WO2007083589A1 - 貫入型パイプひずみ計 - Google Patents

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WO2007083589A1
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pipe
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tool
pipe strain
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Satoshi Tamate
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Health Science Technology Transfer Center, Japan Health Sciences Foundation
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/022—Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating mechanical properties of the soil

Definitions

  • This invention is used by embedding in the ground, and the strain in the ground of the pipe strain gauge built in due to the earth and sand collapse of the slope, the collapse of the ground surface layer in heavy rain or the occurrence of debris flow, etc.
  • This is a technology related to a pipe strain gauge that detects with a gauge and reads the detected value with a measuring instrument on the ground, and in particular relates to a penetrating pipe strain gauge that measures changes in strain in the shallow ground layer.
  • Conventional pipe strain gauges include those shown in Patent Document 1 below. As shown in Fig. 11, a conventional pipe strain gauge is buried deep in the ground, which is assumed to be a dangerous location, and detects strain generated in the pipe with an internal strain gauge to measure the landslide. It has been used for evaluation of landslide phenomena, such as confirmation of the location of occurrence.
  • a conventional pipe strain gauge is installed as follows. First, pre-boring the pipe strain gauge installation hole at a depth of 20 to 30m with a boring machine. Next, a strain gauge 5 is affixed to the outer peripheral surfaces of a number of steel pipes la, lb, lc. Then, the insertion pipe 1 fitted with the end of each steel pipe with the joint pipe 2 and tightened with the rivet 3 is inserted into the installation hole. Finally, cement milk was injected into the installation hole to close the gap, and it was firmly fixed in the ground to improve detection accuracy.
  • Patent Document 1 Utility Model Registration No. 2514095
  • the present invention measures strain generated in a shallow layer of the ground, so that it can be easily transported by human power and can be installed in various places, and the installation time can be greatly shortened. It is an object of the present invention to provide an intrusion-type pipe strain gauge that can be easily installed in the ground by greatly reducing the labor and cost burden of installation and installation.
  • the invention of claim 1 is a pipe strain gauge that measures strain generated in the ground by burying a pipe member attached with a strain gauge in the ground.
  • the pipe strain gauge according to claim 1 has the following operation. That is, (a) the total length of the pipe strain gauge is short and shorter than the height of a person's shoulder, so it is compact and lightweight. (B) Large-scale boring machine due to the short overall length of the pipe strain gauge Burial work is performed without using a vessel. (C) Since the pipe strain gauge itself has a drilling screw at the tip and can be connected to a tool that rotates the pipe strain gauge at the rear end, boring and embedding work can be performed simultaneously using tools. (D) Since each strain gauge is attached to the inner pipe of the double ring and covered with the outer pipe, even if it is not covered with protective materials one by one, it will not come into contact with the ground when buried.
  • the invention of claim 2 is the penetrating pipe strain gauge according to claim 1, wherein a plate-like pressure receiving portion extending radially at a plurality of locations in the circumferential direction is provided at the rear end portion of the pipe strain meter body. Install the provided pressure plate!
  • the pressure receiving plate is embedded in the ground, whereby the rear end portion of the pipe strain gauge is more firmly fixed on the ground.
  • the movement of the earth and sand becomes a load and acts properly on the rear end of the pipe strain gauge body.
  • the invention of claim 3 is the penetrating pipe strain gauge according to claim 1 or 2, wherein the front end side of the plate-shaped pressure receiving portion is formed in an acute angle shape.
  • the invention of claim 4 is the penetrating pipe strain gauge according to any one of claims 1 to 3, wherein the tool is a portable electric rotating tool.
  • the invention of claim 1 has the following effects.
  • A) The pipe strain gauge is compact and lightweight and easy to carry, so it can be carried by manpower and installed in various places.
  • the entire pressure receiving plate can be easily embedded in the ground by, for example, pushing it with a foot or hitting it with a hammer.
  • the tool attached to the rear end of the pipe strain gauge is a portable electric tool
  • the pipe is installed in various places such as a place where no assist power is supplied or a slope with a poor scaffold.
  • the strain gauge can be buried quickly.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the appearance of the penetrating pipe strain gauge of Example 1
  • Fig. 2 is a partially broken perspective view of a pipe strain gauge with a pressure receiving plate
  • Fig. 3 is a pipe strain gauge.
  • Fig. 4 is an AA 'sectional view of the pipe strain gauge main body showing the state of strain gauge installation in the circumferential direction, and (a) shows two strains.
  • Figure with a gauge attached (b) Figure with four strain gauges attached.
  • 5 is an enlarged perspective view of the rear end of the pipe strain gauge
  • FIG. 6 is an axial sectional view of the tool mounting jig
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the mounting structure of the electric tool
  • FIG. Reference diagram showing the installation status of the penetrating pipe strain gauge
  • (a) Fig. Shows the status before installation
  • (b) Fig. Shows the installation status of the pressure receiving plate
  • (c) Fig. It is a figure showing the condition after installation, respectively.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the appearance of the penetrating pipe strain gauge according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of the T-shaped manual rotation tool 21.
  • the pipe strain gauge 10 according to Example 1 is used by being buried in the ground, and the strain of the ground caused by the landslide collapse of the slope is used as the pipe strain gauge.
  • the gauge body 27 is configured so that it can be detected as an electrical signal by a strain gauge 27 affixed at equal intervals in the longitudinal direction.
  • the electrical signal detected by the strain gauge 27 is connected to the connection cable. It can be read by instrument 24 on the ground via Bull 26.
  • the pipe strain gauge 10 includes a pipe main body 11, an excavating screw 18 provided at the tip thereof, and a rear thereof. It is mainly configured by a tool mounting slit 13b provided at the end.
