JPH06288841A - 地中埋設管の応力測定方法 - Google Patents

地中埋設管の応力測定方法

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JPH06288841A
JPH06288841A JP7234293A JP7234293A JPH06288841A JP H06288841 A JPH06288841 A JP H06288841A JP 7234293 A JP7234293 A JP 7234293A JP 7234293 A JP7234293 A JP 7234293A JP H06288841 A JPH06288841 A JP H06288841A
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JP
Japan
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stress
amount
pipe
buried pipe
ground
Prior art date
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Pending
Application number
JP7234293A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Ogawa
安雄 小川
Kenji Shimizu
謙司 清水
Takashi Kuroda
隆司 黒田
Sadaaki Sakai
禎明 境
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd, NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 埋立地などの埋設管に発生している曲げ応力
を、測定される地盤沈下量ばかりではなく、水平移動量
を考慮して精度よく測定する。 【構成】 埋立地盤1の地中に敷設されている埋設管2
の近傍で、ビル工事などのために掘削領域3が掘削され
るとき、埋設管2の近接部分4には水平移動量5が発生
する。埋設管2には鉛直方向の地盤沈下による曲げ応力
も発生する。近接部分4に作用する真の地盤沈下量は、
水平移動量5と鉛直方向の地盤沈下量との和である。埋
設管2に沿って測定箇所11〜15で磁歪応力を測定す
ると、各測定箇所11〜15における曲げの方向を検出
することができる。地盤沈下量の実測地と曲げの方向と
によって、曲げの方向に作用する真の地盤変位量を求め
ることができる。地盤変位量に基づく応力解析によっ
て、最大の曲げ応力が発生している位置を知ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスの配管用などの地
中埋設管に、地盤沈下などによって外力が作用して発生
する応力を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスの配管用管路などは、新たに造成し
た埋立て地盤などにも予め埋設しておく必要がある。埋
立て地盤は時間の経過とともに沈下しやすく、埋設管に
曲げ応力が発生しやすい。発生する応力が、埋設管の耐
力を超えると、埋設管が破損する。耐力を超えない応力
であっても、長年にわたって連続的に作用すれば応力腐
食割れなどを生じるおそれがある。したがって、埋設管
の安全性確保のためには、地盤沈下の状態を監視し、埋
設管の応力測定を行って強度上の安全性を評価しておく
必要がある。
【0003】従来は、地盤沈下量を実測し、これをイン
プットデータとしてコンピュータを用い、あるいは理論
解析式を用いて応力解析を行い、埋設管の強度上の安全
性を評価している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、埋立て
地盤でビル建設などが行われるときには、地盤が埋設管
の深さよりも深く掘削され、掘削されている周囲の地盤
には掘削側への水平移動も発生する。水平移動量は鉛直
方向の沈下量とほぼ同程度に達し、実測される地盤沈下
だけで評価される応力は、埋設管に実際に作用する応力
よりも小さくなり、過小評価となるおそれがある。
【0005】本発明の目的は、埋立て地盤などで、地盤
が水平移動と沈下の両方を起こしている場合に、埋設管
に発生する応力を精度よく測定することができる地中埋
設管の応力測定方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、地中埋設管の
磁歪応力を管周方向に沿って検出して曲げ応力分布を求
め、曲げ応力分布における管頂からの位置のずれに基づ
