JPS61165629A - 土中圧力センサ - Google Patents
土中圧力センサInfo
- Publication number
- JPS61165629A JPS61165629A JP60005918A JP591885A JPS61165629A JP S61165629 A JPS61165629 A JP S61165629A JP 60005918 A JP60005918 A JP 60005918A JP 591885 A JP591885 A JP 591885A JP S61165629 A JPS61165629 A JP S61165629A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- receiving plate
- soil
- diaphragm
- earth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
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。
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、土中圧力センサに関し、より詳細には、水分
等の液体を含んだ土中に構築または設置される構築物等
が周辺地盤より受ける圧力、例えば有効土庄および間隙
水圧を検出する土中圧力センサに関するものである。
等の液体を含んだ土中に構築または設置される構築物等
が周辺地盤より受ける圧力、例えば有効土庄および間隙
水圧を検出する土中圧力センサに関するものである。
(b) 従来技術
井筒やケーソンまたはこれらに類する地中基礎構築物(
例えば、地下連続壁や一般的な基礎杭等、以下構築物と
いう)と周辺地盤とは通常、有効土庄(または静止土庄
)をもって接触しており、これが局面摩擦力となり、底
面支持力とともに上記構築物を支持(固定)している。
例えば、地下連続壁や一般的な基礎杭等、以下構築物と
いう)と周辺地盤とは通常、有効土庄(または静止土庄
)をもって接触しており、これが局面摩擦力となり、底
面支持力とともに上記構築物を支持(固定)している。
従って有効土庄1局面摩擦力、底面支持力等が測定でき
れば、構築物の支持力が決定されることになる。上記有
効土庄は、土質、深さ、含水量等の地盤条件と構築物の
表面状態により大きな差があり、正確な値を求めること
が困難であった。
れば、構築物の支持力が決定されることになる。上記有
効土庄は、土質、深さ、含水量等の地盤条件と構築物の
表面状態により大きな差があり、正確な値を求めること
が困難であった。
例えば、土砂等が多量の水分を含んでいる場合 。
には、間隙水圧が大きく影響していることになるから、
仮に土圧計による測定値が所定値を越えていたとしても
必らずしも構築物が安定であるとはいい得す、通例、土
砂等の凝集力は低下し、このような地盤内に構築された
構築物は。
仮に土圧計による測定値が所定値を越えていたとしても
必らずしも構築物が安定であるとはいい得す、通例、土
砂等の凝集力は低下し、このような地盤内に構築された
構築物は。
土砂等による支持力が悪く非常に不安定なものとなる。
従って、従来から外周が円形状の円柱体または円筒状の
構築物等の外表面に負荷される有効土庄および間隙水圧
を分離して正確に検出し得る土中圧力センサの開発が切
望されていた。
構築物等の外表面に負荷される有効土庄および間隙水圧
を分離して正確に検出し得る土中圧力センサの開発が切
望されていた。
ところで、従来、土庄を測定するセンサとして第9図に
示す二重ダイヤフラム式土圧計が用いられていた。この
二重ダイヤフラム式土圧計は、土砂内に埋設される受感
部1が円板状をなしており、この受感部1の表側は、土
砂からの圧力を受けて弾性変形する大径の受圧板である
1次ダイヤフラム2となっている。また、受感部1の内
方には、−次ダイヤフラム2よりも小径の二次ダイヤフ
ラム3が形成されており、これらの−次ダイヤフラム2
と二次ダイヤフラム3との間には非圧縮性流体である水
銀Hgが封入されている。そして、土庄による1次ダイ
ヤフラム2の変位は、水銀Hgを介して二次ダイヤフラ
ム3に伝達され二次ダイヤフラム3を弾性変形させる。
示す二重ダイヤフラム式土圧計が用いられていた。この
二重ダイヤフラム式土圧計は、土砂内に埋設される受感
部1が円板状をなしており、この受感部1の表側は、土
砂からの圧力を受けて弾性変形する大径の受圧板である
1次ダイヤフラム2となっている。また、受感部1の内
方には、−次ダイヤフラム2よりも小径の二次ダイヤフ
ラム3が形成されており、これらの−次ダイヤフラム2
と二次ダイヤフラム3との間には非圧縮性流体である水
銀Hgが封入されている。そして、土庄による1次ダイ
ヤフラム2の変位は、水銀Hgを介して二次ダイヤフラ
ム3に伝達され二次ダイヤフラム3を弾性変形させる。
ここで、二次ダイヤフラム3は1次ダイヤフラム2より
も径が小さいため、−次ダイヤフラム2の変位を増幅す
ることになる。
も径が小さいため、−次ダイヤフラム2の変位を増幅す
ることになる。
この二次ダイヤフラム3の変位は、二次ダイヤフラム3
上に接着、蒸着等の手段により添着されたひずみゲージ
4により抵抗変化に変換されて検出され、気密端子5と
リードIIa6を介してひずみ測定器(図示せず)に入
力され、そのひずみ測定器により適宜、増幅、演算処理
されて土庄が表示(指示)される。
上に接着、蒸着等の手段により添着されたひずみゲージ
4により抵抗変化に変換されて検出され、気密端子5と
リードIIa6を介してひずみ測定器(図示せず)に入
力され、そのひずみ測定器により適宜、増幅、演算処理
されて土庄が表示(指示)される。
しかしながら、このようにして測定された土庄は、土砂