  • the pipe body 11 includes an annular inner pipe 12 having a plurality of strain gauges 27 attached to the outer peripheral surface at predetermined intervals in the longitudinal direction (for example, four locations in the longitudinal direction).
  • the epoxy resin 14 that is covered with the outer pipe 13 and filled between the inner and outer pipes 12 and 13 is solidified and solidified.
  • the tool mounting slit 13b is formed to face the peripheral edge of the opening 13e at the rear end of the outer pipe 13, and a tool for rotating the pipe strain gauge 10 as a whole is attached.
  • the lead wire 28 led out from each strain gauge 27 passes through the inside of the inner pipe 12 from a through hole (not shown) drilled in the side wall of the inner pipe 12, and the rear end of the inner pipe 12 It is connected to the female connector 15 fixed to the section.
  • the female connector 15 projects from the rear end opening 13e of the outer pipe 13 in a state where the rear end opening of the inner nose 12 is closed.
  • strain gauges 27 are affixed so as to face each other with the inner pipe 12 interposed therebetween at equal intervals in the circumferential direction.
  • the peripheral edge of the rear end opening 13e of the outer pipe 13 is marked by marking or the like so that it can be seen where the strain gauge 27 is attached in the circumferential direction.
  • the circumferential positions of the strain gauge 27 and the tool mounting slit 13b may be made to correspond to each other.
  • the pipe strain gauge 10 confirms the circumferential position of the strain gauge 27, and the directional force of the two strain gauges 27 facing each other.
  • the movement direction of the ground at the time of sediment collapse that is, the slope direction of the slope ( Assuming debris flow on flat ground, the strain gauge 27 receives the greatest load during measurement due to ground fluctuations, and the ground strain measurement accuracy is the highest. .
  • a pressure receiving plate 19 is attached to the rear side of the pipe strain gauge main body 11 (outer pipe 13) in a detachable manner.
  • the pressure receiving plate 19 is extended so that two plate-shaped pressure receiving portions 19a face each other outwardly in the radial direction from the central cylindrical portion 19b.
  • An inner flange portion 19c that forms a circular hole 19d is provided at the upper end of the cylindrical portion 19b.
  • the rear end 13a of the outer pipe 13 constituting the Neuve strain gauge main body 11 is formed to be thicker than other areas, and on the outer peripheral surface facing the front end from the rear end opening 13e, there is a male screw portion. 13c and an annular step 13d are formed.
  • the pressure receiving plate 19 is configured such that the inner flange portion 19c is supported by the step portion 13d on the outer pipe 13 side so that the cylindrical portion 19b is covered with the rear end side force of the pipe strain gauge 10.
  • the inner flange portion 19c is clamped and fixed between the front edge portion 17b of the female screw cap 17 screwed into the male screw portion 13c protruding from the circular hole 19d and the step portion 13d. Since the pressure of the earth and sand acts on the plate-shaped pressure receiving part 19a at the time of burial, the movement of the earth and sand becomes a load and acts on the rear end part of the pipe strain gauge main body 11 appropriately.
  • the plate surface direction of the plate-shaped pressure receiving portion 19a is in the vertical direction of the slope (see FIGS. 4 (a) and 8 (b)).
  • the male connector 25 of the connection cable 26 having one end connected to the measuring instrument 24 is connected to the female connector 15 protruding from the circular hole 17a.
  • the pipe strain gauge 10 without the pressure receiving plate 19 has a slightly lower ground strain detection accuracy than that of the pipe strain gauge 10, but there is no problem in measuring the ground strain.
  • FIG. 6 a structure for connecting the rotary tool 20 to the strain gauge 10 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a metal tool fixing jig 30 used when the electric rotating tool 20 is connected to the rear end portion of the pipe strain gauge 10.
  • the jig 30 has a cylindrical thick shaft 30a and a thin shaft 30e formed coaxially, and the rear end of the pipe strain gauge 10 (female connector 15) is slid inside the thick shaft 30a.
  • a cylindrical circular hole (opening) 30b that can be covered is formed.
  • a claw 30c that can engage with a slit 13b on the rear end side of the strain gauge 10 and a rear end flange of the cap 17
  • a step 30d is formed between the portion 17c and the periphery of the rear end opening 13e on the strain gauge 10 side.
  • the thin shaft 30e is a part to be gripped by the chuck 20a of the rotating tool.
  • chamfers 30f are formed at three portions equally in the circumferential direction.
  • the claw 30c and the tool mounting slit 13b are engaged with the tool fixing jig 30 from above the female connector 15 on the rear end side of the pipe strain gauge 10. Fine shaft 30e in that state The upper force is also screwed with the cap 17 in place, and the jig 30 is clamped and fixed to the periphery of the rear end opening 13e on the strain gauge 10 side through the step portion 30d. Finally, the thin shaft 3 Oe exposed from the circular hole 17 a is gripped by the chuck 20 a of the electric rotating tool 20.
  • a pipe strain gauge with an electric rotating tool 20 attached to the rear end is connected to the excavating screw 18. Stand down and stand perpendicular to the slope.
  • the strain gauge 10 is screwed into the ground by rotating the tool 20, and as shown in FIG. 8 (b), the stepped portion 13d of the thick rear end portion 13a is substantially flush with the ground surface.
  • the circumferential position of the strain gauge 10 adjusts the circumferential position of the strain gauge 10 so that the strain direction 27 of each strain gauge 27 in the circumferential direction matches the slope direction of the slope.
  • the electric rotating tool 20 is removed from the rear end portion of the pipe strain gauge 10, the cap 17 is loosened and removed, and the jig 30 is removed.
