(57)【要約】【課題】対象物の３次元的挙動を評価する変形測定システム及び変形測定方法を提供する。【解決手段】光源（１２）と、対象物（１１、１１Ａ）に配置されると共に光源（１２）から出射された光（Ｌ１）を反射する反射材（１３、１３Ａ）と、反射材（１３、１３Ａ）によって反射された反射光（Ｌ２）の光量を測定する光量計（１４）と、反射光（Ｌ２）の光量の経時変化に基づいて対象物（１１、１１Ａ）の変形を決定する解析装置（１５）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
対象物に配置されると共に前記光源から出射された光を反射する反射材と、
前記反射材によって反射された反射光の光量を測定する光量計と、
前記反射光の光量の経時変化に基づいて前記対象物の変形を決定する解析装置を有する、
変形測定システム。
【請求項２】
前記光量計は、第１の時点において前記反射光の第１の光量と、前記第１の時点から時間が経過した第２の時点において前記反射光の第２の光量を測定し、
前記解析装置は第１の光量と第２の光量とを比較して前記対象物の変形を決定する、
請求項１に記載の変形測定システム。
【請求項３】
前記対象物は構造物、山留め壁及び防壁の何れか一つである、
請求項１又は２に記載の変形測定システム。
【請求項４】
前記反射材は第１の反射部品及び第２の反射部品を有し、
前記山留め壁は地盤に打設され、
前記地盤は前記山留め壁に沿って第１の深さまで掘削されると共に前記山留め壁に沿って前記第１の深さから第２の深さまでさらに掘削され、
前記第１の反射部品は第１の深さで前記山留め壁に配置され、
前記第２の反射部品は第１の深さと第２の深さの間で前記山留め壁に配置され、
前記光量計は前記地盤が第１の深さまで掘削されたときに第１の反射部品の第１の反射光の光量を測定し、
前記光量計は前記地盤が第１の深さから第２の深さまで掘削されたときに第１の反射部品及び第２の反射部品の第２反射光の第２の光量を測定し、
前記解析装置は第１の光量と第２の光量を比較して前記山留め壁の変形を決定する、
請求項３に記載の変形測定システム。
【請求項５】
前記反射材は前記対象物の上に拡がる、
請求項１乃至３の何れか１つに記載の変形測定システム。
【請求項６】
前記反射材は反射塗料及びミラーシートの何れか１つを有する、
請求項１乃至５の何れか１つに記載の変形測定システム。
【請求項７】
光源から対象物に向けて光を出射し、
前記光を前記対象物に配置された反射材によって反射し、
前記反射材によって反射された反射光の光量を測定し、
前記反射光の光量の経時変化に基づいて前記対象物の変形を決定する、
変形測定方法。
【請求項８】
第１の時点において前記反射光の第１の光量と、前記第１の時点から時間が経過した第２の時点において前記反射光の第２の光量を測定し、
前記第１の光量と第２の光量とを比較して前記対象物の変形を決定する、
請求項７に記載の変形測定方法。
【請求項９】
前記対象物として構造物、山留め壁及び防壁の何れか１つを対象にする、
請求項７又は８に記載の変形測定方法。
【請求項１０】
前記反射材を第１の反射部品及び第２の反射部品で構成し、
地盤に前記山留め壁を打設し、
第１の深さまで地盤を掘削し、第１の深さで前記山留め壁に前記第１の反射部品を配置し、前記第１の反射部品によって反射された第１の反射光の第１の光量を測定し、
前記第１の深さから第２の深さまで地盤を掘削し、前記第１の深さから第２の深さまで前記山留め壁に前記第２の反射部品を配置し、前記第１の反射部品及び第２の反射部品によって反射された第２の反射光の第２の光量を測定し、
前記第１の光量と第２の光量とを比較して前記山留め壁の変形を決定する、
請求項９に記載の変形測定方法。
【請求項１１】
前記反射材を前記対象物の上に拡げる、
請求項７乃至１０の何れか１つに記載の変形測定方法。
【請求項１２】
前記反射材としての反射塗料及びミラーシートの何れか１つを対象にする、
請求項７乃至１１の何れか１つに記載の変形測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、構造物、山留め壁、又は防壁に適用される変形測定システム及び変形測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に光を当てその反射光の光量を測定することにより、対象物の変位・ひずみのような変形を測定する方法は知られていなかった。
【０００３】
