JP2020041856A

JP2020041856A - Stress measuring device and stress measurement method

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Publication number: JP2020041856A
Application number: JP2018168121A
Authority: JP
Inventors: 保幸宮嶋; Yasuyuki Miyajima; 勇人戸邉; Hayato Tobe; 侑子岡田; Yuko Okada
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2038-09-07
Also published as: JP7483076B2; JP7231359B2; JP2023053381A

Abstract

To appropriately capture strain by following the strain on shotcrete.SOLUTION: A stress measuring device 100 includes a buried cable 10 buried into shotcrete 6, a strain measurement part 21, and a stress measurement part 22. The buried cable 10 comprises an optical fiber cable 11 that is extended along a peripheral wall surface 3 and guides incident light, and a protection member 12 provided along the optical fiber cable 11. The strain measurement part 21 measures distribution of strain along the extension direction of the optical fiber cable 11 on the basis of reflection light, and the stress measurement part 22 measures distribution of stress within the shotcrete 6 on the basis of data for indicating a relationship between stress and strain of the shotcrete 6 to be stored in advance and a measurement result of the strain measurement part 21. The buried cable 10 intermittently includes a convex part 13 on the surface in an extension direction of the buried cable 10. A stress measurement method measures distribution of stress of the shotcrete 6 by the press measuring device 100.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、トンネル構築の際に掘削坑の内壁面に吹き付けられる吹き付けコンクリート内の応力を測定する応力測定装置及び応力測定方法に関する。 The present invention relates to a stress measurement device and a stress measurement method for measuring stress in shotcrete blown to the inner wall surface of a digging pit when constructing a tunnel.

山岳トンネルなどのトンネル工事では、地山（天然の状態にある地盤・岩盤）を掘削して坑（掘削坑）を形成した後に、鋼製支保材の建て込みと吹付コンクリートによる一次覆工（支保）とロックボルト打設とによる支保構造物を構築することを繰り返し、その後、コンクリートで更に二次覆工することにより、トンネルを完成させている。 In tunnel construction such as mountain tunnels, after excavating the ground (natural ground and bedrock) to form a pit (drilling pit), steel support materials are installed and primary lining with sprayed concrete (support) ) And the construction of a support structure by rock bolting are repeated, and then the tunnel is completed by further secondary lining with concrete.

そして、特許文献１には、トンネル工事において、切羽近傍の地山における地中の変位を計測する地中変位計を掘削坑の内側から挿入し、掘削に伴う地山の変化やゆるみを確認し、その確認結果に基づいて、ロックボルトの施工本数を決めるなどして支保構造物の施工を行う技術が開示されている。 In Patent Document 1, in tunnel construction, an underground displacement meter for measuring underground displacement in the ground near the face is inserted from the inside of the excavation pit, and changes and loosening of the ground due to excavation are confirmed. There is disclosed a technique for determining the number of lock bolts to be installed on the basis of the result of the confirmation and performing the installation of the support structure.

特開平８−１４９０５号公報JP-A-8-14905

ところで、前記吹き付けコンクリートは、地山の掘削後、早期に地山に密着して吹き付け施工され、トンネル周辺地山の挙動に敏感に反応する部材である。本願の発明者は、トンネル工事において、吹き付けコンクリート内の応力を測定することは、トンネルの安定性と支保構造物の妥当性を検討する上で需要な施工管理項目であることに着目した。 By the way, the above-mentioned sprayed concrete is a member that is sprayed and constructed in close contact with the ground immediately after excavation of the ground, and is sensitive to the behavior of the ground around the tunnel. The inventor of the present application has noted that measuring the stress in shotcrete in tunnel construction is an important construction management item in examining the stability of the tunnel and the validity of the support structure.

ここで、特許文献１に記載の地中変位計を前記吹き付けコンクリートに挿入して測定した変位（歪み）から前記吹き付けコンクリート内の応力を測定することが考えられるが、この方法では、地中変位計を挿入したポイントにおける応力を測定できるだけであり、吹き付けコンクリートの応力分布を測定することはできない。また、前記吹き付けコンクリートの変位、つまり、歪みの測定にあたっては、地山の挙動に敏感に反応する前記吹き付けコンクリートの歪みに追従して、その歪みを適切に捉えることが求められる。 Here, it is conceivable to measure the stress in the sprayed concrete from the displacement (strain) measured by inserting the underground displacement meter described in Patent Document 1 into the sprayed concrete. It can only measure the stress at the point where the gauge is inserted, but cannot measure the stress distribution of the shotcrete. Further, when measuring the displacement of the shot concrete, that is, the strain, it is required to follow the strain of the shot concrete that is sensitive to the behavior of the ground and to appropriately capture the strain.

そこで、本発明は、このような実状に着目してなされたものであり、吹き付けコンクリートの歪みに追従してその歪みを適切に捉えると共に、吹き付けコンクリート内の連続的な応力分布を測定可能な応力測定方法及び応力測定方法及び応力測定方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made by paying attention to such a situation, and, while following the distortion of the sprayed concrete, appropriately grasping the distortion, the stress capable of measuring the continuous stress distribution in the sprayed concrete. It is an object to provide a measuring method, a stress measuring method, and a stress measuring method.

上記課題に対して、本発明に係る応力測定装置は、その一態様として、トンネル構築において掘削坑の周壁面に吹き付けられた吹き付けコンクリート内の応力を測定する。応力測定装置は、前記吹き付けコンクリート内に埋設される埋設ケーブルと、歪測定部と、応力測定部と、を含む。前記埋設ケーブルは、光ファイバーケーブルと、保護部材とからなる。前記光ファイバーケーブルは、前記周壁面に沿って延設されると共に入射された光を導く。前記保護部材は、前記光ファイバーケーブルに沿って設けられ前記光ファイバーケーブルを保護するための部材である。前記歪測定部は、前記光ファイバーケーブルによって導かれる反射光に基づいて、前記光ファイバーケーブルの延設方向に沿った前記光ファイバーケーブルの歪みの分布を測定する。前記応力測定部は、前記吹き付けコンクリートについての応力と歪みとの関係を示すデータを予め記憶すると共に、前記歪測定部による測定結果と前記データとに基づいて、前記延設方向に沿った前記吹き付けコンクリート内の応力の分布を測定する。そして、前記埋設ケーブルは、その表面において凸状の部位を当該埋設ケーブルの延設方向に断続的に有する。 In order to solve the above-mentioned problem, the stress measuring device according to the present invention measures, as one aspect thereof, the stress in the sprayed concrete sprayed on the peripheral wall surface of the excavation pit in tunnel construction. The stress measurement device includes a buried cable buried in the shotcrete, a strain measurement unit, and a stress measurement unit. The embedded cable includes an optical fiber cable and a protection member. The optical fiber cable extends along the peripheral wall surface and guides incident light. The protection member is a member provided along the optical fiber cable to protect the optical fiber cable. The strain measurement unit measures a strain distribution of the optical fiber cable along a direction in which the optical fiber cable extends based on reflected light guided by the optical fiber cable. The stress measurement unit stores data indicating a relationship between stress and strain for the sprayed concrete in advance, and based on the measurement result by the strain measurement unit and the data, the spraying along the extending direction. Measure the distribution of stress in concrete. The buried cable has a projecting portion on its surface intermittently in the extending direction of the buried cable.

また、上記課題に対して、本発明に係る応力測定方法は、その一態様として、トンネル構築において掘削坑の周壁面に吹き付けられた吹き付けコンクリート内の応力を測定する応力測定方法である。前記応力測定方法は、（１）入射された光を導く光ファイバーケーブルと前記光ファイバーケーブルに沿って設けられ前記光ファイバーケーブルを保護する保護部材とからなる埋設ケーブルであって、その表面において凸状の部位を当該埋設ケーブルの延設方向に断続的に有する埋設ケーブルを、前記周壁面に沿って延設することと、（２）前記埋設ケーブルを埋設するように、前記周壁面にコンクリートを吹き付けることと、（３）前記光ファイバーケーブルによって導かれる反射光に基づいて、前記光ファイバーケーブルの延設方向に沿った前記光ファイバーケーブルの歪みの分布を測定することと、（４）前記吹き付けコンクリートについての応力と歪みとの関係を示すデータを予め記憶すると共に、前記歪みの分布の測定結果と前記データとに基づいて、前記延設方向に沿った前記吹き付けコンクリート内の応力の分布を測定することと、を含む。 In addition, in order to solve the above problem, a stress measurement method according to the present invention is, as one aspect thereof, a stress measurement method for measuring stress in sprayed concrete sprayed on a peripheral wall surface of an excavation pit in tunnel construction. The stress measurement method includes: (1) a buried cable including an optical fiber cable for guiding incident light and a protection member provided along the optical fiber cable and protecting the optical fiber cable, and a convex portion on the surface thereof. Extending along the peripheral wall surface with the embedded cable intermittently in the extending direction of the embedded cable; and (2) spraying concrete on the peripheral wall surface so as to bury the embedded cable. (3) measuring the strain distribution of the optical fiber cable along the extending direction of the optical fiber cable based on the reflected light guided by the optical fiber cable; and (4) stress and distortion of the shotcrete. And the data indicating the relationship between the distribution of the strain and the measurement results of the distribution of the strain and the Based on the chromatography data, including, and measuring the distribution of stresses in the shotcrete along the extension direction.

本発明に係る応力測定装置及び応力測定方法によると、前記吹き付けコンクリート内に埋設された前記光ファイバーケーブルと前記保護部材とからなる前記埋設ケーブルは、その表面において凸状の部位を有しているため、前記吹き付けコンクリートと前記埋設ケーブルとの付着力が向上する。そして、前記凸状の部位は、前記埋設ケーブルの延設方向に断続的に有しているため、前記吹き付けコンクリートが前記埋設ケーブルの延設方向に歪むと、この歪みに追従して前記光ファイバーケーブルを前記埋設ケーブルの延設方向に歪ませることができる。そのため、この光ファイバーケーブルの歪みを測定することにより、前記吹き付けコンクリートの歪みを適切に捉えることができる。そして、前記光ファイバーケーブルによって導かれる反射光に基づいて、前記光ファイバーケーブルの延設方向に沿った前記光ファイバーケーブルの歪みの分布を測定し、予め記憶した前記吹き付けコンクリートについての応力と歪みとの関係を示すデータと前記歪みの分布の測定結果とに基づいて、前記吹き付けコンクリート内の応力の分布を前記延設方向に沿って連続的に測定することができる。さらに、前記保護部材により、コンクリートの吹き付け時における光ファイバーケーブルの破損等を確実に防止又は抑制することができる。 According to the stress measuring device and the stress measuring method according to the present invention, the buried cable including the optical fiber cable and the protection member buried in the sprayed concrete has a convex portion on its surface. The adhesion between the sprayed concrete and the buried cable is improved. And since the said convex part has intermittently in the extending direction of the buried cable, when the sprayed concrete is distorted in the extending direction of the buried cable, the optical fiber cable follows the distortion. Can be distorted in the extending direction of the buried cable. Therefore, by measuring the strain of the optical fiber cable, the strain of the sprayed concrete can be appropriately grasped. Then, based on the reflected light guided by the optical fiber cable, the distribution of strain of the optical fiber cable along the extending direction of the optical fiber cable is measured, and the relationship between the previously stored stress and strain for the sprayed concrete is measured. Based on the indicated data and the measurement result of the strain distribution, the stress distribution in the shotcrete can be continuously measured along the extending direction. Further, the protection member can reliably prevent or suppress breakage of the optical fiber cable when the concrete is sprayed.

