(57)【要約】【課題】  大規模な構造物において見えない場所の大きな変形を監視する。【解決手段】  ＢＯＴＤＲに例示される光ファイバセンサを用いる。長距離にわたって信号の減衰量が少ない石英光ファイバを用いる。石英光ファイバは大きな伸びや歪により破断しやすい。そのため、波形状に蛇行させることにより任意の場所で余裕長さを持たせた状態で設置することにより、監視対象の大きな変形に対しても破断し難くする。面状の構造物に光ファイバを格子状に配置することにより、構造物の変形が生じた個所を検出できる。【選択図】図１
2006133087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行した状態で被験体の面上に取り付けられた光ファイバと、
前記光ファイバを用いて前記被験体の変形を計測する計測器
とを具備する
変形監視装置。
【請求項２】
被験体が有する面上の経路に設置される光ファイバと、前記光ファイバは前記経路の内部で屈曲する屈曲部を連続的に有し、
前記光ファイバを用いて前記被験体の変形を計測する計測器
とを具備する
変形監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載された変形監視装置であって、
一つの前記経路に設置される前記光ファイバは複数であり、
前記経路の内部の前記光ファイバを伸ばした長さから前記経路の長さを引いた余剰長さは、複数の前記光ファイバの各々で異なる
変形監視装置。
【請求項４】
請求項３に記載された変形監視装置であって、
前記経路は前記経路に設置された複数の前記光ファイバを収納する筒状部材によって形成され、
前記光ファイバは、前記筒状部材の長さよりも長い余剰分を有する
変形監視装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
前記光ファイバは、石英光ファイバである
変形監視装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
前記計測器は、ＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）である
変形監視装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
前記光ファイバは、前記被験体に接着される
変形監視装置。
【請求項８】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
前記被験体は蛇行した溝を有し、
前記光ファイバは前記溝に設置される
変形監視装置。
【請求項９】
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
更に、前記光ファイバが設置されるシート
を具備し、
前記シートは前記被験体に取り付けられる
変形監視装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
更に、前記光ファイバが取り付けられている領域に配置されて前記光ファイバに接合され、同じ力を加えられたときの伸縮量が一方向に大きく他方向に小さい繊維シート
を具備する
変形監視装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
更に、前記光ファイバの方向が第１方向に近い部分で前記光ファイバに接合された第１固定材料と、
前記光ファイバの方向が前記第１方向と異なる第２方向に近い部分で前記光ファイバに接合された第２固定材料
とを具備し、
前記第１固定材料と前記第２固定材料とは弾性率が異なる
変形監視装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置であって、
前記光ファイバは複数であり、
複数の前記光ファイバは前記被験体に格子状に取り付けられている
変形監視装置。
【請求項１３】
最大幅が１００メートル以上であり水を通さない遮水シートと、
前記遮水シートに取り付けられた樹脂製の光ファイバと、
前記光ファイバの伸びを検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）
とを具備する
変形監視装置。
【請求項１４】
最大幅が１００メートル以上であり水を通さない遮水シートと、
前記遮水シートに取り付けられた請求項１から１２のうちのいずれか１項に記載された変形監視装置
とを具備する
変形監視装置付き遮水シート。
【請求項１５】
請求項１４に記載された遮水シートによって底部からの物質の漏れを保護された
廃棄物処分場。
【請求項１６】
光ファイバを蛇行した形状にして遮水シートに取り付けるステップと、
前記遮水シートを地中に埋設するステップと、
前記光ファイバの端部を光ファイバセンサに接続するステップと、