のみによる圧力(この圧力は有効土庄と称されている)
だけでなく、土砂の粒子間にある水分による圧力(この
圧力は間隙水圧と称されている)をも含む土庄(この土
庄は全圧と称されている)を測定することになる。従っ
て、この全圧からだけでは、地盤内の本質的な状態を正
しく把握することはできなかった。
のみによる圧力(この圧力は有効土庄と称されている)
だけでなく、土砂の粒子間にある水分による圧力(この
圧力は間隙水圧と称されている)をも含む土庄(この土
庄は全圧と称されている)を測定することになる。従っ
て、この全圧からだけでは、地盤内の本質的な状態を正
しく把握することはできなかった。
また、水銀Hgを密封したこの二重ダイヤフラム式土圧
計は、温度影響を大きく受ける場所で土圧計として用い
た場合には、正確な圧力値を測定できないという難点が
あった。即ち、水銀Hgは、温度変化によってその体積
が大きく変化し、−次ダイヤフラム2および二次ダイヤ
フラム3を弾性変形させる。この水銀Hgの体積変化の
みによる二次ダイヤフラム3の変形は。
計は、温度影響を大きく受ける場所で土圧計として用い
た場合には、正確な圧力値を測定できないという難点が
あった。即ち、水銀Hgは、温度変化によってその体積
が大きく変化し、−次ダイヤフラム2および二次ダイヤ
フラム3を弾性変形させる。この水銀Hgの体積変化の
みによる二次ダイヤフラム3の変形は。
−次ダイヤフラム2が上記体積変化によって自由に変形
するような状態であれば、予め二次ダイヤフラム3のこ
の水銀Hgによる温度特性を計測しておき補正すること
ができる。しかしながら、−次ダイヤフラム2が土砂等
に押圧された状態では、上記の補正が実際上不可能とな
る。
するような状態であれば、予め二次ダイヤフラム3のこ
の水銀Hgによる温度特性を計測しておき補正すること
ができる。しかしながら、−次ダイヤフラム2が土砂等
に押圧された状態では、上記の補正が実際上不可能とな
る。
そのため、その測定値には、水銀Hgの膨張、収縮に伴
なう不定な誤差が混入してしまい、測定結果の信頼性に
欠けるきらいがあった。
なう不定な誤差が混入してしまい、測定結果の信頼性に
欠けるきらいがあった。
また、上記二重ダイヤプラム式土圧計の1次ダイヤフラ
ム2は、薄く形成されており衝撃に弱く且つ摩耗し易い
ことから、出力電圧感度に変化が生じるという難点があ
る。
ム2は、薄く形成されており衝撃に弱く且つ摩耗し易い
ことから、出力電圧感度に変化が生じるという難点があ
る。
さらにまた、従来の土圧計は、いずれも周辺地盤と接す
る受圧面が平担面となっているため、その局面が円形面
状を呈するケーソンやパイプ等の表面に負荷される有効
土庄を正確に測定することができなかった。
る受圧面が平担面となっているため、その局面が円形面
状を呈するケーソンやパイプ等の表面に負荷される有効
土庄を正確に測定することができなかった。
(e) 目的
本発明は、上述したような問題点に鑑みなされたもので
、その目的とするところは1円筒状または円柱状を呈す
る構築物等の外周面に作用する有効土庄および間隙水圧
を別個にそれぞれ精度よく検出し得る土中圧力センサを
提供することにある。
、その目的とするところは1円筒状または円柱状を呈す
る構築物等の外周面に作用する有効土庄および間隙水圧
を別個にそれぞれ精度よく検出し得る土中圧力センサを
提供することにある。
(d) 構成
本発明は、上記の目的を達成させるため、略円筒状また
は略円柱状を呈し外周壁に凹陥部が形成された取付基体
と、全体が前記凹陥部内に配設され受圧面が前記取付基
体の外周壁面と同−面をなすように円弧面状に形成され
た剛性大なる受圧板と、前記凹陥部底部と前記受圧板の
裏面との間にそれぞれ介装され前記受圧面に負荷される
圧力を電気信号に変換する圧力変換手段と、前記液体の
みを濾過して前記受圧板と前記凹陥部との間隙に導入せ
しめる液体導入手段と、前記圧力変換手段に近接して配
接され前記液体の圧力を電気信号に変換する液圧変換手
段とを具備したことを特徴としたものである。
は略円柱状を呈し外周壁に凹陥部が形成された取付基体
と、全体が前記凹陥部内に配設され受圧面が前記取付基
体の外周壁面と同−面をなすように円弧面状に形成され
た剛性大なる受圧板と、前記凹陥部底部と前記受圧板の
裏面との間にそれぞれ介装され前記受圧面に負荷される
圧力を電気信号に変換する圧力変換手段と、前記液体の
みを濾過して前記受圧板と前記凹陥部との間隙に導入せ
しめる液体導入手段と、前記圧力変換手段に近接して配
接され前記液体の圧力を電気信号に変換する液圧変換手
段とを具備したことを特徴としたものである。
以下、本発明を添付図面に示した実施例を参照しつつ詳
細に説明する。
細に説明する。
第1図は、本発明に係る土中圧力センサ(以下センサと
いう)の外観構成を示す平面図、第2図は、その上半部
に第1図のA−A線矢視方向断面を示し、下半部に第3
図におけるB−B線矢視方向断面を示した断面図、第3
図は、第1図の左側面図、第4図、第5図、第6図およ
び第7図は、それぞれ第1図のC−C線矢視方向断面図
、D−D線矢視方向断面図、E−E線矢視方向断面図お
よび右側面図、第8図は、第2図に示した圧力変換手段
(後述)の部分拡大断面図、第9図は、従来の土圧計の
構成を示す断面図である。
いう)の外観構成を示す平面図、第2図は、その上半部
に第1図のA−A線矢視方向断面を示し、下半部に第3
図におけるB−B線矢視方向断面を示した断面図、第3
図は、第1図の左側面図、第4図、第5図、第6図およ
び第7図は、それぞれ第1図のC−C線矢視方向断面図
、D−D線矢視方向断面図、E−E線矢視方向断面図お
よび右側面図、第8図は、第2図に示した圧力変換手段
(後述)の部分拡大断面図、第9図は、従来の土圧計の
構成を示す断面図である。
第1図〜第8図に示したセンサの取付基体7゜8は、円