このようにして、吹き付けコンクリートの歪みに追従して光ファイバーケーブルの歪みを適切に捉えると共に、吹き付けコンクリート内の連続的な応力分布を測定可能な応力測定装置及び応力測定方法を提供することができる。 In this way, it is possible to provide a stress measurement device and a stress measurement method capable of appropriately capturing the distortion of the optical fiber cable following the distortion of the shot concrete and measuring the continuous stress distribution in the shot concrete.

本実施形態に係る応力測定装置の概略構成を説明するための図である。It is a figure for explaining a schematic structure of a stress measuring device concerning this embodiment. 図１に示すＡ−Ａ矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA shown in FIG. 1. 図１に示すＢ―Ｂ矢視断面図であると共に、吹き付けコンクリート内に埋設する埋設ケーブルの延設経路を説明するための概念図でもある。FIG. 2 is a sectional view taken along the line BB shown in FIG. 1 and a conceptual diagram for explaining an extension path of a buried cable buried in shotcrete. 図１及び図３に示すＣ部を掘削坑の内側から視た部分拡大斜視図である。FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of a part C shown in FIGS. 上記実施形態の応力測定装置の概略のブロック図である。It is a schematic block diagram of the stress measuring device of the above-mentioned embodiment. 前記埋設ケーブルの外観を示す図である。It is a figure showing appearance of the embedded cable. 前記埋設ケーブルの断面図である。It is sectional drawing of the said buried cable. 前記吹き付けコンクリートの歪みを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the distortion of the said shot concrete. 前記吹き付けコンクリート６の材齢に伴う弾性係数の変化の一例を説明するための図である。It is a figure for explaining an example of a change of an elastic coefficient with the age of the shot concrete 6. 前記吹き付けコンクリート６内の応力と歪みの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the stress in the said shotcress 6, and distortion. 応力測定方法及びトンネル施工方法を説明するための工程図であり、切羽近傍の天端における掘進方向断面である。It is process drawing for demonstrating a stress measuring method and a tunnel construction method, and is a cross section in the excavation direction in the top end near a cutting face. 図１１に続く工程図である。FIG. 12 is a process drawing following FIG. 11. 前記応力測定方法及びトンネル施工方法を説明するための別の図である。It is another figure for demonstrating the said stress measuring method and a tunnel construction method. 前記埋設ケーブルの変形例を説明するための図である。It is a figure for explaining the modification of the embedded cable. 図１４に示す埋設ケーブルの断面図である。FIG. 15 is a sectional view of the embedded cable shown in FIG. 14. 前記埋設ケーブルの別の変形例を説明するための図である。It is a figure for explaining another modification of the embedded cable. 図１６に示す埋設ケーブルの断面図である。FIG. 17 is a sectional view of the embedded cable shown in FIG. 16.

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における応力測定装置１００の概略構成を示す図であり、山岳トンネルの支保構造物の構築に適用した場合を示している。図１は、切羽Ｗ側に向って視たトンネルの横断面図でもある。図２は図１に示すＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は図１に示すＢ―Ｂ矢視断面図であると共に、後述する埋設ケーブル１０の延設経路を説明するための概念図でもある。図４は、図１及び図３に示すＣ部を後述する掘削坑１の内側から視た部分拡大斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a stress measuring device 100 according to an embodiment of the present invention, and shows a case where the present invention is applied to construction of a supporting structure of a mountain tunnel. FIG. 1 is also a cross-sectional view of the tunnel viewed toward the face W. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 1, and a concept for explaining an extension path of the buried cable 10 described later. It is also a diagram. FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of the portion C shown in FIGS. 1 and 3 as viewed from the inside of an excavation pit 1 described later.

まず、応力測定装置１００を用いて構築されるトンネルについて説明する。 First, a tunnel constructed using the stress measuring device 100 will be described.

本実施形態のトンネルは、山岳トンネルであり、例えば、ＮＡＴＭ工法により構築される。トンネルの主要部である掘削坑１は、地山２をブレーカーや自由断面掘削機や発破等により掘削して形成される。 The tunnel according to the present embodiment is a mountain tunnel and is constructed by, for example, the NATM method. The excavation pit 1 which is a main part of the tunnel is formed by excavating the ground 2 with a breaker, a free-section excavator, blasting, or the like.

図１に示すように、本実施形態では、掘削坑１の頂部は、周辺地山が本来有している耐荷能力を積極的に活用するために、アーチ状（略半円）に形成される。また、図２〜図４に示すように、掘削坑１の周壁面３の頂部及び左右側部に沿うように、鋼製支保材（鋼アーチ支保工）４がトンネル掘進方向に所定の間隔Ｓを空けて設けられている。鋼製支保材４は、例えばＨ鋼であり、掘削坑１のトンネル掘進方向と直交する断面の断面形状（図１参照）に合わせて、周壁面３の周方向に延びるように湾曲したアーチ状に形成されている。間隔Ｓは、地山２の土圧等に応じて定められ、例えば、１ｍ程度である。また、図４に示すように、周壁面３と鋼製支保材４との間には、金網５が周壁面３の頂部及び左右側部に沿うように設置されている。金網５は、鉄筋が網目状に組まれることにより形成されている。なお、図１〜図３では、金網５は、図の簡略化のため、図示省略されている。 As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the top of the excavation pit 1 is formed in an arch shape (substantially semicircle) in order to positively utilize the inherent load capacity of the surrounding ground. . As shown in FIGS. 2 to 4, a steel support material (steel arch support) 4 is provided at a predetermined interval S in the tunnel excavation direction along the top and the left and right sides of the peripheral wall surface 3 of the excavation pit 1. Are provided. The steel support member 4 is, for example, H steel, and has an arch shape curved so as to extend in the circumferential direction of the peripheral wall surface 3 in accordance with a cross-sectional shape (see FIG. 1) of a cross section orthogonal to the tunnel digging direction of the excavation pit 1. Is formed. The interval S is determined according to the earth pressure of the ground 2 and the like, and is, for example, about 1 m. Further, as shown in FIG. 4, a wire mesh 5 is provided between the peripheral wall surface 3 and the steel support member 4 so as to extend along the top and the left and right sides of the peripheral wall surface 3. The wire mesh 5 is formed by braiding reinforcing bars in a mesh shape. 1 to 3, the wire mesh 5 is not shown for simplification of the drawing.

そして、掘削坑１の周壁面３には、コンクリートが吹き付けられ、周壁面３は、鋼製支保材４と周壁面３に吹き付けられた吹き付けコンクリート６とにより一次支保されている。吹き付けコンクリート６は、隣り合う鋼製支保材４，４の間と、鋼製支保材４と周壁面３との間の空間を埋めるように、周壁面３の頂部及び左右側部の全周に亘って吹き付けられている。吹き付けコンクリート６のコンクリート厚ｔ１は、地山の土圧等に応じて予め定められる。吹き付けコンクリート６が周壁面３に吹き付けられた状態で、吹き付けコンクリート６の内周面は鋼製支保材４としてのＨ鋼の内側（周壁面３と反対側）のフランジ面と面一になるように吹き付けられる。また、図示を省略したが、隣り合う鋼製支保材４，４の間における周壁面３の周方向に離間した位置において、複数のロックボルトが掘削坑１の内側から吹き付けコンクリート６を貫通して地山に到達するように打設されている。前記ロックボルトの打設本数、打設位置及び打設深さ等は、地山２の土圧等に応じて定められる。鋼製支保材４と吹き付けコンクリート６による一次覆工（支保）とロックボルト打設とによる支保構造物の構築が繰り返され、その後、図示を省略したが、吹き付けコンクリート６の内側からコンクリートで更に二次覆工することにより、トンネルが完成する。 Concrete is sprayed on the peripheral wall surface 3 of the excavation pit 1, and the peripheral wall surface 3 is primarily supported by a steel support material 4 and a sprayed concrete 6 sprayed on the peripheral wall surface 3. The sprayed concrete 6 is provided on the top of the peripheral wall 3 and on the entire periphery of the left and right sides so as to fill the space between the adjacent steel supports 4 and 4 and the space between the steel support 4 and the peripheral wall 3. It has been sprayed over. The concrete thickness t1 of the sprayed concrete 6 is predetermined according to the earth pressure of the ground or the like. In a state where the sprayed concrete 6 is sprayed on the peripheral wall surface 3, the inner peripheral surface of the sprayed concrete 6 is flush with the flange surface on the inner side of the H steel (the opposite side to the peripheral wall surface 3) as the steel support material 4. Sprayed on. Although not shown, a plurality of lock bolts penetrate through the blown concrete 6 from the inside of the excavation pit 1 at positions spaced apart in the circumferential direction of the peripheral wall surface 3 between the adjacent steel support members 4 and 4. It is cast to reach the ground. The number, location, and depth of the lock bolts are determined according to the earth pressure of the ground 2 and the like. The construction of the support structure by the primary lining (support) using the steel support material 4 and the sprayed concrete 6 and the installation of the rock bolts is repeated. Thereafter, although not shown, two more concrete layers are formed from the inside of the sprayed concrete 6. Next tunneling is completed by lining.

次に、応力測定装置１００について説明する。図５は応力測定装置１００の概略のブロック図であり、図６は後述する埋設ケーブル１０の外観を示す部分拡大図であり、図７は埋設ケーブル１０の断面図である。 Next, the stress measuring device 100 will be described. FIG. 5 is a schematic block diagram of the stress measuring device 100, FIG. 6 is a partially enlarged view showing the appearance of an embedded cable 10 described later, and FIG. 7 is a sectional view of the embedded cable 10.

応力測定装置１００は、トンネル構築において掘削坑１の周壁面３に吹き付けられた吹き付けコンクリート６内の応力σを測定するものである。 The stress measuring device 100 measures the stress σ in the sprayed concrete 6 sprayed on the peripheral wall 3 of the excavation pit 1 in the construction of the tunnel.

図５に示すように、応力測定装置１００は、吹き付けコンクリート６内に埋設される埋設ケーブル１０と、埋設ケーブル１０の一端部に接続される装置本体部２０とを備えて構成される。 As shown in FIG. 5, the stress measuring device 100 includes a buried cable 10 buried in the shotcrete 6 and a device main body 20 connected to one end of the buried cable 10.