前記光ファイバセンサで前記光ファイバの変形を検出することにより前記遮水シートの変形を監視するステップ
とを具備する
変形監視方法。
【請求項１７】
複数の光ファイバを蛇行した形状にして被験体に取り付けるステップと、
光ファイバセンサを用いて前記複数の光ファイバの変形を検出することにより前記被験体が変形している変形範囲を検出するステップと、
前記変形範囲の外周に垂直な成分を引っ張りひずみとして評価するステップ
とを具備する
変形監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の変形を監視する技術に関する。本発明は特に、大規模な構造物に発生する大きな変形を監視する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ひずみを計測する光ファイバセンサが知られている。大型の構造物等のひずみを計測するためには、センサ点数が削減できる、長距離の監視が可能、ノイズの影響が少ないなどのメリットから、光ファイバを使用するセンサが多く使用されている。
【０００３】
長距離の計測が可能な光ファイバは、石英などの脆性材料でできているものが多く、数パーセントが破断の限界であるため、１０パーセント以上の大きな変形に対して追従できず、圧縮変形での屈曲による破断、あるいは許容範囲以上の引張りによる破断が発生する。
【０００４】
光ファイバを構造物に対して緩やかに固定し、すべりや固定物質の変形で吸収できるようにする方法が考えられるが、局所的な変形は吸収できても全体の変形量が大きい場合には吸収しきれない。
【０００５】
特許文献１には、地すべり斜面に光ファイバとコイルばねを配設し、地すべり斜面の挙動を光ファイバに生ずるひずみ量の変化として捉え、地すべり斜面の挙動を観測するセンサであって、前記光ファイバとコイルばねが、コイルばねと長さに余裕を持たせた光ファイバを並列にした部分と、光ファイバだけの部分とを交互に連続的に接続して構成されていることを特徴とする地すべり挙動調査用光ファイバセンサが開示されている。
【０００６】
シートの状態を監視するために光ファイバを用いる方法としては、水の漏れを利用して水で膨張する材料を使用して光ファイバを変形させる方法が知られている（特許文献２、３参照）。しかし、破損前の検出はできない。更に、水中での使用には適さない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６３３２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３０５８号公報
【特許文献３】特開２００２−２０３２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、大規模な構造物の大きなゆがみを計測するのに好適な変形監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明による変形監視装置は、蛇行した状態で被験体の面上に取り付けられる光ファイバ（２）と、光ファイバ（２）を用いて被験体（６、３２、５２、５４）の変形を計測する計測器（４）とを備えている。
【００１１】
本発明による変形監視装置は、被験体（６、３２、５２、５４）が有する面上の経路（５）に設置される光ファイバ（２）を備えている。光ファイバ（２）は経路（５）の内部で屈曲する屈曲部を連続的に有している。本発明に夜変形監視装置は更に、光ファイバ（２）を用いて被験体の変形を計測する計測器（４）を備えている。
【００１２】
本発明による変形監視装置において、一つの経路（５）に設置される光ファイバ（２ａ、２ｂ、２ｃ）は複数である。経路（５）の内部の光ファイバを伸ばした長さから経路の長さを引いた余剰長さは、複数の光ファイバ（２ａ、２ｂ、２ｃ）の各々で異なる。
【００１３】
本発明による変形監視装置において、経路（５）は経路（５）に設置された全ての光ファイバ（２）を収納する筒状部材（２６）によって形成されている。光ファイバ（２）は、筒状部材（２６）の長さよりも長い余剰分を有する。
【００１４】
本発明による変形監視装置において、光ファイバ（２）は、石英光ファイバである。
【００１５】
本発明による変形監視装置において、計測器（４）は、ＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）である。
【００１６】
本発明による変形監視装置において、光ファイバ（２）は、被験体（６）に接着される
【００１７】
本発明による変形監視装置において、被験体（６）は蛇行した溝（１０）を有している。光ファイバ（２）は溝（１０）に設置される
【００１８】
本発明による変形監視装置は、光ファイバ（２）が設置されるシート（１２）を備えている。シート（１２）は被験体（６）に取り付けられる。
【００１９】
