JPH085565A - トンネル構造物の空洞・亀裂等の検査方法 - Google Patents
トンネル構造物の空洞・亀裂等の検査方法Info
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- JPH085565A JPH085565A JP7004918A JP491895A JPH085565A JP H085565 A JPH085565 A JP H085565A JP 7004918 A JP7004918 A JP 7004918A JP 491895 A JP491895 A JP 491895A JP H085565 A JPH085565 A JP H085565A
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長時間に亘って、検知装置を所定の検査地域
に設置しておく事の困難な、トンネル等の構造物に対
し、その覆工部分の背後の空洞、亀裂等を迅速に検査
し、またこの検査を定期的に実施できるようにする。 【構成】 トンネル構造物の覆工、またはこれを通して
発せられる赤外線または放射線を検知するための装置を
車輛に搭載し、車輛の移動により、距離的、経時的にそ
の測定値を連続して観測・記録し、これらの観測値また
は分布状態によって、所定の判定を行なう。
に設置しておく事の困難な、トンネル等の構造物に対
し、その覆工部分の背後の空洞、亀裂等を迅速に検査
し、またこの検査を定期的に実施できるようにする。 【構成】 トンネル構造物の覆工、またはこれを通して
発せられる赤外線または放射線を検知するための装置を
車輛に搭載し、車輛の移動により、距離的、経時的にそ
の測定値を連続して観測・記録し、これらの観測値また
は分布状態によって、所定の判定を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル構造物の空洞
・亀裂等を検査する方法に係る。
・亀裂等を検査する方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】近年の道路、鉄道等の土木構造物は、地
滑り、崩壊等の災害多発地区及び危険地区では、これら
の災害による破壊を回避するために、地表を避けて基盤
岩に、トンネルを掘削して建設する傾向にある。
滑り、崩壊等の災害多発地区及び危険地区では、これら
の災害による破壊を回避するために、地表を避けて基盤
岩に、トンネルを掘削して建設する傾向にある。
【０００３】然しながら、このようなトンネル構造物
も、経年変形により劣化し、そのまま放置しておくと最
後には破壊してしまうことは避け得なかった。
も、経年変形により劣化し、そのまま放置しておくと最
後には破壊してしまうことは避け得なかった。
【０００４】トンネル構造物の経年変化は、現象面か
ら、力学的な変形、物理的な変化、化学的な変化に分類
される。
ら、力学的な変形、物理的な変化、化学的な変化に分類
される。
【０００５】力学的な変形は、応力場の変化が原因とな
って、トンネル断面形状に変形を生じ、これが覆工面の
亀裂、落盤、剥離、圧挫、盤膨れ、目地切れ、食い違い
等となって現われる。
って、トンネル断面形状に変形を生じ、これが覆工面の
亀裂、落盤、剥離、圧挫、盤膨れ、目地切れ、食い違い
等となって現われる。
【０００６】物理的な変化には、覆工背面の土砂流出、
粘土鉱物の膨潤、凍結膨張等があり、これらの進行は力
学的な変形を齎らす。
粘土鉱物の膨潤、凍結膨張等があり、これらの進行は力
学的な変形を齎らす。
【０００７】化学的な変化には、風化作用による岩質変
化、鉱泉・温泉質等からなる地下水による腐食等があ
り、これらの進行は力学的な変形を齎らす。
化、鉱泉・温泉質等からなる地下水による腐食等があ
り、これらの進行は力学的な変形を齎らす。
【０００８】そのため、トンネル構造物の安全性に決定
的な影響を及ぼすような変形破壊に至る前に、覆工面の
亀裂、水漏れまたは、覆工背面の周囲の地質構造を検査
し、これらの関係を解読して、適切な補修・補強をする
必要がある。
的な影響を及ぼすような変形破壊に至る前に、覆工面の
亀裂、水漏れまたは、覆工背面の周囲の地質構造を検査
し、これらの関係を解読して、適切な補修・補強をする
必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来の検
知方法では、連続的な検査ができないので、トンネルの
ような長い構造物を検知するには時間が掛かり過ぎてい
た。そのため、特に交通が絶える間のない自動車用トン
ネルの検知は困難であった。
知方法では、連続的な検査ができないので、トンネルの
ような長い構造物を検知するには時間が掛かり過ぎてい
た。そのため、特に交通が絶える間のない自動車用トン
ネルの検知は困難であった。
【００１０】そこで本発明は、トンネル構造物の力学的
な変形の直接観測・検知の他、力学的変形を齎らす要因
となる物理的・化学的な変化をも広範囲に亘って連続的
に検査できる検査方法を提供しようとするものである。
な変形の直接観測・検知の他、力学的変形を齎らす要因
となる物理的・化学的な変化をも広範囲に亘って連続的
に検査できる検査方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の検査方法
では、トンネル構造物の覆工からまたはこれを通して発
せられる赤外線または放射線を、車輛に搭載した検知装
置によって移動しながら観測・記録し、その観測値、ま
たはその分布によって、空洞・亀裂等を判定することと
した。
では、トンネル構造物の覆工からまたはこれを通して発
せられる赤外線または放射線を、車輛に搭載した検知装
置によって移動しながら観測・記録し、その観測値、ま
たはその分布によって、空洞・亀裂等を判定することと
した。
【００１２】
【作用】このような本発明の検査方法によれば、トンネ
ル内を移動しながら連続的に広範囲の被検部を検査する
ことができるので、トンネル構造物の安全性に決定的な
影響を及ぼすような変化・変形に先立って、亀裂、漏
水、空洞等の発生状況を定期的に且つ容易に検査するこ
とができる。
ル内を移動しながら連続的に広範囲の被検部を検査する
ことができるので、トンネル構造物の安全性に決定的な
影響を及ぼすような変化・変形に先立って、亀裂、漏
水、空洞等の発生状況を定期的に且つ容易に検査するこ
とができる。
【００１３】
【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１４】第１図及び第２図は、本発明の検査方法に
使用する検知装置を具えた観測車の要部を模式的に示し
た図であって、第１図には側面を、第２図には平面を夫
々示してある。
使用する検知装置を具えた観測車の要部を模式的に示し
た図であって、第１図には側面を、第２図には平面を夫
々示してある。
【００１５】観測車10の床には、前後方向に延びる平行
なレールを取り付け、このレールに架台12の車輪付案内
部を挿入し、前後動自在に架台12を装着してある。この
架台12は、観測車10の背部ドアを開けて車外に突出させ
ることができる。
なレールを取り付け、このレールに架台12の車輪付案内
部を挿入し、前後動自在に架台12を装着してある。この
架台12は、観測車10の背部ドアを開けて車外に突出させ
ることができる。
【００１６】この架台12にはまた、ＡＥＲＭＳ赤外線装
置20の熱赤外線ビデオカメラ22及びＡＥＲＭＳガンマ線
装置30のガンマ線検知装置32を搭載してある。従って、
熱赤外線ビデオカメラ22及びガンマ線検知装置32は、必
要に応じて観測車10内に収容または車外に露出させるこ
とができる。また、架台12は、ガンマ線検知装置32が乗
る部分を刳り抜いてあり、この刳り抜き部分には、路上
からの跳ね上がり土砂からセンサを保護するために、ネ
ットが張られている。
置20の熱赤外線ビデオカメラ22及びＡＥＲＭＳガンマ線
装置30のガンマ線検知装置32を搭載してある。従って、
熱赤外線ビデオカメラ22及びガンマ線検知装置32は、必
要に応じて観測車10内に収容または車外に露出させるこ
とができる。また、架台12は、ガンマ線検知装置32が乗
る部分を刳り抜いてあり、この刳り抜き部分には、路上
からの跳ね上がり土砂からセンサを保護するために、ネ
ットが張られている。
【００１７】なおここで、ＡＥＲＭＳ赤外線装置20と
は、物体の表面から放出されている熱線をビデオカメラ
で映像として捉え、モニタテレビに白黒濃淡像またはカ
ラーサーモグラフとして表示し、且つその映像を記録と
して残すことができる装置全般をいう。
は、物体の表面から放出されている熱線をビデオカメラ
で映像として捉え、モニタテレビに白黒濃淡像またはカ
ラーサーモグラフとして表示し、且つその映像を記録と
して残すことができる装置全般をいう。