いて、地盤変位の方向を検知することを特徴とする地中
埋設管の応力測定方法である。
【0007】
【作用】本発明に従えば、地中埋設管に発生している応
力を磁歪応力として管周方向に沿って検出する。地中埋
設管には地盤変位に基づく曲げ応力が発生する。管周方
向に沿って検出される磁歪応力の分布は曲げ応力分布を
表す。曲げ応力分布は余弦曲線で近似される。余弦曲線
の振幅は曲げ応力に対応し、最大の曲げ応力が発生して
いる方向の管頂方向からの位相のずれは、地盤変位方向
に対応する。したがって、曲げ応力分布における管頂か
らの位相のずれによって地盤変位の方向を検知すること
ができ、地盤沈下量などを用いて地中埋設管に作用する
曲げ応力を精度よく検知することができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の地中埋設管の応力測定方法
の実施例を示す。埋立地盤1の地中には、ガス配管用の
鋼管が埋設管2として予め敷設されている。埋設管2の
近傍の掘削領域3で、根切り山留め掘削工事が行われる
場合には、埋立地盤1は水平方向にも移動する。このた
め、埋設管2の掘削領域3に対する近接部分4には、水
平移動量5が生じる。埋立地盤1には、鉛直方向の地盤
沈下が生じるので、埋設管2には鉛直移動量も生じる。
【0009】以上のような地盤沈下が発生している地区
の埋設管2について、実際の曲げ応力を測定するため、
埋設管2に沿って複数の測定箇所11〜15で磁歪応力
測定を行う。磁歪応力の測定は、測定箇所11〜15に
おいて、小さな縦孔を掘削し、埋設管2を露出させ、埋
設管2の管周に沿って磁歪センサを移動させ、磁歪応力
分布を測定して行う。測定箇所11,15は、たとえば
近接部分4から十分に離れた位置、測定箇所12,14
は近接部分の境界付近、測定箇所13は近接部分の中央
付近に選ぶ。
【0010】図2は、図1の切断面線II−IIから見
た状態に対応する概略的な断面図である。埋立地盤1に
対して掘削領域3の掘削を行うと、鉛直方向の地盤沈下
と水平方向の地盤移動とによって、傾斜した方向に地盤
変位16を発生する。水平方向の地盤移動によって、た
とえば掘削領域3の周囲を補強する矢板17が変形す
る。このような状態で、埋設管2の応力を測定するた
め、縦孔18が掘削される。縦孔18は小さいので、地
盤変位16には影響を与えない。
【0011】図3は、埋設管2に対する磁歪応力測定の
ための構成を示す。埋設管2の管周方向の磁歪応力を測
定するための磁歪センサ19は、埋設管2の外周に取付
けられるレール20に沿って移動可能である。移動のた
めの駆動力は、磁歪センサ19に設けられるモータなど
を含む駆動機構19aによって発生される。
【0012】図4は、図3の測定結果を示す。磁歪セン
サ19の位置を管頂を0°とする位相角θを横軸に、磁
歪センサ出力Vを縦軸とする。一定位相角毎にデータを
プロットすると、余弦曲線LVで近似することができ
る。地盤に水平方向の移動量が含まれるときには、近似
される余弦曲線LVの最高値が位相角αだけ管頂からず
れる。
【0013】図5は、図4に示すような測定結果が得ら
れるときの、埋設管2に対する曲げの方向を示す。曲げ
の方向は、鉛直線に対して位相角αだけずれていること
になる。
【0014】図6は、図5に示す曲げの方向と、埋立地
盤1の地盤沈下量21の測定結果から、地盤1の水平移
動量5と合成された真の地盤変位16の量を求める方法
を示す。すなわち、鉛直線方向に地盤沈下量21に相当
する長さをとる。図5に示す曲げの方向は、鉛直線と位
相角αで交差する直線で表される。曲げの方向を表す直
線が地盤沈下量21の鉛直線と交わる点と、地盤沈下量
21の先端を通る水平線と交わる点との間の線分が、真
の地盤変位16を表す。水平移動量5は、真の地盤変位
16の水平方向成分として求められる。
【0015】図7は、埋立地盤1における掘削領域3に
近接する部分での埋設管2についての地盤変位状態を示
す。以上のようにして求められる図1に示す各測定箇所
11〜15における地盤変位量を入力条件として応力解
析を行うと、埋設管2の長さ方向に沿って、最大の曲げ
応力が発生している位置を求めることができる。
【0016】求められた最大の曲げ応力1が、たとえば
図1に示す測定箇所13とは異なるときには、可能なら
さらにその位置で磁歪応力測定を行う。これによって精
度の高い応力評価が可能となる。
【0017】図8および図9は、磁歪応力測定の原理を
示す。磁歪センサ19は、励磁コイル31および検出コ
イル32から基本的に構成される。励磁コイル31には
コイルL1およびコイルL2が巻回される。検出コイル
32には、コイルL3およびコイルL4が巻回される。