一方、鉄道の営業線や、既設構造物の近接工事において掘削土留め工を行う場合には、安全輸送の確保の観点から、変位の制限値（管理基準値）を設けられている事が多く、山留め壁の変位・ひずみ計測を行うことが多い。山留め壁の変位・ひずみを計測する技術は、変位計や、傾斜計、光ファイバセンサによる変位計側、ひずみ計を用いていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの計測データは山留め壁の一部分（点および線）のデータであり、山留め壁全体の挙動を評価できなかった。山留め壁全体の挙動を評価し変位・ひずみが発生した原因を捉えやすくするためには、山留め壁全体の３次元挙動を適切な評価が重要である。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、対象物の３次元的挙動を評価する変形測定システム及び変形測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。
【０００７】
本発明の第１の特徴に係わる変形測定システム（１０、１０Ａ）は、光源（１２）と、対象物（１１、１１Ａ）に配置されると共に光源（１２）から出射された光（Ｌ１）を反射する反射材（１３、１３Ａ）と、反射材（１３、１３Ａ）によって反射された反射光（Ｌ２）の光量を測定する光量計（１４）と、反射光（Ｌ２）の光量の経時変化に基づいて対象物（１１、１１Ａ）の変形を決定する解析装置（１５）を有する。
【０００８】
以上の第１の特徴において、光量計（１４）は、第１の時点において反射光の第１の光量と、第１の時点から時間が経過した第２の時点において前記反射光の第２の光量を測定し、解析装置（１５）は第１の光量と第２の光量とを比較して対象物（１１）の変形を決定する。
【０００９】
対象物（１１）は構造物、山留め壁及び防壁の何れか一つである。
【００１０】
反射材（１３Ａ）は第１の反射部品（１３１）及び第２の反射部品（１３２）を有し、山留め壁（１１Ａ）は地盤（Ｇ１）に打設され、地盤（Ｇ１）は山留め壁（１１Ａ）に沿って第１の深さ（ＧＬ１）まで掘削されると共に山留め壁（１１Ａ）に沿って第１の深さ（ＧＬ１）から第２の深さ（ＧＬ２）までさらに掘削され、第１の反射部品（１３１）は、第１の深さで山留め壁（１１Ａ）に配置され、第２の反射部品（１３２）は第１の深さ（ＧＬ１）と第２の深さ（ＧＬ２）との間で山留め壁（１１Ａ）に配置され、光量計（１４）は地盤（Ｇ１）が第１の深さ（ＧＬ１）まで掘削されたときに第１の反射部品（１３１）の第１の反射光の光量を測定し、光量計（１４）は地盤（Ｇ１）が第１の深さ（Ｇｌ）から第２の深さ（ＧＬ２）まで掘削されたときに第１の反射部品（１３１）及び第２の反射部品（１３２）の第２反射光の第２の光量を測定し、解析装置（１５）は第１の光量と第２の光量を比較して前記山留め壁の変形を決定する。
【００１１】
反射材（１３）は対象物（１１）の上に拡がる。
【００１２】
反射材（１３）は反射塗料及びミラーシートの何れか１つを有する。
【００１３】
本発明の第２の特徴に係わる変形測定方法は、光源（１２）から対象物（１１、１１Ａ）に向けて光（Ｌ１）を出射し、光を前記対象物（１１、１１Ａ）に配置された反射材（１３、１３Ａ）によって反射し、反射材（１３、１３Ａ）によって反射された反射光（Ｌ２）の光量を測定し、反射光（Ｌ２）の光量の経時変化に基づいて対象物（１１、１１Ａ）の変形を決定する。
【００１４】
以上の第２の特徴にあって、第１の時点において反射光（Ｌ２）の第１の光量と、前記第１の時点から時間が経過した第２の時点において反射光（Ｌ２）の第２の光量を測定し、第１の光量と第２の光量とを比較して対象物（１１、１１Ａ）の変形を決定する。
【００１５】
対象物（１１、１１Ａ）として構造物、山留め壁及び防壁の何れか１つを対象にする。
【００１６】
反射材（１３Ａ）を第１の反射部品（１３１）及び第２の反射部品（１３２）で構成し、地盤（Ｇ１）に山留め壁（１１Ａ）を打設し、第１の深さ（ＧＬ１）まで地盤（Ｇ１）を掘削し、第１の深さ（ＧＬ１）まで山留め壁（１１Ａ）に前記第１の反射部品（１３１）を配置し、第１の反射部品（１３１）によって反射された第１の反射光の第１の光量を測定し、第１の深さ（ＧＬ１）から第２の深さ（ＧＬ２）まで地盤（Ｇ１）を掘削し、第１の深さ（ＧＬ１）から第２の深さ（ＧＬ２）まで山留め壁（１１Ａ）に第２の反射部品（１３２）を配置し、第１の反射部品（１３１）及び第２の反射部品（１３２）によって反射された第２の反射光の第２の光量を測定し、第１の光量と第２の光量とを比較して前記山留め壁（１１Ａ）の変形を決定する。
【００１７】
反射材（１３、１３Ａ）を対象物（１１、１１Ａ）の上に拡げる。
【００１８】
