(57)【要約】【課題】空洞周辺の地盤に作用する応力の方向と大きさを簡便に精度よく測定する方法を提供する。【解決手段】次の方法、および装置を用いる。（１）空洞周囲の地盤応力を測定すべき壁面からにボーリング孔を穿ち、ついで（２）該孔にレーザー型変位センサーを挿入し、ついで（３）該レーザー型変位センサーを回転させて孔の断面形状を測定し、（４）測定した孔の断面形状の歪み量から空洞周辺の地盤応力を求めることを特徴とする地盤応力の測定方法、および、（１）ボーリング孔に挿入可能な外径を有し、孔壁の変位を検知するレーザー型変位センサー、（２）上記センサーを回転させるためのモーター、（３）センサー及びモーターを固定し、孔に挿入可能とした支柱、（４）該支柱を含む装置を被測定地盤に形成したボーリング孔の測定部分に固定するための基礎部、（５）及び測定結果を記憶、及び／または演算する記憶・演算部とから構成されていることを特徴とする地盤応力の測定装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）空洞周囲の地盤応力を測定すべき壁面からにボーリング孔を穿ち、ついで
（２）該孔にレーザー型変位センサーを挿入し、ついで
（３）該レーザー型変位センサーを回転させて孔の断面形状を測定し、
（４）測定した孔の断面形状の歪み量から空洞周辺の地盤応力を求めることを特徴とする地盤応力の測定方法。
【請求項２】
（１）ボーリング孔に挿入可能な外径を有し、孔壁の変位を検知するレーザー型変位センサー、
（２）上記センサーを回転させるためのモーター、
（３）センサー及びモーターを固定し、孔に挿入可能とした支柱、
（４）該支柱を含む装置を被測定地盤に形成したボーリング孔の測定部分に固定するための基礎部、
（５）及び測定結果を記憶、及び／または演算する記憶・演算部とから構成されていることを特徴とする地盤応力の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下空洞周辺地盤に作用している応力を求めるための方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来空洞周辺地盤の応力を求める方法としては、空洞の周囲の応力を測定すべき壁面にボーリング孔を穿ち、この孔底あるいは孔内に応力センサーやひずみセンサーや変位センサーを貼付あるいは埋設し、該孔の孔径と同じあるいは大孔径のオーバーコアリングを行ったあと、センサーと連結されている応力検出装置で応力を測定する方法が採用されていた。
【０００３】
【本発明が解決すべき課題】
しかしながら、前記の方法では応力を測定するための作孔を繰り返す必要があるため、手間がかかっていた。本発明は上記課題を解決するための方法を提供する。
【０００４】
すなわち、本発明は空洞周辺の地盤に作用する応力の方向と大きさを簡便に精度よく測定する方法を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明の第一の発明は、
（１）空洞周囲の地盤応力を測定すべき壁面からにボーリング孔を穿ち、ついで
（２）該孔にレーザー型変位センサーを挿入し、ついで
（３）該レーザー型変位センサーを回転させて孔の断面形状を測定し、
（４）測定した孔の断面形状の歪み量から空洞周辺の地盤応力を求めることを特徴とする地盤応力の測定方法である。
【０００６】
本発明の第二の発明は、
（１）ボーリング孔に挿入可能な外径を有し、孔壁の変位を検知するレーザー型変位センサー、
（２）上記センサーを回転させるためのモーター、
（３）センサー及びモーターを固定し、孔に挿入可能とした支柱、
（４）該支柱を含む装置を被測定地盤に形成したボーリング孔の測定部分に固定するための基礎部、
（５）及び測定結果を記憶、及び／または演算する記憶・演算部とから構成されていることを特徴とする地盤応力の測定装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の方法、及び装置について図面を参照して具体的に説明する。
【０００８】
（本発明の装置）
図１は本発明における地盤の応力測定装置の好ましい実施の形態の一つを示すものであり、測定装置１は、測定地盤に形成したボーリング孔に挿入可能な外径を有する形状を呈し、基端に配置した基礎部位２に装置固定用のパッカー３，４を備えるとともに先端側に円弧状底を有する支柱５によってモーター６が連結されており、更に先端側にモーターシャフト７とレーザー型変位センサー８を取り付けた固定ジグ（支柱）９とがカップリング１０を介して連結されている。
【０００９】
また、センサー８のケーブル１１が固定ジグ９の切り込み１２及びモーター６基端部の切り込み１３によって支持されており、このことでセンサー８の回転に伴ってケーブル１１も同様に回転することができ、回転時のケーブル１１の絡まりやセンサー８のぶれがおさえられる。
【００１０】
また、基礎部位２の内部にケーブル１１が挿入されており、基礎部位２の基端にケーブル１１のコネクタ１４が露出しておりアンプユニットのケーブル（図示せず）と接続することで測定データの送信が可能となる。