【００１８】ＡＥＲＭＳガンマ線装置30とは、自然の環
境ガンマ線を捕捉し、これをスペクトル分析部でカリウ
ム40、ビスマス 214、タリウム 208の三成分に分離し、
ペンレコーダで記録するとともに、他の記録装置に記録
できる装置全般をいう。
境ガンマ線を捕捉し、これをスペクトル分析部でカリウ
ム40、ビスマス 214、タリウム 208の三成分に分離し、
ペンレコーダで記録するとともに、他の記録装置に記録
できる装置全般をいう。
【００１９】観測車10のシャーシ底面中央には、距離計
40の為の車輪42が装着されており、これにより観測車10
の走行距離を正確に計ることができる。距離精度が悪く
てもよい場合には、観測車10の車軸の回転数を計測して
距離を算出する距離計（トリップメータ）を利用しても
よい。
40の為の車輪42が装着されており、これにより観測車10
の走行距離を正確に計ることができる。距離精度が悪く
てもよい場合には、観測車10の車軸の回転数を計測して
距離を算出する距離計（トリップメータ）を利用しても
よい。
【００２０】観測車10内にはまた、ＡＥＲＭＳ赤外線装
置20及びＡＥＲＭＳガンマ線装置30を構成する各種装置
が搭載されている。ＡＥＲＭＳ赤外線装置20は、熱赤外
線ビデオカメラ22の他にモニタテレビ24、ビデオテープ
を用いたビデオレコーダ26、及びそれを制御する制御部
28a を具えている。
置20及びＡＥＲＭＳガンマ線装置30を構成する各種装置
が搭載されている。ＡＥＲＭＳ赤外線装置20は、熱赤外
線ビデオカメラ22の他にモニタテレビ24、ビデオテープ
を用いたビデオレコーダ26、及びそれを制御する制御部
28a を具えている。
【００２１】ＡＥＲＭＳガンマ線装置30は、ガンマ線検
知装置32の他にスペクトル分析装置34、ペンレコーダ3
6、他の記録装置としてのデジタル・データレコーダ38
及びその制御部28b を具えている。
知装置32の他にスペクトル分析装置34、ペンレコーダ3
6、他の記録装置としてのデジタル・データレコーダ38
及びその制御部28b を具えている。
【００２２】熱赤外線ビデオカメラ22は、28°×15°
（ワイド）から 7°×3.25°（ナロウ）の視野角を有
し、瞬間視野角は夫々1.87mrad（ワイド）、0.47mrad
（ナロウ）である。その分解能は、最小検知温度差 0.1
℃（ワイド）〜0.15℃（ナロウ）であり、５m 離れた被
験体の温度を幅２mmごとに 0.1℃単位で観測できる。な
おこの視野角は、当然にこの範囲に限定されるものでは
なく、もっと広くてもまたは狭くてもよい。
（ワイド）から 7°×3.25°（ナロウ）の視野角を有
し、瞬間視野角は夫々1.87mrad（ワイド）、0.47mrad
（ナロウ）である。その分解能は、最小検知温度差 0.1
℃（ワイド）〜0.15℃（ナロウ）であり、５m 離れた被
験体の温度を幅２mmごとに 0.1℃単位で観測できる。な
おこの視野角は、当然にこの範囲に限定されるものでは
なく、もっと広くてもまたは狭くてもよい。
【００２３】また、この熱赤外線ビデオカメラ22のカメ
ラアングルは、覆工面の総てをカバーできるように、垂
直軸に対して左右 105°、水平軸に対して上方90°、下
方30°の範囲で任意に変えることができるように構成し
てある。
ラアングルは、覆工面の総てをカバーできるように、垂
直軸に対して左右 105°、水平軸に対して上方90°、下
方30°の範囲で任意に変えることができるように構成し
てある。
【００２４】また、本実施例では熱赤外線ビデオカメラ
22を１台だけ示してあるが、２台以上装備してもよい。
22を１台だけ示してあるが、２台以上装備してもよい。
【００２５】モニタテレビ24は、熱赤外線ビデオカメラ
22が捉えた温度分布を白黒濃淡像またはカラーサーモグ
ラフとしてブラウン管に表示するので、温度の分布と変
化を映像として目視することができ、時系列でも追跡で
きる。
22が捉えた温度分布を白黒濃淡像またはカラーサーモグ
ラフとしてブラウン管に表示するので、温度の分布と変
化を映像として目視することができ、時系列でも追跡で
きる。
【００２６】モニタテレビ24の映像は、ビデオレコーダ
26により 1／2 インチ幅テープのビデオカセットに収録
される。従って、後に研究室等でこのビデオカセットの
映像を分析することもできる。
26により 1／2 インチ幅テープのビデオカセットに収録
される。従って、後に研究室等でこのビデオカセットの
映像を分析することもできる。
【００２７】制御部28a は、熱赤外線ビデオカメラ22の
視野角と映像の解像度（瞬間視野角）の切り換え、映像
の焦点距離の調節及び、装置全般のスイッチ機能をもっ
ている。
視野角と映像の解像度（瞬間視野角）の切り換え、映像
の焦点距離の調節及び、装置全般のスイッチ機能をもっ
ている。
【００２８】ＡＥＲＭＳガンマ線装置30は、自然の環境
ガンマ線をガンマ線検知装置32で捕捉し、これをスペク
トル分析装置34により、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208に分離検出し、計量してペンレコーダ36によ
り連続用紙上に折れ線グラフで記録する一方、デジタル
・データレコーダ38にはデジタル信号でその実態を記録
する。
ガンマ線をガンマ線検知装置32で捕捉し、これをスペク
トル分析装置34により、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208に分離検出し、計量してペンレコーダ36によ
り連続用紙上に折れ線グラフで記録する一方、デジタル
・データレコーダ38にはデジタル信号でその実態を記録
する。
【００２９】ガンマ線検知装置32は、自然のガンマ線を
エネルギーレベルで検出するもので、直径５インチ×高
さ５インチのＮa Ｉシンチレータを４本以上用いてあ
る。データの再現性を高めるには、シンチレータの容量
を可能な限り大きなものにすることが好ましい。なお、
この場合、エネルギー分解能は10％である。
エネルギーレベルで検出するもので、直径５インチ×高
さ５インチのＮa Ｉシンチレータを４本以上用いてあ
る。データの再現性を高めるには、シンチレータの容量
を可能な限り大きなものにすることが好ましい。なお、
この場合、エネルギー分解能は10％である。
【００３０】スペクトル分析装置34は、所定のエネルギ
ーレベルのガンマ線のみを選別し、線量をカウントする
もので、３本のシングルチャンネル・アナライザが使わ
れ、カリウム40、ビスマス 214、タリウム 208の各ガン
マ線を計測できるようにする。
ーレベルのガンマ線のみを選別し、線量をカウントする
もので、３本のシングルチャンネル・アナライザが使わ
れ、カリウム40、ビスマス 214、タリウム 208の各ガン
マ線を計測できるようにする。
【００３１】ペンレコーダ36は５ペン式で、スペクトル
分析装置34から出力されたカリウム40、ビスマス 214、
タリウム 208、ビスマス 214対カリウム40、タリウム 2
08対ビスマス 214のガンマ線の線量及び線量比を連続的
に出力する。
分析装置34から出力されたカリウム40、ビスマス 214、
タリウム 208、ビスマス 214対カリウム40、タリウム 2
08対ビスマス 214のガンマ線の線量及び線量比を連続的
に出力する。
【００３２】制御部28b は、ガンマ線の検出、分析、出
力、記録の指示命令を出す機能をもつ。
力、記録の指示命令を出す機能をもつ。
【００３３】デジタル・データレコーダ38は、スペクト
ル分析装置34から出力されたデータをカセットテープ等
に記録するものである。データ取り込み間隔は 0.5秒置
きで、日・時・分・秒の時刻の記録と共にデジタル入力
で16チャンネル、アナログ入力で64チャンネルを収録す
る能力をもっている。
ル分析装置34から出力されたデータをカセットテープ等
に記録するものである。データ取り込み間隔は 0.5秒置
きで、日・時・分・秒の時刻の記録と共にデジタル入力
で16チャンネル、アナログ入力で64チャンネルを収録す
る能力をもっている。
【００３４】距離計40は、車輪42の回転数を距離のデー
タである電気信号に変え、この距離データは、ビデオレ
コーダ26、ペンレコーダ36、デジタル・データレコーダ
38に送られて、これらに記録される。制御部28c は、距
離計40及びＡＥＲＭＳ赤外線装置20とＡＥＲＭＳガンマ
線装置30に同期信号を送り、各種データ間のシーケンス
をとる機能をもつ。
タである電気信号に変え、この距離データは、ビデオレ
コーダ26、ペンレコーダ36、デジタル・データレコーダ
38に送られて、これらに記録される。制御部28c は、距
離計40及びＡＥＲＭＳ赤外線装置20とＡＥＲＭＳガンマ
線装置30に同期信号を送り、各種データ間のシーケンス
