JPS60203723A - 地盤内の変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ、　）　技術分野 本発明は、地盤内の測定基準箇所に対する測定対象箇所
の変位を変位変換器（いわり）る変位旧）により電気量
に変換して検出する地盤内の変位検出装置に関するもの
である。１ （ｂ）　従来技術 地盤内の変位検出装置として、沈下Ｍ（測定装置がある
。この沈下量測定装置は、地下水の汲み上げや地下工事
等の都市土木に起因した地盤沈下の調査、あるいは海洋
土木に先がけ海底地盤の動的推移等の調査において不ｉ
ｉＪ欠な様相であり、またアースダムやロックフィルダ
１１のような盛土した堤内土砂の鉛直方向の沈下量をｄ
ｌす定する場合においても重要なものである。

この沈下量測定装置のうち、後者のダムに用いるものは
、一般に層別沈下量測定装置または層別沈下Ｍ１と称さ
れており、積層された各地層別にその沈下量を測定する
もので、ダムの施行中および施行後に各地層別に沈下量
を計測するのに広く使用されている。

従来、この種の層別沈下Ｒ測定装置は、第１図に示され
るように、掘下げた基礎（固定層）ａのアンカ一部ａ１
に、例えば、塩化ビニール製のガイドを兼ねた主管（支
柱パイプ）ｂを接手（ジョイン１〜）Ｃを介して植設し
、この主管すに一定の間隔を置いて金属材による複数の
クロスアームｄを摺動し得るようにして水平に設け、こ
のクロスアーｔＸｄの自由端部に各沈降板（沈下板とも
いう）ｅを取付け、他方盛土した地上ｆに突出した上記
主管すの上部ｂ１にパネル盤ｇを設け、−に記地」―ｆ
に設置された巻上機りの巻］ニドラムに巻装されたケー
ブル（吊りローブ）ｉの一端に、電磁石による磁気誘導
型探索子ｊを附設し、このケーブルｉに繋がれた磁気誘
導型枠索子ｊを、上記パネル盤ｇに附設されたガイドロ
ーラｇ１を介して、上記主管すに附設された上記クロス
アームｄの近傍を昇降し得るようにして設けたものであ
る。

上述した従来の層別沈下量測定装置は、例えば、ダムの
盛土した堤内土砂の沈下量を測定する場合、予め、土砂
に埋設された上記主管す内にケーブルｉをガイドローラ
ｇ１を介して繰り出し、このケーブルｉの一端部に附設
された磁気誘導型探索子ｊを無接触の状態で降下させる
ことにより、この磁気誘導型探索子ｊが土砂によって沈
下する上記沈降板ｅと一体の金属材によるクロスアーム
ｄの沈下量を検出し、これを上記ケーブルｉを介して操
作パネルｇの表示部ｇ２に感知させて、反応のあった所
のスケールを読み取り、沈下量を測定するようにしたも
のである。

しかしながら、上述した従来の層別沈下量測定装置は、
ダムの施工とともにアンカ一部ａ１、クロスアームｄ、
各沈降板ｅの埋設を行わなければならないため、装置の
設定が厄介で且つ長期に亘るという９１点がある。また
、ダムのような人工建造物の場合であれば、上記の手間
を除外すれは該装置を設置することは可能であるが、既
成の地盤や海１戊地盤の沈下量を測定する場合には、そ
の地盤を掘り下げたーヒで該装置を埋設することとなり
、その埋設作業スペーろをとれるだけの大きな孔を穿設
することは、技術的、経済的な面より著しく実現が困難
である。

一方、」二連のような従来装置の難点を解消、するには
、変位変換器の本体側または、その変位変換器の変位感
知部に一端が連結された変位伝達ロッドの他端に、例え
ば、ねじ作用により拡縮するパンタグラフ形のアンカー
を設け、そのパンタグラフ形のアンカーとねじ結合する
操作ロッドを地−ヒに延設すればよいと考えられる。

