流入し、距離が短くなって空間が狭くなった着色表示面323と透明板33との間には着色流体封入体34の僅かな部分が留まる。この際には、透明板33から視認される色は、着色表示面323の色とほぼ同じ色となる。
また、着色流体封入体34の着色流体の色が視認される状態と着色表示面323の色が視認される状態の中間状態においては、軸力表示ボルト3に生じる軸力の大きさに応じて、着色表示面323の色と着色流体封入体34の色の間で双方の色が混色された色となる。尚、図5中の太線矢印は、ロックボルト2及び軸力表示ボルト3に生じる軸力ALを示している。
更に、図3〜図6に示すように、軸力表示ボルト3には、外周にワッシャー5が配置され、その後側からナット6が螺合され、ワッシャー5がトンネル内壁面103に当接されるように設置される(図3(b)参照)。軸力表示ボルト3には、ワッシャー5がナット6により嵌め込まれている為、地山101に生じた押出し力Pに抗しようとしてロックボルト2に軸力が発生した際に、カプラ3を介して本体31に軸力が伝達されてロックボルト方向に引っ張られ、これにより可動ピン32の着色表示面323と透明板33との間の距離即ち着色表示面323を覆う着色流体封入体34の着色流体の厚みに変化が生じて表示色が変化するようになっている。
軸力表示ボルト3のナット6から突出する雄ねじ部311には、図示例においては透明素材で形成され且つ雄ねじ部311と略同一の内径を有する筒状キャップ7の前側が外嵌され、筒状キャップ7の前側が軸力表示ボルト3の後側に嵌められる。筒状キャップ7には、表示色の視認可能な範囲を拡張する拡張レンズである球状レンズ8が、中間部から後部にかけて内装されており、球状レンズ8は透明板33の後側に近接して配置される。
第1実施形態によれば、ロックボルト2に発生する軸力に応じて、着色表示面323を覆う着色流体封入体34の厚みが変化して透明板33から見える色が変化するので、計測値を見なくても、ロックボルト2に発生している軸力を色の変化で認識することができる。即ち、目視確認の視認性に優れており、効率的なロックボルト2の軸力の確認作業、地山変状の早期の検出が可能となる。
また、化学変化或いは塗料の入っている袋が破裂する方式で視認される色を変化させる場合には、一旦変色した後に色が元に戻らないのに対して、この構成では、軸力が大きくなると着色流体封入体34の色が濃くなって表示され、一旦生じた大きな軸力が小さくなると可動ピン32が戻って着色表示面323の色が表示されるので、ロックボルト2の軸力の増減変化に対応して軸力を表示することができる。
また、3m〜6m等の長尺のロックボルト自体に軸力表示部を設ける場合には非常に高価なロックボルトになるのに対して、ロックボルト2の後端部に軸力表示ボルト3を接続する構成では、加工コストや輸送コスト等が低コストの短い軸力表示ボルト3とすることが可能となり、更には、軸力表示ボルト3が低コストになることで数多く使用することが可能となり、広範囲に数多く使用して地山変状をより正確に検出することが可能となる。また、通常のロックボルト2の打設の流れの一環として軸力表示ボルト3を設置することができ、施工性に優れる。
また、軸力表示ボルト3を別体のカプラ4を介してロックボルト2の後端部に接続する構成により、既存の多様なロックボルト2等に連結可能なカプラ4等を用い、同一の軸力表示ボルト3を多様なロックボルト2等に接続することが可能となり、軸力表示ボルト3の汎用性を飛躍的に向上することができると共に、同一の軸力表示ボルト3を用いることで製造コスト、施工コストを大幅に低減することができる。
また、表示色の視認可能な範囲を拡張する球状レンズ8を設けることにより、多様な位置から軸力表示の色を目視確認することが可能となり、暗いトンネル内の作業空間でもより確実に目視確認することができ、軸力表示の視認性を一層向上することができる。
また、球状レンズ8を筒状キャップ7に内装し、筒状キャップ7の前側を軸力表示ボルト3の後側に嵌めることにより、球状レンズ8を軸力表示ボルト3に簡単に取り付けることができる。球状レンズ8は、軸力表示ボルト3の真正面でなくてもより広いエリアから軸力表示の色を視認することが可能となるが、更に、筒状キャップ7を透明素材にしておけば、より一層多方向から軸力表示の色を視認することが可能となり、ロックボルト2の軸力の確認作業をより一層効率化することができると共に、表示色の変化をより迅速に認識できるので、軸力の変化の認識、地山変状をより迅速に把握することができる。
〔第2実施形態のトンネル用軸力表示機構〕
本発明による第2実施形態のトンネル用軸力表示機構1aも、第1実施形態と同様、例えばトンネルを所定の掘進長毎に掘り進める際に、トンネル空間Sにおいて地山101内に所定間隔毎に打ち込まれるロックボルト2毎に設けて用いられるものであり、図7に示すように、地山101内に打ち込まれる第1実施形態と同一のロックボルト2と、ロックボルト2の後端部に接続され、ロックボルト2の軸力が伝達されるように設けられる軸力表示ボルト3aとから構成される。
