(57)【要約】【課題】地盤に作用する応力を、目視により簡単に知ることができるようにする。【解決手段】破壊強度が異なる複数種類のマイクロカプセル６に、破壊強度別に色相の異なる染料或いは顔料を封入すると共に、該マイクロカプセル６を破壊強度別に配設して感圧発色体３を形成し、該感圧発色体３を地盤に埋設して、地盤に作用する応力に応じて前記マイクロカプセル６が破壊されることで発現する染料或いは顔料の色相により、地盤に作用する応力を可視化するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に作用する応力を可視化する方法であって、地盤に、破壊強度の異なる複数種類のカプセルに破壊強度別に色相の異なる染料或いは顔料を封入すると共に該カプセルを破壊強度別に配設して形成される感圧発色体を埋設して、地盤に作用する応力に応じて前記カプセルが破壊されることで発現する染料または顔料の色相により、地盤に作用する応力を可視化することを特徴とする地盤における応力可視化方法。
【請求項２】
請求項１において、感圧発色体にカプセルを破壊強度順に配設すると共に、カプセルを白色不透明とし、カプセルに封入される染料または顔料の色相を白色以外にしたことを特徴とする地盤における応力可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盛土等の地盤における応力可視化方法の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道、道路のようなものを施工する場合、例えば盛土をしたうえに施工するようなことがあり、この盛土のような地盤に実際にどのような応力が作用するかを知ることは、地盤の崩壊等を予測するために必要である。そしてこのような地盤に作用する応力を知るために、地盤の変位等に起因して発生する（または破壊する）音（ＡＥ（アコースティックエミッション）、即ち微小弾性波）を測定して地盤の変位を観測するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−８３６８５号公報
【特許文献２】特開昭６４−３９５８０号公報
【特許文献３】特開平８−６８６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記アコースティックエミッションを測定するには、専用のセンサーを土中に埋設し、これをモニタリングして測定することが要求されるため、装置全体が複雑で大型化するだけでなく、地盤に応力が作用した場合に、該応力の伝播状態については観測できないという問題がある。
そこで、地盤が礫や砂のように粒径が大きいものについては、これらに電子タグを取付け、応力が作用したときの変位を測定することが提唱されるが、地盤が泥土や粘土のように粒径が小さいものについては電子タグを取付けることはできないため測定することができず、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、地盤に作用する応力を可視化する方法であって、地盤に、破壊強度の異なる複数種類のカプセルに破壊強度別に色相の異なる染料或いは顔料を封入すると共に該カプセルを破壊強度別に配設して形成される感圧発色体を埋設して、地盤に作用する応力に応じて前記カプセルが破壊されることで発現する染料または顔料の色相により、地盤に作用する応力を可視化することを特徴とする地盤における応力可視化方法である。
請求項２の発明は、請求項１において、感圧発色体にカプセルを破壊強度順に配設すると共に、カプセルを白色不透明とし、カプセルに封入される染料または顔料の色相を白色以外にしたことを特徴とする地盤における応力可視化方法である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、地震等により地盤に応力が作用した場合には、該応力に応じてカプセルが破壊されることで感圧発色体に発現する染料或いは顔料の色相により、地盤に作用した応力を可視化できることになり、而して、地盤に作用した応力を、極めて簡単且つ明瞭に知ることができる。しかも、この方法は、アコースティックエミッション測定用センサーのような複雑で大型の装置を必要としないばかりか、地盤がどの様な大きさの粒子の地盤であっても採用することができて、汎用性に優れる。さらにこのものは、色相によって応力の大きさを可視化するものであるから、感圧発色体に色相が発現した後に時間経過等により色相の濃度が薄くなってしまったような場合であっても、色相が判別できれば濃度に関係なく応力の大きさを正確に知ることができる。
請求項２の発明とすることにより、感圧発色体に発現した色相を全て確認しなくても、白色の有無、白色以外の色相の有無、及び白色に隣接する色相を判別することによって、容易に応力の大きさを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】感圧発色体の埋設状態を示す図である。
【図２】（Ａ）は感圧発色体の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部拡大断面図である。
【図３】感圧発色体が受ける応力と発現する色相との関係を示す図である。
【図４】他例における感圧発色体の一部拡大断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は他例におけるカプセル層の配設を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１において、１は鉄道線路２の路盤となる盛土（本発明の地盤に相当する）であって、該盛土１には、盛土１に作用する応力を可視化するための手段として、感圧発色体３が埋設されている。
【０００９】
前記感圧発色体３は、図２に示す如く、基材４と、該基材４上に塗布されるカプセル層５から構成される。上記基材４は、シート状、フィルム状、或いは板状のものであって、例えば、紙、合成紙、プラスティックフィルム等から形成されている。
【００１０】
また、カプセル層５は、染料或いは顔料が封入された多数のマイクロカプセル（本発明のカプセルに相当する）６を含有する層であるが、該カプセル層５には、異なる破壊強度を有する複数種類のマイクロカプセル６が、破壊強度別に区分された状態で配設されていると共に、これらマイクロカプセル６には、破壊強度別に異なる色相の染料または顔料が封入されている。
【００１１】
つまり、カプセル層５は、前記図２に示すように、並列状に区画された複数のカプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎから構成されると共に、これらカプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎには、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎ別にそれぞれ異なる破壊強度のマイクロカプセル６が含有されている。この場合、カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎは、含有するマイクロカプセル６の破壊強度順になるように配列されている。そして、マイクロカプセル６には、破壊強度別に、つまり、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎ別に、白色以外のそれぞれ異なる色相の染料或いは顔料、例えば黄色、赤色、青色、黒色等の染料或いは顔料が封入されている。尚、カプセル層５には、マイクロカプセル６の保護材料として、アラビアゴムやゼラチン、でんぷん粒子等が配合されている。
【００１２】
前記マイクロカプセル６に封入される染料としては、例えば、キサンテン系、チアジン系、フェニルメタン系、インジゴイド系、アゾ系、クマリン系、アジン系、ポリメチン系、シアニン系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ピラゾリン系、スチルベン系、キノリン系等の化合物やこれらの混合物を使用することができ、また、顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、鉛丹、酸化鉄赤、ウルトラマリン青、フェロシアン化鉄カリ、カーボンブラック等の無機顔料、或いはアゾ系、フタロシニアン系、インジゴイド系、アントラキノン系等の有機顔料を使用することができる。
【００１３】
また、マイクロカプセル６の膜壁は白色不透明であって、マイクロカプセル６の破壊前に、封入されている染料或いは顔料の色が透けないようになっていると共に、マイクロカプセル６の破壊前と破壊後とを色相で明確に識別できるようになっている。この様な白色不透明のマイクロカプセル６は、例えば、ポリ尿素樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラニン−ホルムアルデヒド樹脂、飽和ポリエステル、ポリウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等を用いて形成することができる。また、破壊強度の異なるマイクロカプセル６の製造については、既に周知となっているため説明は省略するが、マイクロカプセル６の粒径や膜厚を異ならしめることによって破壊強度を調節することができる。
【００１４】
そして、前記マイクロカプセル６は、破壊強度以上の応力を受けることによって破壊され、これによりマイクロカプセル６に封入されていた染料或いは顔料が放出されて基材４に含浸し、該染料或いは顔料の色相が感圧発色体３に発現することになるが、この場合、前述したように、マイクロカプセル６は、破壊強度別に異なる色相の染料或いは顔料が封入されていると共に、破壊強度別に各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎに区分された状態で配設されている。而して、受けた応力よりも破壊強度の低いマイクロカプセル６に封入されていた染料或いは顔料の色相が、破壊強度別に区分された状態で感圧発色体３に発現し、これにより、感圧発色体３が受けた応力の大きさを可視化できるようになっている。
【００１５】
ここで、感圧発色体３が受ける応力の大きさと発現色相との関係を示す一例について、図３に基づいて説明する。この一例では、５０ｋＮｃｍ−２、１００ｋＮｃｍ−２、１５０ｋＮｃｍ−２、２００ｋＮｃｍ−２、２５０ｋＮｃｍ−２、３００ｋＮｃｍ−２の各応力で破壊されるように形成された６種類のマイクロカプセル６が、破壊強度の低い順に各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆに区分されて配設されていると共に、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆのマイクロカプセル６には、それぞれ黄色、緑色、青色、赤色、紫色、黒色の染料或いは顔料が封入されている。そして、応力を受けていない状態では、何れのマイクロカプセル６も破壊されないため、感圧発色体３はマイクロカプセル６の膜壁の色である白色をしているが、応力が５０ｋＮｃｍ−２の場合には、破壊強度５０ｋＮｃｍ−２のマイクロカプセル６のみが破壊されるため黄色が発現し、また、応力が１００ｋＮｃｍ−２の場合には、破壊強度５０ｋＮｃｍ−２と１００ｋＮｃｍ−２のマイクロカプセル６が破壊されるため黄色と緑色とが発現し、さらに、応力が１５０ｋＮｃｍ−２の場合には黄色と緑色と青色とが、応力が２００ｋＮｃｍ−２の場合には黄色と緑色と青色と赤色とが、応力が２５０ｋＮｃｍ−２の場合には黄色と緑色と青色と赤色と紫色とが、応力が３００ｋＮｃｍ−２以上の場合には黄色と緑色と青色と赤色と紫色と黒色が発現する。而して、感圧発色体３に発現した色相によって、感圧発色体３が受けた応力の大きさを測定することができる。この場合、カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆは、マイクロカプセル６の破壊強度順に配されているため、発現した色相を全て確認しなくても、破壊されていないマイクロカプセル６の膜壁の色である白色の有無、白色以外の色相の有無、及び白色に隣接する色相によって、感圧発色体３が受けた応力の大きさを容易に知ることができる。尚、上記一例では、５０ｋＮｃｍ−２〜３００ｋＮｃｍ−２の範囲の破壊強度の異なる６種類のマイクロカプセル６を用いたが、マイクロカプセル６の破壊強度の範囲を広狭したり破壊強度の種類数を増減することによって、様々な地盤に対応する感圧発色体３を作成することができる。