図６に示すように、埋設ケーブル１０は、周壁面３の頂部及び左右側部に沿って延設されると共に、光ファイバーケーブル１１と、保護部材１２とからなるケーブルであり、吹き付けコンクリート６内に埋設される部材である。なお、埋設ケーブル１０の延設経路については、後に詳述する。 As shown in FIG. 6, the buried cable 10 is a cable that extends along the top portion and the left and right side portions of the peripheral wall surface 3 and is composed of an optical fiber cable 11 and a protection member 12. It is a member to be buried. The extension route of the embedded cable 10 will be described later in detail.

本実施形態では、埋設ケーブル１０は、所定の若材齢時における吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅ以下の弾性係数Ｅ’を有する（Ｅ≧Ｅ’）。なお、これら弾性係数Ｅ及び弾性係数Ｅ’の詳細については、後に詳述する。 In the present embodiment, the buried cable 10 has an elastic modulus E 'equal to or less than the elastic modulus E of the shotcrete 6 at the time of a predetermined young material age (E≥E'). The details of the elastic modulus E and the elastic modulus E 'will be described later.

光ファイバーケーブル１１は、周壁面３の頂部及び左右側部に沿って延設されると共に入射された光を導く入射された光を導くものである。光ファイバーケーブル１１は、光路となるコアとコアを被覆するクラッドとを有して形成されている。 The optical fiber cable 11 extends along the top and left and right sides of the peripheral wall surface 3 and guides the incident light. The optical fiber cable 11 is formed to have a core that becomes an optical path and a clad that covers the core.

保護部材１２は、光ファイバーケーブル１１に沿って設けられ光ファイバーケーブル１１を保護するための部材である。 The protection member 12 is provided along the optical fiber cable 11 to protect the optical fiber cable 11.

図１（図中吹き出し部分拡大図）、図６及び図７に示すように、本実施形態では、保護部材１２は、複数本の縒り紐１２ａからなる。そして、複数本の縒り紐１２ａは、光ファイバーケーブル１１を芯材とし、当該芯材の周囲を囲むように螺旋状に縒り合わされている。換言すると、保護部材１２は、複数本の縒り紐１２ａが螺旋状に縒り合わされて形成され、螺旋中心に光ファイバーケーブル１１が延伸している。縒り紐１２ａは、例えば、所定の合成樹脂からなる繊維材等からなる。縒り紐１２ａは、図では、３本であるものとして示されているが、縒り紐１２ａの本数は、これに限定されるものではなく、適宜の本数を採用することができる。各縒り紐１２ａは同じものであるが、説明の便宜上、区別する必要がある場合は、縒り紐１２ａ１、縒り紐１２ａ２、縒り紐１２ａ３という。なお、図７では、作図の簡略化のため各縒り紐１２ａの断面は円形断面で示されているが、実際は、各縒り紐１２ａは縒り合わせ具合（螺旋ピッチ）等に応じた偏平断面を有している。 As shown in FIG. 1 (enlarged view of a blown-out portion in the drawing), FIGS. 6 and 7, in the present embodiment, the protection member 12 includes a plurality of twisted strings 12a. The plurality of twisted cords 12a are helically wound around the optical fiber cable 11 as a core material and surrounding the core material. In other words, the protective member 12 is formed by spirally twisting a plurality of twisted strings 12a, and the optical fiber cable 11 extends around the center of the spiral. The twisted string 12a is made of, for example, a fiber material made of a predetermined synthetic resin. Although three twisted strings 12a are shown in the figure, the number of twisted strings 12a is not limited to this, and an appropriate number can be adopted. Each of the twisted strings 12a is the same, but for convenience of explanation, when it is necessary to distinguish them, they are referred to as a twisted string 12a1, a twisted string 12a2, and a twisted string 12a3. In FIG. 7, the cross section of each twisted string 12a is shown as a circular cross section for simplicity of drawing, but actually, each twisted string 12a has a flat cross section corresponding to the degree of twisting (spiral pitch). are doing.

本実施形態では、埋設ケーブル１０は、その表面において凸状の部位１３を埋設ケーブル１０の延伸方向に断続的に有する。具体的には、本実施形態では、埋設ケーブル１０の凸状の部位１３は、縒り紐１２ａの外面により構成されている。つまり、埋設ケーブル１０の中心線（図６では一点鎖線）を含む断面で視ると、埋設ケーブル１０の外面は、凸凹状に形成されており、この外面の凸部が凸状の部位１３に相当する。 In the present embodiment, the buried cable 10 has a convex portion 13 on the surface thereof intermittently in the extending direction of the buried cable 10. Specifically, in the present embodiment, the convex portion 13 of the buried cable 10 is constituted by the outer surface of the twisted string 12a. That is, when viewed in a cross section including the center line of the buried cable 10 (indicated by a dashed line in FIG. 6), the outer surface of the buried cable 10 is formed in an uneven shape. Equivalent to.

図３及び図４に戻って、埋設ケーブル１０の延設経路について説明する。本実施形態では、埋設ケーブル１０は、掘削坑１の掘進方向に離間した複数の断面位置において周壁面３に沿って掘進方向と直交する方向（換言すると周壁面３の周方向）に延伸する測定用の測定経路１０ａと、隣接する前記断面位置における周壁面３の前記左右側部の一方の間又は前記左右側部の他方の間をコネクタ部１４を介して接続する接続用の接続経路１０ｂとを経由し、周壁面３の展開視（図３参照）で全体としてジグザグ状に連続して延設されている。埋設ケーブル１０の一端部（接続端）は、掘削坑１内において装置本体部２０（詳しくは、後述する歪測定部２１）に接続され、埋設ケーブル１０の他端部は、例えば、周壁面３の前記左右側部の下端において周壁面３に沿う接続経路１０ｂ上に位置している。埋設ケーブル１０の前記一端部側の部位は、掘削坑１の底面７に沿うと共に鋼製支保材４としてのＨ鋼の周壁面３側のフランジ面と周壁面３との間を延びる経路である引き廻し経路１０ｃ（図３参照）を経由して延設されている。 Returning to FIGS. 3 and 4, the extension path of the buried cable 10 will be described. In the present embodiment, the measurement is performed in which the buried cable 10 extends in the direction perpendicular to the excavation direction along the peripheral wall surface 3 (in other words, in the circumferential direction of the peripheral wall surface 3) at a plurality of cross-sectional positions separated in the excavation direction of the excavation pit 1. And a connection path 10b for connecting between one of the left and right sides or the other of the left and right sides of the peripheral wall surface 3 at the adjacent cross-sectional position via the connector section 14. , And extend continuously in a zigzag shape as a whole in a developed view of the peripheral wall surface 3 (see FIG. 3). One end (connection end) of the buried cable 10 is connected to the apparatus main body 20 (specifically, a strain measurement unit 21 described later) in the excavation pit 1, and the other end of the buried cable 10 is, for example, a peripheral wall 3. Are located on the connection path 10b along the peripheral wall surface 3 at the lower ends of the left and right sides. The portion on the one end side of the buried cable 10 is a path extending along the bottom surface 7 of the excavation pit 1 and extending between the flange surface on the peripheral wall surface 3 side of the H steel as the steel support member 4 and the peripheral wall surface 3. It extends via a routing path 10c (see FIG. 3).

図３に示す状態において、埋設ケーブル１０の延設経路を詳述すると、埋設ケーブル１０は、測定経路１０ａを４回経由して延びており、掘削坑１の掘進方向に離間した４つの互いに平行な断面位置を通過している。また、埋設ケーブル１０は、接続経路１０ｂについては、左右交互に４回経由して延びている。各接続経路１０ｂは、例えば、鋼製支保材４としてのＨ鋼の周壁面３側のフランジ面と周壁面３との間の隙間により構成される。複数の接続経路１０ｂのうちの切羽Ｗに最も近い接続経路１０ｂ（図３では左上の接続経路１０ｂ）における埋設ケーブル１０の先端部には、例えば次の掘削が完了した後などに、次の断面位置用に埋設ケーブル１０を延長するためのコネクタ部１４が接続されることになる。 In the state shown in FIG. 3, the extension path of the buried cable 10 will be described in detail. The buried cable 10 extends four times through the measurement path 10a, and is parallel to four mutually separated parts in the excavation direction of the excavation pit 1. Pass through a simple cross-sectional position. Further, the buried cable 10 extends through the connection path 10b alternately left and right four times. Each connection path 10 b is constituted by, for example, a gap between the flange surface on the peripheral wall surface 3 side of the H steel as the steel support member 4 and the peripheral wall surface 3. At the tip of the buried cable 10 in the connection path 10b (upper left connection path 10b in FIG. 3) closest to the face W of the plurality of connection paths 10b, for example, after the next excavation is completed, the next section A connector section 14 for extending the embedded cable 10 for the position will be connected.

装置本体部２０は、歪測定部２１と、応力測定部２２とを備え、例えば、掘削坑１の坑口側（切羽Ｗとは反対側）における底面７に配置されている。 The apparatus main body 20 includes a strain measurement unit 21 and a stress measurement unit 22, and is disposed on the bottom surface 7 on the pit side (the side opposite to the face W) of the excavation pit 1, for example.

歪測定部２１は、光ファイバーケーブル１１によって導かれる反射光に基づいて、光ファイバーケーブル１１の延設方向に沿った光ファイバーケーブル１１の歪みεの分布を測定するものであり、光を発生させる発光部としての機能と前記反射光を受光する機能と歪みεの分布を測定する機能とを有する。 The strain measuring unit 21 measures the distribution of the strain ε of the optical fiber cable 11 along the extending direction of the optical fiber cable 11 based on the reflected light guided by the optical fiber cable 11, and serves as a light emitting unit that generates light. And the function of receiving the reflected light and the function of measuring the distribution of strain ε.