をとる機能をもつ。
【００３５】また、観測車10にはＡＥＲＭＳ赤外線装置
20、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30、及び観測車10の計測系
に電力を供給する機能をもつバッテリーの集合体からな
る電源装置44が搭載されている。
20、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30、及び観測車10の計測系
に電力を供給する機能をもつバッテリーの集合体からな
る電源装置44が搭載されている。
【００３６】熱赤外線ビデオカメラ22及びガンマ線検知
装置32の取り付け構造は任意であるが、トンネルの天井
からできるだけ離れ、且つ揺れが少ないという点で上記
構造が好ましい。
装置32の取り付け構造は任意であるが、トンネルの天井
からできるだけ離れ、且つ揺れが少ないという点で上記
構造が好ましい。
【００３７】次に、上記観測車10を使った検査方法につ
いて、以下説明する。
いて、以下説明する。
【００３８】本実施例では、赤外線及びガンマ線の観測
も共に、観測車10を一定速度、例えば時速５kmで走行さ
せながら所定の測定を行なう。観測車10を走行させなが
ら熱赤外線ビデオカメラ22でトンネル覆工表面を撮影
し、その温度分布をモニタテレビ24に映し出すと同時
に、その映像をビデオレコーダ26によってビデオカセッ
トに記録する。撮影角度は、垂直上方から後方に60°傾
斜させた範囲が好ましい。この場合、ビデオカメラの瞬
間視野角が 1.87mrad のときは、５m 離れた被験体の分
解能は 0.935cmとなる。
も共に、観測車10を一定速度、例えば時速５kmで走行さ
せながら所定の測定を行なう。観測車10を走行させなが
ら熱赤外線ビデオカメラ22でトンネル覆工表面を撮影
し、その温度分布をモニタテレビ24に映し出すと同時
に、その映像をビデオレコーダ26によってビデオカセッ
トに記録する。撮影角度は、垂直上方から後方に60°傾
斜させた範囲が好ましい。この場合、ビデオカメラの瞬
間視野角が 1.87mrad のときは、５m 離れた被験体の分
解能は 0.935cmとなる。
【００３９】同様に観測車10を走行させながら、トンネ
ル覆工から出るガンマ線を 0.5秒間隔でＡＥＲＭＳガン
マ線装置30によって、観測する。ガンマ線検知装置32で
捕捉したガンマ線は、スペクトル分析装置34でカリウム
40、ビスマス 214、タリウム208の各ガンマ線に分離し
てペンレコーダ36及びデジタル・データレコーダ38で記
録する。時速５kmで走行しているとすれば、0.7m間隔で
のガンマ線スペクトルデータが記録される。
ル覆工から出るガンマ線を 0.5秒間隔でＡＥＲＭＳガン
マ線装置30によって、観測する。ガンマ線検知装置32で
捕捉したガンマ線は、スペクトル分析装置34でカリウム
40、ビスマス 214、タリウム208の各ガンマ線に分離し
てペンレコーダ36及びデジタル・データレコーダ38で記
録する。時速５kmで走行しているとすれば、0.7m間隔で
のガンマ線スペクトルデータが記録される。
【００４０】上記観測車10の速度は一例であって、被験
体までの距離、必要な現地の制約に応じて変更できる。
体までの距離、必要な現地の制約に応じて変更できる。
【００４１】このようにして得られたデータは、距離デ
ータで位置を確認しながら次のように分析される。
ータで位置を確認しながら次のように分析される。
【００４２】(1) 空洞 トンネル覆工背面にできる空洞は、主として地下水によ
る土砂の流出が原因である。地下水温は、四季を通じて
変動が小さいので、夏季は気温より低く、冬季は気温よ
り高くなるのが一般的である。そのため地下水の通路と
なっている空洞部では、地下水と同じ温度パターン現象
が見られる。従って、トンネル覆工面では坑内空気と熱
収支を保っているが、空洞化の生じている場所では、地
下水と熱とのやりとりも起こるので、トンネル覆工面の
温度分布を計ると、空洞のある所には低温域または高温
域の温度パターンが現われる。これを熱赤外線ビデオカ
メラ22で捉えると、他の部分とは異なった温度パターン
の映像が現われるので、その部分には空洞があることが
判る。なお、判読の基礎となる坑内空気の温度は現場
で、地下水温度は覆工部の亀裂からの湧き水の温度を参
考にする。
る土砂の流出が原因である。地下水温は、四季を通じて
変動が小さいので、夏季は気温より低く、冬季は気温よ
り高くなるのが一般的である。そのため地下水の通路と
なっている空洞部では、地下水と同じ温度パターン現象
が見られる。従って、トンネル覆工面では坑内空気と熱
収支を保っているが、空洞化の生じている場所では、地
下水と熱とのやりとりも起こるので、トンネル覆工面の
温度分布を計ると、空洞のある所には低温域または高温
域の温度パターンが現われる。これを熱赤外線ビデオカ
メラ22で捉えると、他の部分とは異なった温度パターン
の映像が現われるので、その部分には空洞があることが
判る。なお、判読の基礎となる坑内空気の温度は現場
で、地下水温度は覆工部の亀裂からの湧き水の温度を参
考にする。
【００４３】(2) 亀裂 地中に空間（トンネル）が生ずると、空間周辺の応力場
に変化が生ずる。応力場の変化は変形のエネルギー源と
なり、変形を抑止する力が反作用として働き、その結
果、岩石や土の組織構造に微細な空隙が形成される。そ
の空隙は、初期には気体しか通れない狭いものであって
も、時間の経過につれて拡大し、水も通れるようにな
る。同時に変形も進行し、大きなものとなり、亀裂形成
に至る。但し、亀裂部から常に地下水が滲み出ていると
は限らない。何故なら、亀裂の形成要因と形成時期との
関連で、または地下水脈が有るか否かで乾いていたり、
濡れていたりする場合があるからである。ここで亀裂部
を形態的に詳しく見ると、重なるようにずれているも
の、開くようにしてずれているものとがある。前者は圧
縮力、後者は引張りの力によって形成されたものであ
る。これを熱赤外線ビデオカメラ22で捉えると、坑内温
度と地山温度とに差がある限り、亀裂の形態を反映した
温度分布が現われるので、それを亀裂部と判定すること
ができる。
に変化が生ずる。応力場の変化は変形のエネルギー源と
なり、変形を抑止する力が反作用として働き、その結
果、岩石や土の組織構造に微細な空隙が形成される。そ
の空隙は、初期には気体しか通れない狭いものであって
も、時間の経過につれて拡大し、水も通れるようにな
る。同時に変形も進行し、大きなものとなり、亀裂形成
に至る。但し、亀裂部から常に地下水が滲み出ていると
は限らない。何故なら、亀裂の形成要因と形成時期との
関連で、または地下水脈が有るか否かで乾いていたり、
濡れていたりする場合があるからである。ここで亀裂部
を形態的に詳しく見ると、重なるようにずれているも
の、開くようにしてずれているものとがある。前者は圧
縮力、後者は引張りの力によって形成されたものであ
る。これを熱赤外線ビデオカメラ22で捉えると、坑内温
度と地山温度とに差がある限り、亀裂の形態を反映した
温度分布が現われるので、それを亀裂部と判定すること
ができる。
【００４４】(3) 漏水 トンネル覆工背面に「みず道」と「地下水タンク」があ
り、そこにトンネル内に通じる「通路」が存在するとき
に漏水現象が見られる。漏水量は漏水の幅、厚さ、流下
速度の積で表わすことが出来る。漏水量の多少は「みず
道」「地下水タンク」「通路」等の規模と関連してお
り、空洞探知、亀裂発生要因の評価に際して、重要な情
報を提供してくれる。ここで漏水の幅は、その部分の温
度が周囲の温度と異なるので、ＡＥＲＭＳ赤外線装置20
で温度分布を調べれば、簡単に計測できる。また、漏水
の厚さと流下速度の積が大きいほど地下水タンクの水温
に近くなる。従って、この関係を前もって調べておくこ
とにより、漏水部の温度分布が判れば、漏水の厚さと流
下速度の積、即ち、漏水量が判る。
り、そこにトンネル内に通じる「通路」が存在するとき
に漏水現象が見られる。漏水量は漏水の幅、厚さ、流下
速度の積で表わすことが出来る。漏水量の多少は「みず
道」「地下水タンク」「通路」等の規模と関連してお
り、空洞探知、亀裂発生要因の評価に際して、重要な情
報を提供してくれる。ここで漏水の幅は、その部分の温
度が周囲の温度と異なるので、ＡＥＲＭＳ赤外線装置20
で温度分布を調べれば、簡単に計測できる。また、漏水
の厚さと流下速度の積が大きいほど地下水タンクの水温
に近くなる。従って、この関係を前もって調べておくこ
とにより、漏水部の温度分布が判れば、漏水の厚さと流
下速度の積、即ち、漏水量が判る。
【００４５】(4) 地質・岩質・構造・地震動との関連 トンネル覆工背面の空洞化、覆工面の亀裂、漏水の原因
としては、風化作用、地震活動、火山活動等による地震