【００１６】
そして、前記感圧発色体３を用いて盛土１に作用する応力を可視化するにあたり、前記図１に示す如く、盛土１の土中に、水平方向及び垂直方向に複数埋設しておき、そして、例えば地震が発生したような場合に、感圧発色体３の埋設箇所を掘り起こして、感圧発色体３の色相を目視する、或いは分光測色計等の測色計（測色器）を用いて色相を判別する。これにより、盛土１に作用した応力の大きさ、分布、伝播状態等を可視化できるようになっている。尚、図示しないが、感圧発色体３は、例えば軟性樹脂材等からなる透明なフィルム状の保護被膜で被覆されており、これにより、土中に含有される水分や物質等によって感圧発色体３が変質したり劣化したりしないように保護されている。また、個々の感圧発色体３に埋設箇所を特定するためのマーキングをしておくことで、盛土１に応力が作用したときに感圧発色体３が変位したとしても、変位前の感圧発色体３の埋設箇所を特定することができる。
【００１７】
叙述の如く構成された本形態において、盛土１に作用する応力を可視化する場合には、前述したように、盛土１の土中に、感圧発色体３を水平方向及び垂直方向に複数埋設しておくが、該感圧発色体３は、破壊強度の異なる複数種類のマイクロカプセル６に、色相の異なる染料或いは顔料を各破壊強度別にそれぞれ封入すると共に、該マイクロカプセル６を破壊強度別に配設して形成されたものであり、而して、盛土１に応力が作用した場合には、該応力に応じてマイクロカプセル６が破壊されることで感圧発色体３に発現する染料或いは顔料の色相により、盛土１に作用した応力の大きさ、分布、伝播状態等が可視化されることになる。
【００１８】
この結果、例えば地震が発生したような場合には、感圧発色体３の埋設箇所を掘り起こして、感圧発色体３の色相を目視する、或いは分光測色計等の測色計を用いて色相を判別することによって、盛土１に作用した応力の大きさ、分布、伝播状態等を、極めて簡単且つ明瞭に知ることができることになる。しかも、この方法は、アコースティックエミッション測定用センサーのような複雑で大型の装置を必要としないばかりか、盛土１がどの様な大きさの粒子の地盤であっても採用することができて、汎用性に優れる。
【００１９】
さらにこのものでは、感圧発色体３に発現する色相によって応力の大きさを可視化するものであるから、感圧発色体３に色相が発現した後に時間経過等により色相の濃度が薄くなってしまったような場合であっても、色相を判別できれば濃度に関係なく応力の大きさを正確に測定することができる。
【００２０】
そのうえ、前記感圧発色体３は、マイクロカプセル６が破壊強度順に配設されていると共に、該マイクロカプセル６の膜壁は白色不透明であり、また、マイクロカプセル６に封入されている染料又は顔料は白色以外の色相であるから、感圧発色体３に発現した色相を全て確認しなくても、白色の有無、白色以外の色相の有無、及び白色に隣接する色相を判別することによって、容易に応力の大きさを知ることができる。
【００２１】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、カプセル６に封入される染料としては、例えばロイコ染料のように、顕色剤と反応することにより発色する染料前駆体を用いることもできる。この場合には、例えば図４に示す如く、基材４の上に顕色剤層７が塗布され、該顕色剤層７の上に、破壊強度別のマイクロカプセル６を含有する各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎが塗布されると共に、上記破壊強度別のマイクロカプセル６には、それぞれ発色時に異なる色相の染料前駆体が封入されている。そして、このものにおいては、応力に応じて破壊されたマイクロカプセル６から放出される染料前駆体と顕色剤とが反応して発色したときの色相により、地盤に作用する応力が可視化されることになる。
【００２２】
また、感圧発色体３にマイクロカプセル６を破壊強度別に配設するにあたり、上記実施の形態では、破壊強度別のマイクロカプセル６を含有する各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎを並列状に配設したが、これに限定されることなく、例えば、図５（Ａ）に示す如く、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎを放射状に配設したり、図５（Ｂ）に示す如く、マトリックス状に配設したりしても良い。
【００２３】
さらに、上記実施の形態では、カプセルとしてマイクロカプセルが用いられているが、これに限定されることなく、ｎｍ（ナノメートル）やｍｍ（ミリメートル）の領域の大きさのカプセルを用いても良い。また、同一の破壊強度を有するカプセルの数量についても限定されることなく、小さなカプセルであれば数万以上、また大きなカプセルであれば一つでも良く、要は、カプセルが破壊された時に発現する染料或いは顔料の色相が確実に判別できる数量であれば良い。
さらにまた、本発明は、鉄道線路の路盤となる盛土だけでなく、種々の地盤に作用する応力の可視化方法として実施できることは、勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、盛土等の地盤に作用する応力の大きさ、分布、伝播状態等を可視化する場合に利用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１    盛土
３    感圧発色体
５    カプセル層
６    マイクロカプセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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