ここで、図８に示すように、周壁面３に倣ったアーチ状の断面形状を有する吹き付けコンクリート６には、その周囲の地山２の土圧Ｐ等に起因する応力σが負荷される。また、この応力σは、一般的に、掘進方向については、切羽Ｗから坑口に向かうにしたがって徐々に高くなり、切羽Ｗから所定距離離間したところで略一定の大きさになるという傾向を示す。そして、掘進方向と直交する一断面位置における応力σの大きさに着目すると、この一断面位置における応力σの大きさは地山２の掘削に伴って変化し、吹き付けコンクリート６は掘削等に伴う地山２の挙動に敏感に反応する。詳しくは、地山２の掘削が進むことにより、前記一断面位置における切羽Ｗからの距離が遠くなるにしたがって、前記一断面位置の吹き付けコンクリート６における地山２を支持する負担が大きくなるため、前記一断面位置における応力σは高くなる。つまり、切羽Ｗの近傍における応力σは、比較的に小さい。そして、更に掘削が進み、前記一断面位置が切羽Ｗから前記所定距離分だけ離間すると、その後、掘り進んでも、前記一断面位置における応力σは略変化しない。また、地山２の掘削は、既に吹き付けられた吹き付けコンクリート６が硬化する前に、その近傍で、更に地山２の掘削が進められる場合が多い。そのため、応力σにより、吹き付けコンクリート６は、吹き付け後、間もない若材齢時から、図８に示すように圧縮され、掘削坑１の中心に向かう方向について歪むと共に、周壁面３の周方向についても歪む。一方、埋設ケーブル１０の外面には凸状の部位１３が埋設ケーブル１０の延設方向に断続的に設けられているため、吹き付けコンクリート６内に埋設された光ファイバーケーブル１１における周壁面３の周方向に延伸する測定用の測定経路１０ａ上の部位は、吹き付けコンクリート６の周壁面３の周方向への歪みε’に追従して歪む。歪測定部２１は、この吹き付けコンクリート６における周壁面３の周方向の歪みε’に追従する光ファイバーケーブル１１における周壁面３の周方向の歪みεを測定する。したがって、光ファイバーケーブル１１における周壁面３の周方向の歪みεは、吹き付けコンクリート６における周壁面３の周方向の歪みε’と略等しい（ε’≒ε）。 Here, as shown in FIG. 8, a stress σ due to the earth pressure P or the like of the surrounding ground 2 is applied to the shotcrete 6 having an arched cross-sectional shape following the peripheral wall surface 3. In general, the stress σ tends to gradually increase in the direction of excavation from the face W to the wellhead, and becomes substantially constant at a predetermined distance from the face W. When attention is paid to the magnitude of the stress σ at one cross-sectional position orthogonal to the excavation direction, the magnitude of the stress σ at this one cross-sectional position changes with the excavation of the ground 2, and the sprayed concrete 6 becomes It reacts sensitively to the behavior of the ground 2. Specifically, as the excavation of the ground 2 progresses, as the distance from the face W at the one cross-sectional position increases, the burden of supporting the ground 2 in the shotcrete 6 at the one cross-sectional position increases. The stress σ at the one cross-sectional position increases. That is, the stress σ in the vicinity of the face W is relatively small. When the excavation proceeds further and the one-section position is separated from the face W by the predetermined distance, the stress σ at the one-section position does not substantially change even if the excavation proceeds thereafter. In the excavation of the ground 2, in many cases, the excavation of the ground 2 is further advanced in the vicinity of the already sprayed concrete 6 before the concrete is hardened. Therefore, the sprayed concrete 6 is compressed as shown in FIG. 8 by the stress σ from a young age shortly after the spraying, and is distorted in a direction toward the center of the excavation pit 1. Is also distorted. On the other hand, since the convex portion 13 is intermittently provided on the outer surface of the embedded cable 10 in the extending direction of the embedded cable 10, the circumferential direction of the peripheral wall surface 3 of the optical fiber cable 11 embedded in the shotcrete 6. The portion on the measurement path 10a for measurement, which extends in the direction of, is distorted following the circumferential strain ε ′ of the peripheral wall surface 3 of the sprayed concrete 6. The strain measuring unit 21 measures the circumferential strain ε of the peripheral wall 3 of the optical fiber cable 11 that follows the circumferential strain ε ′ of the peripheral wall 3 of the sprayed concrete 6. Therefore, the circumferential strain ε of the peripheral wall surface 3 of the optical fiber cable 11 is substantially equal to the circumferential strain ε ′ of the peripheral wall surface 3 of the sprayed concrete 6 (ε ′ ≒ ε).

歪測定部２１は、具体的には、埋設ケーブル１０の前記一端部において光ファイバーケーブル１１に前記発光部から検査光を入射すると共に光ファイバーケーブル１１からの反射光を受光（検出）する。そして、歪測定部２１は、検出した反射光の分析を行うことで光ファイバーケーブル１１の延伸方向（換言すると、周壁面３の周方向、又は、長手方向）に沿った光ファイバーケーブル１１の歪みεの分布の計測を行う。計測した歪みεの分布の測定結果のデータＸは応力測定部２２に入力される。歪測定部２１における歪みεの分布の計測に適用する手法としては、BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)等の既知の手法を用いることができる。本実施形態では、例えば、BOTDR方式を採用するものとする。このBOTDR方式では、歪測定部２１は、光ファイバーケーブル１１に検査光を入射すると共に反射光としてブリルアン散乱光を検出し、そのスペクトルを分析する。歪測定部２１は、検査光の入射から反射光の検出までの時間遅れによって反射光の発生位置を特定し、反射光における周波数のシフト量から前記特定した発生位置での歪みεの値を得る。このようにして、歪測定部２１は、測定経路１０ａにおいて、例えばBOTDR方式により、光ファイバーケーブル１１の歪みεを光ファイバーケーブル１１の延設方向に沿って連続的に測定し、前記延設方向に沿った連続的な分布を測定可能に構成されている。そして、光ファイバーケーブル１１の歪みεは吹き付けコンクリート６の歪みε’と略等しく、歪みε’と等価とみなされるため、歪測定部２１の測定結果は吹き付けコンクリート６における周壁面３の周方向（つまり、埋設ケーブル１０の延設方向）に沿った歪みε’の分布とみなすことができる。 More specifically, the strain measuring unit 21 receives inspection light from the light emitting unit into the optical fiber cable 11 at the one end of the embedded cable 10 and receives (detects) reflected light from the optical fiber cable 11. Then, the strain measuring unit 21 analyzes the detected reflected light to analyze the strain ε of the optical fiber cable 11 along the extending direction of the optical fiber cable 11 (in other words, the circumferential direction of the peripheral wall surface 3 or the longitudinal direction). Measure the distribution. The data X of the measurement result of the measured distribution of the strain ε is input to the stress measurement unit 22. As a method applied to the measurement of the distribution of the strain ε in the strain measurement unit 21, a known method such as a BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometer) can be used. In the present embodiment, for example, the BOTDR method is adopted. In the BOTDR method, the strain measurement unit 21 enters inspection light into the optical fiber cable 11, detects Brillouin scattered light as reflected light, and analyzes the spectrum. The distortion measuring unit 21 specifies the position where the reflected light is generated based on the time delay from the entrance of the inspection light to the detection of the reflected light, and obtains the value of the distortion ε at the specified position from the frequency shift amount of the reflected light. . In this way, the strain measuring unit 21 continuously measures the strain ε of the optical fiber cable 11 along the extending direction of the optical fiber cable 11 by, for example, the BOTDR method on the measurement path 10a, and It is configured to be able to measure continuous distribution. Then, the strain ε of the optical fiber cable 11 is substantially equal to the strain ε ′ of the shotcrete 6 and is considered to be equivalent to the strain ε ′. Along the direction in which the embedded cable 10 extends).

図９は、材齢の進行に伴う吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅ（例えば、Tangent Young’s modulus、つまり、接線弾性係数）の変化の一例を説明するための図である。図９において、横軸は周壁面３に吹き付けられた時点からの材齢Ｔ（時間）を示し、縦軸は吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅを示す。図９に示すように、吹き付けコンクリート６は、材齢Ｔが長くなるほど、弾性係数Ｅが大きくなる。つまり、材齢Ｔが長くなるほど、吹き付けコンクリート６の剛性（強度）が高くなり、材齢Ｔが長くなって、吹き付けコンクリート６の強度が所定の設計強度に近づくにしたがって、徐々に弾性係数Ｅの変化量は少なくなる。そして、吹き付けコンクリート６が硬化して設計強度を発現すると、弾性係数Ｅは略一定値（図９では、概ね、１００００（N/mm²）程度）になる。 FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a change in the elastic modulus E (for example, Tangent Young's modulus, that is, a tangential elastic modulus) of the shotcrete 6 as the material age advances. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the material age T (time) from the time of spraying on the peripheral wall surface 3, and the vertical axis indicates the elastic modulus E of the sprayed concrete 6. As shown in FIG. 9, the elasticity coefficient E of the shotcrete 6 increases as the material age T increases. That is, as the material age T becomes longer, the rigidity (strength) of the shotcrete 6 increases, and as the material age T becomes longer and the strength of the shotcrete 6 approaches a predetermined design strength, the elastic coefficient E gradually increases. The amount of change is small. Then, when the sprayed concrete 6 hardens and develops the design strength, the elastic modulus E becomes a substantially constant value (in FIG. 9, approximately 10,000 (N / mm ² )).

前述したように、本実施形態では、埋設ケーブル１０は、所定の若材齢時における吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅ以下の弾性係数Ｅ’を有する（Ｅ≧Ｅ’）。前記所定の若材齢時は、本実施形態では、例えば、吹き付け後、３〜４時間であるものとし、この場合の埋設ケーブル１０の弾性係数Ｅ’は、１０００（N/mm²）以下の所定の値に設定されている。このように、光ファイバーケーブル１１を含む埋設ケーブル１０の弾性係数Ｅ’は比較的に低く設定されている。したがって、光ファイバーケーブル１１における周壁面３の周方向に延伸する測定用の測定経路１０ａ上の部位は、吹き付けコンクリート６の吹き付け後、間もない時期から確実に、吹き付けコンクリート６の周壁面３の周方向への歪みに、より確実に追従して歪む。 As described above, in the present embodiment, the buried cable 10 has an elastic modulus E ′ equal to or less than the elastic modulus E of the sprayed concrete 6 at the time of a predetermined young age (E ≧ E ′). In the present embodiment, the predetermined young age is, for example, 3 to 4 hours after spraying, and the elastic modulus E ′ of the embedded cable 10 in this case is 1000 (N / mm ² ) or less. It is set to a predetermined value. As described above, the elastic coefficient E ′ of the embedded cable 10 including the optical fiber cable 11 is set relatively low. Therefore, the portion of the optical fiber cable 11 on the measurement path 10a for measurement extending in the circumferential direction of the peripheral wall surface 3 is reliably connected to the peripheral wall surface 3 of the sprayed concrete 6 immediately after the spraying of the sprayed concrete 6. Distortion follows the distortion in the direction more reliably.

応力測定部２２は、吹き付けコンクリート６についての応力σと歪みε’との関係を示すデータＤを予め記憶すると共に、歪測定部２１による測定結果とデータＤとに基づいて、光ファイバーケーブル１１の延設方向に沿った吹き付けコンクリート６内の応力σの分布を測定するものである。応力測定部２２は、例えば、データＤを記憶する記憶部２２ａと、吹き付けコンクリート６内の応力σの分布を演算して測定結果Ｚとして出力する演算部２２ｂとを含む。 The stress measurement unit 22 stores data D indicating the relationship between the stress σ and the strain ε ′ of the shotcrete 6 in advance, and based on the measurement result of the strain measurement unit 21 and the data D, determines the extension of the optical fiber cable 11. The distribution of the stress σ in the shotcrete 6 along the setting direction is measured. The stress measurement unit 22 includes, for example, a storage unit 22a that stores data D, and a calculation unit 22b that calculates the distribution of stress σ in the shotcrete 6 and outputs the result as the measurement result Z.