このような層別沈下量８１す定装置において、これを１
１１１定対象とする地盤に穿設した観測孔に挿入し、所
定の深さ位置で、操作ロッ１くを回動しパンタグラフ形
のアンカーを拡開させて観測孔周壁に食い込ませること
によって、変位伝達ロッドの他端または変位変換器の本
体側を地盤に固定することは可能である。

しかしながら、このように構成した層別沈下量測定装置
は、観測孔内の地盤（例えば土砂）を固定部（反力部）
にして操作ロッドを回すことになるので、地盤が相当な
硬さを有しない場合には、アンカーが空回りしてアンカ
ーを開かせることができない。また、パンタグラフ形の
アンカーを開閉させる機構が重く、特に嵩張ってしまう
ため、操作ロッドや変位変換器からの検出信号導出用の
ケーブル等を複数導出することができず、従って多層に
亘る変位を検出することができないという難点がある。

（Ｃ）　目的 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、簡単な構成で、地盤中に穿設した観測孔
内に多段のアンカーを所定深さ位置に正確且つ確実にし
かも容易に設置することができ、もって既設の人工建造
物や海底地盤の沈下量等の変位を多層にわたり検出する
ことができる地盤内の変位検出装置を提供することにあ
る。

（ｄ）　構成 本発明は、地盤内の測定基準箇所に対する測定対象箇所
の変位を変位変換器により電気量に変換して検出する地
盤内の変位検出装置において、本体側部材に刻し変位感
知部が相対的に変位しその変位に対応する検出信号を出
力する変位変換器と、この変位変換器の変位感知部に一
端が連結さオした変位伝達ロッドと、この変位伝達ロッ
ドの他端部に設けられスライダと少なくとも１対のリン
クとでスライダクランク機構が形成され前記スライダを
慴動させることにより前記対をなすリンクが傘状に開閉
するアンカ一部と、このアンカ一部に近接して前記変位
伝達ロッドに固定され外部より圧力流体を供給または排
出することにより前記スライダを摺動せしめる流体圧ジ
ヤツキとを備え、地盤内に穿設された観測孔内の所定位
置に挿入し外部より圧力を高めた流体を前記流体圧ジヤ
ツキに供給することにより、前記アンカ一部を傘状に開
かせて前記ｉ１測孔の側壁に圧入固定せしめるように構
成したことを特徴とするものであり、このような構成と
することによって、上記目的を完全に達成することがで
きる。

以下、本発明の構成を、図示の一実施例に基づいて詳細
に説明する。

第２図は、本発明の要部であるアンカ一部の一実施例の
構成を示す側面図であり、４１す定対象である地盤に穿
設された観測孔内に設置された状態を示している。

同図において、ｌは測定対象であるところの海底あるい
は工事現場等の地盤であり、穿孔機等により所定深さの
観測孔２が穿たれている。

３は、この観測孔２中に挿入されたステンレス製の変位
伝達ロッドであり、その先端側には流体圧ジヤツキとし
ての油圧ジヤツキ４が取付部材５により抱持されるよう
にして固定されている。この油圧ジヤツキ４は、変位伝
達ロッド３の先端側に向けてピストンロッド６が突出し
ており、地上部に設けられた図示省略の圧縮ポンプから
油圧パイプ７を介して供給される窒素ガスあるいはａｌ
によりピストンロツド６の押出しが行われる。油圧ジヤ
ツキ４より突出したピストンロツ１り６の先端部は、変
位伝達ロッド３に慴動自在に嵌挿されたスライダ８の一
方の面（図においては上端面）に当接されている。この
スライダ８には第１のリンク９の一端がピン１０により
回動自在に枢支されており、その第１のリンク９の中間
部には第２のリンク１１の一端がピン１２により回動自
在に４区支されており、さらにこの第２のリンク１１の
他ｇ１．１は変位伝達ロッド３の先端に固着された・ア
ンカー尖端部１３にピン１４をもって回動自在に枢支さ
れている。これら第１のリンク９、第２のリンク１１は
、変位伝達ロッド３の囲りに４箇所対称的な位１直に配
設されており、さらにスライダ８および変位伝達ロッド
３の４部材を力１１えて、スライダクランク機構（また
はスライダクランク連鎖）を構成するとともにこれが開
いたとき観測孔２の側壁に食いこんで変位伝達ロッド３
を固定する役目を果すアンカ一部１５を構成している。