本発明による変形監視装置は、光ファイバ（２）が取り付けられている領域に配置されて光ファイバ（２）に接合され、同じ力を加えられたときの伸縮量が一方向に大きく他方向に小さい繊維シート（１６、１８）を備えている。
【００２０】
本発明による変形監視装置は、光ファイバ（２）の方向が第１方向に近い部分で光ファイバ（２）に接合された第１固定材料（２０、２２）と、光ファイバ（２）の方向が第１方向と異なる第２方向に近い部分で光ファイバ（２）に接合された第２固定材料（２２、２０）とを備えている。第１固定材料（２０、２２）と第２固定材料（２２、２０）とは弾性率が異なる。
【００２１】
本発明による変形監視装置において、光ファイバ（２）は複数である。複数の光ファイバは被験体に格子状に取り付けられている。
【００２２】
本発明による変形監視装置は、最大幅が１００メートル以上であり水を通さない遮水シート（３６、５２、５４）と、遮水シート（３６、５２、５４）に取り付けられた樹脂製の光ファイバ（３４）と、光ファイバ（３４）の伸びを検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）（４０）とを備えている。
【００２３】
本発明による変形監視装置付き遮水シートは、最大幅が１００メートル以上であり水を通さない遮水シート（６、３２、３６、５２、５４）と、遮水シート（６、３２、３６、５２、５４）に取り付けられた本発明による変形監視装置とを備えている。
【００２４】
本発明による廃棄物処分場（５０）は、本発明による変形監視装置付き遮水シート（５２、５４）によって底部からの物質の漏れを保護されている。
【００２５】
本発明による変形監視方法は、光ファイバ（２）を蛇行した形状にして遮水シート（６、３２、５２、５４）に取り付けるステップと、遮水シート（６、３２、５２、５４）を地中に埋設するステップと、光ファイバ（２）の端部を光ファイバセンサ（４）に接続するステップと、光ファイバセンサ（４）で光ファイバ（２）の変形を検出することにより遮水シート（６、３２、５２、５４）の変形を監視するステップとを備えている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、大規模な構造物の大きなゆがみを計測するのに好適な変形監視装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２８】
本発明による変形監視装置は、例えば廃棄物処分場の底部を保護するシートの変形を監視するのに好適に用いられる。図１を参照すると、廃棄物処分場５０の断面図が示されている。廃棄物処分場５０の規模は、一辺の長さが数１００メートル程度である。
【００２９】
廃棄物処分場５０は、窪んだ（又は穴を掘った）大地６０のなかに、ゴムシート等により形成される連続的な遮水性シートである第２遮水シート５４が敷かれている。第２遮水シート５４は、中間保護層５８により埋設されている。中間保護層５８の上には、ゴムシート等により形成される連続的な遮水性シートである第１遮水シート５２が敷かれている。第１遮水シート５２は、上部被覆層５６により被覆されている。上部被覆層５６の上にできた窪地が、廃棄物の廃棄場所６２となる。
【００３０】
第１遮水シート５２及び第２遮水シート５４は、廃棄場所６２に廃棄された廃棄物から外部に漏出することが好ましくない物質が大地６０に漏出することを防止する。廃棄物処分場５０は長期間に渡って廃棄物が投棄されて次第に底部にかかる重量が重くなり、廃棄物が容量いっぱいになった後にもそのまま維持される必要がある。そのため、第１遮水シート５２及び第２遮水シート５４の健全性（破れていないか、破れる危険性があるほどに引き伸ばされていないか等）が監視されることが好ましい。廃棄物処分場５０における第１遮水シート５２、第２遮水シート５４の、敷設した当初からの局所的な歪み（特に伸び）は、数十センチ程度の大きさになることがある。遮水シートは、上部被覆層５６、中間保護層５８により覆われているのに加えて、廃棄場所６２に廃棄物が投棄されるため、目視により、あるいは掘り出して変形を確認することは極めて困難である。
【００３１】
こうした遮水シートの健全性を計測するには、小さな歪みや伸びが測定される必要は少ないが、ある程度以上大きい歪みや伸びを検出することが重要である。本発明による変形監視装置は、こうした大規模な施設の見えない場所における比較的大きな歪みを監視するのに好適に用いられる。
【００３２】
（実施の第１形態）
図２を参照すると、本発明の実施の第１形態における変形監視装置が示されている。この変形監視装置は、例えば図１における第１遮水シート５２、第２遮水シート５４などの変形が監視される対象となる構造物に取り付けられる。
【００３３】