ここで、図１０には、地山２の土圧Ｐ等に起因して吹き付けコンクリート６内に生じる応力σとそのときの吹き付けコンクリート６の歪みε’との関係を示すσ−ε’曲線の一例が、所定の材齢Ｔ毎にそれぞれ示されている。図１０に示すように、σ−ε’曲線は、材齢Ｔの経過ともに変化する。例えば、材齢Ｔが４時間から２４時間における各σ−ε’曲線は、低歪みの領域（例えば、ε’≦０．２程度の領域）では、歪みε’が大きくなるほど、応力σが比較的に急に大きくなり、その後、歪みε’が更に大きくなるにしたがって応力σの増加量が漸減して略フラットになる曲線を示す。そして、材齢Ｔが長くなるほど、σ−ε’曲線は、低歪みの領域における立ち上がりが更に急峻になり、例えば、材齢Ｔが４８時間以降では、上に凸の放物線状の曲線を示し、所定の歪みε’より大きくなると、応力σが急激に低下する傾向を示している。 Here, FIG. 10 shows a σ-ε ′ curve showing a relationship between the stress σ generated in the shotcrete 6 due to the earth pressure P of the ground 2 and the strain ε ′ of the shotcast concrete 6 at that time. One example is shown for each predetermined age T. As shown in FIG. 10, the σ-ε ′ curve changes as the material age T elapses. For example, in each σ-ε ′ curve when the material age T is 4 hours to 24 hours, the stress σ becomes larger as the strain ε ′ becomes larger in a low strain region (eg, a region where ε ′ ≦ 0.2). The curve shows an abrupt increase, and thereafter, as the strain ε ′ further increases, the amount of increase in the stress σ gradually decreases and becomes substantially flat. And, as the material age T becomes longer, the σ-ε 'curve has a steeper rise in the low strain region, and for example, when the material age T is 48 hours or more, it shows an upwardly convex parabolic curve, When the strain becomes larger than the predetermined strain ε ′, the stress σ tends to rapidly decrease.

本実施形態では、応力測定部２２は、吹き付けコンクリート６についての応力σと歪みε’との関係を示すデータＤを、前記若材齢時から硬化時までの間の複数の時点毎に予め記憶する。具体的には、応力測定部２２の記憶部２２ａは、σ−ε’曲線について、例えば、材齢Ｔが４時間（若材齢時）から７２時間（硬化時）までの間において、１時間毎のデータＤを記憶している。なお、記憶部２２ａの記憶するデータＤの数（つまり、σとε’との対応を示すデータテーブルのテーブル数）は、特に限定されるものでなく、適宜に設定することができる。 In the present embodiment, the stress measurement unit 22 stores in advance data D indicating the relationship between the stress σ and the strain ε ′ of the shotcrete 6 at a plurality of time points from the young age to the hardening. I do. Specifically, the storage unit 22a of the stress measurement unit 22 stores, for example, one hour for the σ-ε ′ curve when the material age T is 4 hours (at the young material age) to 72 hours (at the time of hardening). Each data D is stored. The number of data D stored in the storage unit 22a (that is, the number of data tables indicating the correspondence between σ and ε ′) is not particularly limited, and can be set as appropriate.

詳しくは、応力測定部２２には、例えば、歪測定部２１から歪みεの分布の測定結果のデータＸが常時入力されている。応力測定部２２は、例えば、歪測定部２１からのデータＸの変化に基づいて、測定経路１０ａ上においてコンクリートが吹き付けられたことを検知し、その検知時刻からその測定経路１０ａの位置する断面位置における吹き付けコンクリート６の材齢Ｔの計時を開始するように構成されている。応力測定部２２は、例えば、前記断面位置の計時した材齢Ｔに一番近い材齢Ｔのσ−ε’曲線についてのデータＤを記憶部２２ａから読み出し、入力されているデータＸにおける延設方向に沿った歪みεの分布の各歪みεと一致する各歪みε’に対応する応力σを、読み出したデータＤからそれぞれ特定することにより、吹き付けコンクリート６内の応力σの分布の測定結果Ｚとして演算する。 More specifically, for example, the data X of the measurement result of the distribution of the strain ε is always input to the stress measurement unit 22 from the strain measurement unit 21. The stress measurement unit 22 detects, for example, that the concrete has been sprayed on the measurement path 10a based on a change in the data X from the strain measurement unit 21, and from the detection time, the cross-sectional position where the measurement path 10a is located. Is started so as to start measuring the age T of the sprayed concrete 6 in. The stress measuring unit 22 reads, for example, the data D about the σ-ε ′ curve of the material age T closest to the measured material age T at the cross-sectional position from the storage unit 22a, and extends the data D in the input data X. The stress σ corresponding to each strain ε ′ corresponding to each strain ε of the distribution of strain ε along the direction is specified from the read data D, and the measurement result Z of the distribution of stress σ in the shotcrete 6 is obtained. Is calculated as

次に、応力測定装置１００の動作について、図３に示す切羽Ｗ側に一番近い測定経路１０ａ上の断面位置における測定を一例に挙げて簡単に説明する。 Next, the operation of the stress measuring device 100 will be briefly described by taking, as an example, measurement at a cross-sectional position on the measurement path 10a closest to the face W shown in FIG.

応力測定部２２には、周壁面３にコンクリートが吹き付けられる前から、歪測定部２１から測定結果のデータＸが常時入力されている。この状態では、この断面位置においては、歪みε（≒歪みε’）の無いことを示すゼロレベルのデータが入力されている。そして、図３に示す切羽Ｗ側に一番近い測定経路１０ａにおいて、周壁面３にコンクリートが吹き付けられると、その直後から、地山２の土圧Ｐに起因する応力σが吹き付けコンクリート６内に生じ、吹き付けコンクリート６は周壁面３の周方向に歪み始める。一方、光ファイバーケーブル１１は、吹き付けコンクリート６の歪みε’に確実に追従して歪み、歪測定部２１が、この光ファイバーケーブル１１の歪みε（≒歪みε’）の分布を測定し、測定結果のデータＸを応力測定部２２に入力する。この測定は、所定のサンプリング時間間隔で連続して行われ、その測定結果のデータＸが常時応力測定部２２に入力される。ここで、周壁面３にコンクリートが吹き付けられると、歪測定部２１から応力測定部２２に入力されている歪みεの分布の測定結果のデータＸがゼロレベルから変化する。応力測定部２２は、データＸの変化に基づいて、この測定経路１０ａ上においてコンクリートが吹き付けられたことを検知し、この断面位置における吹き付けコンクリート６の材齢Ｔの計時を開始する。応力測定部２２は、計時した材齢Ｔに一番近い材齢Ｔのσ−ε’曲線についてのデータＤを記憶部２２ａから読み出し、入力されているデータＸにおける延設方向に沿った歪みεの分布の各歪みεと一致する歪みε’に対応する応力σを、読み出したデータＤからそれぞれ特定し、吹き付けコンクリート６内の応力σの分布の測定結果Ｚとして演算する。なお、この演算は、計時した材齢Ｔが記憶部２２ａに記憶されているいずれかの材齢Ｔと一致したときに行ってもよい。この場合、より精度のよい応力σを測定することができる。また、歪みεの分布の測定及び応力σの分布の測定は、上記のように、一つの測定経路１０ａ毎に実施する場合に限らず、複数の測定経路１０ａをまとめて測定してもよい。例えば、図３に示す５つの測定経路１０ａについて、まとめて測定する場合には、埋設ケーブル１０は、コネクタ部１４を用いずに、一度に敷設してもよい。 Before the concrete is sprayed on the peripheral wall surface 3, the data X of the measurement result is always input to the stress measurement unit 22 from the strain measurement unit 21. In this state, zero-level data indicating that there is no strain ε (≒ strain ’′) is input at this cross-sectional position. Then, when the concrete is sprayed on the peripheral wall surface 3 on the measurement path 10a closest to the face W shown in FIG. 3, immediately after that, the stress σ caused by the earth pressure P of the ground 2 is blown into the sprayed concrete 6. Then, the sprayed concrete 6 starts to be distorted in the circumferential direction of the peripheral wall surface 3. On the other hand, the optical fiber cable 11 surely follows the strain ε ′ of the sprayed concrete 6, and the strain is measured. The strain measuring unit 21 measures the distribution of the strain ε (≒ strain ε ′) of the optical fiber cable 11 and obtains the measurement result. The data X is input to the stress measurement unit 22. This measurement is continuously performed at a predetermined sampling time interval, and data X of the measurement result is always input to the stress measurement unit 22. Here, when the concrete is sprayed on the peripheral wall surface 3, the data X of the measurement result of the distribution of the strain ε input from the strain measuring unit 21 to the stress measuring unit 22 changes from the zero level. The stress measurement unit 22 detects that the concrete has been sprayed on the measurement path 10a based on the change in the data X, and starts measuring the age T of the sprayed concrete 6 at this cross-sectional position. The stress measuring unit 22 reads out the data D for the σ-ε ′ curve of the material age T closest to the measured material age T from the storage unit 22a, and reads the input data X for the strain ε along the extending direction. The stress σ corresponding to the strain ε ′ corresponding to each strain ε of the distribution is specified from the read data D, and is calculated as the measurement result Z of the distribution of the stress σ in the shotcrete 6. This calculation may be performed when the counted material age T matches any of the material ages T stored in the storage unit 22a. In this case, more accurate stress σ can be measured. The measurement of the distribution of the strain ε and the measurement of the distribution of the stress σ are not limited to the case where the measurement is performed for each one of the measurement paths 10a as described above. For example, when measuring the five measurement paths 10a shown in FIG. 3 collectively, the embedded cable 10 may be laid at once without using the connector unit 14.

次に、応力測定装置１００を用いた本実施形態に係る応力測定方法の一例をトンネル施工方法と共に、図１１〜図１３及び図４を参照して説明する。図１１及び図１２は、トンネルの切羽Ｗ近傍の天端における掘進方向断面を示す。図１３は掘り進んだ後に埋設ケーブル１０を延長して敷設した状態を説明するための図面である。図１３において、既設の埋設ケーブル１０は破線で示され、延長した埋設ケーブル１０は実線で示されている。以下の説明では、既に図２及び図３に示す位置まで、掘削及び支保構造物が構築されており、この位置から掘削を進めるものとして説明する。また、本例では、トンネルの施工方法として、ＮＡＴＭ工法を用いる。 Next, an example of the stress measurement method according to the present embodiment using the stress measurement device 100 will be described together with the tunnel construction method with reference to FIGS. 11 to 13 and 4. 11 and 12 show cross sections in the excavation direction at the top end near the face W of the tunnel. FIG. 13 is a drawing for explaining a state in which the buried cable 10 is extended and laid after digging. In FIG. 13, the existing buried cable 10 is shown by a broken line, and the extended buried cable 10 is shown by a solid line. In the following description, it is assumed that the excavation and support structure has already been constructed up to the positions shown in FIGS. 2 and 3, and the excavation proceeds from this position. In this example, the NATM method is used as a tunnel construction method.