動がある。これを判定するのには、岩質、断層、ラドン
・トロンの挙動、地熱と熱水、等の情報を得る必要があ
る。その情報としては、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208といった自然ガンマ線のスペクトル分布が適
している。従って、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30でこれら
のスペクトル分布を観察し、分析することにより、それ
らの問題を評価解析できる。例えば膨潤性の蛇紋岩では
極端にガンマ線が少なく、活断層についてはガンマ線の
成分変化から、また高温熱水ではガンマ線の成分量と成
分比に特徴がでる、といった現象を基に、時系列観測の
中での評価判定に使える。このように観測車10で得たデ
ータを分析することにより、トンネル構造物の亀裂・空
洞物等を発見できるので、必要により問題個所を再度綿
密に検査したり、補修、補強したりできる。
としては、風化作用、地震活動、火山活動等による地震
動がある。これを判定するのには、岩質、断層、ラドン
・トロンの挙動、地熱と熱水、等の情報を得る必要があ
る。その情報としては、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208といった自然ガンマ線のスペクトル分布が適
している。従って、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30でこれら
のスペクトル分布を観察し、分析することにより、それ
らの問題を評価解析できる。例えば膨潤性の蛇紋岩では
極端にガンマ線が少なく、活断層についてはガンマ線の
成分変化から、また高温熱水ではガンマ線の成分量と成
分比に特徴がでる、といった現象を基に、時系列観測の
中での評価判定に使える。このように観測車10で得たデ
ータを分析することにより、トンネル構造物の亀裂・空
洞物等を発見できるので、必要により問題個所を再度綿
密に検査したり、補修、補強したりできる。
【００４６】以上の判定は、走行中の観測車10の中でも
行えるが、総てのデータはビデオレコーダ26、ペンレコ
ーダ36、デジタル・データレコーダ38に記録されている
ので、研究室に持ち帰ってから行なうこともできる。
行えるが、総てのデータはビデオレコーダ26、ペンレコ
ーダ36、デジタル・データレコーダ38に記録されている
ので、研究室に持ち帰ってから行なうこともできる。
【００４７】以上本発明の検査方法についての一実施例
について説明したが、観測・記録するガンマ線も上記実
施例に限定されるものではなく、本発明がこの実施例に
拘わるものでなく、特許請求の範囲に記載した発明の範
囲内で、適宜変更して実施し得ることは云うまでもな
い。
について説明したが、観測・記録するガンマ線も上記実
施例に限定されるものではなく、本発明がこの実施例に
拘わるものでなく、特許請求の範囲に記載した発明の範
囲内で、適宜変更して実施し得ることは云うまでもな
い。
【００４８】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明の
検査方法によれば、トンネル内を移動しながら連続的に
広範囲の被検部を検査することができるので、トンネル
構造物の安全性に決定的な影響を及ぼすような変化・変
形に先立って、漏水、空洞、亀裂等の発生状況を定期的
に且つ容易に検査することができる。従って、トンネル
構造物の保守、補修といった安全管理を確実に行なって
災害を未然に防止するとができる。
検査方法によれば、トンネル内を移動しながら連続的に
広範囲の被検部を検査することができるので、トンネル
構造物の安全性に決定的な影響を及ぼすような変化・変
形に先立って、漏水、空洞、亀裂等の発生状況を定期的
に且つ容易に検査することができる。従って、トンネル
構造物の保守、補修といった安全管理を確実に行なって
災害を未然に防止するとができる。
【図１】第１図は本発明の検査方法の実施に使用する観
測車の一実施例の要部を概略的に示した側面図。
測車の一実施例の要部を概略的に示した側面図。
【図２】第２図は同実施例に係る観測車の概略平面図。
【図３】第３図は同実施例に係る観測車によるトンネル
内検査の実態を示す側面図。
内検査の実態を示す側面図。
【図４】第４図は同背面図。
【図５】第５図は本発明の検査方法の概略をブロックで
示したダイアグラムである。
示したダイアグラムである。
10 観測車 20 ＡＥＲＭＳ赤外線装置 22 熱赤外線ビデオカメラ 24 モニタテレビ 26 ビデオテープレコーダ 30 ＡＥＲＭＳガンマ線装置 32 ガンマ線検知装置 34 スペクトル分析装置 36 ペンレコーダ 38 デジタル・データレコーダ 40 距離計
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 トンネル構造物の空洞・亀裂等の検査
方法
方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル構造物の空洞
・亀裂等を検査する方法に係る。
・亀裂等を検査する方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】近年の道路、鉄道等の土木構造物は、地
滑り、崩壊等の災害多発地区及び危険地区では、これら
の災害による破壊を回避するために、地表を避けて基盤
岩に、トンネルを掘削して建設する傾向にある。
滑り、崩壊等の災害多発地区及び危険地区では、これら
の災害による破壊を回避するために、地表を避けて基盤
岩に、トンネルを掘削して建設する傾向にある。
【０００３】然しながら、このようなトンネル構造物
も、経年変形により劣化し、そのまま放置しておくと最
後には破壊してしまうことは避け得なかった。
も、経年変形により劣化し、そのまま放置しておくと最
後には破壊してしまうことは避け得なかった。
【０００４】トンネル構造物の経年変化は、現象面か
ら、力学的な変形、物理的な変化、化学的な変化に分類
される。
ら、力学的な変形、物理的な変化、化学的な変化に分類
される。
【０００５】力学的な変形は、応力場の変化が原因とな
って、トンネル断面形状に変形を生じ、これが覆工面の
亀裂、落盤、剥離、圧挫、盤膨れ、目地切れ、食い違い
等となって現われる。
って、トンネル断面形状に変形を生じ、これが覆工面の
亀裂、落盤、剥離、圧挫、盤膨れ、目地切れ、食い違い
等となって現われる。
【０００６】物理的な変化には、覆工背面の土砂流出、
粘土鉱物の膨潤、凍結膨張等があり、これらの進行は力
学的な変形を齎らす。
粘土鉱物の膨潤、凍結膨張等があり、これらの進行は力
学的な変形を齎らす。
【０００７】化学的な変化には、風化作用による岩質変
化、鉱泉・温泉質等からなる地下水による腐食等があ
り、これらの進行は力学的な変形を齎らす。
化、鉱泉・温泉質等からなる地下水による腐食等があ
り、これらの進行は力学的な変形を齎らす。
【０００８】そのため、トンネル構造物の安全性に決定
的な影響を及ぼすような変形破壊に至る前に、覆工面の
亀裂、水漏れまたは、覆工背面の周囲の地質構造を検査
し、これらの関係を解読して、適切な補修・補強をする
必要がある。
的な影響を及ぼすような変形破壊に至る前に、覆工面の
亀裂、水漏れまたは、覆工背面の周囲の地質構造を検査
し、これらの関係を解読して、適切な補修・補強をする
必要がある。
【０００９】ところで、検査、測定対象部分となる表面
を破壊して、内部状態を確認し得ない対象に対して所要
の検査、測定を行なう所謂非破壊検査、測定手段として
知られている技術には、昭和52年特許出願公開第125401
号公報に開示された発明や、昭和60年特許出願公開第21
3854号公報によって明らかにされている発明、若しくは
昭和61年特許出願公開第72169 号公報によって提案され
た方法などがあるが、これらは何れも定点検査、観測を
目的として研究開発されたものであって、距離的変位や
経時的な変化に対応し得るものではなかった。况して
や、検査、測定の器材を定点に設置して、時間をかけて
作業し得ない交通頻繁なトンネル内において、所要の観
測や記録の継続的作業を実行し得ないという欠陥があっ
た。
を破壊して、内部状態を確認し得ない対象に対して所要
の検査、測定を行なう所謂非破壊検査、測定手段として
知られている技術には、昭和52年特許出願公開第125401
号公報に開示された発明や、昭和60年特許出願公開第21
3854号公報によって明らかにされている発明、若しくは
昭和61年特許出願公開第72169 号公報によって提案され
た方法などがあるが、これらは何れも定点検査、観測を
目的として研究開発されたものであって、距離的変位や
経時的な変化に対応し得るものではなかった。况して
や、検査、測定の器材を定点に設置して、時間をかけて