筒体を軸心を通る平面で二分割した如き半円筒体よりな
り、2つの半円筒体は、上記分割面が互いに衝合した状
態で4隅をボルト9によって締結されて略中空円筒体を
構成している。10.11は、取付基体7.8の中央部
にそれぞれ取付けられ水を含んだ土砂等(以下土砂等と
いう)からの圧力を受ける受圧板であり、その表面側1
0aは取付基体7,8の表面に沿った円弧面となってい
る。そして、この受圧板10.11は、第2図に示すよ
うに、取付基体7.8の中央部に形成された凹陥部12
,13内に配設されており、受圧板10.11の裏面側
10bが所定の間隔の間隙14を有するようにして配設
されている。また、受圧板10゜11の周縁部と凹陥部
12,13との間は、水以外の土砂等が侵入しないよう
に僅かな隙間が形成され1図示は省略したが、シーリン
グ部材が介装されている。15a〜15d 、tsa〜
16dは、受圧板10,11の受圧面とは反対側(裏面
側t ab )の4箇所にそれぞれ配設され、圧力を電
気量に変換して検出する圧力変換手段としてのロードセ
ルである。このロードセル15b (他も同様)は、第
8図に拡大して示したように、中央部に集中荷重を受け
る荷重導入部17が一体に形成されたダイヤフラム18
を有しており、この荷重導入部17には、固定用ボルト
19が受圧板10の表面側より座金(スプリングワッシ
ャ)20を介して螺合されることによって受圧板lOが
連結されている。
筒体を軸心を通る平面で二分割した如き半円筒体よりな
り、2つの半円筒体は、上記分割面が互いに衝合した状
態で4隅をボルト9によって締結されて略中空円筒体を
構成している。10.11は、取付基体7.8の中央部
にそれぞれ取付けられ水を含んだ土砂等(以下土砂等と
いう)からの圧力を受ける受圧板であり、その表面側1
0aは取付基体7,8の表面に沿った円弧面となってい
る。そして、この受圧板10.11は、第2図に示すよ
うに、取付基体7.8の中央部に形成された凹陥部12
,13内に配設されており、受圧板10.11の裏面側
10bが所定の間隔の間隙14を有するようにして配設
されている。また、受圧板10゜11の周縁部と凹陥部
12,13との間は、水以外の土砂等が侵入しないよう
に僅かな隙間が形成され1図示は省略したが、シーリン
グ部材が介装されている。15a〜15d 、tsa〜
16dは、受圧板10,11の受圧面とは反対側(裏面
側t ab )の4箇所にそれぞれ配設され、圧力を電
気量に変換して検出する圧力変換手段としてのロードセ
ルである。このロードセル15b (他も同様)は、第
8図に拡大して示したように、中央部に集中荷重を受け
る荷重導入部17が一体に形成されたダイヤフラム18
を有しており、この荷重導入部17には、固定用ボルト
19が受圧板10の表面側より座金(スプリングワッシ
ャ)20を介して螺合されることによって受圧板lOが
連結されている。
ダイヤフラム18は、厚肉円筒とされて大なる剛性を有
する固定支持部21にその周縁が連接されている。この
固定支持部21は、間にシーリング材としての0リング
22を介挿した状態で取付基体7に形成された凹陥部1
2の底部に螺合され固定されている。23は、ダイヤフ
ラム18の内面側に接着、蒸着、その他の手段により添
着されたひずみゲージである。24は。
する固定支持部21にその周縁が連接されている。この
固定支持部21は、間にシーリング材としての0リング
22を介挿した状態で取付基体7に形成された凹陥部1
2の底部に螺合され固定されている。23は、ダイヤフ
ラム18の内面側に接着、蒸着、その他の手段により添
着されたひずみゲージである。24は。
固定支持部21に溶接等によって固着されひずみゲージ
23を湿気等から保護するとともにひずみゲージ23の
出力信号を導出するための気密端子板であり、ひずみゲ
ージ23との電気信号の授受は、この気密端子板24に
絶縁封止部材25によって植設保持された導電ビン26
を介して行われる。そして、この導電ビン26に半田付
等の手段により接続されたリード線27は、外部の測定
器(図示せず)へと導かれる。
23を湿気等から保護するとともにひずみゲージ23の
出力信号を導出するための気密端子板であり、ひずみゲ
ージ23との電気信号の授受は、この気密端子板24に
絶縁封止部材25によって植設保持された導電ビン26
を介して行われる。そして、この導電ビン26に半田付
等の手段により接続されたリード線27は、外部の測定
器(図示せず)へと導かれる。
28は、受圧板10,11の中央部にその表面が受圧面
と略同一平面となるように、受圧板10.11に形成さ
れた凹陥部に嵌入され且つネジ29によって固定された
液体導入手段としてのフィルタであり、例えば焼結金属
よりなる100μm程度のメツシュ状のもので、受圧板
10、llの中央部に穿設された取水口30を被い土砂
等内に含まれた水分のみを受圧板10゜11の裏面側1
0bの間隙14に導入するためのものである。31,3
2は、受圧板10゜llに近接した位置における取付基
体7,8に形成された浅い凹陥部に嵌入され且つ4個の
ネジ33によって固定されたフィルタであり、上述した
フィルタ28と同様の構成で、取付基体10.11に穿
設された深い凹陥部34,35を被い、この凹陥部34
,35内に土砂等内に含まれた水分のみを透過させる機
能を果たす。
と略同一平面となるように、受圧板10.11に形成さ
れた凹陥部に嵌入され且つネジ29によって固定された
液体導入手段としてのフィルタであり、例えば焼結金属
よりなる100μm程度のメツシュ状のもので、受圧板
10、llの中央部に穿設された取水口30を被い土砂
等内に含まれた水分のみを受圧板10゜11の裏面側1
0bの間隙14に導入するためのものである。31,3
2は、受圧板10゜llに近接した位置における取付基
体7,8に形成された浅い凹陥部に嵌入され且つ4個の
ネジ33によって固定されたフィルタであり、上述した
フィルタ28と同様の構成で、取付基体10.11に穿
設された深い凹陥部34,35を被い、この凹陥部34
,35内に土砂等内に含まれた水分のみを透過させる機
能を果たす。
そして、この凹陥部34,35内底部には、前記水分に
よる水圧を電気量に変換して検出する液圧変換手段とし
ての圧力変換器36.37が配設され且つ固定されてい
る。この圧力変換器36.37は、ロードセル15bと
類似の構成で、フィルタ31.32を介して浸入した水
分の水圧を受けて弾性変形するダイヤフラム38と、ダ
イヤフラム38に添着されその変形に応じた抵抗変化を
示すひずみゲージ39と、ひずみゲージ39に外部から
の湿気が侵入するのを阻止するとともにひずみゲージ3
9のひずみ出力信号を外部に導出する機能を果たす導電
ピン40を有する気密端子板41とから構成され、凹陥
部34,35の底部との間にシーリング材としてのOリ
ング42を介挿した状態で取付基体7,8に形成された
凹陥部34の底部に螺着されている。43は、取付基体
7,8の左側部(第3図参照)に一端のフランジ部43
aが嵌合され且つ4本のボルト44(第3図参照)によ
って取付基体7,8に固定されたリング状の取付部材で
ある。上記フランジ部43aと取付基体7,8との間は
、フランジ部43aの外周寄りおよび内周寄りの端面部
分に形成された周回溝内に嵌挿された0リング45,4
6によってシーリングされている。また、取付部材43
の他端側の外周は、ネジ部43bとなっており、フラン
ジ部43aとネジ部43bとの間はOリング47を嵌装
するための溝部43cとなっている。48は、取付部材
43と同様にして取付基体7,8の右側部に一端のフラ
ンジ部48aが0リング49,50を介して嵌合され4
本のボルト51 (第7図参照)によって固定された取
付部材であり、その外周にネジ部48bと。
よる水圧を電気量に変換して検出する液圧変換手段とし
ての圧力変換器36.37が配設され且つ固定されてい
る。この圧力変換器36.37は、ロードセル15bと
類似の構成で、フィルタ31.32を介して浸入した水
分の水圧を受けて弾性変形するダイヤフラム38と、ダ
イヤフラム38に添着されその変形に応じた抵抗変化を
示すひずみゲージ39と、ひずみゲージ39に外部から
の湿気が侵入するのを阻止するとともにひずみゲージ3
9のひずみ出力信号を外部に導出する機能を果たす導電
ピン40を有する気密端子板41とから構成され、凹陥
部34,35の底部との間にシーリング材としてのOリ
ング42を介挿した状態で取付基体7,8に形成された
凹陥部34の底部に螺着されている。43は、取付基体
7,8の左側部(第3図参照)に一端のフランジ部43
aが嵌合され且つ4本のボルト44(第3図参照)によ
って取付基体7,8に固定されたリング状の取付部材で
ある。上記フランジ部43aと取付基体7,8との間は
、フランジ部43aの外周寄りおよび内周寄りの端面部
分に形成された周回溝内に嵌挿された0リング45,4
6によってシーリングされている。また、取付部材43
の他端側の外周は、ネジ部43bとなっており、フラン
ジ部43aとネジ部43bとの間はOリング47を嵌装
するための溝部43cとなっている。48は、取付部材
43と同様にして取付基体7,8の右側部に一端のフラ
ンジ部48aが0リング49,50を介して嵌合され4
本のボルト51 (第7図参照)によって固定された取
付部材であり、その外周にネジ部48bと。
Oリング52を嵌挿するための溝部48cとが形成され
ている。次に、第2図において、53は、取付部材43
側から取付部材48側に向けて取付基体7と8との間に
嵌挿された管路であり、この管路53の一端は1段部5
3aとなって取付部材43の一端の内壁部に係合されて
いる。また、管路53の他端は、取付部材48の一端よ
りわずかに突出しており、その突出した部分に形成され
た溝部53bには、第7図に示すようなスナップリング
54が嵌挿されており。
ている。次に、第2図において、53は、取付部材43
側から取付部材48側に向けて取付基体7と8との間に
嵌挿された管路であり、この管路53の一端は1段部5
3aとなって取付部材43の一端の内壁部に係合されて
いる。また、管路53の他端は、取付部材48の一端よ
りわずかに突出しており、その突出した部分に形成され
た溝部53bには、第7図に示すようなスナップリング
54が嵌挿されており。
管路53の抜けが阻止されている。また、取付部材43
の内周と管路53の外周との間、および取付部材48の
内周と管路53の外周との間には、それぞれシーリング
のための0リング55.56が嵌挿されている。また、
各ロードセル15a 〜15d 、 16a ”l
6dおよび圧力変換器36’、37に接続されたリード
線27は、取付基体7,8と管路53との間を通り。
の内周と管路53の外周との間、および取付部材48の
内周と管路53の外周との間には、それぞれシーリング
のための0リング55.56が嵌挿されている。また、
各ロードセル15a 〜15d 、 16a ”l
6dおよび圧力変換器36’、37に接続されたリード
線27は、取付基体7,8と管路53との間を通り。
取付基体7.8に穿設された導通孔57および取付部材
43に穿設された導通孔58とを介して導出されている
。そして、取付部材43の導通孔58の一端側からは、
0リング59を介してリングナツト60が螺合されてお
り、リード線27の取付部材43に対するシーリングお
よび固定がなされている。
43に穿設された導通孔58とを介して導出されている
。そして、取付部材43の導通孔58の一端側からは、
0リング59を介してリングナツト60が螺合されてお
り、リード線27の取付部材43に対するシーリングお
よび固定がなされている。
以上のように構成された本実施例のセンサは、例えば、
取付部材43および48にOリング47および52をそ
れぞれ介してガイドバイブロ1.62が螺合された状態
で、測定対象である土中に掘削しつつ挿入される。そし
て、この掘削挿入作業は、例えば、取付基体7,8と管
路53との間のスペースに配設された噴射管(図示せず
)から高圧水流をガイドパイプ53の先端部の土砂等に
噴射せしめて、土砂を流動状なものにし、この土砂等が
混入した濁水(ズリと称されている)は、地上に設置し
たポンプにより管路53を介して吸い上げられ排出され
る。(このような工法は、ウォッシュポーリングと称さ
れている。) 次に、このようにして被測定対象である土砂中に挿入さ
れたセンサによる圧力検出の動作につき説明する。
取付部材43および48にOリング47および52をそ
れぞれ介してガイドバイブロ1.62が螺合された状態
で、測定対象である土中に掘削しつつ挿入される。そし
て、この掘削挿入作業は、例えば、取付基体7,8と管
路53との間のスペースに配設された噴射管(図示せず
)から高圧水流をガイドパイプ53の先端部の土砂等に
噴射せしめて、土砂を流動状なものにし、この土砂等が
混入した濁水(ズリと称されている)は、地上に設置し
たポンプにより管路53を介して吸い上げられ排出され
る。(このような工法は、ウォッシュポーリングと称さ
れている。) 次に、このようにして被測定対象である土砂中に挿入さ
れたセンサによる圧力検出の動作につき説明する。
この土砂中に生じる圧力は、土粒子のみによる圧力(有
効土庄)だけではなく、前述したように、土砂中に含ま
れる水分による水圧(間隙水圧)をも含んでいる。
効土庄)だけではなく、前述したように、土砂中に含ま
れる水分による水圧(間隙水圧)をも含んでいる。
先ず、間隙水圧は、一般に間隙水圧計と称されているフ
ィルタ31.32を有した圧力変換器36.37によっ
て検出される。圧力変換器36.37は、それぞれ取付
基体7および8側に配設されており、フィルタ31.3
2によって例えば径が100μm以上である土砂が濾過
された水分の水圧がダイヤフラム38に印加される。そ
して、この水圧は、ダイヤフラム38を弾性変形させ、
ダイヤフラム38は、この変形によって部分的な圧縮ひ
ずみおよび引張ひずみを生ずる。この圧縮および引張ひ
すみは、ダイヤフラム38に添着されたひずみゲージ3
9によって電気量(具体的には抵抗値)に変換され、リ
ード線27を介して外部の測定器(図示せず)に導出さ
れ、それぞれ取付基体7側および8側の間隙水圧が測定
される。
ィルタ31.32を有した圧力変換器36.37によっ
て検出される。圧力変換器36.37は、それぞれ取付
基体7および8側に配設されており、フィルタ31.3
2によって例えば径が100μm以上である土砂が濾過
された水分の水圧がダイヤフラム38に印加される。そ
して、この水圧は、ダイヤフラム38を弾性変形させ、
ダイヤフラム38は、この変形によって部分的な圧縮ひ
ずみおよび引張ひずみを生ずる。この圧縮および引張ひ
すみは、ダイヤフラム38に添着されたひずみゲージ3
9によって電気量(具体的には抵抗値)に変換され、リ
ード線27を介して外部の測定器(図示せず)に導出さ
れ、それぞれ取付基体7側および8側の間隙水圧が測定
される。
次に、有効土庄は、それぞれ4基のロードセル15a〜
L5dおよび16a−16dによって検出される。その
原理を第8図に示す部分拡大図を主に参照して説明する
。
L5dおよび16a−16dによって検出される。その
原理を第8図に示す部分拡大図を主に参照して説明する
。
先ず、受圧板lOは、土砂から有効土圧と間隙水圧の双
方の圧力によってその表面側(受圧面側)10aが押圧
されている。一方、この受圧板10の中央部には、第2
図に示すようにフィルタ28を介して受圧板IOの裏面
側10bに水分が回り込むように取水口30が穿設され
ている。そして、土砂中の本分は、このフィルタ28に
よって濾過されて凹陥部12の間隙14に導入され、そ
の水圧が受圧板10の裏面側10bをも押圧している。
方の圧力によってその表面側(受圧面側)10aが押圧
されている。一方、この受圧板10の中央部には、第2
図に示すようにフィルタ28を介して受圧板IOの裏面
側10bに水分が回り込むように取水口30が穿設され
ている。そして、土砂中の本分は、このフィルタ28に
よって濾過されて凹陥部12の間隙14に導入され、そ
の水圧が受圧板10の裏面側10bをも押圧している。
従って、受圧板10には、荷重導入部17のごく僅かな
断面積の部分以外は、水圧による圧力分は相殺され、間
隙水圧による影響は実質上受けないことになる。
断面積の部分以外は、水圧による圧力分は相殺され、間
隙水圧による影響は実質上受けないことになる。
換言すれば、このロードセル15a〜15d、16a〜
16dには、有効土圧のみによる集中荷重が荷重導入部
17を介して印加されることになる。
16dには、有効土圧のみによる集中荷重が荷重導入部
17を介して印加されることになる。
ところで、この荷重導入部17の周りの起歪部であるダ
イヤフラム18には間隙14内に導入された水分による
水圧が負荷されている。しかしながら、このダイヤフラ
ム18に直接負荷される水圧は、等分布荷重であり、荷
重導入部17に負荷される集中荷重と比較してはるかに
小さなものと言えるため無視することができる(因みに
、上述のように構成された、土庄容量10kg−f/d
、間隙水圧容量10kg・f/aJの実施例の場合、理
論値、即ち計算値では2%の誤差となるが、実際には1
%以下の誤差にすぎないことが確認された)、つまり、
ロードセルtsbは、その荷重導入部17に実質的に有
効土庄のみを受けてダイヤフラム18を弾性変形させる
。ダイヤフラム18には、この変形によって部分的に圧
縮ひずみおよび引張ひずみが生じ、これらのひずみは、
ダイヤフラム18に添着されたひずみゲージ23によっ
て電気量(抵抗値の変化)に変換される。
イヤフラム18には間隙14内に導入された水分による
水圧が負荷されている。しかしながら、このダイヤフラ
ム18に直接負荷される水圧は、等分布荷重であり、荷
重導入部17に負荷される集中荷重と比較してはるかに
小さなものと言えるため無視することができる(因みに
、上述のように構成された、土庄容量10kg−f/d
、間隙水圧容量10kg・f/aJの実施例の場合、理
論値、即ち計算値では2%の誤差となるが、実際には1
%以下の誤差にすぎないことが確認された)、つまり、
ロードセルtsbは、その荷重導入部17に実質的に有
効土庄のみを受けてダイヤフラム18を弾性変形させる
。ダイヤフラム18には、この変形によって部分的に圧
縮ひずみおよび引張ひずみが生じ、これらのひずみは、
ダイヤフラム18に添着されたひずみゲージ23によっ
て電気量(抵抗値の変化)に変換される。
そして、各口′−ドセル15a〜15dからのひずみ出
力であるこの電気信号は、例えばホイートストンブリッ
ジ回路によって合成された状態でリード線27を介して
外部の測定m<図示せず)に導出され、取付基体7側の
有効土圧として検出される。また、取付基体8側の有効
土庄も同様にしてロードセル16a=16dによって検
出される。
力であるこの電気信号は、例えばホイートストンブリッ
ジ回路によって合成された状態でリード線27を介して
外部の測定m<図示せず)に導出され、取付基体7側の
有効土圧として検出される。また、取付基体8側の有効
土庄も同様にしてロードセル16a=16dによって検
出される。
以上のようにして、各圧力変換器36.37は、取付基
体7側および8側の間隙水圧を検出し、各ロードセル1
5aN15d、16a〜16dは、取付基体7側および
8側の有効土庄を検出する。また、この検出された有効
土圧と間隙水圧とを演算処理(加算)することにより。
体7側および8側の間隙水圧を検出し、各ロードセル1
5aN15d、16a〜16dは、取付基体7側および
8側の有効土庄を検出する。また、この検出された有効
土圧と間隙水圧とを演算処理(加算)することにより。
水分を含んだ土砂の全圧をも求めることができる。従っ
て、この−基のセンサによって3種の土中圧力に関する
データを得ることができる。
て、この−基のセンサによって3種の土中圧力に関する
データを得ることができる。
そして、これらのデータをもとに、土中に構築された構
造物の支持力、即ち安定性、あるいはその地盤の状態等
を詳細に検討することができる。
造物の支持力、即ち安定性、あるいはその地盤の状態等
を詳細に検討することができる。
また、このセンサの大きな特徴は、受圧板to、ttの
受圧面としての表面が円筒体の外周面と同一面となるよ
うに円弧面状に形成されているため、全体を、ケーソン
等の構築物と同様に円柱状または円筒状に構成すること
ができることにある。従って、従来の土圧計のように受
圧板が平面であるものとは異なり、円柱体または円筒体
の地中構築物等に作用する有効土庄を極めて正確に検出
することができる。
受圧面としての表面が円筒体の外周面と同一面となるよ
うに円弧面状に形成されているため、全体を、ケーソン
等の構築物と同様に円柱状または円筒状に構成すること
ができることにある。従って、従来の土圧計のように受
圧板が平面であるものとは異なり、円柱体または円筒体
の地中構築物等に作用する有効土庄を極めて正確に検出
することができる。
また、圧力の検出部は、センサの両側部である取付基体
7および8の対称位置に配設されているので1両側部に
おける圧力を別々に検出することができ、また1両側部
における圧力を平均化することにより偏りのない圧力を
検出することもできる。
7および8の対称位置に配設されているので1両側部に
おける圧力を別々に検出することができ、また1両側部
における圧力を平均化することにより偏りのない圧力を
検出することもできる。
また、受圧板10を厚肉に形成して剛性を高くシ、その
受圧板10に負荷される土庄を4基のロードセル15b
で支持することによって検出するように構成しであるか
ら、衝撃に強く。
受圧板10に負荷される土庄を4基のロードセル15b
で支持することによって検出するように構成しであるか
ら、衝撃に強く。
受圧板10の摩耗による出力感度への影響は全くなく、
極めて安定性に優れている。
極めて安定性に優れている。
また、従来の土圧計は、前述したように測定対象の温度
変化に対する補償が極めて困難乃至は不可能であり、ま
た、その受圧面である1次ダイヤフラム2を取付基体7
,8に沿った曲面状に形成することも不可能であったが
、本実施例においては、ロードセル15a〜15d。
変化に対する補償が極めて困難乃至は不可能であり、ま
た、その受圧面である1次ダイヤフラム2を取付基体7
,8に沿った曲面状に形成することも不可能であったが
、本実施例においては、ロードセル15a〜15d。
16a〜16dは、水銀Hgを封入した二重ダイヤフラ
ム構造を採用する必要がないから、温度影響を受けに<
<、シかも温度補償を容易且つ正確に行うことができる
。
ム構造を採用する必要がないから、温度影響を受けに<
<、シかも温度補償を容易且つ正確に行うことができる
。
また、各ロードセル15a ”15d 、16a〜16
dは、間隙水圧を含んだ全圧を検出するように構成する
ことも可能であるが、その場合には勿論、取水口30の
ない受圧板to、ttとし、受圧板10.11の周縁と
取付基体7゜8の凹陥部12.13との間を完全にシー
リングし、さらに各ロードセル15a〜15d。
dは、間隙水圧を含んだ全圧を検出するように構成する
ことも可能であるが、その場合には勿論、取水口30の
ない受圧板to、ttとし、受圧板10.11の周縁と
取付基体7゜8の凹陥部12.13との間を完全にシー
リングし、さらに各ロードセル15a〜15d。
16a〜16dの固定用ボルト19のシーリングを行い
、受圧板10,11の裏面側の間隙14に土砂中の水分
が侵入しないようにする必要がある。しかしながら、そ
のような構成とすることは極めて難かしい、それに比べ
、上記実施例のように、積極的に水分を間隙14内に導
入し有効土砂を検出するように構成する方が遥かに容易
であり、漏水等を危惧する必要がなく。
、受圧板10,11の裏面側の間隙14に土砂中の水分
が侵入しないようにする必要がある。しかしながら、そ
のような構成とすることは極めて難かしい、それに比べ
、上記実施例のように、積極的に水分を間隙14内に導
入し有効土砂を検出するように構成する方が遥かに容易
であり、漏水等を危惧する必要がなく。
しかも、より真実の周辺地盤の状態を把握することがで
きるという点で有利である。
きるという点で有利である。
尚、本発明は、上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。
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、上述した実施例のセンサは、取付基体を円筒形
状としてポーリング穴中に挿入すgタイプについて説明
したが、例えば橋脚やフングリ−ドパイル等の円柱体の
周壁の一部に凹陥部を形成し、その凹陥部内にロードセ
ル15a。
状としてポーリング穴中に挿入すgタイプについて説明
したが、例えば橋脚やフングリ−ドパイル等の円柱体の
周壁の一部に凹陥部を形成し、その凹陥部内にロードセ
ル15a。
受圧板10.圧力変換器36、フィルタ31等をその周
壁面に沿うようにして配設するように構成しても全く同
様の効果が得られる。
壁面に沿うようにして配設するように構成しても全く同
様の効果が得られる。
また1間隙水圧計としての圧力変換樹36゜37は、取
付基体7,8の凹陥部12内に受圧板io、itと接触
しない状態にそれぞれ配設し1間隙14内の水圧を検出
するように構成してもよい、このように構成すると、フ
ィルタ31.32は不用となり、構成もより簡単なもの
とすることができる。
付基体7,8の凹陥部12内に受圧板io、itと接触
しない状態にそれぞれ配設し1間隙14内の水圧を検出
するように構成してもよい、このように構成すると、フ
ィルタ31.32は不用となり、構成もより簡単なもの
とすることができる。
また、このようなセンサは、単独で用いるだけでなく、
複数のセンサをガイドバイブロ1゜62等を介して縦列
状に接続してポーリング穴中に挿入することにより1例
えば、各地層毎の有効土庄の状態、水圧あるいは石油等
の液圧の状態等を測定することができる。
複数のセンサをガイドバイブロ1゜62等を介して縦列
状に接続してポーリング穴中に挿入することにより1例
えば、各地層毎の有効土庄の状態、水圧あるいは石油等
の液圧の状態等を測定することができる。
さらにまた、圧力変換手段としては、上述した実施例の
ようにダイヤフラム型のものに限らず、せん断ひずみ検
出型のロードセル、カンチレバ一式のロードセル等を用
いることができる。
ようにダイヤフラム型のものに限らず、せん断ひずみ検
出型のロードセル、カンチレバ一式のロードセル等を用
いることができる。
(6)効果
以上詳述したところより明らかなように本発明によれば
、円筒状または円柱状を呈する構築物や埋設物等の外周
面に作用する有効土庄および間隙水(液)圧を別個に精
度よく且つ安定して検出し得る土中圧力センサを提供す
ることができる。
、円筒状または円柱状を呈する構築物や埋設物等の外周
面に作用する有効土庄および間隙水(液)圧を別個に精
度よく且つ安定して検出し得る土中圧力センサを提供す
ることができる。
第1図〜第8図は、いずれも本発明に係る土中圧力セン
サの一実施例の構成を示すもので、第1図は、その平面
図、第2図は、その上半部に第1図のA−A線矢視方向
断面を示し、下半部に第3図のB−B線矢視方向断面を
示す断面図、第3図は、左側面図、第4図、第5図、第
6図および第7図は、それぞれ第1図のC−C線矢視方
向断面図、D−D線矢視方向断面図、E−E線矢視方向
断面図および右側面図、第8図は、第2図に示した圧力
変換手段とその関連部材の構成を部分的に拡大して示す
部分拡大断面図、第9図は、従来の土圧計の構成を示す
断面図である。 7.8・・・・・・取付基体、 10.11・・・・・・受圧板、 12.13,34,35・・・・・・凹陥部14・・・
・・・間隙。 15a 〜15d、 16a〜16d−ロードセル。 17・・・・・・荷重導入部。 18.38・・・・・・ダイヤフラム。 21・・・・・・固定支持部 22.42,45,46,49,50,52゜55.5
6.59・・・・・・0リング。 23.39・・・・・・ひずみゲージ。 24.41・・・・・・気密端子板、 27・・・・・・リード線。 28.31,32・・・・・・フィルタ。 30・・・・・・取水口、 36.37・・・・・・圧力変換器。 43.48・・・・・・取付部材、 53・・・・・・管路。 57.58・・・・・・導通孔、 jt、s2・・・・・・ガイドパイプ。 第 3 図 第 4 図 第 7 図 48a 48b F+ >ピ − 第 9 図 1 H9
サの一実施例の構成を示すもので、第1図は、その平面
図、第2図は、その上半部に第1図のA−A線矢視方向
断面を示し、下半部に第3図のB−B線矢視方向断面を
示す断面図、第3図は、左側面図、第4図、第5図、第
6図および第7図は、それぞれ第1図のC−C線矢視方
向断面図、D−D線矢視方向断面図、E−E線矢視方向
断面図および右側面図、第8図は、第2図に示した圧力
変換手段とその関連部材の構成を部分的に拡大して示す
部分拡大断面図、第9図は、従来の土圧計の構成を示す
断面図である。 7.8・・・・・・取付基体、 10.11・・・・・・受圧板、 12.13,34,35・・・・・・凹陥部14・・・
・・・間隙。 15a 〜15d、 16a〜16d−ロードセル。 17・・・・・・荷重導入部。 18.38・・・・・・ダイヤフラム。 21・・・・・・固定支持部 22.42,45,46,49,50,52゜55.5
6.59・・・・・・0リング。 23.39・・・・・・ひずみゲージ。 24.41・・・・・・気密端子板、 27・・・・・・リード線。 28.31,32・・・・・・フィルタ。 30・・・・・・取水口、 36.37・・・・・・圧力変換器。 43.48・・・・・・取付部材、 53・・・・・・管路。 57.58・・・・・・導通孔、 jt、s2・・・・・・ガイドパイプ。 第 3 図 第 4 図 第 7 図 48a 48b F+ >ピ − 第 9 図 1 H9
Claims (1)
- (1)水分等の液体を含んだ土中に構築または設置され
る構築物等が周辺地盤より受ける圧力を検出する土中圧
力センサにおいて、略円筒状または略円柱状を呈し外周
壁に凹陥部が形成された取付基体と、全体が前記凹陥部
内に配設され受圧面が前記取付基体の外周壁面と同一面
をなすように円弧面状に形成された剛性大なる受圧板と
、前記凹陥部底部と前記受圧板の裏面との間にそれぞれ
介装され前記受圧面に負荷される圧力を電気信号に変換
する圧力変換手段と、前記液体のみを濾過して前記受圧
板と前記凹陥部との間隙に導入せしめる液体導入手段と
、前記圧力変換手段に近接して配接され前記液体の圧力
を電気信号に変換する液圧変換手段とを具備したことを
特徴とする土中圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60005918A JPS61165629A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 土中圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60005918A JPS61165629A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 土中圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61165629A true JPS61165629A (ja) | 1986-07-26 |
Family
ID=11624270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60005918A Pending JPS61165629A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 土中圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61165629A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003042864A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Univ Nihon | 圧力変換器 |
JP2009264832A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Sankyo Tateyama Aluminium Inc | 荷重測定装置 |
CN114563124A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-31 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 具有温度补偿功能的高温土压力传感器系统及标定方法 |
JP2023000042A (ja) * | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 地中空間開発株式会社 | シールド掘進機およびシールド掘進機の土砂圧力測定方法 |
-
1985
- 1985-01-18 JP JP60005918A patent/JPS61165629A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003042864A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Univ Nihon | 圧力変換器 |
EP1420236A4 (en) * | 2001-07-31 | 2008-09-03 | Educational Foundation Nihon U | PRESSURE CONVERTER |
JP2009264832A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Sankyo Tateyama Aluminium Inc | 荷重測定装置 |
JP2023000042A (ja) * | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 地中空間開発株式会社 | シールド掘進機およびシールド掘進機の土砂圧力測定方法 |
CN114563124A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-31 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 具有温度补偿功能的高温土压力传感器系统及标定方法 |
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