JP3058366U - 多次元変位検出装置及び多次元変位検出装置複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １基で傾斜地、岩盤、トンネル、坑道、橋脚
等の被検出体の三次元方向の変位を確実に、かつ精度よ
く計測し監視することができる。 【解決手段】 被検出体にアンカーボルト３により固定
する一側固定基体１２には周方向回動体１３が周方向に
回動自在に設けてあり、周方向回動体１３には第１の傾
斜計１５が搭載してある。連結ピン１７を介して周方向
回動体１３にＹ軸方向に回動自在に連結された軸方向伸
縮体１６は軸方向に伸縮可能であり、そのチューブ１６
Ａには第２の傾斜計６と軸方向変位計７が搭載してあ
る。軸方向伸縮体１６の先端には球関節継手１６Ｃによ
って他側固定基体１８が揺動自在に連結してあり、アン
カーボルト３により被検出体に固定するようになってい
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、道路、トンネル、ダム、坑道等の土木構造物や、高層建築物、橋梁 等の建築構造物の挙動を計測監視し、或は岩盤崩落、地滑り等の地形変動を計測 監視するのに用いて好適な多次元変位検出装置及び多次元変位検出装置複合体に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、三次元方向の変位を検出する手段としては、３台の一次元変位計を３軸 方向に夫々設置し、各次元の変位を測定するように構成したものが知られている 。また、ダムの継目の三次元方向の変位を検出する手段として、先打ちコンクリ ートと後打ちコンクリートの境に設置し、内部継目のずれ量とその方向、開閉量 を測定する三次元継目計が知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述した従来技術のうち、３台の一次元変位計を用いて三次元方向の 変位を検出する手段では、検出位置が複数の場合には多数の変位計が必要である ために設備費及び工事費が嵩むという問題、複数台の変位検出装置により検出さ れた各次元の変位量から被検出体の多次元方向の挙動を判断することが面倒であ るという欠点がある。また、三次元継目計は計測範囲が小さいために地滑りや、 岩盤崩落の計測と監視に向かないという欠点、構造が複雑で価格も高いという欠 点がある。

【０００４】 本考案は上述した従来技術の諸欠点に鑑みなされたもので、１基で被測定体の 二次元あるいは三次元方向の挙動を確実、かつ精度よく計測し監視することがで きる多次元変位検出装置を提供することを目的とする。また、長さのある被測定 体における複数点での三次元方向の挙動を確実、かつ精度よく計測監視すること ができる多次元変位検出装置複合体を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために構成された請求項１に係る考案の手段は、一側 固定基体と、軸方向に伸縮自在な軸体からなり、基端側が該一側固定基体に枢支 されて一定方向に回動自在な軸方向伸縮体と、該軸方向伸縮体に搭載されて一定 方向の傾斜を検出する傾斜計と、前記軸方向伸縮体に搭載されて軸方向の変位を 検出する軸方向変位計と、前記軸方向伸縮体の先端側に継手を介して揺動自在に 設けられた他側固定基体とからなる。

【０００６】 また、請求項２に係る考案の手段は、一側固定基体と、該一側固定基体に周 方向に回動自在に支持された周方向回動体と、該周方向回動体に搭載した第１の 傾斜計と、軸方向に伸縮自在な軸体からなり、基端側が前記周方向回動体に枢支 されて一定方向に回動自在な軸方向伸縮体と、該軸方向伸縮体に搭載されて一定 方向の傾斜を検出する第２の傾斜計と、前記軸方向伸縮体に搭載されて軸方向の 変位を検出する軸方向変位計と、前記軸方向伸縮体の先端側に継手を介して揺動 自在に設けられた他側固定基体とからなる。

【０００７】 そして、前記継手には軸継手又は球関節継手のいずれかを用いるとよい。

【０００８】 更に、請求項４に係る考案の手段は、長軸の被検出体に沿って複数の多次元変 位検出装置を列設し、該各多次元変位検出装置の一側固定基体は前記被検出体に 固定し、連結材の一端側を隣接する一方の多次元変位検出装置の他側固定基体に 連結し、該連結材の他端側を他方の多次元変位検出装置の一側固定基体に連結し 、他側最外側に位置する多次元変位検出装置の他側固定基体は前記被検出体に固 定するようにしたものからなる。

【０００９】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面に基づき詳述する。図１乃至図３は第１の実 施の形態を示す。図において、１は多次元変位検出装置、２は該多次元変位検出 装置を構成し、傾斜地の地盤、トンネル壁面等の被検出体Ａに固定する一側固定 基体を示し、該一側固定基体２はボルト穴を有する台部２Ａと、該台部２Ａ上に 固着したボス状部２Ｂと、該ボス状部２Ｂに挿嵌固着され、先端側にピン穴を有 する固定支持軸２Ｃとから構成してある。そして、一側固定基体２は台部２Ａに 挿通したアンカーボルト３、３、・・により被検出体Ａに固定するようになって いる。

【００１０】 ４はチューブ４Ａと、該チューブ４Ａ内に軸方向に摺動自在に挿嵌された可動 軸体４Ｂと、該可動軸体４Ｂの先端に設けた球関節継手４Ｃとからなる金属製の 軸方向伸縮体を示す。該軸方向伸縮体４はチューブ４Ａの基端側が該一側固定基 体２に連結ピン５によりピン結合され、矢示イ、ロ方向の一方向に回動可能にな っており、またチューブ４Ａに対して可動軸体４Ｂは矢示ハ、ニ方向に進退可能 になっている。６は前記チューブ４Ａに搭載され、軸方向伸縮体４の一定方向の 傾斜を検出する傾斜計で、該傾斜計６には例えば電気式或は光学式サーボ型、歪 みゲージ型、ポテンショメータ、エンコーダ等の各種の傾斜計、チルト型ワイヤ 変位計を用いることができる。また、７はチューブ４Ａに搭載され、可動軸体４ Ｂの軸方向変位を検出する軸方向変位計で、該軸方向変位計７には例えばスリー ブ型、歪ゲージ型、差動トランス型、磁歪型、カールソン型の変位計を用いるこ とができる。

【００１１】 ８は前記球関節継手４Ｃに設けられることにより軸方向伸縮体４に対して揺動 自在な他側固定基体で、該他側固定基体８はアンカーボルト３、３、・・により 被検出体Ａに固定するようになっている。

【００１２】 本実施の形態に係る多次元変位検出装置１は上述の構成からなっており、図２ に示すように一側固定基体２の軸線Ｘに対して軸方向伸縮体４は軸線Ｙ方向に回 動する。また固定点である一側固定基体２に対して計測点に位置する他側固定基 体８は、被検出体Ａの挙動によって軸方向伸縮体４が軸方向に距離ｄｘ伸縮する ことにより進退する。そして、軸方向伸縮体４の回転方向の変位量は傾斜計６に より検出し、他側固定基体８の軸方向の変位量ｄｘは軸方向変位計７により検出 することにより被検出体Ａの二次元方向の変位を検出し、監視することができる 。

【００１３】 かくして、例えば傾斜地Ｂの地滑りを検出する場合には図３に示すように、傾 斜地Ｂの上側に一側固定基体２をアンカーボルト３、３、・・で固定し、下側に 他側固定基体８をアンカーボルト３、３、・・で固定することにより設置する。 この状態で傾斜地Ｂの地盤が地滑りにより下方向に挙動すると他側固定基体８が 変位して軸方向伸縮体４が矢示ロ方向に変位し、また地盤が下方に挙動して他側 固定基体８が下方に変位すると軸方向伸縮体４が矢示ニ方向に伸長する結果、こ の下方向の変位は傾斜計６により、軸方向の変位は軸方向変位計７により検出す ることができる。

【００１４】 次に、図４乃至図６は第２の実施の形態に係る多次元変位検出装置１１を示す 。なお、本実施の形態及び後述する他の実施の形態において、前述した第１の実 施の形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して援用し、その説明 を省略する。図において、１２は多次元変位検出装置１１を構成する一側固定基 体を示し、該一側固定基体１２は台部１２Ａとボス状部１２Ｂとから構成してあ り、アンカーボルト３、３、・・により地盤やコンクリート壁等に固定するよう になっている。１３は該一側固定基体１２に軸受１４を介して支持された軸体か らなる周方向回動体で、該周方向回動体１３は矢示ホ、ヘ方向の周方向に回動可 能になっている。そして、前記周方向回動体１３には周方向の傾斜角度を検出す る第１の傾斜計１５が搭載してある。

【００１５】 １６は前記周方向回動体１３の先端側に連結ピン１７によりピン連結された金 属製の軸方向伸縮体を示し、該軸方向伸縮体１６は第１の実施の形態における軸 方向伸縮体４と同様に、チューブ１６Ａと、該チューブ１６Ａに軸方向に摺動自 在に挿嵌された可動軸体１６Ｂと、該可動軸体１６Ｂの先端に設けた球関節継手 １６Ｃとから構成してあり、チューブ１６Ａには第２の傾斜計６と軸方向変位計 ７がそれぞれ設けてある。１８は球関節継手１６Ｃに接続した他側固定基体で、 該他側固定基体１８はアンカーボルト３により被検出体Ａに固定するようになっ ている。