作業し得ない交通頻繁なトンネル内において、所要の観
測や記録の継続的作業を実行し得ないという欠陥があっ
た。
【００１０】つまり、従来の検知方法では、連続的な検
査ができないので、トンネルのような長い構造物を検知
するには時間が掛かり過ぎていた。そのため、特に交通
が絶える間のない自動車用トンネルや鉄道トンネルに対
する検知は困難であった。
査ができないので、トンネルのような長い構造物を検知
するには時間が掛かり過ぎていた。そのため、特に交通
が絶える間のない自動車用トンネルや鉄道トンネルに対
する検知は困難であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、トン
ネル構造物の力学的な変形の直接観測・検知の他、力学
的変形を齎らす要因となる物理的・化学的な変化をも広
範囲に亘って連続的に検査できる検査方法を提供しよう
とするものである。
ネル構造物の力学的な変形の直接観測・検知の他、力学
的変形を齎らす要因となる物理的・化学的な変化をも広
範囲に亘って連続的に検査できる検査方法を提供しよう
とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の検査方法
では、トンネル構造物の覆工からまたはこれを通して発
せられる赤外線または放射線を、車輛に搭載した検知装
置によって移動しながら観測・記録し、その観測値、ま
たはその分布によって、空洞・亀裂等を判定することと
した。
では、トンネル構造物の覆工からまたはこれを通して発
せられる赤外線または放射線を、車輛に搭載した検知装
置によって移動しながら観測・記録し、その観測値、ま
たはその分布によって、空洞・亀裂等を判定することと
した。
【００１３】
【作用】このような本発明の検査方法によれば、トンネ
ル内を移動しながら連続的に広範囲の被検部を検査する
ことができるので、トンネル構造物の安全性に決定的な
影響を及ぼすような変化・変形に先立って、亀裂、漏
水、空洞等の発生状況を定期的に且つ容易に検査するこ
とができる。
ル内を移動しながら連続的に広範囲の被検部を検査する
ことができるので、トンネル構造物の安全性に決定的な
影響を及ぼすような変化・変形に先立って、亀裂、漏
水、空洞等の発生状況を定期的に且つ容易に検査するこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１５】第１図及び第２図は、本発明の検査方法に
使用する検知装置を具えた観測車の要部を模式的に示し
た図であって、第１図には側面を、第２図には平面を夫
々示してある。
使用する検知装置を具えた観測車の要部を模式的に示し
た図であって、第１図には側面を、第２図には平面を夫
々示してある。
【００１６】観測車10の床には、前後方向に延びる平行
なレールを取り付け、このレールに架台12の車輪付案内
部を挿入し、前後動自在に架台12を装着してある。この
架台12は、観測車10の背部ドアを開けて車外に突出させ
ることができる。
なレールを取り付け、このレールに架台12の車輪付案内
部を挿入し、前後動自在に架台12を装着してある。この
架台12は、観測車10の背部ドアを開けて車外に突出させ
ることができる。
【００１７】この架台12にはまた、ＡＥＲＭＳ赤外線装
置20の熱赤外線ビデオカメラ22及びＡＥＲＭＳガンマ線
装置30のガンマ線検知装置32を搭載してある。従って、
熱赤外線ビデオカメラ22及びガンマ線検知装置32は、必
要に応じて観測車10内に収容または車外に露出させるこ
とができる。また、架台12は、ガンマ線検知装置32が乗
る部分を刳り抜いてあり、この刳り抜き部分には、路上
からの跳ね上がり土砂からセンサを保護するために、ネ
ットが張られている。
置20の熱赤外線ビデオカメラ22及びＡＥＲＭＳガンマ線
装置30のガンマ線検知装置32を搭載してある。従って、
熱赤外線ビデオカメラ22及びガンマ線検知装置32は、必
要に応じて観測車10内に収容または車外に露出させるこ
とができる。また、架台12は、ガンマ線検知装置32が乗
る部分を刳り抜いてあり、この刳り抜き部分には、路上
からの跳ね上がり土砂からセンサを保護するために、ネ
ットが張られている。
【００１８】なおここで、ＡＥＲＭＳ赤外線装置20と
は、物体の表面から放出されている熱線をビデオカメラ
で映像として捉え、モニタテレビに白黒濃淡像またはカ
ラーサーモグラフとして表示し、且つその映像を記録と
して残すことができる装置全般をいう。
は、物体の表面から放出されている熱線をビデオカメラ
で映像として捉え、モニタテレビに白黒濃淡像またはカ
ラーサーモグラフとして表示し、且つその映像を記録と
して残すことができる装置全般をいう。
【００１９】ＡＥＲＭＳガンマ線装置30とは、自然の環
境ガンマ線を捕捉し、これをスペクトル分析部でカリウ
ム40、ビスマス 214、タリウム 208の三成分に分離し、
ペンレコーダで記録するとともに、他の記録装置に記録
できる装置全般をいう。
境ガンマ線を捕捉し、これをスペクトル分析部でカリウ
ム40、ビスマス 214、タリウム 208の三成分に分離し、
ペンレコーダで記録するとともに、他の記録装置に記録
できる装置全般をいう。
【００２０】観測車10のシャーシ底面中央には、距離計
40の為の車輪42が装着されており、これにより観測車10
の走行距離を正確に計ることができる。距離精度が悪く
てもよい場合には、観測車10の車軸の回転数を計測して
距離を算出する距離計（トリップメータ）を利用しても
よい。
40の為の車輪42が装着されており、これにより観測車10
の走行距離を正確に計ることができる。距離精度が悪く
てもよい場合には、観測車10の車軸の回転数を計測して
距離を算出する距離計（トリップメータ）を利用しても
よい。
【００２１】観測車10内にはまた、ＡＥＲＭＳ赤外線装
置20及びＡＥＲＭＳガンマ線装置30を構成する各種装置
が搭載されている。ＡＥＲＭＳ赤外線装置20は、熱赤外
線ビデオカメラ22の他にモニタテレビ24、ビデオテープ
を用いたビデオレコーダ26、及びそれを制御する制御部
28a を具えている。
置20及びＡＥＲＭＳガンマ線装置30を構成する各種装置
が搭載されている。ＡＥＲＭＳ赤外線装置20は、熱赤外
線ビデオカメラ22の他にモニタテレビ24、ビデオテープ
を用いたビデオレコーダ26、及びそれを制御する制御部
28a を具えている。
【００２２】ＡＥＲＭＳガンマ線装置30は、ガンマ線検
知装置32の他にスペクトル分析装置34、ペンレコーダ3
6、他の記録装置としてのデジタル・データレコーダ38
及びその制御部28b を具えている。
知装置32の他にスペクトル分析装置34、ペンレコーダ3
6、他の記録装置としてのデジタル・データレコーダ38
及びその制御部28b を具えている。
【００２３】熱赤外線ビデオカメラ22は、28°×15°
（ワイド）から 7°×3.25°（ナロウ）の視野角を有
し、瞬間視野角は夫々1.87mrad（ワイド）、0.47mrad
（ナロウ）である。その分解能は、最小検知温度差 0.1
℃（ワイド）〜0.15℃（ナロウ）であり、５m 離れた被
験体の温度を幅２mmごとに 0.1℃単位で観測できる。な
おこの視野角は、当然にこの範囲に限定されるものでは
なく、もっと広くてもまたは狭くてもよい。
（ワイド）から 7°×3.25°（ナロウ）の視野角を有
し、瞬間視野角は夫々1.87mrad（ワイド）、0.47mrad
（ナロウ）である。その分解能は、最小検知温度差 0.1
℃（ワイド）〜0.15℃（ナロウ）であり、５m 離れた被
験体の温度を幅２mmごとに 0.1℃単位で観測できる。な
おこの視野角は、当然にこの範囲に限定されるものでは
なく、もっと広くてもまたは狭くてもよい。
【００２４】また、この熱赤外線ビデオカメラ22のカメ
ラアングルは、覆工面の総てをカバーできるように、垂
直軸に対して左右 105°、水平軸に対して上方90°、下
方30°の範囲で任意に変えることができるように構成し
てある。
ラアングルは、覆工面の総てをカバーできるように、垂
直軸に対して左右 105°、水平軸に対して上方90°、下
方30°の範囲で任意に変えることができるように構成し
てある。
【００２５】また、本実施例では熱赤外線ビデオカメラ
22を１台だけ示してあるが、２台以上装備してもよい。
22を１台だけ示してあるが、２台以上装備してもよい。
【００２６】モニタテレビ24は、熱赤外線ビデオカメラ
22が捉えた温度分布を白黒濃淡像またはカラーサーモグ
ラフとしてブラウン管に表示するので、温度の分布と変
化を映像として目視することができ、時系列でも追跡で
きる。
22が捉えた温度分布を白黒濃淡像またはカラーサーモグ
ラフとしてブラウン管に表示するので、温度の分布と変
化を映像として目視することができ、時系列でも追跡で
きる。