本実施形態における前記応力測定方法は、トンネル構築において掘削坑の周壁面に吹き付けられた吹き付けコンクリート内の応力を測定する方法であり、（１）埋設ケーブル１０を周壁面３に沿って延設することと（ケーブル延設工程）、（２）埋設ケーブル１０を埋設するように、周壁面３にコンクリートを吹き付けることと（一次覆工工程）、（３）光ファイバーケーブル１１によって導かれる反射光に基づいて、光ファイバーケーブル１１の延設方向に沿った光ファイバーケーブル１１の歪みεの分布を測定することと（歪み測定工程）、（４）吹き付けコンクリート６についての応力σと歪みε’との関係を示すデータＤを予め記憶すると共に、歪みεの分布の測定結果とデータＤとに基づいて、光ファイバーケーブル１１の延設方向に沿った吹き付けコンクリート６内の応力σの分布を測定することと（応力測定工程）、とを含む。 The stress measurement method in the present embodiment is a method for measuring the stress in the sprayed concrete blown on the peripheral wall surface of the excavation pit in the construction of the tunnel, and (1) extending the buried cable 10 along the peripheral wall surface 3. (Cable extension step), (2) spraying concrete on the peripheral wall surface 3 so as to bury the buried cable 10 (primary lining step), and (3) reflection light guided by the optical fiber cable 11. Measuring the distribution of the strain ε of the optical fiber cable 11 along the extending direction of the optical fiber cable 11 (strain measuring step), and (4) showing the relationship between the stress σ and the strain ε ′ of the shotcrete 6. The data D is stored in advance, and the extension direction of the optical fiber cable 11 is determined based on the measurement result of the strain ε distribution and the data D. Along sprayed and measuring the distribution of the stress σ in the concrete 6 (stress measurement step), including capital.

また、本実施形態では、埋設ケーブル１０は所定の若材齢時における吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅ以下の弾性係数Ｅ’を有する構成とし、データＤは、応力測定部２２の記憶部２２ａに、前記若材齢時から硬化時までの間の複数の時点毎に予め記憶されている。 In the present embodiment, the buried cable 10 has a configuration in which the modulus of elasticity E ′ is equal to or less than the modulus of elasticity E of the sprayed concrete 6 at a predetermined young age, and the data D is stored in the storage unit 22 a of the stress measurement unit 22. It is stored in advance at each of a plurality of time points from the time of the young age to the time of hardening.

また、本実施形態では、応力測定方法は、（５）周壁面３に沿って金網５を設置すること（金網設置工程）を更に含む。そして、上記（１）の埋設ケーブル１０を周壁面３に沿って延設すること（ケーブル延設工程）は、埋設ケーブル１０を金網５に対して移動可能に金網５に沿って延設することにより、埋設ケーブル１０を周壁面３に沿って延設し、上記（２）の周壁面３にコンクリートを吹き付けること（一次覆工工程）は、埋設ケーブル１０と伴に金網５を埋設するように、周壁面３にコンクリートを吹き付ける構成とした。 In the present embodiment, the stress measurement method further includes (5) installing the wire netting 5 along the peripheral wall surface 3 (wire netting setting step). Extending the embedded cable 10 along the peripheral wall surface 3 in the above (1) (cable extending step) involves extending the embedded cable 10 along the wire mesh 5 so as to be movable with respect to the wire mesh 5. By extending the buried cable 10 along the peripheral wall surface 3 and spraying concrete on the peripheral wall surface 3 in the above (2) (primary lining step), the wire mesh 5 is buried together with the buried cable 10. The concrete was sprayed on the peripheral wall 3.

具体的には、トンネル構築時には、まず、図１１（ａ）に示す切羽Ｗに爆薬挿入用の穴（図示せず）をドリル等で削孔し、この穴にダイナマイト等の爆薬を挿入して発破・爆発させることにより、図１１（ｂ）に示すように、掘削坑１を切羽Ｗから切羽Ｗ’まで掘り進める（掘削工程）。ここで、掘り進められた掘削坑１の周壁面３は、図示省略したトンネル掘削装置等を用いて、仕上掘削が行われる。その後、図１１（ｃ）に示すように、鋼製支保材（鋼アーチ支保工）４を間隔Ｓを空けて建込む（鋼製支保工建込工程）。 Specifically, when constructing the tunnel, first, a hole (not shown) for inserting an explosive is drilled in a face W shown in FIG. 11A with a drill or the like, and an explosive such as dynamite is inserted into this hole. By blasting and exploding, as shown in FIG. 11B, the excavation pit 1 is excavated from the face W to the face W ′ (excavation step). Here, the excavated peripheral wall 3 of the excavation pit 1 is subjected to finish excavation using a tunnel excavator or the like (not shown). Thereafter, as shown in FIG. 11 (c), a steel support material (steel arch support) 4 is installed at intervals S (steel support installation process).

次に、前記ケーブル延設工程として、図１２（ｄ）及び図１３に示すように、埋設ケーブル１０を延長する。詳しくは、図１３に示すように、既設の接続経路１０ｂのうちの切羽Ｗに最も近い接続経路１０ｂにおける埋設ケーブル１０の先端部に、次の断面位置用に埋設ケーブル１０を延長するためのコネクタ部１４を追加接続する。そして、前記金網設置工程として、周壁面３に沿って図４に示した金網５を追加して設置する。前記ケーブル延設工程では、追加接続したコネクタ部１４に延長する埋設ケーブル１０の一端部を接続し、この埋設ケーブル１０を周壁面３に沿って延設する。このとき、埋設ケーブル１０を金網５に対して移動可能に金網５に沿って延設することにより、埋設ケーブル１０を周壁面３に沿って延設する。詳しくは、図４に示すように、金網５にＳ字状のフック１５を懸架し、このフック１５を介して埋設ケーブル１０を金網５に対して移動可能に延設するとよい。延長する埋設ケーブル１０は、追加接続したコネクタ部１４から接続経路１０ｂを延び、その後、次の断面位置における測定経路１０ａを経由して周壁面３の左右側部の一方の下端から左右側部の他方の下端まで延びると共に、周壁面３の左右側部の他方の下端から、接続経路１０ｂを経由して更に次の断面位置まで延設される。 Next, as the cable extending step, the embedded cable 10 is extended as shown in FIGS. Specifically, as shown in FIG. 13, a connector for extending the embedded cable 10 for the next cross-sectional position is provided at the tip of the embedded cable 10 in the connection path 10 b closest to the face W of the existing connection path 10 b. The part 14 is additionally connected. Then, as the wire mesh installation step, the wire mesh 5 shown in FIG. 4 is additionally installed along the peripheral wall surface 3. In the cable extending step, one end of the extending embedded cable 10 is connected to the additionally connected connector portion 14, and the embedded cable 10 is extended along the peripheral wall surface 3. At this time, the embedded cable 10 is extended along the peripheral wall 3 by extending the embedded cable 10 along the metal mesh 5 so as to be movable with respect to the metal mesh 5. Specifically, as shown in FIG. 4, an S-shaped hook 15 may be suspended from the wire mesh 5, and the embedded cable 10 may be extended movably with respect to the wire mesh 5 via the hook 15. The extending buried cable 10 extends from the additionally connected connector portion 14 through the connection path 10b, and then from the lower end of one of the left and right sides of the peripheral wall surface 3 via the measurement path 10a at the next cross-sectional position. It extends to the other lower end, and further extends from the other lower end on the left and right sides of the peripheral wall surface 3 to the next cross-sectional position via the connection path 10b.

次に、前記一次覆工工程として、図１２（ｅ）に示すように、埋設ケーブル１０と伴に金網５を埋設するように、周壁面３にコンクリートを追加して吹き付け、これにより一次覆工を行う。ここで、図１１（ａ）〜図１２（ｆ）に示す破線は、吹き付けコンクリート６の表面である。その後、ロックボルト（図示せず）を打設する。 Next, in the primary lining step, as shown in FIG. 12 (e), concrete is additionally sprayed on the peripheral wall surface 3 so as to bury the wire mesh 5 together with the burying cable 10, and thereby the primary lining is performed. I do. Here, the broken lines shown in FIGS. 11A to 12F indicate the surface of the shotcrete 6. Thereafter, a lock bolt (not shown) is driven.

次に、前記歪測定工程として、延長した埋設ケーブル１０の測定経路１０ａの断面位置における光ファイバーケーブル１１の歪みεの分布の測定を、歪測定部２１により行う。 Next, in the strain measurement step, the strain measurement unit 21 measures the distribution of the strain ε of the optical fiber cable 11 at the cross-sectional position of the measurement path 10 a of the extended embedded cable 10.

次に、前記応力測定工程として、延長した埋設ケーブル１０の測定経路１０ａの断面位置における吹き付けコンクリート６内の応力σの分布の測定を、応力測定部２２により行う。以上により、この断面位置における吹き付けコンクリート６内の応力分布測定が完了する。ここで、例えば、施工管理者等は、応力σの分布の測定結果Ｚを監視し、この断面位置において、測定時の材齢Ｔにおける吹き付けコンクリート６の許容応力を超える大きさの応力σが生じている箇所があるか否かを確認し、トンネルの安定性と支保構造物の妥当性を分析する。仮に、許容応力を超える箇所がある場合には、例えば、この断面位置におけるロックボルトを追加したり、コンクリートを増し吹きして吹き付けコンクリート６のコンクリート厚ｔ１を若干厚くしたりする等により、その断面位置における支保構造物の強度を微調整する（分析及び修正工程）。なお、応力測定部２２が、測定して得られた応力σが許容応力を超えているか否かの判定を実行可能に構成してもよい。この場合、許容応力のデータを材齢Ｔ毎に記憶部２２ａに記憶させ、演算部２２ｂが上記判定を実行するように構成すればよい。 Next, in the stress measurement step, the stress measurement unit 22 measures the distribution of the stress σ in the sprayed concrete 6 at the cross-sectional position of the measurement path 10 a of the extended buried cable 10. As described above, the measurement of the stress distribution in the shotcrete 6 at this sectional position is completed. Here, for example, the construction manager monitors the measurement result Z of the distribution of the stress σ, and a stress σ having a magnitude exceeding the allowable stress of the shotcrete 6 at the material age T at the time of measurement is generated at this cross-sectional position. Check if there are any places where there is a gap, and analyze the stability of the tunnel and the validity of the support structure. If there is a portion exceeding the allowable stress, for example, a lock bolt is added at this cross-sectional position, or the concrete thickness t1 of the sprayed concrete 6 is increased by blowing more concrete to slightly increase the concrete cross-section. Fine-tune the strength of the support structure at the location (analysis and correction process). The stress measurement unit 22 may be configured to be able to determine whether the stress σ obtained by the measurement exceeds the allowable stress. In this case, the data of the allowable stress may be stored in the storage unit 22a for each material age T, and the calculation unit 22b may be configured to execute the above determination.