１６はストッパであり、スライダ８がピストンロツド６
により所定距離だけ押し下げらｈたとき、それまで変位
伝達ロッド３内に穿設されたスリット（図示せず）内に
直入されていたストッパ１６の一端が突出してスライダ
８の上端面を係止し、スライダ８の上方への復帰を阻止
する。１７は、後述する変位変換器と接続されている変
位伝達ロッド３を周囲の土砂と隔絶するためのケーシン
グバイブであり、このバイブ１７によって変位伝達ロッ
ド３が周囲の土砂と接触してその変位を阻止されるのが
防止される。従って、このケーシングバイブ１７は、摩
擦係数が小さい塩化ビニール等のパイプが用いられ、そ
の端部は截頭円錐状のゴムシールによってシーリングさ
れている。

上述のように構成された第２図示のアンカーの作用につ
き説明するに、地盤ｌに穿孔機等によりポーリングを行
って観測孔２を穿った後、油圧ジヤツキ４　（シリンダ
）内に図示省１１１８の圧縮ポンプより加圧された流体
（油）を油圧バイブ７を介して供給すると、油圧ジヤツ
キ４内のピストン（図示せずりが移動しこれに連結され
たピストンロット６も次第に降ドし、アンカ一部１５の
スライダ８を図中、ト方向に押し下げる。すると、それ
まで、変位伝達ロッド３と略平行な状態に折畳まれてい
た第１のリンク９および第２のリンク１１は、各端部を
枢支するピン１０および１４間の距離が短くなっていく
ため次第に変位伝達ロツ１−３に対する角度を増して行
くようにして開いて行き、遂には第２図に示すように略
９０°まて回動し地盤１の観測孔２の側４）１丈にその
先端部が食い込む（圧入する）。

このようにして、変位伝達ロット３は、アンカ一部１５
により？？３１劃孔２内孔２内の深さの地盤に確実に固
定される。

第３図（ａ）は、本発明に係る変位変換器の一実施例の
構成を示す縦断面図であり、同図（ｂ）、（ｃ）および
（、ｄ）は、それぞれ同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面
図、Ｂ−１３線断面図およびＣ−Ｃ線断面図である。

第３図（ａ）〜（ｄ）において、変位変換器１８の本体
は、円筒状の保護筒１９により外周が保護され、その両
端には蓋体２０ａ、２０ｂかそれぞ、ｈ螺合されている
。この蓋体２０ａ、２０ｂのうち、一方の蓋体２０ａに
は、同実施例の場合６箇所に導通孔２１が穿設されてお
り、変位変換器１８内部より変位感知部としての６木の
ロッド２２が繰り出しくまたは繰り込み）自在な状態で
突出し、その突出した部分は変位変換器１８内の気密を
保持するためのシール１〜バイブ２３内に嵌入されてい
る。変位変換器１８より突出した各ロッド２２の先端は
、それぞれ第２図で示した変位伝達ロット３の一端と接
続さ４している。蓋体２０ａのうち、変位変換器１８内
部側の血中央部には柱状をなす台座２４が固設されてい
る。この台座２４には、軸方向に沿って且つ互いに６０
０の角度間隔を隔てて６枚のカンチレバー２５の一端側
が固定されており、そのカンチレバー２５の面は変位感
知部としての各ロッド２２の変位方向とは直交するよう
に設定され、各ロッド２２の変位変換器１８内の一端と
各カンチレバー２５の他端との間には、それぞれコイル
スプリング２６が懸架されてし）る。カンチレバー２５
の面上にはそｈぞれひすみを受けてその抵抗値変化する
ひずみゲージ２７が添着されている。このひずみゲージ
２７は各ロッド２２の変位量をそれに対応する電気量に
変換する。各カンチレバー２５に添着されたひすみゲー
ジ２７にそれぞれ接続された出カケーブル２８は、他方
の蓋体２０ｂの中央部で変位変換器１８の内部に突設さ
れた出カケーブル保護管２９を通して変位変換器１８の
外部に導出されている。この導出された出カケーブル２
８は、ざチ体２０ｂに隣接され内部に防湿剤を充填した
ジョイン１−ボックス３０内において複数本まとめられ
少数本の出カケーブル３１としてジョイン１−ボックス
３０より導出されてし）る。

