JP4371023B2 - 傾斜角ユニット - Google Patents

Description

本発明は、地盤の傾斜変動を測定する傾斜角ユニットに関するものである。

豪雨などによる地盤の緩みにより発生する土砂崩れ等の地盤変化などによって現れる地盤の水平方向に対する傾斜変動を測定する装置として、例えば、特許文献１に記載されているような傾斜計が提案されている。特許文献１の傾斜計は、いずれの方向にも振れる振り子体の外周面にあって、この振り子体に想定した水平面上で互いに直交し且つこの振り子体の鉛直支軸と交わるＸ軸、Ｙ軸の延長上でこの鉛直支軸から等距離にある二つの位置に、それぞれ標点を設定し、この各標点に対し間隙を介してそれぞれ対向しこの間隙の変位に感応して電気的信号を出力する変位センサを配設し、この変位センサで検出した二つの間隙の変位量を基に任意方向の傾斜角の変位量を測定するようにしたものである。これにより、地盤や構築物に生ずる何れの方向の傾斜であっても、その傾斜変動量を測定し得ることができるようになっている。

特開平１１―０９４５４６公報

しかしながら、高分解能を有する傾斜計の場合、測定レンジが±１°程度と狭いため、かかる傾斜計を設置する場合には、傾斜計を確実に水平に設置する必要がある。このため、特許文献１に記載の傾斜計では、水平に設置するのに多大な時間を要するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、傾斜角計を容易に水平に設置することができる傾斜角ユニットを提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、地盤の傾斜角を測定する傾斜角ユニットであって、地盤に設置される筐体と、筐体の壁面に対して非接触状態で懸吊されながら該筐体内に収容され、傾斜角を検出する傾斜角計と、傾斜角計の少なくとも一部と接触するように筐体内に収容され、筐体の設置後に硬化可能にされた硬化部材とを有している。これによると、地盤に筐体を設置したときに、従来のように傾斜角計の水平出しを行わなくても、傾斜角計が懸吊されているため、硬化部材が硬化するまでに鉛直方向に傾斜角計の姿勢が修正される。これにより、傾斜角ユニットを短時間で且つ容易に所望の場所にセットすることができる。また、筐体の設置時や運搬時等において、筐体に振動や衝撃が付与された場合、振動等の傾斜角計への伝達を硬化部材により減衰できると共に、傾斜角計の振れを硬化部材により抑制することができるため、傾斜角計の故障の発生を防止することができる。

また、本発明は、傾斜角計は、傾斜角を検出する傾斜角計本体と、
傾斜角計本体の底面に設けられた錘部材とを有し、硬化部材は、錘部材に接触されていることが好ましい。この構成によると、傾斜角計本体については硬化部材が付着してないので、傾斜角ユニットとして使用後に、傾斜角計本体を容易に再使用することができる。

また、本発明は、硬化部材は、第１混合材と第２混合材とを混合することにより硬化する性質を有しており、第１混合材のみが筐体内に予め収容されていることが好ましい。これによると、筐体の設置前に硬化部材が硬化することを確実に防止できる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

本実施の形態に係る傾斜角ユニット１は、例えば、土砂災害事前感知警報システムに用いられ、地滑り、崖崩れ、陥没等の地盤異常の危険性がある観測地（傾斜地）に設置される。ここで、土砂災害事前感知警報システムは、本実施の形態にかかる傾斜角ユニット１の他に、観測地の様々な情報、例えば、地盤の含水量などを検出する雨量計などの観測機器と、各機器から情報受信する基地局等とを有しており、受信したデータに基づいて観測地の地盤の状況を把握し、近辺の関係機関に報知するシステムを言う。

傾斜角ユニット１は、図１に示すように、筐体１ａと、傾斜角計２と、ワイヤ３と、エポキシ樹脂５（第１混合材）と、ポリアミド樹脂７（第２混合材）と、収容袋６とを有している。筐体１ａは、略直方体の形状であり、傾斜角計２等を収容する内部空間を有しており、内部空間に雨などが侵入しないように、防水加工されている。傾斜角ユニット１を傾斜地に設置する場合は、筐体１ａを地面に突き刺すように設置しても良いし、筐体１ａを載置するだけであってもよいし、地面を掘削して埋め込んで設置するようにしても良い。また、筐体１ａの形状は、地面に突き刺しやすい杭状にしても良い。