反射材（１３、１３Ａ）としての反射塗料及びミラーシートの何れか１つを対象にする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の特徴によれば、対象物の反射光の光量を測定し、光量の面的な分布及び経時変化を決定することにより、対象物の３次元的挙動を評価することができる。
【００２０】
低コストの反射材を用いることにより、対象物の３次元的挙動を経済的に捉えることができる。
【００２１】
反射材を対象物に面的に配置することにより、対象物の面全体の挙動を評価することができる。
【００２２】
掘削施工における山留め壁の経時的な３次元的挙動を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る変形測定システムの概要図である。
【図２】図１に示す変形測定システムのブロック図である。
【図３】変形測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】光量計により測定されたコンターの例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る変形測定システムの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
第１の実施形態
図１、２に示すように、変形測定システム１０は、対象物１１へ向けて光を出射する光源１２と、対象物１１に配置された反射材１３と、反射材１３によって反射された光の光量を測定する光量計１４と、反射光の光量の経時変化に基づいて対象物１１の変形としての変位・ひずみを分析する解析装置１５を有する。ここで、「変形」と、対象物１１が、例えば、土圧、水圧により、凹形、凸形、凹凸形に変化することでである。「変位」とは、変形前の対象物１１の位置と変形後の対象物の各部位の位置の差ｃで表わされる。「ひずみ」とは、単位長さ当りの伸び縮みである。すなわち、変形前の対象物１１の軸線長さをａとし、例えば、変形後の対象物の前面の長さをｂとした場合、ひずみ＝（ｂ−ａ）／ａで表わされる。
【００２６】
対象物１１は、例えば、橋等の構造物、掘削孔の山留め壁、又は、山の防壁である。山留め壁は、例えば、矢板、又は、擁壁である。
【００２７】
光源１２は、例えば、白熱電球、蛍光灯、発光ダイオード、又は、エレクトロルミネセンスライトの点光源である。光源１２は、点光源の他、面光源を用いてもよい。さらに、光源１２はレーザーを用い、レーザー光を反射材１３の上で走査させてもよい。
【００２８】
反射材１３は、光を反射する材料からなり、例えば、ミラーシート、又は、反射塗料である。反射材１３は対象物１１の上に面的（２次元的）に配置する。
【００２９】
光量計１４は、例えば、光電素子としてのフォトダイオードを有する。反射材１３の反射光を受光して反射材１３の面的（２次元的）な光量分布を測定する。
【００３０】
解析装置１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、表示装置を有する。ＣＰＵは解析プログラムを実行し、同対象物に対して従前に測定した光量分布と今回測定した光量分布とを比較して、対象物の各部位の変位・ひずみを決定する。ＲＯＭは解析プログラムを格納する。ＲＡＭは従前及び今回の測定データを処理のために一時的に格納する。記憶装置は、従前の測定データ、今回の測定データを格納する。表示装置、従前に測定した光量分布、今回測定した光量分布、及び、解析した対象物１１の面的な変位・ひずみ分布を表示する。
【００３１】
次に、図１−４を参照して変形測定システム１０を用いた対象物１１の変形計測方法を説明する。
【００３２】
図１に示すように、光源１２は光Ｌ１を出射する（ステップＳ１）。この光Ｌ１は面状に広がり、対象物１１の反射材１３全体に当たる。光Ｌ１は反射材１３によって反射される（ステップＳ２）。反射光Ｌ２は光Ｌ１と反対方向に進み、光量計１４に入射する。光量計１４は第１の時点で反射光Ｌ２の光量を測定する（ステップＳ３）。この測定により、図４に示すように、面的な光量分布が得られる。この光量分布は対象物１１の表面の凹凸に応じた分布となる。すなわち、表面の凸の部位は、凹の部位に対して光量が相対的に大きくなる、又は、小さくなる。
【００３３】
第１の時点から一定の時間が経過した第２の時点までに、対象物１１が、例えば、光量計１４へ向けて凸状に変形する（図１の仮想線参照）。この第２の時点で、上記と同様な測定を実行する。
【００３４】
