(57)【要約】      （修正有）【課題】地中に埋設された傾斜計本体の破損を抑制しながら、地中の傾斜変動を長期にわたって適切に計測することができる孔内傾斜計装置を提供する。【解決手段】地中Ｇの傾斜変動を計測するための孔内傾斜計装置１であって、各々が所定種類の金属材料から成る筒状に形成され、互いに長さ方向に連結された状態で地中Ｇに埋設された複数のユニット管１１と、複数のユニット管１１の各々に内蔵され、対応するユニット管１１の傾斜角度をそれぞれ検出する複数の傾斜センサと、複数のユニット管１１の各々に内蔵され、対応するユニット管１１の方位をそれぞれ検出する複数の方位センサと、各々がユニット管１１よりも軟質の材料で構成されるとともに所定長さを有する筒状に形成され、連結すべきユニット管１１の互いに対向する端部にそれぞれ挿入された状態で固定された複数の連結管１６と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中の傾斜変動を計測するための孔内傾斜計装置であって、
各々が所定種類の金属材料で構成されるとともに所定長さを有する筒状に形成され、互いに長さ方向に連結された状態で、ほぼ鉛直方向に沿って地中に埋設された複数のユニット管と、
当該複数のユニット管の各々に内蔵され、所定の基準鉛直面に対し、対応するユニット管の傾斜角度をそれぞれ検出する複数の傾斜センサと、
前記複数のユニット管の各々に内蔵され、所定の基準鉛直線に対し、対応するユニット管の方位をそれぞれ検出する複数の方位センサと、
前記ユニット管ごとの前記検出された傾斜角度及び方位の検出データを外部に送信する検出データ送信手段と、
各々が前記ユニット管を構成する金属よりも軟質の材料で構成されるとともに所定長さを有する筒状に形成され、連結すべき前記ユニット管の互いに対向する端部にそれぞれ挿入された状態で固定された複数の連結管と、
を備えていることを特徴とする孔内傾斜計装置。
【請求項２】
連結すべき前記ユニット管の互いに対向する端部にはそれぞれ、ねじ孔が形成されており、
前記連結管には、前記ねじ孔にそれぞれ合致するとともに長さ方向に所定長さ延び、前記ねじ孔に取り付けられたねじにそれぞれ摺動自在に係合する複数の長孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の孔内傾斜計装置。
【請求項３】
前記ユニット管は、非磁性のステンレス鋼で構成されており、
前記連結管は、アルミニウムを主成分とする金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の孔内傾斜計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測器が傾斜地などの地中に埋設された状態に固定され、地滑りなどによる地中の傾斜変動を計測するための孔内傾斜計装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中の傾斜変動を計測する孔内傾斜計装置として、例えば本出願人がすでに出願した特許文献１に開示したものが知られている。この孔内傾斜計装置は、計測器が地中に埋設された状態に固定される設置タイプのものである。具体的には、この孔内傾斜計装置では、所定長さを有する円筒状のユニット管に、計測器としての傾斜センサ及び方位センサが内蔵されることによって、計測ユニットが構成されており、このような計測ユニットが複数個、ユニット管の長さ方向に連結されることにより、地中に埋設される長尺の傾斜計本体が構成される。
【０００３】
各計測ユニットでは、傾斜センサによって傾斜角度が計測される一方、方位センサによって方位が計測され、それらの計測データが、伝送ケーブル及び無線機を介して、外部に送信される。また、各計測ユニットのユニット管は、ステンレス鋼で構成されており、ユニット管には、一端部の外周面に雄ねじが形成される一方、他端部の内周面に雌ねじが形成されている。これにより、互いに連結される２つの計測ユニットでは、一方のユニット管の雄ねじが他方のユニット管の雌ねじにねじ込まれることにより、それらの計測ユニットが互いに連結される。さらに、傾斜計本体の最下部には、先端が尖った金属製のコーンが設けられており、埋設作業の際に、傾斜計本体を直接、地中に打ち込むことが可能になっている。
【０００４】
以上のように構成された孔内傾斜計装置の傾斜計本体は、傾斜地などの地中に、ほぼ鉛直方向に沿って比較的深く埋設される。傾斜計本体が埋設された地中において、地滑りによる傾斜変動がゆっくりと生じる場合、傾斜計本体には、地中による外力が側方から作用し、それにより、傾斜計本体が次第に変形することで、各計測ユニットが埋設当初の初期位置から徐々に傾斜・変位する。このような傾斜計本体から、各計測ユニットにおける計測データが定期的に送信され、それらの計測データに基づき、パソコンなどの演算処理装置により、初期位置に対する各計測ユニットの変位量及び変位方位が算出される。これにより、地中の深さ方向の各位置における変位量及び変位方位、並びにその推移などを知ることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６９７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の孔内傾斜計装置の傾斜計本体では、各計測ユニットのユニット管は、剛性が比較的高いステンレス鋼から成り、それらが互いに螺合によって直接、連結されることにより、長尺の傾斜計本体が構成されている。これにより、複数のユニット管によって構成される傾斜計本体の外壁は、その全体がほぼ均一な剛性を有している。
【０００７】
しかし、地中に埋設された傾斜計本体が、地表面側で変動が比較的生じやすい移動層と、それよりも地中深く変動がほとんど生じない不動層とにわたって延びている場合、両層の境界であるすべり面において、比較的大きな剪断力が作用することがある。この場合には、傾斜計本体がすべり面付近において破損するおそれがある。また、傾斜計本体では、その外壁全体がほぼ均一な剛性を有しているため、いずれかの計測ユニットにおいて、そのユニット管の長さ方向の中程で破損が生じることもある。このように、ユニット管が破損すると、その内部に地中の土砂や水が浸入しやすくなり、地中の傾斜変動を適切に計測できなくなってしまう。したがって、上述した従来の孔内傾斜計装置には改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、地中に埋設された傾斜計本体の破損を抑制しながら、地中の傾斜変動を長期にわたって適切に計測することができる孔内傾斜計装置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】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、地中の傾斜変動を計測するための孔内傾斜計装置であって、各々が所定種類の金属材料で構成されるとともに所定長さを有する筒状に形成され、互いに長さ方向に連結された状態で、ほぼ鉛直方向に沿って地中に埋設された複数のユニット管と、複数のユニット管の各々に内蔵され、所定の基準鉛直面に対し、対応するユニット管の傾斜角度をそれぞれ検出する複数の傾斜センサと、複数のユニット管の各々に内蔵され、所定の基準鉛直線に対し、対応するユニット管の方位をそれぞれ検出する複数の方位センサと、ユニット管ごとの検出された傾斜角度及び方位の検出データを外部に送信する検出データ送信手段と、各々がユニット管を構成する金属よりも軟質の材料で構成されるとともに所定長さを有する筒状に形成され、連結すべきユニット管の互いに対向する端部にそれぞれ挿入された状態で固定された複数の連結管と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、各々が所定種類の金属材料で構成されるとともに所定長さを有する筒状に形成された複数のユニット管が、互いに長さ方向に連結された状態で、ほぼ鉛直方向に沿って、傾斜変動を計測すべき地中に埋設される。各ユニット管には、所定の基準鉛直面に対するユニット管の傾斜角度を検出する傾斜センサ、及び所定の基準鉛直線に対するユニット管の方位を検出する方位センサが内蔵されている。また、複数のユニット管は、連結すべきユニット管の互いに対向する端部にそれぞれ挿入された筒状の連結管を介して連結されており、各連結管は、ユニット管を構成する金属よりも軟質の材料で構成されている。このように、傾斜センサ及び方位センサを内蔵する複数のユニット管が、連結管を介して連結されることにより、長尺の傾斜計本体が構成され、ほぼ鉛直方向に沿って、地中に埋設される。
【００１１】
上記の傾斜計本体が埋設された地中において、地滑りによる傾斜変動がゆっくりと生じる場合、傾斜計本体には、地中による外力が側方から作用し、それにより、傾斜計本体が次第に変形することで、各ユニット管が埋設当初の初期位置から徐々に傾斜・変位する。この場合、ユニット管同士を連結する連結管は、ユニット管よりも軟質の材料で構成されているので、撓みやすく、その結果、傾斜計本体の変形に伴ってユニット管自体が破損するのを長期にわたって抑制することができる。また、検出データ送信手段により、各ユニット管内の傾斜センサ及び方位センサによって検出された検出データが外部に送信される。それらの検出データに基づき、パソコンなどの演算処理装置によって、初期位置に対する各ユニット管の変位量及び変位方位が算出可能になる。以上のように、本発明によれば、地中に埋設された傾斜計本体の破損を抑制しながら、地中の傾斜変動を長期にわたって適切に計測することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の孔内傾斜計装置において、連結すべきユニット管の互いに対向する端部にはそれぞれ、ねじ孔が形成されており、連結管には、ねじ孔にそれぞれ合致するとともに長さ方向に所定長さ延び、ねじ孔に取り付けられたねじにそれぞれ摺動自在に係合する複数の長孔が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、連結すべきユニット管の端部にそれぞれねじ孔が形成される一方、両ユニット管の端部に挿入される連結管には、それらのねじ孔に合致するとともに各ねじ孔に取り付けられたねじにそれぞれ摺動自在に係合する複数の長孔が形成されている。これにより、連結管を介して連結された２つのユニット管は、互いに長さ方向に近づいたり、離れたりすることが可能な状態で連結される。その結果、地中の傾斜変動に伴う傾斜計本体の前述した変形時、すなわち連結管の撓みやユニット管の傾斜・変位が生じる際に、それらの自由度が高まり、地中の傾斜変動に柔軟に対応することで、傾斜計本体の破損をより一層効果的に抑制することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の孔内傾斜計装置において、ユニット管は、非磁性のステンレス鋼で構成されており、連結管は、アルミニウムを主成分とする金属材料で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、ユニット管が非磁性のステンレス鋼で構成されているので、例えば方位センサとして、地磁気を利用するものを採用する場合でも、ユニット管の影響を受けることなく、方位を適切に検出することができる。また、連結管が、アルミニウムを主成分とする金属材料で構成されているので、ステンレス鋼で構成されたユニット管に比べて軟質で剛性が低く、前述した請求項１及び２の作用、効果を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の孔内傾斜計装置を傾斜地に設置した状態を示す図である。
【図２】（ａ）は傾斜計本体の内部を部分的に示す図であり、（ｂ）は計測ユニット同士の連結部を分解して示す図である。
【図３】地中の傾斜変動に伴って傾斜・変位した孔内傾斜計装置を示す図である。
【図４】地中の傾斜変動についての計測結果の推移の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による孔内傾斜計装置を傾斜地に設置した状態を示している。この孔内傾斜計装置１は、地滑りなどによる地中の傾斜変動を計測するために、計測器としての傾斜計本体２が地中に埋設された状態で固定される設置タイプのものである。
【００１８】
図１に示すように、孔内傾斜計装置１は、ほぼ鉛直方向に沿って延びた状態で地中Ｇに埋設され、その傾斜変動を計測するための傾斜計本体２と、この傾斜計本体２によって計測されたデータを保存するとともに外部に無線で送信するデータ保存・送信機３と、傾斜計本体２及びデータ保存・送信機３に電力を供給するソーラーパネル４などを備えている。なお、上記のデータ保存・送信機３及びソーラーパネル４は、下半部が地中Ｇに埋設された状態で固定された支柱５の上部に取り付けられている。
【００１９】
また、図１に示すように、孔内傾斜計装置１が設置された傾斜地は、所定方向（図１の右方向）に傾斜しており、この地中Ｇでは、地表面側の層が、変動が比較的生じやすい移動層ＧＵであり、それよりも下側の層が、変動がほとんど生じない不動層ＧＤである。したがって、上側の移動層ＧＵと下側の不動層ＧＤの間にすべり面Ｓが形成されている。
【００２０】
傾斜計本体２は、複数（図１では７つ）の計測ユニット６を互いに連結することにより、上下方向に延び、長尺に構成されている。図２（ａ）は、傾斜計本体２の内部を部分的に示している。同図に示すように、各計測ユニット６は、金属製のユニット管１１と、このユニット管１１に内蔵され、後述する傾斜角度及び方位を計測する計測部１２と、この計測部１２に電気的に接続されるとともにユニット管１１の上下の両端側にそれぞれ延び、電気信号を伝送する伝送ケーブル１３（１３ａ、１３ｂ）とを備えている。
【００２１】
ユニット管１１は、非磁性のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）から成り、所定の径（例えば外径：２．５ｃｍ）及び長さ（例えば１００ｃｍ）を有する細長い円筒状に形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、ユニット管１１の上端部及び下端部の所定位置にはそれぞれ、互いに水平方向に対向する２つのねじ孔１１ａ、１１ａが形成されている。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、計測部１２は、回路基板１２ａと、この回路基板１２ａ上に組み込まれた傾斜センサ１２ｂ、方位センサ１２ｃ及び温度センサ１２ｄなどを有している。回路基板１２ａは、細長い板状に形成されており、ユニット管１１の長さ方向の中央部に配置された状態で、上下端部がユニット管１１にねじ止めされている。また、傾斜センサ１２ｂは、所定の基準鉛直面（例えば埋設当初における傾斜地の傾斜方向と直交する鉛直面）に対し、対応するユニット管１１の傾斜角度を検出する一方、方位センサ１２ｃは、所定の基準鉛直線（例えば埋設当初における最下位の計測ユニット６を通る鉛直線）に対し、対応するユニット管１１が変位した方位を検出する。さらに、温度センサ１２ｄは、ユニット管１１内の温度を検出する。
【００２３】
回路基板１２ａから延びる上下の伝送ケーブル１３ａ、１３ｂの先端部にはそれぞれ、オス型及びメス型のコネクタ１４ａ、１４ｂが設けられている。これらのコネクタ１４ａ、１４ｂは、上下の他の計測ユニット６のコネクタ１４ｂ、１４ａにそれぞれ、防水性を有した状態で接続されている。
【００２４】
また、ユニット管１１内には、回路基板１２ａの長さ方向の両側にそれぞれ、計測部１２側への水などの浸入を阻止するためのキャップ１５、１５が嵌入された状態で設けられている。各キャップ１５は、所定種類の防水材料から成り、計測部１２側の径が小さい２段の円柱状に形成されている。各キャップ１５には、その中心部を通って、伝送ケーブル１３が水密な状態で貫通している。
【００２５】
以上のように構成された複数の計測ユニット６は、図２に示すように、ユニット管１１同士が連結管１６を介して連結されている。この連結管１６は、アルミニウムを主成分とする金属材料（例えばアルミニウム合金）から成り、ユニット管１１の内径よりも若干小さい外径（例えば２ｃｍ）、及び所定長さ（例えば２０ｃｍ）を有する円筒状に形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、連結管１６の両端部（上端部及び下端部）にはそれぞれ、互いに水平方向に対向し、連結管１６の長さ方向に所定長さ延びる長孔１６ａ、１６ａが形成されている。
【００２６】
そして、互いに連結される計測ユニット６、６では、それらのユニット管１１、１１の端部に連結管１６が挿入され、各長孔１６ａが、ユニット管１１の各ねじ孔１１ａにねじ込まれたねじ１７の軸部に摺動自在に係合する。これにより、各計測ユニット６は、連結管１６を介して連結された計測ユニット６に対し、近づいたり、離れたりすることが可能な状態で連結される。
【００２７】
また、図１に示すように、最下位の計測ユニット６の下端部には、下端が尖ったコーン１８が設けられている。このコーン１８は、金属から成り、下半部が円錐状に形成され、上半部が円柱状に形成されており、その上半部が計測ユニット６の下端部に挿入された状態でねじ止めされている。
【００２８】
以上のように構成された傾斜計本体２は、ボーリングを行うことなく、例えば地中Ｇに直接打ち込むことによって埋設することが可能である。具体的にはまず、上記コーン１８を計測ユニット６の端部に取り付けた後、コーン１７を地中Ｇの地表面に当てた状態で、その計測ユニット６を、ハンマーなどによって上方から打ち込む。具体的には、その計測ユニット６を、地表面から所定長さ（例えば２０ｃｍ）突出した状態になるまで打ち込む。その後、連結管１６の下半部を、打ち込んだ計測ユニット６のユニット管１１に上方から挿入し、連結管１６の各長孔１６ａを、ユニット管１１の対応するねじ孔１１ａに合致させた状態で、ねじ１７を各ねじ孔１１ａにねじ込む。
【００２９】
次いで、地中Ｇに打ち込まれている計測ユニット（以下、適宜「下側計測ユニット」という）６の伝送ケーブル１３ａのコネクタ１４ａと、連結すべき他の計測ユニット（以下、適宜「上側計測ユニット」という）６の伝送ケーブル１３ｂのコネクタ１４ｂを接続する。その後、上側計測ユニット６の下端部に、下側計測ユニット６に取り付けられた連結管１６の上半部を挿入させ、上側計測ユニット６の各ねじ孔１１ａを、連結管１６の対応する長孔１６ａに合致させた状態で、ねじ１７を各ねじ孔１１ａにねじ込む。
【００３０】
なおこの場合、下側計測ユニット６のユニット管１１の上端に、上側計測ユニット６のユニット管１１の下端が当接した状態で、両計測ユニット６、６が連結される。その後、連結された上側計測ユニット６を、その上部が地表面から所定長さ（例えば２０ｃｍ）突出した状態になるまで、上方から打ち込む。
【００３１】
以上のように、計測ユニット６の上方からの打ち込みと、連結管１６を介しての計測ユニット６の連結とを繰り返すことにより、複数の計測ユニット６、すなわち傾斜計本体２が、ほぼ鉛直方向に沿って地中Ｇに埋設される。
【００３２】
以上のように構成され、傾斜計本体２が地中Ｇに埋設された孔内傾斜計装置１では、各計測ユニット６の傾斜センサ１２ｂ及び方位センサ１２ｃにより、計測ユニット６（ユニット管１１）の傾斜角度及び方位が定期的に検出されるとともに、温度センサ１２ｄにより、そのときの計測ユニット６内の温度が検出される。なお、傾斜センサ１２ｂ及び方位センサ１２ｃは、検出時の温度の影響を受けやすく、そのため、傾斜センサ１２ｂ及び方位センサ１２ｃで検出された傾斜角度及び方位は、温度センサ１２ｄで検出された温度に応じて、適正な値に補正されるようになっている。
【００３３】
そして、補正された各計測ユニット６の傾斜角度及び方位が、伝送ケーブル１３を介して、地上のデータ保存・送信機３に送信され、これに保存されるとともに、外部（例えば遠隔地の受信装置など）に無線で送信される。
【００３４】
図３は、地中Ｇの傾斜変動に伴って傾斜・変位した孔内傾斜計装置１（実線）を示しており、２点差線は埋設当初の状態を示している。同図に示すように、地中Ｇにおいて、移動層ＧＵが不動層ＧＤに対して大きく移動することにより、地滑りによる傾斜変動が生じる。このような傾斜変動がゆっくりと生じる場合、傾斜計本体２において、主に移動層ＧＵに埋設されている複数（図３では４つ）の計測ユニット６に対し、移動層ＧＵによる外力が側方（図３の左方）から作用し、それにより、傾斜計本体２が次第に変形することで、各計測ユニット６が埋設当初の初期位置から徐々に傾斜・変位する。
【００３５】