傾斜角計２は、設置された傾斜地の傾斜角を測定する測定装置であり、測定する傾斜角計本体２ａと、錘部材２ｂとを有している。傾斜角計本体２ａは、略直方体のケース内に、図４に示す構造が設置された測定機器である。即ち、傾斜角計本体２ａは、永久磁石２１、振子２２、振子位置検出器２３、トートバンド２４、及び回動コイル２５を有している。永久磁石２１は、切欠部を有する円柱状、つまり、Ｃ字型の形状を有する磁石である。そして、永久磁石２１の切欠部には、回動コイル２５が配設されたトートバンド２４が配置されており、永久磁石２１の一様な磁界により保持されており、回動コイル２５は、トートバンド２４と共に回動するようになっている。また、トートバンド２４は、傾斜角計２を水平な地面に設置した場合の、傾斜角計本体２ａのケースの底面に対して垂直となるように取り付けられている。

振子２２は、支持棒を有しており支持棒を介してトートバンド２４に水平に支持されている。振子位置検出器２３は、上記の振子２２との距離を検出するセンサであり、振子２２に対向して取り付けられている。これら振子位置検出器２３、回動コイル２５には、電子回路、サーボアンプ、制動回路、固定抵抗などを有する回路と電気的に接続されている。

上記のように構成された傾斜角計本体２ａを有する傾斜角計２を水平な地面に設置した場合、トートバンド２４は地面と垂直となり、振子２２を水平に保持するようになる。このときの振子位置検出器２３が検出した振子２２との距離が、傾斜角測定の際の基準距離として設定される。そして、傾斜角計２を設置した地盤が震動して水平方向に変動すると、回転自在に保持されている振子２２が移動し、振子２２と振子位置検出器２３との距離が変動する。

振子位置検出器２３が、振子２２との距離が基準距離から変動したことを検知すると、上記の回路から、回動コイル２５に電流を流し、回動コイル２５の電流と永久磁石２１の磁力によりトルクを発生させる。このトルクによりトートバンド２４及び振子２２が移動し、振子位置検出器２３と振子２２との距離が再び基準距離となる。かかる電流値から、移動したトートバンド２４及び振子２２の移動量を検出することができ、この振子２２の移動量が、地盤の震動による水平方向の変動量とすることができる。また、トートバンド２４を水平方向にし、振子２２を水平な地面と垂直方向に設置するようにすることで、地盤の鉛直方向における変動量を検出することができる。これにより、水平方向と鉛直方向との変動量を検出することで、震動などにより傾斜した地盤の傾斜角を検出することができる。

錘部材２ｂは、上述の傾斜角計本体２ａの下部に設けられ、後述のワイヤ３が水平な地面に対して確実に垂直となるようにするための錘である。尚、錘部材２ｂは、鉛であっても良いし、その他の金属であってもよい。

ワイヤ３は、傾斜角計２を筐体１ａの内部空間の壁面に対して非接触状態となるように懸吊している。ワイヤ３の一端が、筐体１ａの上面の略中心に配設され、他端が、傾斜角計２に配設されている。このとき、筐体１ａを水平な地面に設置した場合、ワイヤ３は、傾斜角計２が水平方向となるように、傾斜角計２の上面の重心に配設されている。尚、ここで、「傾斜角計２が水平方向となる」とは、上述の傾斜角測定の際に使用する基準位置を設定するために、傾斜角計２の傾斜角計本体２ａの底面が水平となるように設置することを言う。これにより、筐体１ａのワイヤ３が配設されている上面部を中心に、傾斜角計２は、振り子式に振動するようになっている。そして、図３に示すように、傾斜角ユニット１を傾斜地に設置した場合に、筐体１ａが傾く場合であっても、ワイヤ３は、傾斜角計２の重量により、水平な地面に対して垂直となることができる。従って、筐体１ａが傾く場合であっても、容易に傾斜角計２を水平方向に設置することができる。