【００２７】モニタテレビ24の映像は、ビデオレコーダ
26により 1／2 インチ幅テープのビデオカセットに収録
される。従って、後に研究室等でこのビデオカセットの
映像を分析することもできる。
26により 1／2 インチ幅テープのビデオカセットに収録
される。従って、後に研究室等でこのビデオカセットの
映像を分析することもできる。
【００２８】制御部28a は、熱赤外線ビデオカメラ22の
視野角と映像の解像度（瞬間視野角）の切り換え、映像
の焦点距離の調節及び、装置全般のスイッチ機能をもっ
ている。
視野角と映像の解像度（瞬間視野角）の切り換え、映像
の焦点距離の調節及び、装置全般のスイッチ機能をもっ
ている。
【００２９】ＡＥＲＭＳガンマ線装置30は、自然の環境
ガンマ線をガンマ線検知装置32で捕捉し、これをスペク
トル分析装置34により、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208に分離検出し、計量してペンレコーダ36によ
り連続用紙上に折れ線グラフで記録する一方、デジタル
・データレコーダ38にはデジタル信号でその実態を記録
する。
ガンマ線をガンマ線検知装置32で捕捉し、これをスペク
トル分析装置34により、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208に分離検出し、計量してペンレコーダ36によ
り連続用紙上に折れ線グラフで記録する一方、デジタル
・データレコーダ38にはデジタル信号でその実態を記録
する。
【００３０】ガンマ線検知装置32は、自然のガンマ線を
エネルギーレベルで検出するもので、直径５インチ×高
さ５インチのＮa Ｉシンチレータを４本以上用いてあ
る。データの再現性を高めるには、シンチレータの容量
を可能な限り大きなものにすることが好ましい。なお、
この場合、エネルギー分解能は10％である。
エネルギーレベルで検出するもので、直径５インチ×高
さ５インチのＮa Ｉシンチレータを４本以上用いてあ
る。データの再現性を高めるには、シンチレータの容量
を可能な限り大きなものにすることが好ましい。なお、
この場合、エネルギー分解能は10％である。
【００３１】スペクトル分析装置34は、所定のエネルギ
ーレベルのガンマ線のみを選別し、線量をカウントする
もので、３本のシングルチャンネル・アナライザが使わ
れ、カリウム40、ビスマス 214、タリウム 208の各ガン
マ線を計測できるようにする。
ーレベルのガンマ線のみを選別し、線量をカウントする
もので、３本のシングルチャンネル・アナライザが使わ
れ、カリウム40、ビスマス 214、タリウム 208の各ガン
マ線を計測できるようにする。
【００３２】ペンレコーダ36は５ペン式で、スペクトル
分析装置34から出力されたカリウム40、ビスマス 214、
タリウム 208、ビスマス 214対カリウム40、タリウム 2
08対ビスマス 214のガンマ線の線量及び線量比を連続的
に出力する。
分析装置34から出力されたカリウム40、ビスマス 214、
タリウム 208、ビスマス 214対カリウム40、タリウム 2
08対ビスマス 214のガンマ線の線量及び線量比を連続的
に出力する。
【００３３】制御部28b は、ガンマ線の検出、分析、出
力、記録の指示命令を出す機能をもつ。
力、記録の指示命令を出す機能をもつ。
【００３４】デジタル・データレコーダ38は、スペクト
ル分析装置34から出力されたデータをカセットテープ等
に記録するものである。データ取り込み間隔は 0.5秒置
きで、日・時・分・秒の時刻の記録と共にデジタル入力
で16チャンネル、アナログ入力で64チャンネルを収録す
る能力をもっている。
ル分析装置34から出力されたデータをカセットテープ等
に記録するものである。データ取り込み間隔は 0.5秒置
きで、日・時・分・秒の時刻の記録と共にデジタル入力
で16チャンネル、アナログ入力で64チャンネルを収録す
る能力をもっている。
【００３５】距離計40は、車輪42の回転数を距離のデー
タである電気信号に変え、この距離データは、ビデオレ
コーダ26、ペンレコーダ36、デジタル・データレコーダ
38に送られて、これらに記録される。制御部28c は、距
離計40及びＡＥＲＭＳ赤外線装置20とＡＥＲＭＳガンマ
線装置30に同期信号を送り、各種データ間のシーケンス
をとる機能をもつ。
タである電気信号に変え、この距離データは、ビデオレ
コーダ26、ペンレコーダ36、デジタル・データレコーダ
38に送られて、これらに記録される。制御部28c は、距
離計40及びＡＥＲＭＳ赤外線装置20とＡＥＲＭＳガンマ
線装置30に同期信号を送り、各種データ間のシーケンス
をとる機能をもつ。
【００３６】また、観測車10にはＡＥＲＭＳ赤外線装置
20、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30、及び観測車10の計測系
に電力を供給する機能をもつバッテリーの集合体からな
る電源装置44が搭載されている。
20、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30、及び観測車10の計測系
に電力を供給する機能をもつバッテリーの集合体からな
る電源装置44が搭載されている。
【００３７】熱赤外線ビデオカメラ22及びガンマ線検知
装置32の取り付け構造は任意であるが、トンネルの天井
からできるだけ離れ、且つ揺れが少ないという点で上記
構造が好ましい。
装置32の取り付け構造は任意であるが、トンネルの天井
からできるだけ離れ、且つ揺れが少ないという点で上記
構造が好ましい。
【００３８】次に、上記観測車10を使った検査方法につ
いて、以下説明する。
いて、以下説明する。
【００３９】本実施例では、赤外線及びガンマ線の観測
も共に、観測車10を一定速度、例えば時速５kmで走行さ
せながら所定の測定を行なう。観測車10を走行させなが
ら熱赤外線ビデオカメラ22でトンネル覆工表面を撮影
し、その温度分布をモニタテレビ24に映し出すと同時
に、その映像をビデオレコーダ26によってビデオカセッ
トに記録する。撮影角度は、垂直上方から後方に60°傾
斜させた範囲が好ましい。この場合、ビデオカメラの瞬
間視野角が 1.87mrad のときは、５m 離れた被験体の分
解能は 0.935cmとなる。
も共に、観測車10を一定速度、例えば時速５kmで走行さ
せながら所定の測定を行なう。観測車10を走行させなが
ら熱赤外線ビデオカメラ22でトンネル覆工表面を撮影
し、その温度分布をモニタテレビ24に映し出すと同時
に、その映像をビデオレコーダ26によってビデオカセッ
トに記録する。撮影角度は、垂直上方から後方に60°傾
斜させた範囲が好ましい。この場合、ビデオカメラの瞬
間視野角が 1.87mrad のときは、５m 離れた被験体の分
解能は 0.935cmとなる。
【００４０】同様に観測車10を走行させながら、トンネ
ル覆工から出るガンマ線を 0.5秒間隔でＡＥＲＭＳガン
マ線装置30によって、観測する。ガンマ線検知装置32で
捕捉したガンマ線は、スペクトル分析装置34でカリウム
40、ビスマス 214、タリウム208の各ガンマ線に分離し
てペンレコーダ36及びデジタル・データレコーダ38で記
録する。時速５kmで走行しているとすれば、0.7m間隔で
のガンマ線スペクトルデータが記録される。
ル覆工から出るガンマ線を 0.5秒間隔でＡＥＲＭＳガン
マ線装置30によって、観測する。ガンマ線検知装置32で
捕捉したガンマ線は、スペクトル分析装置34でカリウム
40、ビスマス 214、タリウム208の各ガンマ線に分離し
てペンレコーダ36及びデジタル・データレコーダ38で記
録する。時速５kmで走行しているとすれば、0.7m間隔で
のガンマ線スペクトルデータが記録される。
【００４１】上記観測車10の速度は一例であって、被験
体までの距離、必要な現地の制約に応じて変更できる。
体までの距離、必要な現地の制約に応じて変更できる。
【００４２】このようにして得られたデータは、距離デ
ータで位置を確認しながら次のように分析される。
ータで位置を確認しながら次のように分析される。
【００４３】(1) 空洞 トンネル覆工背面にできる空洞は、主として地下水によ
る土砂の流出が原因である。地下水温は、四季を通じて
変動が小さいので、夏季は気温より低く、冬季は気温よ
り高くなるのが一般的である。そのため地下水の通路と
なっている空洞部では、地下水と同じ温度パターン現象
が見られる。従って、トンネル覆工面では坑内空気と熱
収支を保っているが、空洞化の生じている場所では、地
下水と熱とのやりとりも起こるので、トンネル覆工面の
温度分布を計ると、空洞のある所には低温域または高温
域の温度パターンが現われる。これを熱赤外線ビデオカ