前述したように、傾斜計本体２では、計測ユニット６のユニット管１１同士を連結する連結管１６が、ステンレス鋼から成るユニット管１１よりも軟質のアルミニウム合金で構成されている。このため、上記のように側方から外力が作用する傾斜計本体２では、連結管１６が撓み、特に地中Ｇのすべり面Ｓ付近の連結管１６が比較的大きく撓むことにより、計測ユニット６のユニット管１１自体が損傷するのを抑制することができる。
【００３６】
図４は、地中Ｇにおける傾斜変動の計測結果の推移の一例を示している。なお、本例の傾斜計本体２は、５つの計測ユニット６を、４つの連結管１６を介して連結されたものであり、図４は、２０１５年８月１日〜２０１６年１１月１日の計測結果の推移を示している。また、図４では、傾斜計本体２の下端部を不動であると仮定したときの５つの計測ユニット６の斜面方向における累積した変位量を示している。同図に示す計測結果により、傾斜計本体２が埋設された地中Ｇにおいて、地表面からの所定の深度における傾斜方向の変位量を容易に知ることができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、傾斜計本体２を構成する複数の計測ユニット６が、それらのユニット管１１よりも軟質のアルミニウム合金で構成された連結管１６を介して連結されているので、地中Ｇの傾斜変動により、傾斜計本体２に外力が側方から作用する場合、連結管１６が撓みやすく、その結果、傾斜計本体２の変形に伴ってユニット管１１自体が破損するのを長期にわたって抑制することができる。また、各計測ユニット６で検出された傾斜角度及び方位の検出データを受信装置で受信し、それらの検出データに基づき、パソコンなどの演算処理装置によって、初期位置に対する各計測ユニット６（ユニット管１１）の変位量及び変位方向が算出される。以上のように、本実施形態によれば、地中Ｇに埋設された傾斜計本体２の破損を抑制しながら、地中Ｇの傾斜変動を長期にわたって適切に計測することができる。
【００３８】
また、各連結管１６には、計測ユニット６のユニット管１１にねじ止めされたねじ１７の軸部に摺動自在に係合する長孔１６ａが形成されているので、連結管１６を介して連結された２つの計測ユニット６は、互いに長さ方向に近づいたり、離れたりすることが可能な状態で連結される。その結果、地中Ｇの傾斜変動に伴う傾斜計本体２の変形時、すなわち連結管１６の撓みや計測ユニット６の傾斜・変位が生じる際に、それらの自由度が高まり、地中Ｇの傾斜変動に柔軟に対応することで、傾斜計本体２の破損をより一層効果的に抑制することができる。
【００３９】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、計測ユニット６のユニット管１１をステンレス鋼で構成する一方、連結管１６をアルミニウム合金で構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連結管１６を、ステンレス鋼よりも軟質の材料であれば、他の金属や、金属以外の他の材料（例えば合成樹脂）で構成することも可能である。また、実施形態では、傾斜計本体２を７つの計測ユニット６で構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、６以下あるいは８以上の計測ユニット６を連結して、傾斜計本体２を構成することももちろん可能である。
【００４０】
また、実施形態で示した孔内傾斜計装置１、傾斜計本体２、計測ユニット６及び連結管１６の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１    孔内傾斜計装置
２    傾斜計本体
３    データ保存・送信機（検出データ送信手段）
６    計測ユニット
１１    ユニット管
１２    計測部
１２ｂ  傾斜センサ
１２ｃ  方位センサ
１３    伝送ケーブル
１６    連結管
１６ａ  連結管の長孔
１７    ねじ
Ｇ    地中
ＧＵ    移動層
ＧＤ    不動層
Ｓ    すべり面
【図１】
2018197676.tif 000003
【図２】
2018197676.tif 000004
【図３】
2018197676.tif 000005
【図４】
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