JPH116715A - 埋設型光歪センサケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤等の歪みを検出するに際し、システムの
構築費用が安価で線状に連続した検出ができるセンサケ
ーブルを提供することである。 【解決手段】 光ファイバ入り保護管３と鋼心ストラン
ド２とを、所定の間隔で介在したスペーサ４に挾着固定
し、そのスペーサ４間の保護管３と鋼心ストランド２と
を被覆材５により被覆し、光ファイバ２４に加わる引張
り荷重をスペーサ４間の鋼心ストランド２により制限す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地盤、道路、堤
防、大形建造物等に埋設され、これらに生じる歪を検知
する埋設型光歪センサケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤、道路、堤防、大形建造物等におい
て発生する地盤沈下、地滑り、陥没等の異常事態の予兆
として生じる機械的歪みを観測検知する方式として、電
気抵抗値や静電容量の変化等で検知するタイプのセンサ
を検知対象物に点在状に埋設した、いわゆるポイントセ
ンサ方式が従来から知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごときポイント
センサ方式によると、センサ相互間に検知不可能な範囲
が生じ、検知対象の長手方向全長にわたる均一な観測検
知ができない問題があった。

【０００４】また、観測地点にトランスジューサやデー
タ伝送装置及びこれらの装置の駆動用電源伝送路を特別
に設ける必要があり、システムの構築費用が嵩むと共に
その保守、管理も大変であるなどの問題もあった。

【０００５】そこで、この発明は、長手方向に均一な観
測検知ができると共に、システムの構築費用も安価にす
む埋設型光歪センサケーブルを提供することを課題とす
る。

【０００６】

【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、この発明に係る埋設型光歪センサケーブルは、光
ファイバを挿通した保護管と、これと並行する鋼心スト
ランドとをこれらの長さ方向に所定の間隔で設けたスペ
ーサに挾着固定し、上記各スペーサ相互間の上記保護管
と鋼心ストランドとを所要の被覆材により被覆してなる
構成としたものである。

【０００７】なお、上記のスペーサを上記被覆材の外径
以内に収まる大きさに形成した構成、或いは上記のスペ
ーサを一対のスペーサ部材により構成し、上記保護管と
鋼心ストランドとをこれらのスペーサ部材間で挾着固定
した構成、上記の一対のスペーサ部材をそれぞれ上記被
覆材より小径の外周面を有する胴部と、その胴部の上下
に一体に設けたつば部とにより形成し、上記各スペーサ
部材の合わせ面の中心部分で鋼心ストランドを、また上
記光ファイバ入り保護管をその鋼心ストランドの上下の
位置で、それぞれ挾着固定した構成をとることができ
る。

【０００８】

【実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付図面に
基づいて説明する。図１から図３に示すように、この発
明の埋設型光歪センサケーブルは、所要長さのセンサケ
ーブル１によって構成される。センサケーブル１はその
中心に鋼心ストランド２が配置されると共に、その鋼心
ストランド２の上下にこれと並行に２本の光ファイバ入
り保護管３が配置される。

【０００９】また、上記センサケーブル１は、長さ方向
に数ｍから１０ｍ程度の間隔でスペーサ４が介在され、
そのスペーサ４間において円形外径面を有する被覆材５
が被覆される。

【００１０】前記のスペーサ４は、図３（ａ）に示すよ
うに、一対の金属製のスペーサ部材６、６とこれらを結
合するボルト７、７’より構成される。各スペーサ部材
６、６は、それぞれ上下方向の共通した一つの合わせ面
８を有し、その合わせ面８の両側において内向きに開放
された半円筒形の胴部９と、その胴部９の開放面側の上
下に形成されたつば部１１とからなる。各つば部１１の
外周面は被覆材５の外周面と一致する径を有するが、上
記胴部９の外周面はつば部１１及び被覆材５より小径で
あり、その胴部９の外周面の部分が凹所１２となる（図
１及び図３（ａ）参照）。

【００１１】上記の胴部９の合わせ面８側の中央部分に
長手方向の半円形の溝１３が形成されると共に、その溝
１３の上下に所要の間隔をおいてこれより幅の狭い溝１
４が形成される。これらの溝１３、１４は、二つのスペ
ーサ部材６、６を合わせ面８で合わせてスペーサ４を構
成した場合に、それぞれスペーサ４中心の大径孔１５
と、その上下に２つの小径孔１６、１６を形成する。