  • the pressure receiving plate 19 is covered with the upper force of the male screw portion 13c on the rear end side of the strain gauge 10, and the front end portion of the plate-shaped pressure receiving portion 19a formed in an acute angle shape. It is buried by pushing or hitting it into the ground. Then, adjust the circumferential position of the pressure receiving plate 19 so that it is perpendicular to the direction of inclination of the plate surface pressure of the plate-shaped pressure receiving portion 19a (arrangement direction of the strain gauge 27), and screw the cap 17 into place. To do.
  • a connecting cable 26 having a male connector 25 at its tip is extended from a measuring instrument 24 installed near the buried pipe strain gauge 10, and the strain gauge 10 Connect to the female connector 15 on the rear end side, and measure the ground strain with the measuring instrument 24.
  • the pipe strain gauge 10 has a total length L of the pipe strain gauge in consideration of, for example, embedding work with the tool 20 attached to the rear end and ease of carrying by human power (the tip force of the screw 18 female connector 15 The length to the rear end) is shorter than the height of the adult shoulder. Therefore, it is desirable that the total length L is about 60 cm to lm.
  • the dimensions of each part of the pipe strain gauge are as follows: for example, the screw length is about 10 cm, the outer diameter of the outer pipe 13 constituting the pipe strain gauge body 11 (Excluding the outer diameter) is about 15mm. At this time, the width of the pressure plate 19 (Width along the direction) is about 15 cm, and the vertical height (height along the axial direction of the pipe strain gauge) is about 10 cm.
  • the material of the inner pipe 12, the outer pipe 13, and the excavating screw 18 is the torque of the electric rotating tool 20 when embedded (for example, when using a 12V electric drill, electric screwdriver, etc., 140 N.m
  • a metal material such as stainless steel because it should be a material that has sufficient rigidity that does not cause plastic deformation depending on the degree, and that should be embedded in the ground with point force corrosion resistance.
  • a resin material such as a plastic having sufficient surface strength and sufficient rigidity to achieve light weight and an appropriate polymer.
  • a highly rigid and corrosion-resistant metal for the outer pipe 13 and a suitable grease-based material for the inner pipe 12 to achieve light weight while maintaining sufficient rigidity and corrosion resistance.
  • the thick rear end portion 13a is a force formed integrally with the outer pipe 13.
  • the thick rear end portion 13a which is a separate member formed with a tool mounting slit 13b or the like, is used as the rear end portion of the outer pipe 13. It can be considered that they are joined together by welding or the like.
  • the excavating screw 18 is formed of a separate member using a solid rod or the like and joined to the peripheral edge of the opening at the front and rear ends of the outer pipe 13 by welding or the like. Before joining, the tip side of the inner pipe 12 is sealed by solidifying epoxy resin.
  • the material of the pressure-receiving plate 19 is preferably a metal material such as stainless steel because it has sufficient rigidity so as not to be damaged when it is embedded by being pushed or struck, and embedded in the ground. It is also conceivable to use a resin material such as a plastic having sufficient rigidity and an appropriate polymer.
  • the plate-like pressure receiving portion 19a can be extended from the cylindrical portion 19b toward the radially outer side at four or more locations at equal intervals in the circumferential direction. In this case, the rear end of the pipe strain gauge 10 is more firmly fixed to the ground, and the plate-shaped pressure receiving portion 19a is provided even if the installation direction of the plate surface is not perpendicular to the vertical direction of the slope. In addition, since the load due to the movement of the ground is sufficiently received, the measurement accuracy of the ground strain is improved.
  • the strain gauges 27 are affixed at four locations in the longitudinal direction of the outer periphery of the inner pipe 12 (in FIG. 3, two locations in the longitudinal direction are partially omitted). Also, the strain gauge 27 should be affixed to one or more locations in the longitudinal direction!
  • the strain gauge 27 is divided into two equal parts in the circumferential direction of the inner pipe 12 (Fig. 4 (a)). (See Fig. 4 (b)), but it can be considered to be divided into four places in the circumferential direction as shown in Fig. 4 (b). In this case, even if the vertical direction of the slope and the opposing direction of each strain gauge 27 do not coincide, the differential force of the detected value for each strain gauge 27 that is affixed across the inner pipe 12 The ground strain This is significant in that it is not necessary to pay attention to the installation direction of the strain gauge 27 during burial.
  • the strain gauge 27 can be increased to 6 in the circumferential direction, 8 in the circumferential direction, and 3 places (odd number) in the circumferential direction can be excluded.
  • the pipe strain gauge 10 'of Example 2 is formed by making the longitudinal dimensions L1 and L2 of the thick-walled rear end part 13'a and male thread part 13'c longer than those of Example 1 shown in FIG. It is.
  • the cylindrical portion 19'b of the pressure receiving plate 19 ' has a rear end portion of a plate-shaped pressure receiving portion 19'a in which a bent portion 19'e is formed by bending an inner flange portion 19'c in which a circular hole 19'd is formed. Projected to the side (projected length is L3).
  • the cap 17 ' has at least one tool insertion hole 17'd for inserting a rod-shaped tool on its outer periphery, and its longitudinal dimension (referred to as L4) is determined from the dimension L2 of the external thread 13'c. Form slightly longer.
  • the Neuve strain gauge 10 ' is embedded so that the thick-walled rear end portion 13'a is exposed to the ground by the length L3 of the cylindrical portion 19'b described above, and the pressure plate 19' At the time of embedment, the plate-shaped pressure receiving portion 19'a is buried in the ground with the inner flange portion 19'c supported by the step portion 13'd at a position L3 higher than the ground surface. Since there is a distance of L3 between the lowest point of the screw thread and the ground surface, soil enters the screw thread.
  • the pressure receiving plate 19 ′ is embedded in the same manner as in Example 1 until the rear end portion of the screw portion 13′c is exposed to the extent that the cap 17 ′ can be screwed from the circular hole 19′d. Strike or press the bent part 19'e etc., and push the sharp tip of the plate-shaped pressure receiving part 19'a into the ground for a certain length. Thereafter, a rod-shaped tool having the same outer shape as the inner shape (for example, the hole is formed in a hexagonal shape so that a hexagon wrench can be inserted) is inserted into the tool insertion hole 17'd, and the rod-shaped tool is inserted. Rotate cap 17 'by using as a lever.
  • the cap 17 ' Since the front edge portion 17'b presses the inner flange portion 19'c according to the applied torque, the cap 17 'has a plate-shaped pressure receiving portion 19' corresponding to the dimension L2 of the male screw portion 13'c. the rest exposed on the ground of a The part can be buried. In this way, if the tool insertion hole 17'd is provided in the cap 17 'so that the tool can be used, a large pressure is required for embedding due to earth pressure. Embedding can be done easily by screwing cap 17 '. Instead of providing the tool insertion hole 17'd, it is also conceivable to make the outer periphery of the cap 17 'square or hexagonal and attach a spanner or the like to turn the cap 17'.
  • the jig 30 ' is manually embedded using a T-shaped manual rotating tool 21 (see Fig. 10) formed on the body. May be.
  • the penetrating pipe strain gauges that can be applied to the present application can be easily installed at various locations at low cost. By installing it, it is a meaningful invention in that it can measure and evaluate the deformation phenomenon of the ground until the actual collapse.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an appearance of a pipe strain gauge of Example 1.
  • FIG. 2 is a partially broken perspective view of a pipe strain gauge to which a pressure receiving plate is attached.
  • FIG. 3 is a partial axial sectional view showing the internal structure of the pipe strain gauge main body.
  • A-A 'sectional view of the body (A) A diagram with two strain gauges attached.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view of the rear end of the pipe strain gauge.
  • FIG. 6 is an axial sectional view of a tool mounting jig.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing an electric tool mounting structure.
  • FIG. 8 Reference diagram showing the installation status of the penetrating pipe strain gauge.
  • A Reference diagram showing the situation before installation.
  • B Reference diagram showing the installation status of the pressure plate.
  • C Reference diagram showing the situation after installation
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing the appearance of the pipe strain gauge of Example 2.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of a T-shaped manual rotation tool 21.
  • FIG. 11 is a front view showing a buried state of a conventional pipe strain gauge.

Description

貫入型パイプひずみ計
技術分野
[0001] この発明は、地中に埋設して使用され、斜面の土砂崩壊、豪雨における地盤表層 の崩壊又は土石流の発生等に伴って生じる地盤のひずみをパイプひずみ計本体に 内蔵されているひずみゲージで検出し、その検出値を地上の計測器で読み取るパイ プひずみ計に係る技術であって、特に地盤の浅層におけるひずみの変化を測定す る貫入型パイプひずみ計に関する技術である。
背景技術
[0002] 従来のパイプひずみ計には、下記特許文献 1に示すものがある。従来のパイプひ ずみ計は、図 11に示すように、危険箇所と想定される地盤に地中深く埋設され、パイ プに生じたひずみを内部のひずみゲージで検知して計測することにより、地滑り発生 位置の確認等、地滑り現象の評価に用いられてきた。
[0003] 即ち、従来のパイプひずみ計は、以下のようにして設置して 、た。まず、ボーリング マシンで前記パイプひずみ計の設置孔を 20mから 30mの深さで予めプレボーリング する。次に、計測管 1を構成する多数の鋼管 la, lb, lc…の外周面にそれぞれひ ずみゲージ 5を貼付して保護材 6で覆う。そして、各鋼管の端部を継手管 2により嵌合 してリベット 3で締めた挿入管 1を前記設置孔へ挿入する。最後に前記設置孔にセメ ントミルクを注入して隙間を塞ぎ、地中へ確実に定着させて検出精度の向上を図ると V、う手順で設置されて!、た。
[0004] 特許文献 1 :実用新案登録第 2514095号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 従来のパイプひずみ計の設置作業は、大掛力りであった。まず、 20m超の計測管 1 は、多数の鋼管力も構成されるため、運搬が容易ではな力つた。
[0006] また、設置の際には、ボーリングマシンにより 20m超の埋設孔をプレボーリングする 作業と、計測管 1を埋設する作業を別々に行う必要があった。一方、埋設時に鋼管に 貼付したひずみゲージ 5が埋設孔とこすれて剥がれな ヽように逐一保護材 6で覆う作 業が必要であった。更に多数の鋼管から計測管 1を組み立てる作業も必要であった 。また、検出精度向上のため、ひずみ計埋設後の設置孔にセメントミルクを注入する 作業は必須になっていた。これらの作業には、多大な設置時間、労力、高いコスト負 担が必要となっていたため、従来のノイブひずみ計は手軽に設置できるものではな かった。
[0007] 尚、従来のパイプひずみ計では、地中深く埋設して地滑り発生位置等を評価して いるが、斜面の土砂崩壊等の発生前には、地盤の浅層でも地盤にひずみが発生し 始め、土砂崩壊等が近づくにつれて地盤のひずみが増加するという前兆現象が発生 する。従って、前記前兆現象たる浅層のひずみを正確に計測し、前記ひずみ増加量 の変化を評価することにより、浅層にひずみが発生してから土砂崩壊等に至るまでの 時間や崩壊の度合いを判断することが可能と言える。
[0008] 本願発明は、上述した従来の課題に鑑みて、地盤の浅層に発生したひずみを計測 するため、人力での運搬が容易で様々な場所に設置できること、設置時間が大幅に 短縮されること及び設置に力かる労力及びコスト負担を大幅に軽減できることにより 地中への埋設設置が手軽にできる、貫入型パイプひずみ計を提供することを目的と する。
課題を解決するための手段
[0009] 前述の問題を解決するため、請求項 1の発明は、ひずみゲージを取り付けたパイプ 部材を地中に埋設することにより、地中に生じたひずみを計測するパイプひずみ計 において、複数のひずみゲージを外周面に取り付けた内パイプを外パイプに内蔵し て一体化した二重円管構造のパイプひずみ計本体と、前記パイプひずみ計本体の 先端部に設けた掘削用スクリューと、前記パイプひずみ計本体回動用の工具を連結 できる、パイプひずみ計本体の後端部に設けた工具取付部と、を備え、前記パイプ ひずみ計の全長を大人の肩の高さよりも長さが短 、短尺状に形成して 、る。
[0010] (作用）請求項 1に係るパイプひずみ計は、以下の作用を奏する。即ち、（a)パイプ ひずみ計の全長が、人の肩の高さより長さの短い短尺状であるため、コンパクトかつ 軽量に形成される。（b)パイプひずみ計の全長が短いため、大規模なボーリング機 器を使うことなく埋設作業が行われる。（C)パイプひずみ計自体が、先端に掘削用ス クリューを備え、かつ後端にパイプひずみ計を回動させる工具を連結できるため、ェ 具を用いることでボーリングと埋設作業が同時に行われる。（d)各ひずみゲージは、 二重円環の内パイプに取り付けられ、かつ外パイプに覆われているため、逐一保護 材で覆わなくても埋設時に地盤と接触して剥がれることが無い。（e)コンパクトである ため、多数の鋼管力 組み立てる必要が無い。（f)貫入時においてスクリューが半径 方向外側へ排除した土は、スクリューの通過後地盤の圧力によって半径方向内側に 押し戻され、パイプひずみ計本体と埋設孔と間の隙間を塞ぐ。また埋設後のスクリュ 一は、地中に堅く定着する。従って、埋設後にセメントミルクを注入しなくてもパイプ ひずみ計全体が地盤の浅層に堅固に定着する。
[0011] 請求項 2の発明は、請求項 1記載の貫入型パイプひずみ計において、前記パイプ ひずみ計本体の後端部に、周方向等分複数箇所に放射状に延出する板状受圧部 を備えた受圧板を取り付けて!/、る。
[0012] (作用）受圧板が、地盤に埋設されることでパイプひずみ計の後端部が、より一層地 盤に堅固に定着する。また、定着後の板状の受圧部には、土砂の圧力が作用するこ とにより、土砂の動きが負荷となり適格にパイプひずみ計本体の後端部に作用する。
[0013] 請求項 3の発明は、請求項 1又は 2に記載の貫入型パイプひずみ計について、前 記板状受圧部の先端側が、鋭角状に形成されている。
[0014] (作用)鋭角状に形成された前記板状受圧部の先端側が、地盤を貫きつつ受圧板 全体を地中に埋没させる。
[0015] 請求項 4の発明は、請求項 1から 3のいずれかに記載の貫入型パイプひずみ計に ついて、前記工具を、携帯式電動回動工具としている。
[0016] (作用）パイプひずみ計に、携帯式の電動回動工具を用いることで、掘削及び埋設 作業が、迅速かつ容易に行われる。
発明の効果
[0017] 以下に請求項 1〜4に記載された発明の効果を説明する。
[0018] 請求項 1の発明は以下の効果を奏する。即ち、（a)パイプひずみ計がコンパクトか つ軽量であって運搬が容易となるため、人力で持ち運び様々な場所に設置できる。 ( b)設置作業が小規模かつ容易であるため、設置時間が短縮されかつ設置労力が軽 減される。更に、設置に必要なコストが軽減される。（c)パイプひずみ計が、地盤の浅 層に堅く定着するため、前記地盤の浅層におけるひずみが正確に計測できる。
[0019] 請求項 2の発明は、受圧板を設けることにより、地盤の浅層におけるひずみが更に 正確に検出できる。
[0020] 請求項 3の発明は、先端側が鋭角形状に形成されているため、例えば、足で押し込 んだり、ハンマーで叩くことにより受圧板全体を地中に容易に埋設出来る。
[0021] 請求項 4の発明は、パイプひずみ計後端に取り付ける工具が、携帯式の電動工具 であるため、支援電源の供給がされない場所や、足場の悪い斜面等様々な場所に おいてパイプひずみ計の埋設作業を迅速にすることが出来る。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、図面 1〜10を参照して本願発明の好適な実施形態 (実施例 1及び実施例 2) について説明する。
[0023] 図 1は、実施例 1の貫入型パイプひずみ計の外観を表す分解斜視図、図 2は、受圧 板を取り付けたパイプひずみ計の一部破断斜視図、図 3は、パイプひずみ計本体の 内部構造を表す一部軸方向断面図、図 4は、周方向におけるひずみゲージの取付 状況を表すパイプひずみ計本体の A— A'断面図で、（a)図は、 2枚のひずみゲージ を貼付した図、 (b)図は、 4枚のひずみゲージを貼付した図である。また図 5は、パイ プひずみ計後端の拡大斜視図、図 6は、工具取付用治具の軸方向断面図、図 7は、 電動工具の取付構造を表す分解斜視図、図 8は、貫入型パイプひずみ計の設置状 況を表す参考図で、（a)図は、設置前の状況を表す図、（b)図は、受圧板を設置する 状況を表す図、（c)図は設置後の状況をそれぞれ表す図である。図 9は、実施例 2の 貫入型パイプひずみ計の外観を表す分解斜視図、図 10は、 T字型手動式回動工具 21の外観を表す斜視図である。
[0024] 実施例 1に係るパイプひずみ計 10は、図 8 (c)図に示すように、地中に埋設して使 用され、斜面の土砂崩壊等に伴って生じる地盤のひずみをパイプひずみ計本体 11 の内部に長手方向等間隔に貼付されたひずみゲージ 27によって電気信号として検 出出来るように構成されており、ひずみゲージ 27が検出した電気信号は、接続ケー ブル 26を介して地上の計測器 24において読み取ることができる。
[0025] また、図 1〜図 5によりパイプひずみ計 10の具体的構成を説明すると、パイプひず み計 10は、パイプ本体部 11と、その先端に設けられた掘削用スクリュー 18及びその 後端に設けられた工具取付用スリット 13bによって主として構成されている。パイプ本 体部 11は、図 3に示すように外周面に長手方向所定間隔で複数 (例えば、長手方向 に 4箇所)のひずみゲージ 27が貼付された円環状の内パイプ 12が、同心円状の外 パイプ 13で覆われると共に、内外のパイプ 12, 13間に充填されたエポキシ榭脂 14 が固化することにより一体に形成されている。また、工具取付用スリット 13bは、外パイ プ 13後端部の開口部 13eの周縁部に対向して形成され、パイプひずみ計 10全体を 回動させる工具が取り付けられる。
[0026] また、各ひずみゲージ 27から導出するリード線 28は、内パイプ 12の側壁に穿孔さ れた揷通孔（図示せず)から内パイプ 12の内部を通り、内パイプ 12の後端部に固定 した雌コネクタ 15へ接続されている。雌コネクタ 15は、内ノイブ 12の後端開口部を 閉塞した状態で、外パイプ 13の後端開口部 13eから突出している。
[0027] また、ひずみゲージ 27は、図 4 (a)図に示すように、周方向等間隔に内パイプ 12を 挟んで対向するように 2枚貼付されている。この場合、ひずみゲージ 27が周方向のど の位置に貼付されたかが判るように、外パイプ 13の後端開口部 13eの周縁にマーキ ング等により印をつけておく。また、マーキング等の印に代えて、ひずみゲージ 27と 工具取付用スリット 13bとの周方向位置を対応させても良い。
[0028] 即ち、パイプひずみ計 10は、ひずみゲージ 27の周方向位置を確認し、 2枚のひず みゲージ 27の対向する方向力 土砂崩壊時における地盤の移動方向、即ち斜面の 傾斜方向（平地での土石流を想定すれば上流から下流方向）と一致するように設置 することで、地盤の変動から測定時に各ひずみゲージ 27が受ける負荷は最大となり 、地盤のひずみの測定精度が最も高くなる。
[0029] 一方、パイプひずみ計本体部 11 (外パイプ 13)の後端側には、受圧板 19が着脱自 在に取り付けられる。実施例 1において受圧板 19には、中央の円筒部 19bから半径 方向外側に向力つて 2箇所の板状受圧部 19aが対向するように延出されている。円 筒部 19bの上端には、円孔 19dを形成する内フランジ部 19cが設けられている。一方 、ノイブひずみ計本体部 11を構成する外パイプ 13の後端部 13aは、他のエリアより 厚肉状に形成され、後端開口部 13eから先端方向に向かった外周面には、雄ネジ部 13cと円環状の段差部 13dがそれぞれ形成されて 、る。
[0030] 受圧板 19は、円筒部 19bをパイプひずみ計 10の後端側力も被せるようにして、内 フランジ部 19cが、外パイプ 13側の段差部 13dに支持される状態とする。内フランジ 部 19cは、円孔 19dから突出した雄ネジ部 13cにねじ込まれる雌ネジ付キャップ 17の 前縁部 17bと、段差部 13dとの間に挟圧固定される。埋設時における板状受圧部 19 aには、土砂の圧力が作用するため、土砂の動きが負荷となり、適格にパイプひずみ 計本体 11の後端部に作用する。尚、板状受圧部 19aに作用する負荷を最大にする ため、板状受圧部 19aの板面方向が、斜面の上下方向（図 4 (a)及び図 8 (b)を参照 )に対して垂直になる（ひずみケージ 27の配置方向と直交する）ように受圧板 19を取 り付ける。そして、円孔 17aから突出した雌コネクタ 15には、一端が計測器 24 (図 8 (c )参照）に接続された接続ケーブル 26の雄コネクタ 25が接続される。
[0031] 尚、受圧板 19を取り付けないパイプひずみ計 10については、取り付けたときに比 ベて地盤のひずみの検出精度が若干下がるものの、地盤のひずみの計測には何ら 問題が無い
[0032] 次に図 6及び図 7により、ひずみ計 10に回動工具 20を連結する構造を説明する。
図 6は、電動回動工具 20をパイプひずみ計 10後端部に連結する際に用いる金属製 の工具固定治具 30の断面図である。治具 30は、円筒状の太軸 30aと細軸 30eとが 同軸状に形成され、太軸 30aの内側には、パイプひずみ計 10の後端部（の雌コネク タ 15)をすつぼり覆うことのできる円柱形の円孔（開口部） 30bが形成され、太軸 30a の前端部には、ひずみ計 10後端側のスリット 13bに係合できる爪 30cと、キャップ 17 の後端フランジ部 17cとひずみ計 10側の後端開口部 13eの周縁との間に挟持固定 される段差部 30dが形成されている。一方で細軸 30eは、回動工具のチャック 20aに 把持させる部位である。細軸 30eの外周面には、周方向等分 3箇所に面取り 30fがな されている。
[0033] そして、パイプひずみ計 10の後端側における雌コネクタ 15の上から、工具固定治 具 30を被せて各爪 30cと工具取付用スリット 13bを係合させる。その状態で細軸 30e の上力もキャップ 17を被せてねじ込み、段差部 30dを介して治具 30を、ひずみ計 10 側の後端開口部 13eの周縁に挟圧固定する。最後に、円孔 17aから露出した細軸 3 Oeを電動回動工具 20のチャック 20aに把持させる。
[0034] 次に、実施例 1に係る貫入型パイプひずみ計の地中への設置方法を図 8に基づい て説明する。例えば土砂崩壊の危険性がある斜面のひずみを計測する場合には、 図 8 (a)に示すようにまず、後端部に電動回動工具 20を取り付けたパイプひずみ計 を掘削用スクリュー 18を下にして、斜面に対して垂直に立てる。その状態で、工具 20 を回転させてひずみ計 10を地中へねじ込ませ、図 8 (b)に示すように、厚肉後端部 1 3aの段差部 13dが地表面とほぼ面一になるまで地中に埋設し、埋設においては、周 方向上の各ひずみゲージ 27の配置方向力 斜面の傾斜方向と一致するようにひず み計 10の周方向位置を調整する。
[0035] その後、パイプひずみ計 10の後端部から電動回動工具 20を取り外し、キャップ 17 をゆるめて外し、治具 30を取り除く。そして、図 8 (b)に示すように、受圧板 19をひず み計 10後端側の雄ネジ部 13cの上力も被せて、板状受圧部 19aの鋭角状に形成さ れた先端部を地中に押し込んだり叩き込んだり等して埋設する。そして、板状受圧部 19aの板面方向力 斜面の傾斜方向（ひずみゲージ 27の配置方向）に対して垂直に なるように、受圧板 19の周方向位置を調整し、キャップ 17をねじ込んで固定する。
[0036] 最後に、図 8 (c)に示すように、埋設したパイプひずみ計 10の近くに設置した計測 器 24から、先端に雄コネクタ 25を備えた接続ケーブル 26を伸長し、ひずみ計 10後 端側の雌コネクタ 15に接続し、計測器 24により地盤のひずみを計測出来るようにす る。
[0037] また、パイプひずみ計 10は、例えば、後端部に取り付けた工具 20による埋設作業 や人力による持ち運びの容易性を考慮してパイプひずみ計の全長 L (スクリュー 18の 先端力 雌コネクタ 15の後端までの長さ）を大人の肩の高さより短い長さに形成する 。従って、全長 Lは 60cmから lm程度に形成することが望ましい。また全長を lm前 後とした場合、パイプひずみ計各部の寸法は、例えば、スクリューの長さを 10cm程 度、パイプひずみ計本体 11を構成する外パイプ 13の外径 (厚肉後端部の外径を除 く）を 15mm程度に形成する。また、このとき受圧板 19の幅 (パイプひずみ計の直系 方向に沿った幅）は、 15cm程度、上下高さ（パイプひずみ計の軸方向に沿った高さ )は 10cm程度に形成している。
[0038] 更に、内パイプ 12、外パイプ 13及び掘削用スクリュー 18の素材は、埋設時に電動 回動工具 20のトルク (例えば 12Vの電動ドリル、電動ドライバ等を使用する場合には 、 140N. m程度）によって塑性変形をしない十分な剛性を備え、更に地中に埋設す る点力 耐腐食性を備えた素材とすべき点からステンレス等の金属素材を用いること が望ましい。また、軽量ィ匕が図れる面力 十分な剛性等を備えたプラスチック、適切 な高分子等の榭脂系素材を用いる事も考えられる。また、外パイプ 13に剛性の高い 耐腐食性金属を用い、内パイプ 12に適切な榭脂系素材を用い、十分な剛性及び耐 腐食性を保持しつつ軽量ィ匕を図ることも考えられる。
[0039] また、厚肉後端部 13aは外パイプ 13と一体で形成する力 工具取付用スリット 13b 等を形成した別部材カもなる厚肉後端部 13aを外パイプ 13の後端部に溶接等で接 合し一体ィ匕することが考えられる。また、掘削用スクリュー 18は、中実棒等を用いた 別部材で形成し、外パイプ 13の前後端の開口周縁部へ溶接等で接合し一体ィ匕する ことが考えられる。尚、接合前に内パイプ 12の先端側は、エポキシ榭脂を固化させる こと等により封をしておく。
[0040] 受圧板 19の素材は、押し込んだり叩き込んだり等して埋設する際に破損しない十 分な剛性を備え、地中に埋設する点でステンレス等の金属素材が望ましい。また、十 分な剛性を備えたプラスチック、適切な高分子等の榭脂系素材を用いる事も考えら れる。また、板状受圧部 19aは、円筒部 19bから半径方向外側に向かって周方向等 間隔に 4箇所以上延出させることもできる。この場合、パイプひずみ計 10後端部の地 盤への固定は一層堅固になると共に、板状受圧部 19aは、板面の設置方向が、斜面 の上下方向に対して垂直とならなくても、地盤の移動による負荷を十分に受けるため 、地盤のひずみの計測精度が向上する。
[0041] 尚、実施例では、ひずみゲージ 27は、内パイプ 12外周の長手方向 4箇所（図 3で は長手方向 2箇所、一部省略）に貼付されている。また、ひずみゲージ 27は、長手方 向 1箇所以上に貼付すればよ!、。
[0042] また、実施例 1ではひずみゲージ 27が、内パイプ 12の周方向等分 2ケ所（図 4 (a) 参照）に貼付されているが、図 4(b)に示すように周方向等分 4箇所とすることも考えら れる。この場合、斜面の上下方向と各ひずみゲージ 27の対向する方向を一致させな くても、内パイプ 12を挟んで対向するように貼付された各ひずみゲージ 27に関する 検出値の差分力 地盤のひずみが精度良く検出されるため、埋設時にひずみゲー ジ 27の設置方向に留意しなくて良い点で意義がある。尚、ひずみゲージ 27は、周方 向等分 6箇所、 8箇所…と増加することも出来、周方向等分 3箇所 (奇数箇所)とする ことち考免られる。
[0043] 次に、実施例 2に係る貫入型パイプひずみ計を図 9に基づいて説明する。実施例 2 のパイプひずみ計 10'は、厚肉後端部 13' a及び雄ねじ部 13' cの長手方向の寸法 L 1及び L2を図 1に示す実施例 1のものよりそれぞれ長く形成したものである。また、受 圧板 19'の円筒部 19'bは、円孔 19'dの形成された内フランジ部 19'cを曲げ部 19' eの形成された板状受圧部 19'aの後端部側に突出させて形成 (突出長さを L3とする )する。キャップ 17'は、外周に棒状の工具を挿入するための工具揷入孔 17' dを少 なくとも一つ形成し、長手方向の寸法 (L4とする）を雄ねじ部 13'cの寸法 L2より若干 長く形成する。
[0044] ノイブひずみ計 10'の埋設は、厚肉後端部 13'aを上述した円筒部 19'bの突出長 さ約 L3分だけ地上に露出するように埋設し、受圧板 19'の埋設時において、内フラ ンジ部 19'cが、地表より L3高い位置で段差部 13'dに支持された状態で、板状受圧 部 19 ' aが地中に埋没するようにする。ねじ山最下点と地表に L3の間隔が出来るた めねじ山に土が入り込みに《なる。
一方、受圧板 19'の埋設は、まず、円孔 19'dからネジ部 13'cの後端部が、キヤッ プ 17 'をねじ込み可能な程度に露出するまでは、実施例 1と同様に曲げ部 19 ' e等を 叩くか押圧し、板状受圧部 19'aの鋭角な先端を地中に一定長さ押し込んでおく。そ の後、工具挿入孔 17' dに、その内形とほぼ同一外形の棒状工具 (例えば、孔を六角 形状に形成し、六角レンチ等が挿入出来るようにする）を挿入し、前記棒状工具をレ バーとすることにより、キャップ 17'を回転させる。
[0045] キャップ 17'は、与えられたトルクに応じて前縁部 17' bが、内フランジ部 19'cを押 圧するため、雄ねじ部 13'cの寸法 L2だけ、板状受圧部 19' aの地上に露出した残り 部分を埋設することが出来る。このように、キャップ 17'に工具挿入孔 17' dを設け、 工具を利用出来るようにしておけば、土圧によって埋設に大きな力が必要となる板状 受圧部 19 ' aの残り露出部分の埋設をキャップ 17'のねじ込みによって容易に行うこ とが出来る。尚、工具挿入孔 17' dを設ける代わりに、キャップ 17'の外周を四角形や 六角形状にし、スパナ等を取り付けてキャップ 17'を回すことも考えられる。
[0046] 尚、埋設には、電動回動工具 20を用いる代わりに、治具 30'がー体に形成された T 字型手動式回動工具 21 (図 10参照）を用いて手動で埋設してもよい。
[0047] 以上に示すとおり、本願に力かる貫入型パイプひずみ計は、低コストで様々な場所 に簡易に設置できるため、土砂崩壊等の発生するおそれがある危険箇所に手軽に 短時間で数多く設置することにより、崩壊の前兆力 実際の崩壊に至るまでの地盤の 変形現象を計測及び評価出来る点で意義のある発明となっている。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]実施例 1のパイプひずみ計の外観を表す分解斜視図。
[図 2]受圧板を取り付けたパイプひずみ計の一部破断斜視図。
[図 3]パイプひずみ計本体の内部構造を表す一部軸方向断面図。
[図 4]周方向におけるひずみゲージの取付状況を表すパイプひずみ計本
体の A— A'断面図。 （a) 2枚のひずみゲージを貼付した図。
(b) 4枚のひずみゲージを貼付した図。
[図 5]パイプひずみ計後端の拡大斜視図。
[図 6]工具取付用治具の軸方向断面図。
[図 7]電動工具の取付構造を表す分解斜視図。
[図 8]貫入型パイプひずみ計の設置状況を表す参考図。 （a) 設置 前の状況を表す参考図。 （b) 受圧板の設置状況を 表す参考図。 （c) 設置後の状況を表す参考図
[図 9]実施例 2のパイプひずみ計の外観を表す分解斜視図。
[図 10]T字型手動式回動工具 21の外観を表す斜視図。
[図 11]従来技術のパイプひずみ計の埋設状態を表す正面図。
符号の説明 10' パイプひずみ計 パイプひずみ計本体 内パイプ
外パイプ
a 13'a 厚肉後端部b 工具取付用スリット 19' 受圧板
a 19'a 受圧部
電動回動工具
T字型手動式回動工具

Claims

請求の範囲
[1] ひずみゲージを取り付けたパイプ部材を地中に埋設することにより、地盤のひずみ を計測するパイプひずみ計にぉ 、て、
複数のひずみゲージを外周面に取り付けた内パイプを外パイプに内蔵して一体ィ匕 した二重円管構造のパイプひずみ計本体と、
前記ノイブひずみ計本体の先端部に設けた掘削用スクリューと、
前記パイプひずみ計本体回動用の工具を連結できる、パイプひずみ計本体の後 端部に設けた工具取付部と、
を備え、前記パイプひずみ計の全長を大人の肩の高さよりも長さが短い短尺状に 形成したことを特徴とする貫入型パイプひずみ計。
[2] 前記パイプひずみ計本体の後端部には、周方向等分複数箇所に放射状に延出す る板状受圧部を備えた受圧板が取り付けられたことを特徴とする請求項 1記載の貫 入型パイプひずみ計。
[3] 前記板状受圧部の先端側が、鋭角状に形成されたことを特徴とする請求項 1又は 2 記載の貫入型パイプひずみ計。
[4] 前記工具が、携帯式電動回動工具であることを特徴とする請求項 1から 3のいずれ かに記載の貫入型パイプひずみ計。
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