(57)【要約】【課題】地盤に作用する応力を、可視化することで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、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が破壊強度別に区分されて配された感圧発色体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染料或いは顔料が発現した区分により、地盤に作用する応力を可視化するようにした。【選択図】図２
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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区分して配した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染料または顔料が発現した区分により、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、感圧発色体は、カプセルの破壊強度別の区分が破壊強度順に配されてい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３】
請求項２において、感圧発色体は、カプセルの破壊強度別の区分が並列状に配されてい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４】
請求項１乃至３の何れか一項において、感圧発色体には、カプセルの破壊強度の数値が記載されてい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５】
請求項１乃至４の何れか一項において、感圧発色体を、地盤の水平方向及び垂直方向に複数埋設する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区分して配した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染料または顔料が発現した区分により、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、感圧発色体は、カプセルの破壊強度別の区分が破壊強度順に配されてい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３の発明は、請求項２において、感圧発色体は、カプセルの破壊強度別の区分が並列状に配されてい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４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、感圧発色体には、カプセルの破壊強度の数値が記載されてい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５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、感圧発色体を、地盤の水平方向及び垂直方向に複数埋設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。
【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、該地盤に埋設された感圧発色体の染料或いは顔料の発現区分により、 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、染料或いは顔料が発現した区分によって応力の大きさが可視化されるものであるから、感圧発色体に染料或いは顔料が発現した後に時間経過等により色濃度が薄くなってしまったような場合であっても、発現か未発現かを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と共に、色濃度計を用いて色濃度を測定したりする手間も必要なく、極めて簡単に応力の大きさを知ることができる。
請求項２の発明とすることにより、染料或いは顔料が発現した区分を視覚的に見つけやすく、よって、より簡単且つ迅速に応力の大きさを視認することができる。
請求項３の発明とすることにより、染料或いは顔料が発現した区分を視覚的に見つけやすいと共に、感圧発色体を製造するにあたり、カプセルの破壊強度別の区分のレイアウトが容易になる。
請求項４の発明とすることにより、地盤に作用した応力の大きさの数値が一目で判ることになり、よって、より迅速且つ正確に応力の大きさを測定できる。
請求項５の発明とすることにより、地盤に作用した応力の方向や分布、伝播状態も可視化できることになる。
【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】他例における感圧発色体の一部拡大断面図である。
【図４】（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を含有する層であって、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。
【００１１】
つまり、カプセル層５は、前記図２に示すように、区分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並列状に配設されていて、一端側（図２において左側）に配設されたカプセル層５Ａに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度が最も小さく、他端側に向かって順次段階的に破壊強度が大きくなり、他端側（図２において右側）に配設されたカプセル層５Ｎに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度が最も大きくなるように配されている。例えば、測定する応力（ｋＮ／ｃｍ２）を、１０ｋＮ／ｃｍ２から２５０ｋＮ／ｃｍ２までの範囲に設定した場合、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度は、カプセル層５Ａに含有されるマイクロカプセル６が応力１０ｋＮ／ｃｍ２で破壊され、カプセル層５Ｎに含有されるマイクロカプセル６が応力２５０ｋＮ／ｃｍ２で破壊されるものとし、カプセル層５Ａからカプセル層５Ｎまでの間は、例えば、１０ｋＮ／ｃｍ２或いは２０ｋＮ／ｃｍ２刻みに順次段階的にマイクロカプセル６の破壊強度が大きくなるように配設される。尚、前記各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎは、本発明の区分に相当する。また、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】
さらに、基材６には、前記各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度の数値が記載される破壊強度記載欄７が設けられている。これにより、後述するようにマイクロカプセル６が破壊されて染料或いは顔料が発現した場合に、該染料或いは顔料が発現したカプセル層５のマイクロカプセル６の破壊強度の数値を、一目で確認できるようになっている。尚、
本実施の形態の破壊強度記載欄７には、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎ毎にマイクロカプセル６の破壊強度が記載されているが、これに限定されることなく、例えば５０ｋＮ刻みに数値を記載し、その間は目盛をふるようにすることもできる。また、この様な破壊強度記載欄７は必ずしも設ける必要はなく、別途準備した資料によって、各カプセル層５のマイクロカプセル６の破壊強度の数値を確認できる構成にすることもできる。