そして、例えば、前記掘削工程、前記鋼製支保工建込工程、前記金網設置工程、前記ケーブル延設工程、前記一次覆工工程（ロックボルト打設を含む）、前記歪測定工程、前記応力測定工程、前記分析及び修正工程、をまとめて１サイクルとする作業（以下、「第１作業」という）は、後述する覆工コンクリート１６の構築に先行して実施される。また、第１作業では、１サイクルで１スパン（例えばトンネル長さ１ｍ分）の施工が行われ、例えば、１日間で３〜４サイクルの施工が行われる。 And, for example, the excavation step, the steel support erection step, the wire mesh installation step, the cable extension step, the primary lining step (including rock bolt driving), the strain measurement step, and the stress measurement An operation (hereinafter, referred to as “first operation”) in which the process and the analysis and correction process are combined into one cycle is performed prior to the construction of the lining concrete 16 described later. In the first operation, construction of one span (for example, a tunnel length of 1 m) is performed in one cycle, and construction of three to four cycles is performed in one day, for example.

前記第１作業が実施されている場所から例えば３００ｍ程度トンネル後方の場所では、第２作業が実施される。この第２作業には、二次覆工工程が含まれる。この二次覆工工程では、図１２（ｆ）に示すように、吹き付けコンクリート６の表面に覆工コンクリート１６を構築することにより二次覆工を行う。ここで、図１２（ｆ）に示す二点鎖線は、覆工コンクリート１６の表面である。覆工コンクリート１６のコンクリート厚ｔ２は、地山２の性状等により設定される。また、第２作業（二次覆工工程）では、１サイクルで１スパン（例えばトンネル長さ１０ｍ分、つまり、第１作業の１０サイクル分）の施工が行われ、例えば、３日間で１サイクルの施工が行われる。以上の工程により、トンネルの施工が行われる。上述の第１作業と第２作業との間を３００ｍ程度離すことにより、作業の錯綜を抑制することができるので、効率よく作業を実施することができる。 The second work is performed at a place about 300 m behind the tunnel where the first work is performed, for example. This second operation includes a secondary lining step. In this secondary lining step, as shown in FIG. 12 (f), secondary lining is performed by constructing lining concrete 16 on the surface of the sprayed concrete 6. Here, the two-dot chain line shown in FIG. 12 (f) is the surface of the lining concrete 16. The concrete thickness t2 of the lining concrete 16 is set according to the properties of the ground 2 and the like. In the second operation (secondary lining process), one cycle (for example, a tunnel length of 10 m, ie, 10 cycles of the first operation) is performed in one cycle, and for example, one cycle in three days Is performed. Through the above steps, the construction of the tunnel is performed. By separating the first work and the second work by about 300 m, the complicated work can be suppressed, so that the work can be performed efficiently.

なお、応力測定装置１００は、光ファイバーケーブル１１の歪みε、及び、吹き付けコンクリート６内の応力σを常時測定しており、材齢Ｔの経過に伴う各断面位置（測定経路１０ａ）における掘削の進行等に伴う歪みε（≒歪みε’）の変化及び応力σの変化を常時監視することができる。そして、応力測定装置１００は、掘削坑１の掘削が進むと、一度に測定される断面位置は徐々に増加し、一度に複数の断面位置（測定経路１０ａ）における測定結果を取得することができる。また、掘削の進行等に伴い、各断面位置における吹き付けコンクリート６に負荷される応力σが徐々に大きくなると同時に、材齢Ｔの経過に伴い吹き付けコンクリート６の許容応力も増加する。施工管理者等は、掘削の進行に伴い変化する各断面位置における応力σとその測定時における材齢Ｔに応じた許容応力に基づいて引き続き、各断面位置についての前記分析及び修正工程を継続する。 The stress measuring device 100 constantly measures the strain ε of the optical fiber cable 11 and the stress σ in the sprayed concrete 6, and the excavation progresses at each cross-sectional position (measurement path 10a) as the material age T elapses. It is possible to constantly monitor a change in strain ε (≒ strain ε ′) and a change in stress σ due to the above. Then, as the excavation of the excavation pit 1 proceeds, the stress measurement device 100 gradually increases the cross-sectional position measured at a time, and can acquire the measurement results at a plurality of cross-sectional positions (measurement paths 10a) at a time. . Further, as the excavation progresses, the stress σ applied to the shotcrete 6 at each cross-sectional position gradually increases, and at the same time, the allowable stress of the shotcrete 6 increases as the material age T elapses. The construction manager or the like continues the analysis and correction process for each cross-sectional position based on the stress σ at each cross-sectional position that changes with the progress of excavation and the allowable stress according to the age T at the time of the measurement. .

かかる本実施形態による応力測定装置１００及び応力測定装置１００を用いた応力測定方法によれば、吹き付けコンクリート６内に埋設された埋設ケーブル１０は、その表面において凸状の部位１３を有しているため、吹き付けコンクリート６と埋設ケーブル１０との付着力が向上する。そして、凸状の部位１３は、埋設ケーブル１０の延設方向に断続的に有しているため、吹き付けコンクリート６が埋設ケーブル１０の延設方向に歪むと、この歪みに追従して光ファイバーケーブル１１を埋設ケーブル１０の延設方向に歪ませることができる。そのため、この光ファイバーケーブル１１の歪みεを測定することにより、吹き付けコンクリート６の歪みε’を適切に捉えることができる。そして、光ファイバーケーブル１１によって導かれる反射光に基づいて、光ファイバーケーブル１１の延設方向に沿った光ファイバーケーブル１１の歪みεの分布を測定し、予め記憶した吹き付けコンクリート６についての応力σと歪みε’との関係を示すデータＤと歪みεの分布の測定結果とに基づいて、吹き付けコンクリート６内の応力σの分布を延設方向に沿って連続的に測定することができる。さらに、埋設ケーブル１０における保護部材１２により、コンクリートの吹き付け時における光ファイバーケーブル１１の破損等を確実に防止又は抑制することができる。
このようにして、吹き付けコンクリート６の歪みε’に追従して光ファイバーケーブル１１の歪みεを適切に捉えると共に、吹き付けコンクリート６内の連続的な応力σの分布を測定可能な応力測定装置１００及び応力測定方法を提供することができる。 According to the stress measuring device 100 and the stress measuring method using the stress measuring device 100 according to the present embodiment, the embedded cable 10 embedded in the shotcrete 6 has the convex portion 13 on the surface thereof. Therefore, the adhesion between the sprayed concrete 6 and the buried cable 10 is improved. Since the projecting portion 13 is intermittently provided in the extending direction of the embedded cable 10, when the sprayed concrete 6 is distorted in the extending direction of the embedded cable 10, the optical fiber cable 11 follows the distortion. Can be distorted in the direction in which the embedded cable 10 extends. Therefore, by measuring the strain ε of the optical fiber cable 11, the strain ε ′ of the shotcrete 6 can be properly grasped. Then, based on the reflected light guided by the optical fiber cable 11, the distribution of the strain ε of the optical fiber cable 11 along the extending direction of the optical fiber cable 11 is measured, and the stress σ and the strain ε ′ of the shotcrete 6 stored in advance are measured. The distribution of the stress σ in the shotcrete 6 can be continuously measured along the extending direction based on the data D indicating the relationship with the measurement result of the distribution of the strain ε. Furthermore, the protection member 12 of the embedded cable 10 can reliably prevent or suppress the damage of the optical fiber cable 11 when the concrete is sprayed.
In this way, the stress measuring device 100 and the stress measuring device 100 capable of appropriately capturing the strain ε of the optical fiber cable 11 while following the strain ε ′ of the shot concrete 6 and measuring the continuous distribution of stress σ in the shot concrete 6. A measuring method can be provided.

本実施形態において、埋設ケーブル１０は所定の若材齢時における吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅ以下の弾性係数Ｅ’を有し、応力測定部２２は、吹き付けコンクリート６についての応力σと歪みε’との関係を示すデータＤを、前記若材齢時から硬化時までの間の複数の時点毎に予め記憶する構成とした。このため、前記若材齢時以降の吹き付けコンクリート６内の応力σについて、吹き付け後、間もない時期から確実に測定することができる。なお、本実施形態では、若材齢の一例として、３〜４時間であるものとしたが、これに限らず、例えば、２４時間程度でもよい、この場合、埋設ケーブル１０の弾性係数Ｅ’は７０００（N/mm²）以下であればよい。 In the present embodiment, the buried cable 10 has an elastic modulus E ′ equal to or less than the elastic modulus E of the sprayed concrete 6 at a predetermined young age, and the stress measuring unit 22 calculates the stress σ and the strain ε ′ of the sprayed concrete 6. Is stored in advance at each of a plurality of times from the young age to the hardening. For this reason, it is possible to reliably measure the stress σ in the sprayed concrete 6 after the young age from a short time after the spraying. In addition, in this embodiment, although it was set as 3-4 hours as an example of a young material age, it is not restricted to this, For example, it may be about 24 hours. In this case, the elastic coefficient E 'of the embedded cable 10 is It may be 7000 (N / mm ² ) or less.

ここで、前述したように切羽Ｗの近傍における吹き付けコンクリート６の応力σは比較的に小さい。したがって、切羽Ｗの近傍において、吹き付けコンクリート６の応力σが若材齢時における吹き付けコンクリート６の許容応力より低くなること、増し吹き等することなく予め確保することが容易な場合もある。この場合、若材齢から吹き付けコンクリート６の応力σを測定する必要がない。したがって、このような場合は、設計強度近傍の強度が発現している材齢Ｔ又は硬化時（例えば、材齢Ｔが２〜３日）から光ファイバーケーブル１１の歪みε及び吹き付けコンクリート６の応力σを測定するように構成してもよい。この場合、埋設ケーブル１０の弾性係数Ｅ’は若材齢時の吹き付けコンクリートの弾性係数Ｅ以下に限定されるものではなく、埋設ケーブル１０は、例えば２〜３日の材齢Ｔにおける吹き付けコンクリート６の弾性係数Ｅ以下、具体的には、１００００（N/mm²）以下であればよい。 Here, as described above, the stress σ of the shotcrete 6 in the vicinity of the face W is relatively small. Therefore, in the vicinity of the face W, there is a case where the stress σ of the sprayed concrete 6 becomes lower than the allowable stress of the sprayed concrete 6 at the time of a young age, and it is easy to secure the stress σ in advance without additional blowing. In this case, there is no need to measure the stress σ of the shotcrete 6 from the young age. Therefore, in such a case, the strain ε of the optical fiber cable 11 and the stress σ of the shotcrete 6 from the age T or the time of hardening (for example, the age T is 2-3 days) at which the strength near the design strength is exhibited. May be measured. In this case, the elastic modulus E ′ of the buried cable 10 is not limited to the elastic modulus E of the sprayed concrete at a young age or less. Elastic modulus E or less, specifically 10,000 (N / mm ² ) or less.