ジョイン１〜ボツクス３０の一端には変位変換器１８全
体を観測孔２内に固定する変換器固定アンカー（後述）
と結合するための結合ロツ１〜３２が取り付けら肛てい
る。

このように構成された変位変換器１８は１次のように動
作する。

地盤沈下等による各アンカ一部１５（第２図示）の位置
変化は各ロッド２２に直接伝達さｈ、各ロッド２２の変
位は各コイルスプリンタ２６により減衰されて各カンチ
レバー２５を撓ませる。各カンチレバー２５の撓みはそ
のカンチレバー２５に添着されたひすみゲージ２７の電
気出力の変化として各出カケーブル２８．３１を介して
地上に設置した測定器（図示せず）によりそれぞれ検出
される。

第４図は、第２図に示すアンカ一部１５と第３１ν目こ
示す変位変換器１８とを主要部とする沈下量測定装置を
海底地盤内に設置したときの状態を示す概略側面図であ
る。

同図において、３３は海底であり、１５ａは第３図に示
す変位変換器１８の一端側の結合口ラド３２に取り付け
られ変位変換器１８を固定するための変換器固定アンカ
ー、１５ｂ、１５ｃは、そ汎それ変位伝達ロッド３ｂ、
３ｃを固定するためのロッド固定アンカーである。これ
らのアンカー１５ａ、　１５ｂ、１５ｃは第２図に示す
ものと同一の構造よりなっており、第４図上ではそれぞ
れのａｈ圧ジヤツキ４とそれに接続し油を供給する油圧
パイプ７の図示は省略しである。

次に、第４図をもとに沈下量測定装置の設置手順を述べ
る。

先ず、穿孔機により海底３３に所定深さの観？１１す孔
２を穿設し、この観測孔２の上部に観ａｌｌ孔２の崩壊
を防止するためのケーシングパイプを挿入しておく。次
に、各アンカー１５ａ、　１５ｂ。

］５ｃかａ１１定対象箇所に位置するように変位変換器
１８、変位伝達ロッド３およびアンカー１５ａ、　Ｉ　
５ｂ、　Ｌ　５ｃを互いに接続する。このようにして接
続された装置を全体を、変換器固定アンカー１５ａ側に
接続した挿入ロッド（図示せず）を用いて観測孔２内に
挿入し、各アンカー１５　ａ、　１５　Ｊ　１５　ｃが
それぞれ観測孔２中の所定位置に到達したことが確認さ
れたならば、ロッド固定アンカー１５ｂ、１．５ｃに取
付けられた油圧ジヤツキ４　（第２図示）中に圧力流体
（この場合、油）を外部の圧縮ポンプより油圧パイプ７
を介して圧入することにより、アンカー１５ｂ、］、５
ｃの第１のリンク９を観測孔２の孔壁に張り出させ固定
させる。外部に設置した測定器の指示計によりアンカー
１．５ｂ、１５ｃが完全に孔壁に固定されていることを
確認しながら。

挿入ロッドで変位変換器１８を除徐に引上げゼロ点調整
を行う。次いで、変換器固定アンカー１５ａの油圧ジヤ
ツキ４中にも油を圧入して第１のリンク９を孔壁に張り
出して食い込ませることによって、変位変換器Ｉ８の固
定を行う。これらの作業が終了した後、挿入日ソ１−の
ロックピン（図示せず）をはずして装置より引抜き、次
に観測孔２に保護のために挿入しておいたケーシングパ
イプ（図示せず）を引抜く。）毎」二に設置された８１
ｑ定器により再度装置の状態あるいは七口点のチェック
をした後、出カケーブル３１　（図示していないがスプ
リングポース等により外皮か保護されている）を海底３
３に敷設して海−にに立ち」二げる。