軸力表示ボルト3aは、本体31aの中間部から後部に亘って外周に雄ねじ部311が形成されていると共に、前部にカプラ部36aが一体的に設けられ、カプラ部36aの前寄り部分の内側には雌ねじ361aが形成されている。即ち、カプラ一体型の軸力表示ボルト3aであり、ロックボルト2の後端部の雄ねじ部21とカプラ部36aの雌ねじ361aを螺合することにより、軸力表示ボルト3aはロックボルト2の後端部に接続されるようになっている。地山101に打ち込まれたロックボルト2に接続された軸力表示ボルト3aのカプラ部36aは、打設状態において、例えば地山101の内面に沿って設けられている吹付コンクリート102内に配置される(図7(b)参照)。
尚、軸力表示ボルト3aには、第1実施形態と同様、本体31a内に中空部312、取付穴313が形成され、軸部321、頭部322、着色表示面323から構成される可動ピン32が取付穴313と中空部312に内装して固着され、可動ピン32が本体31aに伝達されるロックボルト2の軸力に応じて軸方向に相対的に移動可能になっており、又、中空部312の透明板33で閉塞されている空間に、着色表示面323を覆い、可動ピン32の頭部322の全体を略覆うようにして着色流体封入体34が設けられ、前述の相対的な移動による着色表示面323と透明板33との間の距離の変化に応じて着色表示面323を覆う厚みが変化可能になっている。
更に、第1実施形態と同様に、軸力表示ボルト3aには、外周にワッシャー5が配置され、その後側からナット6が螺合され、ワッシャー5がトンネル内壁面103に当接されるように設置される。軸力表示ボルト3aには、地山の押出し力Pに抗しようとするロックボルト2の軸力が伝達され、これにより軸力表示ボルト3aに軸力の変化が生じて表示色が変化する。尚、図示例では、球状レンズ8が内装されている筒状キャップ7を設けていないが、第1実施形態と同様、軸力表示ボルト3aのナット6から突出する雄ねじ部311に球状レンズ8が内装されている筒状キャップ7の前側を嵌めて球状レンズ8を設けることも可能である。
第2実施形態によれば、第1実施形態と対応する構成により、対応する効果を得ることができる。更に、カプラ部36aを軸力表示ボルト3aに一体的に設けることにより、部品点数を削減し、部品管理の容易化を図ることができる。
〔第3実施形態のトンネル用軸力表示機構〕
本発明による第3実施形態のトンネル用軸力表示機構1bも、第1実施形態と同様、例えばトンネルを所定の掘進長毎に掘り進める際に、トンネル空間Sにおいて地山101内に所定間隔毎に打ち込まれるロックボルト2毎に設けて用いられるものであり、図8に示すように、地山101内に打ち込まれる第1実施形態と同一のロックボルト2と、ロックボルト2の後端部に接続され、ロックボルト2の軸力が伝達されるように設けられる軸力表示ボルト3bとから構成される。
軸力表示ボルト3bは、本体31bの中間部から前部に亘って外周に雄ねじ部311が形成されていると共に、後部には雄ねじが形成されておらず頭部37bが一体的に設けられており、換言すればナット一体型の軸力表示ボルト3bである。軸力表示ボルト3bは、第1実施形態と同様に、ロックボルト2の後端部の雄ねじ部21に螺合されるカプラ4の雌ねじ41に雄ねじ部311を螺合することにより、カプラ4を介してロックボルト2の後端部に接続されるが、この際、雄ねじ部311の外周にワッシャー5を配置した状態にし、この状態で軸力表示ボルト3bの雄ねじ部311がカプラ4に螺合される。
そして、地山101に打ち込まれたロックボルト2に接続されたカプラ4及び軸力表示ボルト3bの前部は、打設状態において、例えば地山101の内面に沿って設けられている吹付コンクリート102内に配置される(図8(b)参照)。また、ワッシャー5はトンネル内壁面103に当接され得るようにして設置され、軸力表示ボルト3bには、地山の押出し力Pに抗しようとするロックボルト2の軸力が伝達され、これにより軸力表示ボルト3bに軸力の変化が生じて表示色が変化するようになっている。
尚、軸力表示ボルト3bには、第1実施形態と同様、本体31b内に中空部312、取付穴313が形成され、軸部321、頭部322、着色表示面323から構成される可動ピン32が取付穴313と中空部312に内装して固着され、可動ピン32が本体31bに伝達されるロックボルト2の軸力に応じて軸方向に相対的に移動可能になっており、又、中空部312の透明板33で閉塞されている空間に、着色表示面323を覆い、可動ピン32の頭部322の全体を略覆うようにして着色流体封入体34が設けられ、前述の相対的な移動による着色表示面323と透明板33との間の距離の変化に応じて着色表示面323を覆う厚みが変化可能になっている。
第3実施形態によれば、第1実施形態と対応する構成により、対応する効果を得ることができる。更に、頭部37bを軸力表示ボルト3aに一体的に設けることにより、部品点数を削減し、部品管理の容易化を図ることができる。