本実施形態において、保護部材１２は、複数本の縒り紐１２ａからなり、複数本の縒り紐１２ａは、光ファイバーケーブル１１を芯材とし、当該芯材の周囲を囲むように螺旋状に縒り合わされるものとした。これにより、埋設ケーブル１０の凸状の部位１３を容易に形成することができると共に、光ファイバーケーブル１１の保護する構造を容易に形成することができ、且つ、縒り紐１２ａを採用することにより、低剛性の埋設ケーブル１０を容易に形成することができる。 In the present embodiment, the protection member 12 is composed of a plurality of twisted strings 12a, and the plurality of twisted strings 12a are helically twisted around the optical fiber cable 11 as a core material and surrounding the core material. It was taken. Thus, the convex portion 13 of the embedded cable 10 can be easily formed, and the structure for protecting the optical fiber cable 11 can be easily formed. The rigid embedded cable 10 can be easily formed.

本実施形態において、埋設ケーブル１０は、周壁面３の展開視で全体としてジグザグ状に連続して延設される構成とした。これにより、一つの装置本体部２０により、複数の断面位置における光ファイバーケーブル１１の歪みεの分布を測定することができ、各断面位置の測定用に高価な装置本体部２０（特に、歪測定部２１）をそれぞれ設ける必要がなく、装置コスト及び測定コストを低廉化することができる。 In the present embodiment, the buried cable 10 is configured to be continuously extended in a zigzag shape as a whole in the development view of the peripheral wall surface 3. Thereby, the distribution of the strain ε of the optical fiber cable 11 at a plurality of cross-sectional positions can be measured by one device main unit 20, and the expensive device main unit 20 (particularly, the strain measuring unit) is used for measuring each cross-sectional position. It is not necessary to provide each of the methods 21), and the apparatus cost and the measurement cost can be reduced.

本実施形態において、埋設ケーブル１０を金網５に対して、例えば、Ｓ字状のフック１５を用いて移動可能に金網５に沿って延設することにより、埋設ケーブル１０を周壁面３に沿って延設する構成とした。これにより、光ファイバーケーブル１１が吹き付けコンクリート６の歪みε’に追従して歪むことを阻害することなく、埋設ケーブル１０を容易に周壁面３に沿って延設することができる。 In the present embodiment, the embedded cable 10 is movably extended along the wire mesh 5 with respect to the wire mesh 5 using, for example, an S-shaped hook 15 so that the embedded cable 10 is moved along the peripheral wall surface 3. It was configured to extend. Thereby, the embedded cable 10 can be easily extended along the peripheral wall surface 3 without obstructing the optical fiber cable 11 from being distorted following the strain ε ′ of the sprayed concrete 6.

なお、埋設ケーブル１０における光ファイバーケーブル１１の保護構造は、図６及び図７に示す構造に、限定されるものではない。例えば、図１４及び図１５（変形例１）や図１６及び図１７（変形例２）に示す変形例を採用することもできる。 The protection structure of the optical fiber cable 11 in the embedded cable 10 is not limited to the structure shown in FIGS. For example, the modifications shown in FIGS. 14 and 15 (Modification 1) and FIGS. 16 and 17 (Modification 2) can be adopted.

詳しくは、図１４及び図１５に示す変形例１では、保護部材１２は、図６及び図７と同様に、複数本の縒り紐１２ａが螺旋状に縒り合わされて形成されているが、光ファイバーケーブル１１は、互いに隣接する縒り紐１２ａの間の領域Ｖにおいて縒り紐１２ａに沿って螺旋状に延伸している。つまり、光ファイバーケーブル１１は、３本の縒り紐１２ａ１，１２ａ２，１２ａ３のうちの互いに隣接する２本の縒り紐（例えば、縒り紐１２ａ１，１２ａ２）の埋設ケーブル外面側におけるＶ溝状の領域Ｖに沿って螺旋状に連続して延びている。なお、図７では、作図の簡略化のため各縒り紐１２ａの断面は円形断面で示されているが、実際は、各縒り紐１２ａは縒り合わせ具合（螺旋ピッチ）等に応じた偏平断面を有している。変形例１においても、埋設ケーブル１０の凸状の部位１３は、縒り紐１２ａの外面により構成されている。 More specifically, in Modification 1 shown in FIGS. 14 and 15, the protection member 12 is formed by helically twisting a plurality of twisted strings 12 a similarly to FIGS. 6 and 7. Numeral 11 extends spirally along the twisted string 12a in a region V between the adjacent twisted strings 12a. That is, the optical fiber cable 11 is located in the V-groove-shaped region V on the outer surface side of the buried cable of the two adjacent twisted strings (for example, the twisted strings 12a1 and 12a2) of the three twisted strings 12a1, 12a2 and 12a3. And extend continuously along the spiral. In FIG. 7, the cross section of each twisted string 12a is shown as a circular cross section for simplicity of drawing, but actually, each twisted string 12a has a flat cross section corresponding to the degree of twisting (spiral pitch). are doing. In the first modification as well, the convex portion 13 of the embedded cable 10 is constituted by the outer surface of the twisted string 12a.

また、図１６及び図１７に示す変形例２では、保護部材１２は、光ファイバーケーブル１１の外周を被覆するように設けられると共に、内部に骨材１７を有するものとしてもよい。具体的には、骨材１７として砂等を含む接着剤を光ファイバーケーブル１１の外周に塗布することにより保護部材１２を形成してもよい。この場合、埋設ケーブル１０の凸状の部位１３は、保護部材１２における骨材１７に対応した部位により構成されている。また、これに限らず、面粗度の粗い（ざらざらした）表面を得ることが可能な塗料を、塗料を光ファイバーケーブル１１の外周面に塗布することにより保護部材１２を形成してもよい。 In the modification 2 shown in FIGS. 16 and 17, the protection member 12 may be provided so as to cover the outer periphery of the optical fiber cable 11, and may have the aggregate 17 inside. Specifically, the protective member 12 may be formed by applying an adhesive containing sand or the like as the aggregate 17 to the outer periphery of the optical fiber cable 11. In this case, the convex portion 13 of the embedded cable 10 is configured by a portion corresponding to the aggregate 17 in the protection member 12. Alternatively, the protective member 12 may be formed by applying a paint capable of obtaining a rough (rough) surface to the outer peripheral surface of the optical fiber cable 11.

以上、本発明の好ましい実施形態についてそれぞれ説明したが、本発明は上記各実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.

１…掘削坑
３…周壁面
５…金網
６…吹き付けコンクリート
１０…埋設ケーブル
１０ａ…測定経路
１０ｂ…接続経路
１１…光ファイバーケーブル
１２…保護部材
１２ａ…縒り紐
１３…凸状の部位
２１…歪測定部
２２…応力測定部
１００…応力測定装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drilling pit 3 ... Perimeter wall surface 5 ... Wire mesh 6 ... Shotcrete 10 ... Buried cable 10a ... Measurement path 10b ... Connection path 11 ... Optical fiber cable 12 ... Protective member 12a ... Twisted string 13 ... Convex part 21 ... Strain measuring part 22 stress measuring section 100 stress measuring device

Claims

In a stress measurement device that measures the stress in the sprayed concrete sprayed on the peripheral wall of the excavation pit in tunnel construction,
A buried cable buried in the sprayed concrete, the fiber optic cable extending along the peripheral wall surface and guiding incident light, and provided along the fiber optic cable to protect the fiber optic cable. A buried cable consisting of a protective member of
Based on the reflected light guided by the optical fiber cable, a strain measurement unit that measures the distribution of strain of the optical fiber cable along the extending direction of the optical fiber cable,
Data indicating the relationship between stress and strain for the shotcrete is stored in advance, and the distribution of stress in the shotcrete along the extending direction based on the measurement result by the strain measurement unit and the data. A stress measuring unit for measuring
Including
A stress measuring device, wherein the embedded cable has a convex portion on the surface thereof intermittently in a direction in which the embedded cable extends.

The buried cable has an elastic modulus equal to or less than the elastic modulus of the sprayed concrete at a predetermined young age,
2. The stress according to claim 1, wherein the stress measurement unit stores data indicating a relationship between stress and strain on the shotcrete in advance at each of a plurality of time points from the young age to the hardening. 3. measuring device.

The protection member is composed of a plurality of twisted strings,
The plurality of twisted cords, with the optical fiber cable as a core material, spirally twisted around the core material,
The stress measuring device according to claim 1, wherein the convex portion is configured by an outer surface of the twisted string.

The protective member is formed by twisting a plurality of twisted strings in a spiral shape,
The optical fiber cable extends spirally along the braid in a region between the braids adjacent to each other,
The stress measuring device according to claim 1, wherein the convex portion is configured by an outer surface of the twisted string.

The protection member is provided so as to cover the outer circumference of the optical fiber cable, and has an aggregate therein.
The stress measuring device according to claim 1, wherein the convex portion is configured by a portion of the protection member corresponding to the aggregate.

The buried cable has a measurement path for measurement extending in a direction orthogonal to the excavation direction along the peripheral wall surface at a plurality of cross-sectional positions separated in the excavation direction of the excavation pit, and left and right sides in adjacent cross-sectional positions. Via a connection path for connecting between one of the parts or the other of the left and right side parts via a connector part, and is continuously extended in a zigzag shape as a whole in a developed view of the peripheral wall surface. The stress measuring method according to claim 1.

A stress measurement method for measuring stress in shotcrete sprayed on a peripheral wall of an excavation pit in tunnel construction,
An embedded cable comprising an optical fiber cable for guiding incident light and a protection member provided along the optical fiber cable and protecting the optical fiber cable, wherein a convex portion on a surface thereof extends in a direction in which the embedded cable extends. Extending the buried cable intermittently along the peripheral wall surface;
Spraying concrete on the peripheral wall surface so as to bury the buried cable;
Measuring the distribution of strain of the optical fiber cable along the extending direction of the optical fiber cable based on the reflected light guided by the optical fiber cable;
Data indicating the relationship between stress and strain for the shotcrete is stored in advance, and the distribution of stress in the shotcrete along the extending direction based on the measurement result of the strain distribution and the data. Measuring
And a stress measurement method.

The buried cable is configured to have an elastic modulus equal to or less than the elastic modulus of the sprayed concrete at a predetermined young age,
The stress measurement method according to claim 7, wherein data indicating a relationship between strain and stress of the shotcrete is stored in advance at each of a plurality of time points from the young age to the hardening.

Further comprising installing a wire mesh along the peripheral wall surface,
Extending the buried cable along the peripheral wall surface may include extending the buried cable along the peripheral wall surface by extending the buried cable movably with respect to the wire netting. Set up
9. The stress measurement method according to claim 7, wherein spraying concrete on the peripheral wall surface is configured to spray concrete on the peripheral wall surface so as to bury the wire net along with the buried cable. 9.