【００１２】上記の大径孔１５に鋼心ストランド２が挿
通されると共に、各小径孔１６、１６に光ファイバー入
り保護管３が挿通され、各スペーサ部材６、６の胴部９
の間及びつば部１１の間にそれぞれボルト７、７’を螺
入して２つのスペーサ部材６、６を締結することによ
り、鋼心ストランド２と保護管３とを挾着固定し、これ
らをスペーサ４と一体化させる。

【００１３】なお、製作の際は、２つのスペーサ部材
６、６を分離した状態で、それぞれの溝１３、１４に鋼
心ストランド２及び光ファイバ入り保護管３をそれぞれ
嵌めたうえで、２つのスペーサ部材６、６を合わせ面８
で合わせ、ボルト７、７’により締め付けて挾着固定す
る。

【００１４】一方、前記の被覆材５は、図３（ｂ）に示
すように半割形の長尺な一対のゴム等のモールド部材１
７、１７により形成される。これらのモールド部材１
７、１７は共通した一つの合わせ面１８を有し、その合
わせ面１８の中央部分に長手方向の半円形の溝１９が形
成されると共に、その溝１９の上下に所要の間隔をおい
てこれより幅の狭い溝２１が形成される。

【００１５】これらの溝１９、２１は、２つのモールド
部材１７、１７を合わせ面１８で合わせて被覆材５を構
成した場合に、それぞれ中心の大径孔２２と、その上下
に２つの小径孔２３、２３を形成する。これらの大径孔
２２及び小径孔２３、２３は、前記のスペーサ４の大径
孔１５と小径孔１６、１６と同一径であり、かつ芯が合
うように形成される。

【００１６】上記被覆材５の大径孔２２には前記の鋼心
ストランド２が挿通されると共に、小径孔２３、２３に
は前記光ファイバ入り保護管３が挿通され、両方のモー
ルド部材１７、１７はその合わせ面１８で接着すること
により一体化される。

【００１７】なお、製作の際には、スペーサ４の場合と
同様に、２つのモールド部材１７、１７を分離した状態
で、それぞれの溝１９、２１に鋼心ストランド２及び光
ファイバ入り保護管３を嵌めたうえで、２つのモールド
部材１７、１７を接着する。

【００１８】上記の光ファイバ入り保護管３はＳＵＳ製
であり、その内部にシングルモード型の光ファイバ２４
が挿通される。また保護管３の内部にシリコーン樹脂等
でなる充填材２５が充填され、保護管３と光ファイバ２
４とが一体化される（図３（ｃ）参照）。

【００１９】実施形態の埋設型光歪センサケーブルは以
上のごときものであり、そのセンサケーブル１を地盤２
８（図１参照）に埋設する際は、いわゆるフローモール
工法によってマンホール間の地盤２８中に所要径の掘削
孔を掘削したのち、その掘削孔に引き込むことにより埋
設される。鋼心ストランド２の両端部はマンホール内に
おいて接続箱２６に固定される。光ファイバ２４は、上
記の接続箱２６を経て歪計測器２７に接続される。

【００２０】上記の光ファイバ２４は、センサケーブル
１の一方の端で相互にループ状に接続して、一方向から
観測するようにしてもよいが、２本の光ファイバ２４を
独立に設け、一方の光ファイバ２４を予備とするか、或
いは両方の光ファイバ２４を両端の別の接続箱２６を経
て別の歪計測器２７に接続し、それぞれ逆方向から観測
するようにしてもよい（図１の一点鎖線参照）。

【００２１】上記のセンサケーブル１を地盤２８にフロ
ーモール工法によって埋設する際、スペーサ４は被覆材
５の外径以内に収まっているので、センサケーブル１を
掘削坑に引込む際にスペーサ４が抵抗になることがな
い。またセンサケーブル１に作用する引張り荷重は、各
スペーサ４の間ごとの鋼心ストランド２により支持され
るため、光ファイバー２４に過大な荷重がかかることが
防止される。

【００２２】また、掘削坑への引込みが完了した状態に
おいては、ケーブル１のスペーサ４の部分の凹所１２に
土壌等が嵌入するため、センサケーブル１の引抜き抵抗
が増大する。

【００２３】更に、センサケーブル１に作用する地盤の
圧力は、主に上下方向に作用するので、スペーサ４のつ
ば部１１を上下に設けて上下方向の耐曲げ荷重を増大さ
せ、その耐曲げ荷重の大きい上下方向に２本の光ファイ
バ入り保護管３を配置するようにしている。

【００２４】上記のように、この発明のケーブル１を地
盤中に埋設して観測システムを構築し、歪計測器２７か
ら検知光を光ファイバ２４に送り出すと、地盤の一部に
地滑りの予兆等の異常が発生している場合には、センサ
ケーブル１を通じて光ファイバ２４に伸び歪みが発生す
るため、その地点において検知光の散乱現象が生じる。