確実に傾斜角計２を水平方向に設置することで、傾斜角測定の際の基準位置を正確に設定することができ、傾斜角ユニット１を設置する傾斜地が地盤異常などにより傾いた場合に、振子２２の変位量、つまり、傾斜角を精度良く検出することができるようになっている。

エポキシ樹脂５は、無色透明の液体であって、筐体１ａの内部空間に収容されている。尚、エポキシ樹脂５は、筐体１ａが傾斜した場合であっても懸吊されている傾斜角計２の錘部材２ｂの一部が浸かる（接触する）ような液量を有している。これにより、傾斜角ユニット１を傾斜地に設置した場合、上記したように、ワイヤ３は傾斜角計２の重量により水平な地面と垂直になろうとするために振り子式に振動するが、傾斜角計２の一部がエポキシ樹脂５に浸かることにより、エポキシ樹脂５が粘性抵抗となり、傾斜角計２の振動を減衰させることができる。また、これにより、振動による傾斜角計２の故障などを防止でき、また、短時間で傾斜角計２を測定可能状態とすることができる。尚、エポキシ樹脂５が、傾斜角計２の錘部材２ｂにのみ浸かるようにすることで、傾斜角計２の傾斜角計本体２ａにエポキシ樹脂５が付着しないため、傾斜角計本体２ａを再使用することができるようになっている。

収容袋６は、ポリアミド樹脂７が充填されており、筐体１ａの底面に設置されている。ポリアミド樹脂７は、上記のエポキシ樹脂５と混合することで、エポキシ樹脂５を硬化させる硬化剤である。エポキシ樹脂５とポリアミド樹脂７とを混ぜ合わせることで、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性が極めて大きく、衝撃引っ張り曲げなどに強い性質を有するようになり、懸吊されている傾斜角計２と筐体１ａとを一体化させることができるようになっている。また、収容袋６は、後述の可動針８で突き刺されることにより、容易に穴が開くようになっており、これにより、充填しているポリアミド樹脂７をエポキシ樹脂５内に噴出させることができるようになっている。

上述した筐体１ａの側壁面には、収容袋６と重なる位置に、可動針８が設置されている。可動針８は、略Ｌ字型の収容袋６に突き刺すための針で、図２（ａ）に示すように、平時は、筐体１ａの側壁の内部に収容されており、傾斜角ユニット１を傾斜地に設置後、図２（ｂ）に示すように、可動針８の先端が筐体１ａの内部空間に突出し、収容袋６に突き刺さるようになっている。尚、可動針８は、傾斜角ユニット１を設置する作業者が作動させても良いし、電気的に作動させても良い。また、可動針８は、収容袋６に充填されているポリアミド樹脂７を十分にエポキシ樹脂５に噴出し、エポキシ樹脂５と混合させることができるように、複数箇所に設けられていることが好ましい。

次に、本実施の形態に係る傾斜角ユニット１を傾斜地に設置した場合の、動作について説明する。

図３に示すように、傾斜角ユニット１を傾斜地に設置すると、傾斜角計２の重量により、ワイヤ３は水平な地面と垂直になろうとするために、ワイヤ３が配設されている筐体１ａの上面を支点とし、振り子式に振動し、傾斜角計２は水平方向に設置されるようになる。このとき、かかる振動は、エポキシ樹脂５との粘性抵抗により減衰され、振動による故障等を防ぐことができる。また、エポキシ樹脂５との粘性抵抗により、より早く振動を抑えることで、設置時間を短くすることができる。

傾斜角計２が水平方向に設置されると、可動針８を作動させ、収容袋６に収容されているポリアミド樹脂７をエポキシ樹脂５内に噴出させ、エポキシ樹脂５とポリアミド樹脂７とを混合させる。これにより、エポキシ樹脂５は、硬化し、傾斜角計２を筐体１ａと一体化することができ、傾斜角計２を水平方向に保持することができる。即ち、高精度な傾斜角測定を開始することができる状態とすることができる。