変形が監視される対象となる構造物のどこかに、例えばシートの表面に、経路５が設定される。光ファイバ２は、経路５の内側に、構造物が大きく変形したときに破断し難いように、直線部分をほとんど持たない。すなわち光ファイバ２は、いたる所で、直線的に張られた場合に対して、余裕長さを持つように設置される。例えば光ファイバ２はＳ字を連続的につなげた形状で、すなわち波形状に蛇行した状態で、構造物に取り付けられる。
【００３４】
廃棄物処分場のように構造物が数１００メートル程度の大きさの場合、樹脂製の光ファイバよりも信号の減衰が非常に少ない石英を用いた光ファイバが適用されることが好ましい。石英系の光ファイバが用いられると、光ファイバは、破断し難さの点から、光ファイバの直径の４００倍程度の曲率半径で蛇行していることが好ましい。
【００３５】
光ファイバの端部は、ＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）に例示される光ファイバセンサに接続されている。
【００３６】
以上の説明は、実施の第１形態から第５形態まで共通する。
【００３７】
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃを参照して、光ファイバ２が構造物に取り付けられたときの構造について説明する。取り付けに用いられる材料は、柔軟性の高い材料にすると、大きな変形を吸収しやすく好ましい。
【００３８】
図３Ａを参照すると、光ファイバ２が構造物に取り付けられたときの構造の一例を示す断面図が示されている。光ファイバ２は、シート状の構造物６の表面に接着剤８により固定されている。
【００３９】
図３Ｂを参照すると、光ファイバ２が構造物に取り付けられたときの構造の他の例を示す断面図が示されている。シート状の構造物６には蛇行した形状の溝１０が刻まれている。光ファイバ２は溝１０に嵌め込まれる（埋め込まれる）。光ファイバ２は摩擦力により溝１０に固定されるので、接着剤等により接着することは不要である。
【００４０】
図３Ｃを参照すると、光ファイバ２が構造物に取り付けられたときの構造の更に他の例を示す断面図が示されている。光ファイバ２は埋め込みシート１２に埋め込まれている。埋め込みシート１２は接着剤１４により構造物６に取り付けられている。
【００４１】
本実施の形態におけるように光ファイバを蛇行させて構造物に取り付けると、光ファイバに直線部分が無いため、構造物が大きくひずんで％オーダーの伸びや圧縮が発生したときにも光ファイバが破断しにくく、許容される吸収量が大きい。
【００４２】
光ファイバを直径６０ｍｍの円状にエポキシ樹脂で固定した鋼板の１軸引張りを光ファイバで計測したところ、鋼板の変形に対して計測されるひずみは約５分の１になった。この結果から、本実施の形態のように波形に蛇行して設置された光ファイバでは、例えば構造物に１０ｃｍのひずみが生じたとき、光ファイバセンサで計測されるひずみは縮小されて２ｃｍになる。そのため、光ファイバセンサの計測レンジよりも大きい構造物のひずみを計測することができる。光ファイバセンサの多くは微小な変形を検出するのに好適であるように設計されているため、光ファイバセンサの計測レンジよりも大きい変形を計測できることは、大きい変形を計測したい場合に大変有利である。
【００４３】
計測方法としては、光ファイバセンサの距離分解能に応じて、次の２つがある。
【００４４】
（１）光ファイバの曲率半径に対して十分に小さい距離分解能で計測を行い、センサの施工方法を確認しながら計測すると、縦横（経路５の長手方向とそれに垂直な方向）の変形方向を確認できる。
【００４５】
（２）光ファイバの曲率半径に対して十分に大きい距離分解能で計測を行うと、方向によらない大局的なひずみを計測できる。
【００４６】
（実施の第２形態）
図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂを参照して、本発明の実施の第２形態について説明する。図４Ａを参照すると、光ファイバ２が蛇行した状態で繊維シート１６に取り付けられている。繊維シート１６は、光ファイバ２が設置されている経路５の長手方向に大きく伸縮することが可能である。繊維シート１６は、経路５の長手方向に垂直な方向にはほとんど伸縮しない。
【００４７】
光ファイバ２の一端には、図示されない光ファイバセンサが取り付けられている。こうした光ファイバ２の歪みを光ファイバセンサで検出すると、光ファイバ２は経路５の長手方向にのみ伸縮するため、光ファイバ２（あるいは繊維シート１６）が取り付けられている構造物（例えば遮水シート）の、経路５の長手方向の伸縮が選択的に検出される。
【００４８】
図４Ｂを参照すると、光ファイバ２が蛇行した状態で繊維シート１８に取り付けられている。繊維シート１８は、光ファイバ２が設置されている経路５の長手方向にはほとんど伸縮しない。繊維シート１８は、経路５の長手方向に垂直な方向に大きく伸縮することが可能である。
【００４９】
光ファイバ２の一端には、図示されない光ファイバセンサが取り付けられている。こうした光ファイバ２の歪みを光ファイバセンサで検出すると、光ファイバ２は経路５の長手方向に垂直な方向にのみ伸縮するため、光ファイバ２（あるいは繊維シート１８）が取り付けられている構造物（例えば遮水シート）の、経路５の長手方向に垂直な方向の伸縮が選択的に検出される。
【００５０】
図５Ａを参照すると、蛇行する光ファイバ２のなかで、経路５の長手方向に平行に近い部分は軟質固定材料２２に固定されている。経路５の長手方向に垂直に近い部分は硬質固定材料２０に固定されている。硬質固定材料２０は、軟質固定材料２２に比べて同じ力を加えられたときの変形量が小さい。こうした構造においては、光ファイバ２は経路５の長手方向に平行な方向に大きく伸縮する。経路５の長手方向に垂直な方向にはあまり伸縮しない。そのため、光ファイバ２の一端に設置された図示しない光ファイバセンサにより、図４Ａの場合と同様に、経路５の長手方向に平行な方向の伸縮が選択的に検出される。
【００５１】
図５Ｂを参照すると、蛇行する光ファイバ２のなかで、経路５の長手方向に垂直に近い部分は軟質固定材料２２に固定されている。経路５の長手方向に平行に近い部分は硬質固定材料２０に固定されている。こうした構造においては、光ファイバ２は経路５の長手方向に垂直な方向に大きく伸縮する。経路５の長手方向に平行な方向にはあまり伸縮しない。そのため、光ファイバ２の一端に設置された図示しない光ファイバセンサにより、図４Ｂの場合と同様に、経路５の長手方向に垂直な方向の伸縮が選択的に検出される。
【００５２】
軟質固定材料２２及び硬質固定材料２０は、遮水シートに例示される構造物に直接取り付けられるか、軟質固定材料と同等かそれよりも軟質な材料を介して構造物に取り付けられる。
【００５３】
（実施の第３形態）
図６Ａ及び６Ｂを参照して本発明の実施の第３形態について説明する。本実施の形態においては、図６Ａ及び６Ｂに示されるように、複数の蛇行した光ファイバが、遮水シート等の構造物の面上に格子状に張りめぐらされる。各々の光ファイバの構造物への取り付け方は、実施の第１形態と同じようになされる。各々の光ファイバの端部は、図示しない光ファイバセンサに取り付けられている。
【００５４】
例えば図６Ａにおいて斜線が引かれた歪み部分２４に歪みが生じたことが光ファイバセンサによって検出されたとする。歪み部分２４の外周の垂直方向にひずみが発生していると仮定すると、図６Ｂの矢印で示される方向に構造物が変形していることが推定される。このように、蛇行した光ファイバを格子状に張ることにより、ひずみの発生範囲・形状から、構造物の伸び縮み（廃棄物処理場の遮水シートの場合は主として伸び）の方向を推定することができる。
【００５５】
変形が発生した場所を検出するためには、光ファイバを格子状に張りめぐらす方法の他に、ある程度の距離間隔を置いて多数の光ファイバを平行に並べることによっても効果が奏される。
【００５６】
（実施の第４形態）
図７を参照して、本発明の実施の第４形態における変形監視装置について説明する。実施の第４形態における変形監視装置は、蛇行による余裕長さが異なる複数の光ファイバを同一の経路に並列して設置するものである。
【００５７】
図７において、構造物３２の同一の経路の中に光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃが設置されている。光ファイバ２ａは余裕長さが最も小さい、すなわち最も直線に近い状態で配置されている。光ファイバ２ｃは余裕長さが最も大きい、すなわち最も大きく蛇行している。光ファイバ２ｂはその中間である。各々の光ファイバの端部には光ファイバセンサ４が接続されている。
【００５８】
光ファイバ２ａは例えば０〜５％のひずみを検出し、それ以上、ひずみが大きくなると破断する。光ファイバ２ｂは例えば５〜１０％のひずみを検出し、それ以上、ひずみが大きくなると破断する。光ファイバ２ａは例えば１０〜１５％のひずみを検出し、それ以上、ひずみが大きくなると破断する。こうした変形監視装置により、小さいひずみから大きいひずみまで連続的に正確に検出できる。
【００５９】
廃棄物処分場の遮水シートなどの場合、経年変化によりシートが次第に引き伸ばされていく可能性が高い。そしてシートが引き伸ばされた場合が、いずれシートの破れにつながる可能性があるため、特に検出したい変形である。そのため、光ファイバ２ａが破断した場合、ひずみが５パーセント以上であるという情報が得られるため、光ファイバ２ａからの情報収集は必要なくなり、破断したまま放置しておいても問題はない。
【００６０】