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、各実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものであり、下記変形例も包含する。
例えば本発明における拡張レンズは、表示色の視認可能な範囲を拡張できるものであれば上記球状レンズ以外にも適宜であり、例えば着色表示面の表示色を拡大してより遠くから視認可能にする拡大レンズや、半球状の拡大レンズ、或いは、着色表示面の表示色を多方向から視認可能にする多角形レンズ等とすることが可能である。
更に、球状レンズ8等の拡張レンズを透明板33の後側に設置する構成は、上記筒状キャップ8の前側の雄ねじ部311への外嵌以外にも適宜であり、例えば後寄りの部分で拡張レンズの外周縁を把持すると共に、前寄りの部分で第3実施形態の軸力表示ボルト3bの頭部37bに外嵌可能な嵌合部を有する器具を用いて拡張レンズを設置する構成等とすることが可能である。
また、本発明における可動部は、後端に着色表示面を有し、本体に伝達されるロックボルトの軸力に応じて軸方向に相対的に移動するように本体に内装され、着色表示面を覆う着色流体封入体の厚みが変化可能に設けられるものであれば適宜であり、上記実施形態の可動ピン32に限定されない。
また、本発明における着色流体封入体は、着色表示面と異なる色の着色流体が視認可能に封入されたものであれば適宜であり、又、着色流体の色は着色表示面の色と異なる色であれば適宜であるが、2つの色を色差が大きいものにするなど、色の相違を明確に認識できる色の組み合わせとすることが好ましい。
本発明は、例えばトンネル支保用のロックボルトの軸力を目視確認可能に表示する際に利用することができる。
1、1a、1b…トンネル用軸力表示機構 2…ロックボルト 21…雄ねじ部 3、3a、3b…軸力表示ボルト 31、31a、31b…本体 311…雄ねじ部 312…中空部 313…取付穴 32…可動ピン 321…軸部 322…頭部 323…着色表示面 33…透明板 34…着色流体封入体 35…接着層 36a…カプラ部 361a…雌ねじ 37b…頭部 4…カプラ 41…雌ねじ 5…ワッシャー 6…ナット 7…筒状キャップ 8…球状レンズ 101…地山 102…吹付コンクリート 103…トンネル内壁面 104…地山アーチ部 105…切羽 106…覆工コンクリート S…トンネル空間 L…掘進長 P…押出し力 AL…軸力

Claims (6)

  1. 地山内に打ち込まれるロックボルトと、前記ロックボルトの後端部に接続され、該ロックボルトの軸力が伝達されるように設けられる軸力表示ボルトとを備え、
    前記軸力表示ボルトが、本体と、後端に着色表示面を有し、前記本体に伝達されるロックボルトの軸力に応じて軸方向に相対的に移動するように前記本体に内装されている可動部と、前記着色表示面の後側に設けられる透明板と、前記着色表示面と異なる色の着色流体が視認可能に封入され、前記着色表示面を覆うように設けられて、前記相対的な移動による前記着色表示面と前記透明板との間の距離の変化に応じて前記着色表示面を覆う厚みが変化可能に設置される着色流体封入体とから構成される
    ことを特徴とするトンネル用軸力表示機構。
  2. 前記軸力表示ボルトが別体のカプラを介して前記ロックボルトの後端部に接続されることを特徴とする請求項1記載のトンネル用軸力表示機構。
  3. 前記透明板の後側に表示色の視認可能な範囲を拡張する拡張レンズが設けられることを特徴とする請求項1又は2記載のトンネル用軸力表示機構。
  4. 前記拡張レンズが球状レンズであり、
    前記球状レンズが筒状キャップに内装されると共に、前記筒状キャップの前側が前記軸力表示ボルトの後側に嵌められることを特徴とする請求項3記載のトンネル用軸力表示機構。
  5. 地山内に打ち込まれるロックボルトの後端部に接続され、該ロックボルトの軸力が伝達されるように設けられるトンネル用軸力表示ボルトであって、
    本体と、後端に着色表示面を有し、前記本体に伝達されるロックボルトの軸力に応じて軸方向に相対的に移動するように前記本体に内装されている可動部と、前記着色表示面の後側に設けられる透明板と、前記着色表示面と異なる色の着色流体が視認可能に封入され、前記着色表示面を覆うように設けられて、前記相対的な移動による前記着色表示面と前記透明板との間の距離の変化に応じて前記着色表示面を覆う厚みが変化可能に設置される着色流体封入体とから構成される
    ことを特徴とするトンネル用軸力表示ボルト。
  6. トンネルの所定の掘進長ごとに、請求項1〜4の何れかに記載のトンネル用軸力表示機構をトンネル掘進方向の所定間隔毎とトンネル周方向の所定間隔毎に設け、前記トンネル用軸力表示機構で周囲の地山の押出による変状を検出しながらトンネルを掘進することを特徴とするトンネル掘進方法。

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