次に、解析装置１５は第１の時点の測定データと第２の時点の測定データとを比較し、光量分布の経時変化を決定する（ステップＳ４）。解析装置１５は、光量分布の経時変化に基づいて対象物１１の各部位の変位・ひずみを決定する（ステップＳ５）。すなわち、対象物１１のある部位が第２の時点で第１の時点と比べて突出した場合、その部位の光量は増加する、又は、減少する。一方、対象物１１の他の部位が第２の時点で第１の時点と比べて引っ込んだ場合、その部位の光量は減少する、又は、増加する。以上より、光量分布の経時変化から対象物１１の経時的な変位分布、ひずみ分布が決定され、対象物１１の３次元挙動を評価される。
【００３５】
以上の実施形態によれば、対象物１１の反射光の光量分布を測定し、光量分布の経時変化を決定することにより、対象物１１の３次元的挙動を評価することができる。
【００３６】
低コストの反射材１３を用いることにより、対象物１１の３次元的挙動を経済的に捉えることができる。
【００３７】
反射材１３を対象物１１に面的に配置することにより、対象物１１の面全体の挙動を評価することができる。
【００３８】
第２の実施形態
図５に示すように、変形計測システム１０Ａを地盤Ｇ１の掘削孔Ｈ１に適用する。掘削孔Ｈ１の側壁は山留め壁１１Ａを有する。変形計測システム１０Ａのうち光源１２、光量計１４、解析装置１５は第１の実施形態に係る変形計測システム１０のものと同様の構成である。光源１２と光量計１４は掘削孔Ｈ１をレベルＧ１まで掘ったときに設置し、ワイヤー等で位置を固定する。これにより、光源１２、光量計１４は不動となるように設置・固定される。
【００３９】
変形計測システム１０Ａは、山留め壁１１Ａに配置された反射材１３Ａを有する。ここで、山留め壁１１Ａは、例えば、矢板である。なお、山留め壁として擁壁を用いてもよい。反射材１３Ａは、山留め壁１１Ａの高さ方向に配列された反射部品１３１―１３７に分割されている。反射部品１３１−１３７は掘削レベルＧＬ１−ＧＬ７に応じて配置する。
【００４０】
次に、変形計測システム１０Ａを用いた山留め壁１１Ａの変形計測方法を説明する。
【００４１】
地盤Ｇ１に地上レベルＧＬからレベルＧＬ７の深さまで山留め壁１１Ａを打設する。地上レベルＧＬからレベルＧ１の深さまで山留め壁１１Ａに沿って地盤Ｇ１を掘削して、掘削孔を形成する。地上ＧＬからレベルＧＬ１までの山留め壁１１Ａの上に反射部品１３１を設置する。光源１２と光量計１４を設置し、固定する。光源１２から光Ｌ１を出射し、反射部品１３１によって光Ｌ１を反射する。反射光Ｌ２の光量分布を光量計１４によって測定する。
【００４２】
次に、地盤Ｇ１をレベルＧＬ１からレベルＧＬ２の深さまで掘り進める。レベルＧＬ１とレベルＧ２との間の山留め壁１１に反射部品１３２を配置する。このとき、反射部品１３２は反射部１３１と連続するように配置してもよい。同様に、光量計１４は第１及び第２の反射部品１３１、１３２の反射光Ｌ２の光量分布を測定する。
【００４３】
次に、解析装置１５はレベルＧＬ１とレベルＧＬ２とで測定した光量分布を比較し、光量分布の変化を決定する。解析装置１５は光量分布の変化に基づいて地上レベルＧＬからレベルＧＬ１までの矢板１１Ａの変位分布及びひずみ分布を決定する。
【００４４】
さらに、レベルＧＬ３からレベルＧＬ７まで地盤Ｇ１を段階的に掘り進め、各レベルＧＬ３−ＧＬ７反射部品１３３−１３７を配置する。ここで、各レベルＧＬ３−ＧＬ７において光量計１４は反射部品１３１−１３７の反射光Ｌ２の光量分布を測定する。これにより、解析装置１５は各レベルＧ１−Ｇ６の矢板１３Ａの変位分布・ひずみ分布を決定する。
【００４５】
以上の実施形態によれば、掘削施工中における山留め壁１１Ａの経時的な３次元的挙動を評価することができる。
【００４６】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、また、各実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。例えば、対象物に高い精度の変位計及びひずみ計を設置し、正確な物理量により補正を行うことにより、対象物の正確な３次元変位量及びひずみ分布を測定することができる。また、対象物を面的に評価する他、対象物の一部位を評価してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  変位測定システム
１１  対象物
１２  光源
１３  反射材
１４  光量計
１５  解析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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