JPH1062166A - 深度計測方法 - Google Patents

深度計測方法

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JPH1062166A
JPH1062166A JP21736196A JP21736196A JPH1062166A JP H1062166 A JPH1062166 A JP H1062166A JP 21736196 A JP21736196 A JP 21736196A JP 21736196 A JP21736196 A JP 21736196A JP H1062166 A JPH1062166 A JP H1062166A
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JIDO SEIGYO GIJUTSU KENKYUSHO
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に長い使用期間においても、地中地盤内
に設置された計測管の傾斜角を傾斜計により測定すべき
深度の深さの精度を向上させることができる、傾斜角を
一定の深度ごとに測定する際の深度計測方法を提供す
る。 【解決手段】 計測管(2) の上端と下端近くに正確に既
知の距離を隔てて深度の基準となる上部および下部基準
溝(30,30′) を設け、深度の計測前に、ケーブル(4) に
より吊るされた傾斜計(10)を計測管の中へ挿入し、傾斜
計の下部ローラ(11 ′) と上部基準溝との接触および次
の下部基準溝との接触により上部および下部基準溝の間
の距離を深度計の信号に基づいて地上の計測器(6) によ
り算出し、二つの基準溝の間の既知の距離を較正用基準
値として、深度計が実測した二点間距離との差を求め、
この差を深度計が測定した各深度の実測値に比例配分し
て実測値の修正を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木建築の分野で
傾斜角自動測定装置を用いて地中地盤内に設置された計
測管の傾斜角を一定の深度ごとに測定する際の深度計測
方法に関する。傾斜角自動測定装置は、最近では活断層
のモニタとして地震予知に、また予め地中杭に計測管を
設置しておき、地震後の杭の変形を調べて地盤の液状化
状態および杭の機能調査等の分野での利用も行なわれて
いる。
【0002】
【従来の技術】従来の傾斜角自動測定装置を図2に示
す。地中地盤1内に傾斜計測用の計測管2が所定の深度
まで設置されており、本例では、外径75×75 mm の角パ
イプを用いている。一方、地盤1上には、計測管2に隣
接してケーシング3が配置され、このケーシング3の一
端側にケーブル4が巻回されたドラム5が回転可能に取
り付けられている。また、ケーブル4と反対側のケーシ
ング3には、計測管2の傾斜角や深度を測定する計測器
6が取り付けられている。
【0003】ケーシング3のドラム5と反対側の端面に
は、二つの支持アーム6、7を有するブラケット8が固
定されている。一方の支持アーム6の末端には、ドラム
5からのケーブル4を変向させる変向ローラ9が回転可
能に取り付けられている。傾斜計10が、ドラム5から
変向ローラ9を経て降下するケーブル4により計測管2
内に吊り下げられている。この傾斜計10は、内部に傾
斜角を電気信号に変換する変換器を内蔵している。傾斜
計10の一方の側には、固定ローラ11、11′が上下
に取り付けられ、かつ反対側の中央には、板ばね12が
固定され、この板ばね12の上下の端部にローラ13、
13′が回転可能に取り付けられている。
【0004】したがって、ばね板12のばね力により傾
斜計10の固定ローラ11、11′がその反対側の計測
管内壁に押しつけられ、上下の固定ローラ11、11′
により計測管2の内壁面の傾斜角を検知して、傾斜計1
0の内部の変換器により電気信号に変換される。変換さ
れた電気信号はケーブル4を経て、地上のケーブル端末
が接続された計測器6に送られる。この計測器6は内部
に電源、増幅器、アナログ/デジタル変換器、演算処理
・記憶機能を有するマイクロコンピュータ等を内蔵して
いる。
【0005】図2に示した傾斜角自動測定装置は、また
計測管2内の傾斜計10の位置する深度を測定するため
に深度計を備え、この深度計は、ブラケット8のもう一
つの水平アーム7に回転可能に取り付けられたケーブル
4の移動距離を測定するプーリー14を有し、この移動
距離測定プーリー14の周面はケーブル4の表面にスリ
ップしないように接触しており、ケーブル4の移動距離
を回転角に変換する(この例では、移動距離測定プーリ
ー14の一回転当たりのケーブルの移動距離は250 mmに
設計されている) 。さらに、移動距離測定プーリー14
と同軸にロータリーエンコーダ15が取り付けられ、こ
のロータリーエンコーダ15は前記移動距離測定プーリ
ー14の回転角を電気信号に変換して、計測器6に導
き、この計測器6の出力からケーブルの移動距離が求め
られる。移動距離測定プーリー14に対向して前記アー
ム7に押さえローラ16が回転可能に取り付けられ、こ
のローラ16は定められた一定のばね力でケーブル4を