【００１６】 本実施の形態は上述の構成からなるが、他側固定基体１８の三次元方向の変位 を検出するためには、軸方向伸縮体１６は周方向回動体１３の軸線Ｘ−Ｘに対し て適宜の角度θだけ傾斜させて設置することが必要である。本実施の形態におい ては、図５に示すように被検出体Ａの挙動によって、軸方向伸縮体１６は周方向 回動体１３の軸線Ｘに対して軸線Ｙ方向に回動する。また、固定点である一側固 定基体１２に対して計測点に位置する他側固定基体１８は、軸方向伸縮体１６が 距離ｄｘ伸縮することにより進退し、かつ周方向回動体１３が矢示ホ、ヘ方向の 周方向に回動するのに伴って軸方向伸縮体１６も回動することにより、軸線Ｚ方 向に変位することができる。そして、軸方向伸縮体１６のＹ軸方向の変位量は第 ２の傾斜計６により検出し、他側固定基体１８の軸方向の変位量ｄｘは軸方向変 位計７により検出し、他側固定基体１８のＺ軸方向の変位量は周方向回動体１３ の回転量を第１の傾斜計１５で検出することにより、被検出体Ａの三次元方向の 変位を検出し、監視することができる。

【００１７】 かくして、例えば絶壁Ｃにおける岩盤Ｄの崩落を監視する場合には図６に示す ように、絶壁Ｃに一側固定基体１２をアンカーボルト３、３、・・で固定し、岩 盤Ｄに他側固定基体１８をアンカーボルト３、３、・・で固定することにより設 置する。この状態で絶壁Ｃから岩盤Ｄが上、下方向に挙動すると他側固定基体１ ８が変位して軸方向伸縮体１６が矢示イ、ロ方向に変位し、また岩盤Ｄが下方に 挙動して他側固定基体１８が下方に変位すると軸方向伸縮体１６が矢示ニ方向に 伸長する結果、この上、下方向の変位は傾斜計６により、軸方向の変位は軸方向 変位計７により、斜め方向の変位は第１の傾斜計１５によりそれぞれ検出するこ とにより岩盤Ｄの三次元方向の変位を検出することができる。そして、複数の多 次元変位検出装置１１、１１を絶壁Ｃと岩盤Ｄとにかけて適宜の位置に設置する ことにより、岩盤Ｄの崩落をより確実に予知することができる。

【００１８】 図７は第２の実施の形態の変形例に係る多次元変位検出装置を示し、該多次元 変位検出装置２１の特徴とするところは、周方向回動体２２を一側固定基体１２ に回動自在に挿嵌された回動軸部２２Ａと、該回動軸部２２Ａの先端から略Ｌ字 状に屈曲した屈曲連結部２２Ｂとから形成したことにある。このように構成する ことにより、多次元変位検出装置２１を設置する場合に周方向回動体２２に対し て軸方向伸縮体１５が傾斜した状態になるように他側固定基体１７を被検出体Ａ に固定することなく三次元方向の変位を検出することができる。

【００１９】 なお、第２の実施の形態において周方向回動体１３、２２を例えばロック手段 によって一側固定基体１２に対して回動不能に構成することにより、二次元変位 検出装置として使用することも可能である。

【００２０】 更に、図８は第３の実施の形態に係る多次元変位検出装置複合体を示す。図に おいて３１は多次元変位検出装置複合体、３２、３２、３２は該多次元変位検出 装置複合体３１を構成する３基の多次元変位検出装置で、該各多次元変位検出装 置３２は第２の実施の形態における多次元変位検出装置１１と同様に、一側固定 基体３３、周方向回動体、軸方向伸縮体３４及び他側固定基体３５から構成して ある。

【００２１】 ３６、３６、・・は３基の多次元変位検出装置３２、３２、３２を軸方向に連 結する金属製連結材を示し、該各連結材３６は一端側３６Ａを一方の多次元変位 測定装置３２の他側固定基体３５に、他端側３６Ｂを他方の多次元変位検出装置 ３２の一側固定基体に３３にそれぞれ連結することにより、３基の多次元変位検 出装置３２は軸方向に連結してある。

【００２２】 本実施の形態は上述の構成からなり、例えばトンネルＥの挙動を検出する場合 には、トンネルＥの内壁に沿って長手方向に３基の多次元変位検出装置３２、３ ２、３２を所定の間隔Ｌを置いて設置することにより、各多次元変位検出装置３ ２が各設置地点でのトンネルＥの三次元方向の変位を検出し、トンネルＥの全長 にわたる挙動を監視することによって、トンネルＥの崩落事故等を監視すること が可能である。