【００２５】この散乱光のうちブリルアン散乱光は、従
来から知られているように、光ファイバ２４の歪みの大
きさに応じて散乱光の波長が検知光の波長からシフトす
る。従って、その散乱光を受光して波長のシフト量を読
取ることにより、歪みの大きさを検知することができ、
またその散乱光の到達時間から歪みの発生地点を知るこ
とができる。

【００２６】この場合、地盤の歪みによってセンサケー
ブル１に作用する引張り荷重は、２つのスペーサ４間に
固定された鋼心ストランド２により受けられ、その鋼心
ストランド２の伸びと同等の伸びがそのスペーサ４間の
光ファイバ２４に与えられる結果、光ファイバ２４は平
均的に引き伸ばされる。歪計測器２７において検知され
る光ファイバ２４の歪みの大きさは、スペーサ４間の平
均歪みとして検知されることになる。

【００２７】なお、スペーサ４が無く、単に鋼心ストラ
ンド２と光ファイバ入り保護管３とを長尺のモールド部
材１７、１７に挟んだ構造であるとすると、鋼心ストラ
ンド２の伸び量が大きくなるため、地盤が歪むとその地
点の光ファイバが極部的に大きく歪む。このため、光フ
ァイバの歪みは平均化されることがなく、従って高感
度、高精度に歪みを検知することができるが、光ファイ
バ２４が破断されやすい欠点がある。

【００２８】しかるに、この発明のように、光ファイバ
入り保護管３と鋼心ストランド２を数ｍ〜１０ｍ程度の
間隔のスペーサ４で固定してあると、光ファイバ２４の
伸びはスペーサ４間の鋼心ストランド２の伸びを越える
ことがないので、感度や精度の点では幾分低下するが長
寿命となり、実用に耐えることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、観測
対象に所要長さにわたりセンサケーブルを埋設すること
により、観測地点には電源装置や伝送装置などの器具が
不要であるため、システムが安価であると共に、地盤等
の歪みを長い距離にわたりすき間無く線状に検出するこ
とができる。

【００３０】また、センサケーブルの途中に所定の間隔
で介在したスペーサに鋼心ストランドと光ファイバ入り
保護管とを固定したことにより、光ファイバに過大な引
張り荷重が作用することがなく、長寿命である効果があ
り、掘削坑中に引込んで埋設する工法を採用する場合に
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の一部省略正面図

【図２】同上の一部拡大正面図

【図３】（ａ）図２のａ−ａ線の断面図 （ｂ）図２のｂ−ｂ線の断面図 （ｃ）光ファイバ入り保護管の拡大断面図

【符号の説明】

１ センサケーブル ２ 鋼心ストランド ３ 保護管 ４ スペーサ ５ 被覆材 ６ スペーサ部材 ７、７’ ボルト ８ 合わせ面 ９ 胴部 １１ つば部 １２ 凹所 １３ 溝 １４ 溝 １５ 大径孔 １６ 小径孔 １７ モールド部材 １８ 合わせ面 １９ 溝 ２１ 溝 ２２ 大径孔 ２３ 小径孔 ２４ 光ファイバ ２５ 充填剤 ２６ 接続箱 ２７ 歪計測器 ２８ 地盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバを挿通した保護管と、これと
   並行する鋼心ストランドとをこれらの長さ方向に所定の
   間隔で設けたスペーサに挾着固定し、上記各スペーサ相
   互間の上記保護管と鋼心ストランドとを所要の被覆材に
   より被覆してなる埋設型光歪センサケーブル。
2. 【請求項２】 上記のスペーサを上記被覆材の外径以内
   に収まる大きさに形成してなる請求項１に記載の埋設型
   光歪センサケーブル。
3. 【請求項３】 上記のスペーサを対向一対のスペーサ部
   材により構成し、上記保護管と鋼心ストランドとをこれ
   らのスペーサ部材間で挾着固定してなる請求項１又は２
   に記載の埋設光歪センサケーブル。
4. 【請求項４】 上記の一対のスペーサ部材をそれぞれ上
   記被覆材より小径の外周面を有する胴部と、その胴部の
   上下に一体に設けたつば部とにより形成し、上記各スペ
   ーサ部材の合わせ面の中心部分で上記鋼心ストランド
   を、また上記光ファイバ入り保護管をその鋼心ストラン
   ドの上下の位置で、それぞれ挾着固定してなる請求項３
   に記載の埋設型光歪センサケーブル。