励磁コイル31および検出コイル32の磁極は、仮想的
な正方形の頂点に配置される。磁歪応力の測定は、磁歪
センサ19を強磁性体33の表面に接触させて行う。図
8は、強磁性体33に力を加えないときの状態、図9は
強磁性体33にy方向の引張り応力を加えるときの状態
を示す。
【0018】図8(1)および図9(1)において、励
磁コイル31のコイルL1,L2に交流電流を流し励磁
コイル31を励磁すると、強磁性体33内を流れる磁束
が発生する。強磁性体33の磁気的性質が等方性を有
し、x方向の透磁率μxおよびy方向の透磁率μyは等
しいとする。図8に示すように力を加えていないときに
は強磁性体33には応力が発生せず、図8(2)に示す
ようにμxとμyは等しい。図9に示すように、y方向
に引張り荷重を加えると、y方向の応力がx方向の応力
よりも大きくなり、透磁率μxよりも透磁率μyの方が
大きくなる。図8に示す等方的な状態では、仮想的な正
方形の対角線上に配置される検出コイル32の両磁極間
には、磁位の差が生じない。このために、励磁コイル3
1を励磁しても、検出コイル32の出力は0である。図
9に示すように、y方向に引張り荷重を加えると、y方
向の透磁率μyは大きくなるので、磁束が流れやすくな
り、検出コイル32の両磁極間には、磁位の差が生じ
る。これによって検出コイル32にも磁束が分流し、信
号出力が発生する。発生する信号出力は応力に対応する
ので、磁歪現象を利用した応力測定を行うことができ
る。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、地中埋設
管の管周方向に磁歪応力を検出して曲げ応力分布を求め
る。求められた曲げ応力分布の管頂からの位相のずれに
よって地盤変位の方向を検知するので、地中埋設管に実
際に作用している応力と、その作用方向とを精度よく測
定することができる。
【0020】地中埋設管に沿って複数の測定箇所で磁歪
応力に基づく測定を行えば、測定箇所の中間に作用する
応力の分布も補間演算処理によって求めることができ
る。最大の曲げ応力発生部分が、直接測定困難な場所で
あっても精度の高い応力評価を行うことができ、地中埋
設管の安全性確保を十分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による測定状態を示す概略的
な平面図である。
【図2】図1に示す切断面線II−IIから見た断面図
である。
【図3】図1の実施例における磁歪応力測定のための概
略的な構成を示す斜視図である。
【図4】図3の測定結果を示すグラフである。
【図5】図4の測定結果から求められる曲げの方向を表
す概略的な断面図である。
【図6】図5に示す曲げの方向から水平方向移動量およ
び地盤変位を求める方法を示す図である。
【図7】地盤変位が発生している状態を示す概略的な断
面図である。
【図8】磁歪応力の測定原理を示す図である。
【図9】磁歪応力の測定原理を示す図である。
【符号の説明】
1 埋立地盤 2 埋設管 3 掘削領域 4 近接部分 5 水平方向移動量 11〜15 測定箇所 16 地盤変位 18 縦孔 19 磁歪センサ 20 レール 21 地盤沈下量 31 励磁コイル 32 検出コイル 33 強磁性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 隆司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 境 禎明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中埋設管の磁歪応力を管周方向に沿っ
    て検出して曲げ応力分布を求め、 曲げ応力分布における管頂からの位置のずれに基づい
    て、地盤変位の方向を検知することを特徴とする地中埋
    設管の応力測定方法。
JP7234293A 1993-03-30 1993-03-30 地中埋設管の応力測定方法 Pending JPH06288841A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03252538A (ja) * 1990-03-02 1991-11-11 Osaka Gas Co Ltd 埋設配管系の非破壊応力推定法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03252538A (ja) * 1990-03-02 1991-11-11 Osaka Gas Co Ltd 埋設配管系の非破壊応力推定法

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