以上、説明したように、本実施の形態の傾斜角ユニットは、地盤に設置される筐体１ａと、筐体１ａの壁面に対して非接触状態で懸吊されながら筐体１ａ内に収容され、傾斜角を検出する傾斜角計と、傾斜角計２の少なくとも一部と接触するように筐体１ａ内に収容され、筐体１ａの設置後に硬化可能にされた硬化部材（エポキシ樹脂５、ポリアミド樹脂７）とを有している。これによると、地盤に筐体１ａを設置したときに、従来のように傾斜角計２の水平出しを行わなくても、傾斜角計２が懸吊されているため、硬化部材が硬化するまでに鉛直方向に傾斜角計２の姿勢が修正される。これにより、傾斜角ユニットを短時間で且つ容易に所望の場所にセットすることができる。また、筐体１ａの設置時や運搬時等において、筐体１ａに振動や衝撃が付与された場合、振動等の傾斜角計２への伝達を硬化部材により減衰できると共に、傾斜角計２の振れを硬化部材により抑制することができるため、傾斜角計２の故障の発生を防止することができる。

さらに、本実施の形態の故障防止ユニット１において、傾斜角計２は、傾斜角２を検出する傾斜角計本体２ａと、傾斜角計本体２ａの底面に設けられた錘部材２ｂとを有し、硬化部材は、錘部材２ｂに接触されていることが好ましい。この構成によると、傾斜角計本体２ａについては硬化部材が付着してないので、傾斜角ユニット１として使用後に、傾斜角計本体２ａを容易に再使用することができる。

また、本発明は、硬化部材は、第１混合材（エポキシ樹脂５）と第２混合材（ポリアミド樹脂７）とを混合することにより硬化する性質を有しており、エポキシ樹脂５のみが筐体１ａ内に予め収容されていることが好ましい。これによると、筐体１ａの設置前にエポキシ樹脂５が硬化することを確実に防止できる。

また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、振動する傾斜角計２に粘性抵抗を付与する流体として、エポキシ樹脂５を用いており、ポリアミド樹脂７と混合して傾斜角計２を一体化するようにしているが、これに限定されることはない。例えば、流体を電気粘性流体とし、筐体１ａの側壁面に電極を設け、電気粘性流体に電界を印加するようにしてもよい。これにより、傾斜角計２が水平となるようにする際には、電気粘性流体の粘性を小さくし、傾斜角計２が水平となったあとに、粘性を大きくすることで、傾斜角計２を固定することができる。

また、本実施の形態では、傾斜角計２をワイヤ３で懸吊しているが、ワイヤ３に限定することは無く、例えば、ピアノ線などの強度の高いものであれば良い。また、傾斜角計２は、錘部材２ｂを有しているが、有していなくても良く、傾斜角計本体２ａだけの重さで、ワイヤ３を鉛直方向に張るようにしてもよい。この場合、傾斜角ユニット１をさらに小型化することができる場合がある。

本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明の好適な実施の形態に係る傾斜角ユニットの概略図。 図１に描かれている破線領域の拡大図。 本発明の好適な実施の形態に係る傾斜角ユニットの設置図。 図１に描かれている傾斜角計の構成図。

符号の説明

１ 傾斜角ユニット
２ 傾斜角計
３ ワイヤ
５ エポキシ樹脂
６ 収容袋
７ ポリアミド樹脂
８ 可動針
２１ 永久磁石
２２ 振子
２３ 振子位置検出器
２４ トートバンド
２５ 回動コイル

Claims (3)

1. 地盤の傾斜角を測定する傾斜角ユニットであって、
   前記地盤に設置される筐体と、
   前記筐体の壁面に対して非接触状態で懸吊されながら該筐体内に収容され、傾斜角を検出する傾斜角計と、
   前記傾斜角計の少なくとも一部と接触するように前記筐体内に収容され、前記筐体の設置後に硬化可能にされた硬化部材と
   を有することを特徴とする傾斜角ユニット。
2. 前記傾斜角計は、
   傾斜角を検出する傾斜角計本体と、
   該傾斜角計本体の底面に設けられた錘部材とを有し、
   前記硬化部材は、前記錘部材に接触されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の傾斜角ユニット。
3. 前記硬化部材は、第１混合材と第２混合材とを混合することにより硬化する性質を有しており、前記第１混合材のみが前記筐体内に予め収容されていることを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜角ユニット。
   
   

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