以−にのようにして１ｌｉ７底３：３の地盤１中に設「
・〒された沈下量測定装置は、１）η上の測定器と接続
された自記記録８１などにより地盤Ｉの経時変化を記録
して行く。このとき、ｎ１器により得られるテークは、
第４図において、変換）（に固定アンカー１５ａにより
固定された変位変換８ｉ＋　１８とロッド固定アンカ１
５ｂ　、およびロッド固定アンカ］５〔、との間の（口
封的な距離の変化、すなわち変位である。従って、例え
ばロツｌ−’　１１Ｍ１定アンカー］Ｆｊｃが地盤の変
動しない固定層にある場合にはそのロン１〜固定アンカ
ー＋５ｃの位置を測定基７（ｆ！として地盤１の各測定
箇所の変位を検出することができる。また、各アンカー
１５８〜１５ｃのうち、例えば？ｌσ底に近いアンカー
１５ａの絶対高さく標高）を、既知の水（）１；点を基
イ（口として水準測量によりめておけは、他のアンカー
１．５ｂ、１５ｃの標高をめることができる。

次に、第５図は、本発明の実施例である沈下量測定装置
を地表下に設置した状態を示す概略側面図である。

同図において、３４は道路等の地表面３５−ドに設けら
れたマンホール室であり、このマンホール室３４内に変
位変換器１８が固定されている。マンホール室３４の直
下には地下鉄等のための地下道３６があり、その地下道
３６に向けて観８１１１孔２が穿設されている。この観
測孔２中には第４図の場合と同様にしてロッド固定アン
カー１５．ｂ、　１５ｃが固定設置さＪしている。

このように地下道３６の−に方に沈下量ＨＩＤＩＤ研装
置置した場合には、地下道を！２設したことによる地盤
の沈下の影響を知ることかできる。

」−述のように構成され且つ動作する実施例によれば、
次のような利点が得ら汎る。

すなわち、第１図に示した従来の装置のようにダム等の
旅行中でなければ事実上変位検出装置を設置することが
できないものに対し、本実施例のものは、地盤１に穿孔
機等により小径の観？ｌｌ！Ｉ孔２を穿てばよいので、
ポーリング費用が少なくてみ、ダム等の人工的な施行物
のみでなく、上述したように海底中および地底中にも装
置を簡単に設置できるのでその設置可能範囲が著しく拡
大される。特に、既述したように地上からアンカーを開
くために操作ロッドを回動するような方式では地盤が軟
弱であると、アンカーが設置できないという難点がある
が、本実施例のように、地上（または海上）から圧力流
体をジヤツキに圧入する方式とすれば、どんな軟弱な地
盤でも確実にしかも所定位置に正確にアンカーを設置す
ることができる。

また、上記実施例は、基本的には変位変換器１８、スラ
イダクランク連鎖よりなるアンカ一部１５、変位伝達ロ
ッド３および油圧ジヤツキ４の４部材を用いているだけ
であるので、その構成は簡単で、重量も軽く、特に嵩張
ることもないので、アンカ一部１５を多段（層）に設置
することができ、すなわち、多層にわたる変位を検出す
ることができる。従って、地盤内の変状を従来より正確
に把握することができる。

尚、本発明は、−Ｆ述した実施例のみに限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の
変形実施が可能である。

例えば、各アンカ一部１５を、スライダ８および変位伝
達ロッド３を共通とする第１のリンク９と第２のリンク
１１を対とするスライダクランク連鎖を４対用いて構成
した例を示したが、地盤１にアンカ一部１５が確実に固
定できるものであれば、その対の数に制約はない。ただ
、アンカー】５を多段に設置する場合には、変位伝達ロ
ッド３や油圧バイブ７を通すスペースが多く必要となる
ので、対の数は少ない方が望ましい。