移動距離測定プーリー14に押しつけることにより、ケ
ーブル4と移動距離測定プーリー14のスリップを防止
している。
【0006】これらの移動距離測定プーリー14、ロー
タリーエンコーダ15、押さえローラ16は、ケーブル
4、傾斜計10、計測管2と共に一つの深度計を構成す
る。このような深度計を備えた傾斜角自動測定装置は、
第一の面として、通常地中地盤内の計測管の1m または
50 cm 毎の深度の傾斜角を最小読み取り精度2×10 -5
ジアン程度のきわめて高い精度で測定し、日時を隔てて
前回と同じ測定を行い、前者(すなわち、初期値)と後
者(すなわち、今回測定値)との各深度毎の傾斜角の差
を求めることを目的としている。
【0007】計測管は、通常数十メートルから数百メー
トルの長さの物が設置され、もともと鉛直または一定の
角度で設置することが不可能であり、局部変形などもあ
って、この両者の測定地点(深度)が異なった場合、過
大な誤差を生じ、両者の差を取る意味が基本的に失われ
てしまう結果となる。具体的に要求される深度計の正確
さ(精度)の目安は、計測管の直径または対辺の1/2 、
例えば75 mm の角パイプの場合75/2=37.5 mm 程度で、
今全長を100mとした場合、37.5/100000 =3.75×10-4
きわめて高い値である。
【0008】第二の面として、傾斜角自動測定装置の使
用期間(計測期間)は数カ月から数十年の長きに及ぶ。
この長期にわたる計測期間内において前記第一の面を満
足するものでなければならない。しかしながら、従来の
深度測定では次に述べる理由に依り、前記第一および第
二の面を満足するものではなかった。図2、特に深度計
の上部構造を示す図3において、17は移動距離測定プ
ーリー14の中心と押さえローラ16の中心を結ぶ中心
線を示す。Lは移動距離測定プーリー14の中心からケ
ーブル4の中心までの距離を示す。ケーブル4の中心軸
が、前記中心線17と直交する移動距離測定プーリー1
4の接線18と平行しかつ移動距離測定プーリー14が
正確な寸法を有する限りにおいては、移動距離測定プー
リー14の回転はケーブル6の移動距離を正確に示す
が、ケーブル4が移動距離測定プーリー14の側へもし
くは押さえローラ16の側に湾曲した場合には、ケーブ
ル4の実質的移動距離を示さない。実際問題として、ケ
ーブル4の中心軸が接線18に平行することはきわめて
稀であり、多くの場合必ず移動距離測定プーリー14ま
たは押さえローラ16の側へ湾曲する。
【0009】このような従来の深度計の誤差を試算して
見ると、ケーブル4が図2のように移動距離測定プーリ
ー14の方へ湾曲し、その曲率半径19を今1000 mm お
よびケーブル4の表面からケーブル中心軸までの距離を
20とし、その距離を5.5mmとした場合、ケーブル4 の
移動距離測定プーリー14に接触する面の圧縮歪みはお
よそ5.5/1000となる。今、計測深度を100 mmとした場合
の累積誤差は100 m ×5.5/1000=0.55 mの誤差となり、
深度計の第一の面で述べた3.75 mm に対し余りにも過大
であり、場合によっては1測点ピッチ以上の距離誤差と
なってしまい、到底容認できる値ではない。しかしなが
ら、現実問題として、このような現象は容易に発生する
現象である。
【0010】前述したように、ケーブル4がいずれかの
方向に湾曲し、その曲率半径19および移動距離測定プ
ーリー14の中心からケーブルの中心までの距離Lが変
化した場合、ケーブル4の実質的な移動量はそのときそ
のときの曲率半径19および距離Lの大きさにより変化
する。このため、計測誤差を発生することになる。曲率
半径19、距離Lの大きさは、現実問題として一定とは
言えず、種々の要因により変化し、計測誤差を生じる。
【0011】次に、曲率半径19および距離Lの変化の
要因を述べると、第一の要因として、ケーブルの太さに
より変化することがあげられる。ケーブルの正確な太さ
は種類により製造年月(ロット)により異なり、計測期
間中にケーブルを交換した場合に変化する。第二に、ケ
ーブルの硬さにより変化する。硬さは、ケーブルの種
類、そのときそのときの温度および製造後の経時日数な
どにより変化する。第三の要因として、ケーブル4の湾
曲の度合い、すなわち曲率半径により変化する点があげ
られる。
【0012】以上述べた第一、第二および第三の要因が
単独でまたは重合して発生し、前述した従来の深度の誤
差の試算に示す過大な誤差を発生させる結果となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、きわめて長い使用期間においても、地中地盤内
に設置された計測管の傾斜角を傾斜計により測定すべき
各深度の深さの精度を向上させることができる、傾斜角
を一定の深度ごとに測定する際の深度計測方法を提供す
ることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明による深度計測方法は、計測管の上端と下
端の近くに正確に既知の距離を隔てて深度の基準となる
上部および下部基準溝を予め設け、深度を計測する前
に、ケーブルにより吊るされた傾斜計を計測管の中へ挿