本実施の形態における変形監視装置に、実施の第２形態における構成が適用されることが好ましい。例えば構造物３２が、実施の第２形態の図４Ａに示される繊維シート（光ファイバの経路の長手方向に大きく伸縮し、長手方向に垂直な方向にはほとんど伸縮しない）、または図５Ａに示される軟質固定材料２２と硬質固定材料２０との構成を備えているとする。この場合、光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃは構造物３２の経路の長手方向に伸縮し、長手方向に垂直な方向には伸縮が小さい。そのため、光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃが、経路の長手方向に垂直な方向の伸縮による破断から保護される。特に光ファイバ２ｃのように余裕長さが大きい光ファイバは、経路の長手方向に垂直に近い方向を向いている部分が多いために、保護される効果が大きい。
【００６１】
本実施の形態の変形例として、構造物３２に代えて、または構造物３２に加えて、光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃを収納する筒（後述する実施の第５形態を参照）を備えている構成が考えられる。こうした筒を備えていると、実施の第２形態との組み合わせと同様に、光ファイバ２ａ、２ｂ、２ｃが、特に光ファイバ２ｃのように余裕長さが大きい光ファイバが、経路の長手方向に垂直な方向の伸縮による破断から保護され、好ましい。
【００６２】
（実施の第５形態）
図８及び図９を参照して、本発明の実施の第５形態について説明する。図８を参照して、本実施の形態における光ファイバ２は筒２６の中に入っている。筒２６は例えばゴムで出来ている。光ファイバ２と筒２６の内壁との間にはスペースの余裕がある。光ファイバ２は、筒２６の内部で所定間隔ごとに固定材料３０により固定されている。変形を検出される対象となる構造物の変形を例えば１ｍ間隔で検出したい場合、固定材料３０は１ｍ毎に設置される。光ファイバ２は、固定材料３０が１ｍ毎に設置されているときに、固定材料３０と隣接する固定材料３０との間で、伸ばしたときの長さが例えば１．１ｍの長さとなるように、余裕長さを取って筒２６に挿入される。光ファイバ２の端部は光ファイバセンサ４に接続されている。こうした筒２６が、例えば廃棄物処分場の遮水シートに取り付けられる。
【００６３】
こうした構造では、筒２６のある部分における変形が０から０．１ｍまでの場合は、光ファイバ２の余裕長さ以下の変形であるため、光ファイバセンサ４は光ファイバ２の歪みをほとんどあるいは全く検出しない。図９における横軸のセンサの変形が１０パーセント以下の領域は、それを示している。筒２６のある部分における変形が余裕長さを超えると、光ファイバセンサ４は光ファイバ２の歪みを検出し始める。図９におけるセンサの変形が１０パーセント以上の実線の領域がそれを示している。筒２６のある部分における変形が所定値を超えると、光ファイバセンサ４の測定範囲をオーバーするか、又は光ファイバ２が破断する。図９におけるセンサの変形が大きい部分の破線の領域がそれを示している。
【００６４】
こうした構造の変形監視装置によれば、変形が小さく検出する必要がない場合は変形が検出されない。変形が、検出することが望まれる程度に大きいときに初めて検出が行われる（逆に言えば、検出が望まれる程度の変形の大きさにより、施工時の光ファイバ２の余裕長さが決定される）。そして検出したい最小の歪みから、光ファイバセンサ４の測定レンジ幅を利用できる。すなわちこうした変形監視装置によれば、監視したい範囲のひずみが高感度で計測できる。
【００６５】
本実施の形態の変形例として、実施の第３形態のように格子状に張りめぐらすことも可能である。さらに、本実施の形態の変形例として、筒２６の内部に、実施の第４形態のように余裕長さの異なる複数の光ファイバが挿入されている場合がある。例えば、１ｍごとに設置された固定材料３０の間に、１．０５ｍ、１．１０ｍ、１．１５ｍの３種類の長さの光ファイバが挿入される。こうした変形監視装置によれば、小さい歪みは検出されず、ある程度以上大きい歪みは広いレンジに渡って正確に測定できる。
【００６６】
（実施の第６形態）
図１０、１１及び１２を参照して、本発明の実施の第６形態について説明する。図１０を参照して、本実施の形態における変形監視装置は、樹脂製の光ファイバ３４を用いる。光ファイバ３４の端部は、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）に例示される光ファイバセンサ４０に接続されている。光ファイバ３４は、固定材料３８を介して、遮水シートに例示される構造物３６に取り付けられている。
【００６７】
樹脂製の光ファイバは変形可能な量が大きく、破断にいたるまでの伸びは約１００％である。そのため、ある程度まで大きい構造物３６の変形に破断することなく追従して変形する。
【００６８】
樹脂製の光ファイバ３４は石英光ファイバに比べて信号の伝送損失が数百倍大きいが、ＯＴＤＲはＢＯＴＤＲに比べて信号強度が数百倍大きい。そのため、光ファイバセンサとしてＯＴＤＲを用いることにより、一辺が数１００メートルの構造物３６に対して樹脂製の光ファイバを用いて変形の検出をすることが可能である。
【００６９】
樹脂製の光ファイバは、軸方向に対する引っ張りや圧縮による変形から直径が変化する。直径の変化は、光ファイバの伝播特性に大きく影響する。従って、伝播特性から光ファイバの伸び縮みが推定できる。図１１を参照すると、樹脂製の光ファイバの伸び方向の変形量と、信号の減衰量との関係の一例が示されている。
【００７０】
図１２を参照すると、光ファイバ３４に沿った光ファイバセンサ４０からの距離と、光ファイバセンサ４０が検出する信号強度との関係の一例が図示されている。実線は、光ファイバ３４に伸び縮みがない通常の状態での距離による信号の減衰を示している。光ファイバ３４のある場所で局所的に伸びが発生した場合、その場所において通常の状態よりも信号が急激に減衰する。図１２の点線が、そうした状態における信号の減衰を示している。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１は、廃棄物処分場の断面図を示す。
【図２】図２は、実施の第１形態における変形監視装置の構成を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、変形監視装置がシートに取り付けられたときの構成を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、変形監視装置がシートに取り付けられたときの構成を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、変形監視装置がシートに取り付けられたときの構成を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の第２形態における変形監視装置の構成を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の第２形態における変形監視装置の構成を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の第２形態における変形監視装置の構成を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の第２形態における変形監視装置の構成を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の第３形態における変形監視装置の構成を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の第３形態における変形監視装置によって推定される歪の発生方向を示す。
【図７】図７は、実施の第４形態における変形監視装置の構成を示す。
【図８】図８は、実施の第５形態における変形監視装置の構成を示す。
【図９】図９は、実施の第５形態における光ファイバセンサの応答の様子を示す。
【図１０】図１０は、実施の第６形態における変形監視装置の構成を示す。
【図１１】図１１は、実施の第６形態における光ファイバの伸び量と信号強度との関係を示す。
【図１２】図１２は、実施の第６形態における計測例を示す。
【符号の説明】
【００７２】
２…光ファイバ
４…光ファイバセンサ
５…経路
６…構造物
８…接着剤
１０…溝
１２…埋め込みシート
１４…接着剤
１６…繊維シート
１８…繊維シート
２０…硬質固定材料
２２…軟質固定材料
２４…歪み部分
２６…筒
３０…固定材料
３２…構造物
３４…光ファイバ（樹脂製）
３６…構造物
３８…固定材料
４０…光ファイバセンサ
５２…第１遮水シート
５４…第２遮水シート
５６…上部被覆層
５８…中間保護層
６０…大地
６２…廃棄場所
【図１】
2006133087.tif 000003
【図２】
2006133087.tif 000004
【図３Ａ】
2006133087.tif 000005
【図３Ｂ】
2006133087.tif 000006
【図３Ｃ】
2006133087.tif 000007
【図４Ａ】
2006133087.tif 000008
【図４Ｂ】
2006133087.tif 000009
【図５Ａ】
2006133087.tif 000010
【図５Ｂ】
2006133087.tif 000011
【図６Ａ】
2006133087.tif 000012
【図６Ｂ】
2006133087.tif 000013
【図７】
2006133087.tif 000014
【図８】
2006133087.tif 000015
【図９】
2006133087.tif 000016
【図１０】
2006133087.tif 000017
【図１１】
2006133087.tif 000018
【図１２】
2006133087.tif 000019