また、」二連の実施例では観測孔２として縦方向にｇ設
した例を示したが、横方向あるいは斜方向に穿設した場
合でも容易、確実にアンカ一部を設置することができる
。

さらにまた、本発明を層別沈下量測定装置に適用した例
を示したが、地下構造物等が建設される地下岩盤内の変
位を検出する多段式岩盤変位計やアースダムやロックフ
ィルダムにおける盛土各層に埋設設置し、堤内の垂直沈
下および水平方向の拡りを長期に亘って検出する垂直水
平変位Ｂｌ’　＄その他にも適用することができる。

（ｅ）　効果 以上詳述したように本発明によれば、簡単な構成で、地
盤中に穿設した観ａｌ！Ｉ孔内に多段のアンカーを所定
深さ位圃に正確且つ確実にしかも容易に設置することが
でき、もって既設の人１゜建造物内や海ｊ戊地盤の沈ド
量等の変位を多Ｅｆｔにわたり検出することができる地
盤内の変位検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の層別沈下量測定装置の設置状態におけ
る側面図、第２図は、本発明の要部であるアンカ一部の
一実施例の構成を示す側面図、第３図（ａ）は、本発明
に係る変位変換器の一実施例の構成を示す縦断面図であ
り、同図（ｂ）、（Ｃ）および（ｄ）は、そＪしぞれ第
３図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図お
よびＣ−Ｃ線断面図、第４図は本発明の一実施例に係る
沈下量測定装置を海底地盤中に設置した状態を示す側面
図、第５図は、本発明の他の実施例に係る沈下量測定装
置を地下道直上部の地盤中に設置した状態を示す側面図
である。 ■・・・・・地盤、　２・・・・・観測孔、３．３ａ　
、３ｂ・・・・・・変位伝達ロッド、４・・・・・・油
圧ジヤツキ、 ６・・・・・・ビス１ヘンロツド、　７・・・・・・油
圧バイブ。 ８・・・・・・スライダ、 ９・・・・・・第１のリンク、 １】・・・・・・第２のリンク、 １３・・・・・・アンカー尖端部、 １５・・・・・・アンカ一部、 １５ａ・・・・・・変換器固定アンカー、１５ｂ、１５
ｃ・・・・・・ロッド固定アンカー、１８・・・変位変
換器、　１９・・・・・・保護筒、２２・・・・・・ロ
ッド、　２４・・・・・・台座、２５・・・・・・カン
チレバー、 ２６・・・・・コイルスプリング、 ２７・・・・・・ひすみゲージ、 ２８．３］・・・・・・出カケーブル、３２・・・・・
結合ロッド、 ３Ｇ・・・・・地下道。 第　１　図 第　２　し ５　“１ １：１； ／１７ ６ ０ ．１２ ９ 第　４　図 ３１ 第　５　図 ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　地盤内の測定基準箇所に対する測定対象箇所の
   変位を変位変換器により電気量に変換して検出する地盤
   内の変位検出装置において、本体側部材に刺し変位感知
   部が相対的に変位しその変位に苅応する検出信号を出力
   する変位変換器と、この変位変換器の変位感知部に一端
   が連結された変位伝達ロンドと、この変位伝達ロンドの
   他端部に設けられスライダと少なくとも１周のリンクと
   でスライタクランク機構が形成され前記スライダを摺動
   させることにより前記対をなすリンクが傘状に開閉する
   アンカ一部と、このアンカ一部に近接して１）１ｆ記変
   位伝達ロンドに固定され外部より圧力流体を供給するこ
   とにより前記スライダを摺動せしめる流体圧ジヤツキと
   を備え、地盤内に穿設された観測孔内の所定位置に挿入
   し外部より圧力を高めた流体を前記流体圧ジヤツキに供
   給することにより、前記アンカ一部を傘状に開かせて前
   記観測孔の側壁に圧入固定せしめるように構成したこと
   を特徴とする地盤内の変位検出装置。