入し、傾斜計の下部ローラと上部基準溝との接触および
次の下部基準溝との接触に依り上部および下部基準溝の
間の距離を深度計の信号に基づいて地上の計測器により
算出し、前記二個の基準溝の間の既知の距離を較正用基
準値として、前記深度計が実測した二点間距離との差を
求め、この差を深度計が測定した各深度の実測値に比例
配分して実測値の修正を行なうことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の方法を実施の形態
により詳細に説明する。従来技術と同じ箇所は図2を参
照して説明してあるので、その説明は省略する。図1に
おいて、本発明により、傾斜角自動測定装置の計測管2
の上端近くと下端近くに上下に正確に既知の距離を隔て
て対向する壁面にそれぞれV形横断面の上部および下部
基準溝30、30′を設けてある。そして、さらに傾斜
角自動測定装置の深度計測に先行して、ケーブル4によ
り吊るされた傾斜計10を計測管2の中へ挿入し、傾斜
計10の下部固定ローラ11′が上部基準溝30を通過
する時点で傾斜角が大きく変化(スイッチ動作)するの
で、この大きな変化を基準信号として、下部基準溝3
0′までの距離を深度計のロータリーエンコーダ15か
らの信号に基づいて地上の計測器6により算出する。一
方、上下の二個の基準溝30、30′の間の正確な前記
既知の距離を較正(キャリブレーション)用基準値とし
て、深度計が実測した前記二点間距離との差を求め、こ
の差を深度計が測定した各深度の実測値に比例配分して
実測値の修正を行なう。そして、この修正された深度を
用いて傾斜角自動測定装置に依り各深度の傾斜角を測定
する。
【0016】なお、傾斜計10の上部固定ローラ11が
基準溝30を通過する際も下部固定ローラ11′の場合
と同じように傾斜角が大きく変化するが、傾斜の方向が
逆であり、上部固定ローラ11かまたは下部固定ローラ
11′かの判別は可能である。これらの処理は全て地上
に設置された計測器6が内蔵するマイクロコンピュータ
により迅速かつ正確に行なわれる。
【0017】傾斜角自動測定装置の深度計の誤差は、従
来の深度計の誤差の要因について前述したように本質的
には免れないが、計測の時間的間隔が短時間(数十分〜
数時間程度)で計測条件が変わらなければ、これらの要
因による誤差は無視できるほどに僅少化する。なお、傾
斜計を一度下部基準溝まで降下させることは、測定精度
を上げる観点から慣らし運転として通常行なわれている
ことで、特に計測時間が長くなるものではない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、傾斜角の計測のたびごとに毎回深度計の較正を行
なうので、傾斜角自動測定装置の傾斜計に使用される各
深度の値は、常に基準値により較正された値であり、計
測期間が数十年の長期にわたっても本発明の深度計測法
により各深度を正確に求めることができる。
【0019】このようにして、結果的に地中地盤内の計
測管の各深度ごとの傾斜角の初期値との差分を前述した
2×10-5ラジアン程度のきわめて高い精度で長期間保
持することが初めて可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方法を実施するための深度計を備
えた傾斜角自動測定装置の部分断面を含む側面図であ
る。
【図2】従来技術の方法を実施するための深度計を備え
た傾斜角自動測定装置の部分断面を含む側面図である。
【図3】深度計の上部構造を示す拡大図である。
【符号の説明】
1 地中地盤 2 計測管 4 ケーブル 6 計測器 10 傾斜計 11′ 下部ローラ 14 移動距離測定プーリー 15 ロータリーエンコーダ 30 上部基準溝 30′ 下部基準溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中地盤内に設置された計測管内をケー
    ブルにより吊るされて上下に走行可能な、計測管の傾斜
    を測定する傾斜計と、この傾斜計を吊るすケーブルと接
    触して回転する移動距離測定用プーリーと、これと同軸
    のロータリーエンコーダとからなるケーブルの移動距離
    を測定する深度計を備えた傾斜角自動測定装置を用いて
    前記計測管の傾斜角を一定の深度ごとに測定する際の深
    度計測方法において、 計測管の上端と下端の近くに正確に既知の距離を隔てて
    深度の基準となる上部および下部基準溝を予め設け、深
    度を計測する前に、ケーブルにより吊るされた傾斜計を
    計測管の中へ挿入し、傾斜計の下部ローラと上部基準溝
    との接触および次の下部基準溝との接触に依り上部およ
    び下部基準溝の間の距離を深度計の信号に基づいて地上
    の計測器により算出し、前記二個の基準溝の間の既知の
    距離を較正用基準値として、前記深度計が実測した二点
    間距離との差を求め、この差を深度計が測定した各深度
    の実測値に比例配分して実測値の修正を行なうことを特
    徴とする方法。
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