【００２３】 なお、上記各実施の形態では継手として球関節継手４Ｃ、１６Ｃを用いたが、 軸継手（ユニバーサルジョイント）を用いてもよいものである。

【００２４】

【考案の効果】

本考案は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果を奏する。 （１）請求項１に係る本考案によれば、１基の多次元変位検出装置で被検出体の Ｘ軸およびＹ軸の二次元方向の変位を確実、かつ精度よく計測し監視することが できる。 （２）請求項２に係る本考案によれば、１基の多次元変位検出装置で被検出体の Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三次元方向の変位を確実、かつ精度よく計測し監視する ことができる。 （３）請求項１に係る本考案によれば、被検出体のＸ軸およびＹ軸の二次元方向 の変位を１基の変位検出装置で、また請求項２に係る本考案によれば、被検出体 のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の三次元方向の変位を１基の多次元変位検出装置で検出 することができるから、設備費、設置工事費を低減することができるし、計測も 容易である。 （４）被検出体が岩盤である場合、岩盤の挙動は不明確で変位方向が明確でない ために検出装置の設置に困難であるし、検出不能な場合もあったが、請求項２に 係る本考案によれば岩盤の三次元方向の変位を確実に測定監視することができる 。従って、１次災害と２次災害の防止が可能であり、国民生活の安全に大きく寄 与することができる。 （５）請求項１および２に係る本考案によれば、装置の構造は比較的簡単である から製造費は従来のものに比較して安価であり、また耐久性に優れているから環 境条件の過酷な場所にも設置することができる。 （６）請求項１および２に係る本考案によれば、一側固定基体に対する軸方向伸 縮体の回動角度及び伸縮長さは大きく、また任意に設定することができるから、 被検出体に応じて最適な検出範囲を設定することができ、使用分野が広い。 （７）請求項４に係る本考案によれば、長さのある被検出体における複数点での 三次元方向の挙動を確実、かつ精度よく計測監視することができ、これによって 被検出体の全体の変位を計測、監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図３は本考案の第１の実施の形態に係
り、図１は多次元変位検出装置の全体構成図である。

【図２】多次元変位検出装置の動作説明図である。

【図３】多次元変位検出装置の使用状態説明図である。

【図４】図４乃至図７は本考案の第２の実施の形態に係
り、図４は多次元変位検出装置の全体構成図である。

【図５】多次元変位検出装置の動作説明図である。

【図６】多次元変位検出装置の使用状態説明図である。

【図７】第２の実施の形態の変形例に係る多次元変位検
出装置の全体構成図である。

【図８】第３の実施の形態に係る多次元変位検出装置複
合体の構成図である。

【符号の説明】

２、１２、３３ 一側固定基体 ４、１６、３４ 軸方向伸縮体 ６、１５ 傾斜計 ７ 軸方向変位計 ８、１８、３５ 他側固定基体 １３ 周方向回動体 ３６ 連結材 Ａ 被検出体 Ｂ 地盤 Ｃ 絶壁 Ｄ 岩盤 Ｅ トンネル

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側固定基体と、軸方向に伸縮自在な軸
   体からなり、基端側が該一側固定基体に枢支されて一定
   方向に回動自在な軸方向伸縮体と、該軸方向伸縮体に搭
   載されて一定方向の傾斜を検出する傾斜計と、前記軸方
   向伸縮体に搭載されて軸方向の変位を検出する軸方向変
   位計と、前記軸方向伸縮体の先端側に継手を介して揺動
   自在に設けられた他側固定基体とから構成してなる多次
   元変位検出装置。
2. 【請求項２】 一側固定基体と、該一側固定基体に周方
   向に回動自在に支持された周方向回動体と、該周方向回
   動体に搭載した第１の傾斜計と、軸方向に伸縮自在な軸
   体からなり、基端側が前記周方向回動体に枢支されて一
   定方向に回動自在な軸方向伸縮体と、該軸方向伸縮体に
   搭載されて一定方向の傾斜を検出する第２の傾斜計と、
   前記軸方向伸縮体に搭載されて軸方向の変位を検出する
   軸方向変位計と、前記軸方向伸縮体の先端側に継手を介
   して揺動自在に設けられた他側固定基体とから構成して
   なる多次元変位検出装置。
3. 【請求項３】 前記継手は軸継手又は球関節継手のいず
   れかである請求項１又は２記載の多次元変位検出装置。
4. 【請求項４】 長軸の被検出体に沿って複数の多次元変
   位検出装置を列設し、該各多次元変位検出装置の一側固
   定基体は前記被検出体に固定し、連結材の一端側を隣接
   する一方の多次元変位検出装置の他側固定基体に連結
   し、該連結材の他端側を他方の多次元変位検出装置の一
   側固定基体に連結し、他側最外側に位置する多次元変位
   検出装置の他側固定基体は前記被検出体に固定するよう
   にしてなる多次元変位検出装置複合体。