メラ22で捉えると、他の部分とは異なった温度パターン
の映像が現われるので、その部分には空洞があることが
判る。なお、判読の基礎となる坑内空気の温度は現場
で、地下水温度は覆工部の亀裂からの湧き水の温度を参
考にする。
る土砂の流出が原因である。地下水温は、四季を通じて
変動が小さいので、夏季は気温より低く、冬季は気温よ
り高くなるのが一般的である。そのため地下水の通路と
なっている空洞部では、地下水と同じ温度パターン現象
が見られる。従って、トンネル覆工面では坑内空気と熱
収支を保っているが、空洞化の生じている場所では、地
下水と熱とのやりとりも起こるので、トンネル覆工面の
温度分布を計ると、空洞のある所には低温域または高温
域の温度パターンが現われる。これを熱赤外線ビデオカ
メラ22で捉えると、他の部分とは異なった温度パターン
の映像が現われるので、その部分には空洞があることが
判る。なお、判読の基礎となる坑内空気の温度は現場
で、地下水温度は覆工部の亀裂からの湧き水の温度を参
考にする。
【００４４】(2) 亀裂 地中に空間（トンネル）が生ずると、空間周辺の応力場
に変化が生ずる。応力場の変化は変形のエネルギー源と
なり、変形を抑止する力が反作用として働き、その結
果、岩石や土の組織構造に微細な空隙が形成される。そ
の空隙は、初期には気体しか通れない狭いものであって
も、時間の経過につれて拡大し、水も通れるようにな
る。同時に変形も進行し、大きなものとなり、亀裂形成
に至る。但し、亀裂部から常に地下水が滲み出ていると
は限らない。何故なら、亀裂の形成要因と形成時期との
関連で、または地下水脈が有るか否かで乾いていたり、
濡れていたりする場合があるからである。ここで亀裂部
を形態的に詳しく見ると、重なるようにずれているも
の、開くようにしてずれているものとがある。前者は圧
縮力、後者は引張りの力によって形成されたものであ
る。これを熱赤外線ビデオカメラ22で捉えると、坑内温
度と地山温度とに差がある限り、亀裂の形態を反映した
温度分布が現われるので、それを亀裂部と判定すること
ができる。
に変化が生ずる。応力場の変化は変形のエネルギー源と
なり、変形を抑止する力が反作用として働き、その結
果、岩石や土の組織構造に微細な空隙が形成される。そ
の空隙は、初期には気体しか通れない狭いものであって
も、時間の経過につれて拡大し、水も通れるようにな
る。同時に変形も進行し、大きなものとなり、亀裂形成
に至る。但し、亀裂部から常に地下水が滲み出ていると
は限らない。何故なら、亀裂の形成要因と形成時期との
関連で、または地下水脈が有るか否かで乾いていたり、
濡れていたりする場合があるからである。ここで亀裂部
を形態的に詳しく見ると、重なるようにずれているも
の、開くようにしてずれているものとがある。前者は圧
縮力、後者は引張りの力によって形成されたものであ
る。これを熱赤外線ビデオカメラ22で捉えると、坑内温
度と地山温度とに差がある限り、亀裂の形態を反映した
温度分布が現われるので、それを亀裂部と判定すること
ができる。
【００４５】(3) 漏水 トンネル覆工背面に「みず道」と「地下水タンク」があ
り、そこにトンネル内に通じる「通路」が存在するとき
に漏水現象が見られる。漏水量は漏水の幅、厚さ、流下
速度の積で表わすことが出来る。漏水量の多少は「みず
道」「地下水タンク」「通路」等の規模と関連してお
り、空洞探知、亀裂発生要因の評価に際して、重要な情
報を提供してくれる。ここで漏水の幅は、その部分の温
度が周囲の温度と異なるので、ＡＥＲＭＳ赤外線装置20
で温度分布を調べれば、簡単に計測できる。また、漏水
の厚さと流下速度の積が大きいほど地下水タンクの水温
に近くなる。従って、この関係を前もって調べておくこ
とにより、漏水部の温度分布が判れば、漏水の厚さと流
下速度の積、即ち、漏水量が判る。
り、そこにトンネル内に通じる「通路」が存在するとき
に漏水現象が見られる。漏水量は漏水の幅、厚さ、流下
速度の積で表わすことが出来る。漏水量の多少は「みず
道」「地下水タンク」「通路」等の規模と関連してお
り、空洞探知、亀裂発生要因の評価に際して、重要な情
報を提供してくれる。ここで漏水の幅は、その部分の温
度が周囲の温度と異なるので、ＡＥＲＭＳ赤外線装置20
で温度分布を調べれば、簡単に計測できる。また、漏水
の厚さと流下速度の積が大きいほど地下水タンクの水温
に近くなる。従って、この関係を前もって調べておくこ
とにより、漏水部の温度分布が判れば、漏水の厚さと流
下速度の積、即ち、漏水量が判る。
【００４６】(4) 地質・岩質・構造・地震動との関連 トンネル覆工背面の空洞化、覆工面の亀裂、漏水の原因
としては、風化作用、地震活動、火山活動等による地震
動がある。これを判定するのには、岩質、断層、ラドン
・トロンの挙動、地熱と熱水、等の情報を得る必要があ
る。その情報としては、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208といった自然ガンマ線のスペクトル分布が適
している。従って、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30でこれら
のスペクトル分布を観察し、分析することにより、それ
らの問題を評価解析できる。例えば膨潤性の蛇紋岩では
極端にガンマ線が少なく、活断層についてはガンマ線の
成分変化から、また高温熱水ではガンマ線の成分量と成
分比に特徴がでる、といった現象を基に、時系列観測の
中での評価判定に使える。このように観測車10で得たデ
ータを分析することにより、トンネル構造物の亀裂・空
洞物等を発見できるので、必要により問題個所を再度綿
密に検査したり、補修、補強したりできる。
としては、風化作用、地震活動、火山活動等による地震
動がある。これを判定するのには、岩質、断層、ラドン
・トロンの挙動、地熱と熱水、等の情報を得る必要があ
る。その情報としては、カリウム40、ビスマス 214、タ
リウム 208といった自然ガンマ線のスペクトル分布が適
している。従って、ＡＥＲＭＳガンマ線装置30でこれら
のスペクトル分布を観察し、分析することにより、それ
らの問題を評価解析できる。例えば膨潤性の蛇紋岩では
極端にガンマ線が少なく、活断層についてはガンマ線の
成分変化から、また高温熱水ではガンマ線の成分量と成
分比に特徴がでる、といった現象を基に、時系列観測の
中での評価判定に使える。このように観測車10で得たデ
ータを分析することにより、トンネル構造物の亀裂・空
洞物等を発見できるので、必要により問題個所を再度綿
密に検査したり、補修、補強したりできる。
【００４７】以上の判定は、走行中の観測車10の中でも
行えるが、総てのデータはビデオレコーダ26、ペンレコ
ーダ36、デジタル・データレコーダ38に記録されている
ので、研究室に持ち帰ってから行なうこともできる。
行えるが、総てのデータはビデオレコーダ26、ペンレコ
ーダ36、デジタル・データレコーダ38に記録されている
ので、研究室に持ち帰ってから行なうこともできる。
【００４８】以上本発明の検査方法についての一実施例
について説明したが、観測・記録するガンマ線も上記実
施例に限定されるものではなく、本発明がこの実施例に
拘わるものでなく、特許請求の範囲に記載した発明の範
囲内で、適宜変更して実施し得ることは云うまでもな
い。
について説明したが、観測・記録するガンマ線も上記実
施例に限定されるものではなく、本発明がこの実施例に
拘わるものでなく、特許請求の範囲に記載した発明の範
囲内で、適宜変更して実施し得ることは云うまでもな
い。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明の
検査方法によれば、トンネル内を移動しながら連続的に
広範囲の被検部を検査することができるので、トンネル
構造物の安全性に決定的な影響を及ぼすような変化・変
形に先立って、漏水、空洞、亀裂等の発生状況を定期的
に且つ容易に検査することができる。従って、トンネル
構造物の保守、補修といった安全管理を確実に行なって
災害を未然に防止するとができる。
検査方法によれば、トンネル内を移動しながら連続的に
広範囲の被検部を検査することができるので、トンネル
構造物の安全性に決定的な影響を及ぼすような変化・変
形に先立って、漏水、空洞、亀裂等の発生状況を定期的
に且つ容易に検査することができる。従って、トンネル
構造物の保守、補修といった安全管理を確実に行なって
災害を未然に防止するとができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は本発明の検査方法の実施に使用する観
測車の一実施例の要部を概略的に示した側面図。
測車の一実施例の要部を概略的に示した側面図。
【図２】第２図は同実施例に係る観測車の概略平面図。
【図３】第３図は同実施例に係る観測車によるトンネル