【００１３】
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が、本実施の形態では、白色以外の染料或いは顔料が使用されている。
【００１４】
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、破壊されたマイクロカプセル６から放出された染料或いは顔料の色と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。尚、本実施の形態では、マイクロカプセル６の膜壁を白色とし、マイクロカプセル６に封入される染料或いは顔料の色を白色以外としたが、これに限定されることなく、マイクロカプセル６の膜壁の色と封入される染料或いは顔料の色とが異なっていれば、つまり、マイクロカプセル６の破壊前と破壊後とを明確に識別できるならば、マイクロカプセル６の膜壁を白色以外の色にし、封入される染料或いは顔料の色を白色にしても良い。
【００１５】
そして、前記マイクロカプセル６は、破壊強度以上の応力が作用することにより破壊され、これによりマイクロカプセル６に封入された染料或いは顔料が発現することになるが、前述したように、感圧発色体３には、破壊強度の異なる複数種類のマイクロカプセル６が、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破壊強度順に配設されているため、作用する応力以下の破壊強度のマイクロカプセル６が含有されたカプセル層５の区分の染料或いは顔料の色が発現することになり、而して、染料或いは顔料の色が発現したカプセル層５の区分によって、感圧発色体３に作用した応力の大きさを可視化できるようになっている。この場合、感圧発色体３には、前述したように、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度の数値が破壊強度記載欄７に記載されているため、染料又は顔料の色が発現したカプセル層５のうち、最も破壊強度の大きいマイクロカプセル６を含有するカプセル層５の破壊強度を破壊強度記載欄７で確認することによって、作用した応力の大きさを一目で測定できるようになっている。
【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、染料或いは顔料が発現したカプセル層５の区分を視認する。これにより、盛土１に作用した応力の大きさや方向、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には埋設箇所を特定するためのマーキング（図示せず）がされており、これによって、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ようになっている。
【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が破壊強度別に区分して配設されたものであり、而して、盛土１に応力が作用した場合には、該作用した応力に応じてマイクロカプセル６が破壊され、該破壊されたマイクロカプセル６を含有する区分の染料或いは顔料が発現することになり、これにより、盛土１に作用した応力の大きさや方向、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、該感圧発色体３において染料或いは顔料が発現した区分を視認することによって、盛土１に作用した応力の大きさや方向、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、染料或いは顔料が封入されたマイクロカプセル６を破壊強度別に区分し、そして、染料或いは顔料が発現した区分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に染料或いは顔料が発現した後に時間経過等により色濃度が薄くなってしまったような場合であっても、発現か未発現かを判別できれば色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と共に、色濃度計を用いて色濃度を測定したりする手間も必要なく、極めて簡単に応力の大きさを測定できることになる。
【００２０】
そのうえ、前記感圧発色体３において、破壊強度別に区分されたマイクロカプセル６を含有する各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎは、破壊強度順に並列状に配設されているから、染料或いは顔料が発現した区分を視覚的に見つけやすく、よって、より簡単且つ迅速に応力の大きさを視認することができる。また、感圧発色体３を製造するにあたり、カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎのレイアウトも容易になる。
【００２１】
さらに、前記感圧発色体３には、各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度の数値が記載される破壊強度記載欄７が設けられているから、盛土１に作用した応力の大きさの数値が一目で判ることになり、よって、より迅速且つ正確に応力の大きさを測定できることになる。
【００２２】
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、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３に示す如く、基材４の上に顕色剤層８が塗布され、該顕色剤層８の上に、染料前駆体が封入された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。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カプセル層５の区分により、地盤に作用する応力が可視化されることになる。
【００２３】
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４（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４（Ｂ）に示す如く、同心円状に配設したりしても良い。尚、図４中、７は各カプセル層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・５Ｎに含有されるマイクロカプセル６の破壊強度の数値が記載された破壊強度記載欄である。
【００２４】
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個以上、また大きなカプセルであれば一個でも良く、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が確実に視認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、道路や宅地などの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】
【００２５】
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】
【００２６】
１    盛土
３    感圧発色体
５    カプセル層
６    マイクロカプセル
７    破壊強度記載欄
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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