【００１１】
（本発明の測定方法）
以上のように構成された本発明の測定装置１を用いて岩盤の応力を測定するための本発明の測定方法の実施態様について説明すると、本発明では、まず、図１に示すように前記従来例と同様に被測定岩盤にボーリング孔１５を穿ち、測定装置１を挿入する。
【００１２】
次いでパッカー３，４を空気圧により膨張させてボーリング孔１５に測定装置１を固定する。
【００１３】
このとき、センサー８の回転軸がボーリング孔１５の略中央位置に配置されることにより、正確な測定を行うことができる。
【００１４】
次に、モーター６を用いて、その先端に連結されたセンサー８を回転させ、ボーリング孔１５の孔壁１６の歪みを全周にわたって測定する。
【００１５】
このとき、モーター６の挙動をステッピングとし、任意の角度ずつ回転させることで、センサー８で変位を測定する位置を決定することができる。
【００１６】
また、センサー８が測定した変位はケーブル１１を介して、随時、アンプユニットへと送信され、アンプユニットに接続されたコンピュータ等を用いた記憶媒体、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ、ハードディスクに記録される。
【００１７】
上記変位の測定は数回繰り返して行うことが好ましい。このようにして得られた測定データをコンピュータ等で統計的に処理して決定した孔の形状から弾性理論に基づいて地盤応力に換算することができる。
【００１８】
本発明の測定方法は、図２に示したように、断面が真円状に作孔されたボアホールに偏った応力が加わった場合、（図２の場合上下方向に）孔断面が楕円形に変形するという原理を応用したものである。この変形度は孔の周囲の岩盤のヤング率とポアソン比に依存する。孔の変位を測定して周囲にかかる土圧の偏りに換算・推定する。
【００１９】
換算の際には、予めボーリング部の地盤の材質が既知か、既に測定したヤング率、ポアソン比のデータがある場合は、既知のデータを用いる。測定位置のボーリングコア用いて行う１軸圧縮試験から求めたヤング率とポアソン比を使用することが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、穿孔したボーリング孔の壁面の変位を測定装置で測定して弾性理論にもとづいて地盤の応力を算出するものであり、従来のボーリング孔底に歪ゲージを貼付しオーバーコアリングを行うことで応力を測定するものに比べてオーバーコアリングの手間が省け簡便な測定が可能であり、応力測定に要するコストの低減が可能である。
【００２１】
また、時間の経過とともに変形する孔壁を随時測定することが可能であるため、時間の経過に伴う地盤応力の変化を把握することが可能となる。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明につき更に詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限りこれらの実施例になんら制約されるものではない。
【００２３】
【実施例１】
《装置》
レーザー変位計（キーエンス、ＬＫ−０１０）
寸法：４３ｘ４０ｘ１８ｍｍ
モーター：ステッピングモーター（オリエンタルモーター、ＰＭＵ３３ＡＨ−ＭＧ７．２）
データの変換：変位計で検出された電位差はデータロガーによって、変位に変換
記憶・演算部：ノート型パソコン
配置：図１の通り。
【００２４】
《供試体》
図３に示したように、中央に半径３６ｍｍの貫通孔が作孔された寸法５００ｘ５００ｘ５０ｍｍ、ヤング率２０ＧＰａ、ポアソン比０．２の安山岩の試験片を作製した。
【００２５】
《変位測定試験》
試験片を圧縮試験機（島津製作所製、２０００ｋＮ）に設置し、応力σｙ＝２ＭＰａを試験供試体にかけた。この状態で、上記変位計を回転軸が孔の中央になるよう挿入した。次に変位形を５°間隔で回転させ、各点で２０回繰り返して変位測定を行った。結果を図４（１）に示す。
【００２６】
【実施例２〜４】
実施例１において、応力をσｙ＝４ＭＰａ、６ＭＰａ、８ＭＰａに変更する以外は実施例１と同様に行った。結果を図４（２）〜（４）に示す。測定結果は理論値とよく合っていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の装置の１実施例を示した概要図である。
１：測定装置
３、４：装置固定用パッカー
５：支柱
６：モーター
７：モーターシャフト
８：センサー
９：固定治具
【図２】図２は本発明の測定方法の原理を説明するための、孔の形状と孔の周辺の応力の方向との関係を表した模式図である。
【図３】図３は本発明の測定装置を用いて孔の歪を測定する試験の様子の１例を示した模式図である。
【図４】図４は、試験片の１方向に一定の応力を与えた場合の本発明の装置を用いて測定した孔の変位と角度との関係を示したグラフである。
【図１】
2004170210.tif 000002
【図２】
2004170210.tif 000003
【図３】
2004170210.tif 000004
【図４】
2004170210.tif 000005