内検査の実態を示す側面図。
内検査の実態を示す側面図。
【図４】第４図は同背面図。
【図５】第５図は本発明の検査方法の概略をブロックで
示したダイアグラムである。
示したダイアグラムである。
【符号の説明】 10 観測車 20 ＡＥＲＭＳ赤外線装置 22 熱赤外線ビデオカメラ 24 モニタテレビ 26 ビデオテープレコーダ 30 ＡＥＲＭＳガンマ線装置 32 ガンマ線検知装置 34 スペクトル分析装置 36 ペンレコーダ 38 デジタル・データレコーダ 40 距離計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｅ２１Ｄ 11/00 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】 トンネル構造物の覆工から、またはこれ
を通して発せられる赤外線または放射線を、車輛に搭載
した検知装置によって、移動しながら距離的に若しくは
経時的に観測・記録し、これらの観測値またはその分布
状態によって、空洞・亀裂等を判定することを特徴とす
るトンネル構造物の空洞・亀裂等の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP491895A JP2721314B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | トンネル構造物の空洞・亀裂等の異常を検査する走行車両 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP491895A JP2721314B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | トンネル構造物の空洞・亀裂等の異常を検査する走行車両 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61286673A Division JP2602818B2 (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | トンネル構造物の空洞・亀裂等の異常を検査する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085565A true JPH085565A (ja) | 1996-01-12 |
| JP2721314B2 JP2721314B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=11597008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP491895A Expired - Fee Related JP2721314B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | トンネル構造物の空洞・亀裂等の異常を検査する走行車両 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2721314B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030083359A (ko) * | 2002-04-22 | 2003-10-30 | (주)엠오아이 | 영상처리장치를 이용한 구조물의 균열 자동 인식 방법 및그 분석장치 |
| JP2004525583A (ja) * | 2001-05-07 | 2004-08-19 | フリル システムズ アクチボラゲット | 赤外線に感応する赤外線カメラ |
| KR100478676B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-03-22 | 한양대학교 산학협력단 | 영상입력에 의한 구조물의 균열 탐지장치 및 방법 |
| JP2007232564A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 設備診断支援装置及びシステム並びにコンピュータプログラム |
| KR101028060B1 (ko) * | 2008-09-23 | 2011-04-08 | 한국표준과학연구원 | 열화상 인식을 이용한 전력설비 열화 측정장치 및 방법 |
| CN102590215A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-18 | 郝书亮 | 便携式多功能隧道病害信息采集仪 |
| CN104793259A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 山东大学 | 一种车载式全断面红外探测超前地质预报装置及其方法 |
| RU2636142C2 (ru) * | 2015-12-03 | 2017-11-20 | Бочарникова Елена Александровна | Система сканирующего теплового контроля |
| CN107664039A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-02-06 | 蒋昌霞 | 一种隧道病害治理施工辅助装置 |
| JP2018512558A (ja) * | 2015-03-24 | 2018-05-17 | ユーティリス イスラエル リミテッド | 地下水の検出システムおよび方法 |
| US10884128B2 (en) | 2015-03-24 | 2021-01-05 | Utilis Israel Ltd. | System and method of underground water detection |
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| JPS57152013A (en) * | 1981-03-13 | 1982-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | Automatic travelling dolly for remote monitor |
| JPS60213854A (ja) * | 1984-04-09 | 1985-10-26 | Ricoh Co Ltd | 非破壊内部検査方法 |
| JPS60249083A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-09 | Asahi Koyo Kk | 地質空中探査法及びその装置 |
| JPS6172169A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-14 | 三和テッキ株式会社 | コンクリ−ト壁の表装剥離検知方法 |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP491895A patent/JP2721314B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102590215A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-18 | 郝书亮 | 便携式多功能隧道病害信息采集仪 |
| JP2018512558A (ja) * | 2015-03-24 | 2018-05-17 | ユーティリス イスラエル リミテッド | 地下水の検出システムおよび方法 |
| US10884128B2 (en) | 2015-03-24 | 2021-01-05 | Utilis Israel Ltd. | System and method of underground water detection |
| CN104793259A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 山东大学 | 一种车载式全断面红外探测超前地质预报装置及其方法 |
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| CN107664039A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-02-06 | 蒋昌霞 | 一种隧道病害治理施工辅助装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2721314B2 (ja) | 1998-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |