(57)【要約】【課題】水盛式沈下／浮上測定における測定点での電気的計測を不要とした測定点用タンクシステムを提供する。【解決手段】沈下／浮上すると流体Ｌの、測定点用タンク２０３における水位が変化し、測定点用タンクシステム２においてはおもり２０５が上下動する。これにより、おもり２０５に接続されたベルト２０５５が、ドラム２０９及び伝達軸２０７をいずれかの方向に回動させる。この回動により、第１プーリ２１１１が回動する。最終プーリ２１１ｎは、回動不能なので、光ファイバケーブル４の、第１プーリ２１１１と最終プーリ２１１ｎとの間の部分の張力とひずみ量が変化する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈下／浮上の基準点に固定された基準タンクに連通して前記基準タンクに保持された流体を保持する測定点用タンクと、該測定点用タンク内の前記流体に浮遊するおもりとを備える水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムにおいて、
光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルを保持する機構と、
回動可能な回転体と、
沈下／浮上に伴う前記おもりの前記測定用タンクにおける上下動により前記回転体の回動を生じさせる機構と、
前記光ファイバケーブルを保持する機構により保持された部分の引っ張りひずみ量を前記回動により変化させる機構と
を備える水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステム。
【請求項２】
前記回転体の回動を生じさせる機構は、厚み方向には柔軟性を、長さ方向には剛性をそれぞれ有するベルトであって、一端を前記おもりに固定され、前記回転体に沿わされてから他端が当該回転体に固定されたものである請求項１記載の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステム。
【請求項３】
前記おもりに固定された部分の前記ベルトが鉛直方向に直線的に移動するように案内する機構を備えた請求項２記載の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステム。
【請求項４】
前記光ファイバケーブルを螺旋状に巻回するための複数のプーリを備え、両端のプーリはそれぞれ前記光ファイバケーブルに固定され、一端のプーリは回動不能にされ、他端のプーリは前記回転体の回動に伴う回動を可能に構成された請求項１ないし３のいずれかに記載の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水盛式沈下／浮上測定における測定点での電気的計測を不要とした測定点用タンクシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
旧来より、災害防止あるいは災害の事前検知のために、トンネル、橋梁、ダム、ビル、河川堤防、港湾施設等の土木構造物や地盤、雪氷等の監視対象物の変状・変位を監視する場合があるが、その場合、例えば監視対象物の沈下／浮上を測定することになる。
【０００３】
水盛式の沈下／浮上計測では、監視対象物（測定点）に設けた測定点用タンク内に浮遊するおもりが沈下／浮上に伴い上下動するときの変位を、該測定点に設置した電気式センサが測定し、この変位を基に沈下／浮上の量が算出される。
【０００４】
また、他の例として、下記特許文献１にあるような測定点の水圧計の計測結果を電気的に遠隔地に送信して利用する場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５３９３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、沈下／浮上の測定点は、未開発の場所に存在することが多いので、測定点の電気式センサへの電力供給設備が別途必要になりコスト増となる。また、多くの測定点を連携させるにはシステム構成を複雑にする必要があり、各測定点毎に電源が必要になる。また、雷や高圧電線等により電気式センサによる測定値が影響される懸念もある。
【０００７】
そこで本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水盛式沈下／浮上測定における測定点での電気的計測を不要とした測定点用タンクシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、沈下／浮上の基準点に固定された基準タンクに連通して前記基準タンクに保持された流体を保持する測定点用タンクと、該測定点用タンク内の前記流体に浮遊するおもりとを備える水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムにおいて、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルを保持する機構と、回動可能な回転体と、沈下／浮上に伴う前記おもりの前記測定用タンクにおける上下動により前記回転体の回動を生じさせる機構と、前記光ファイバケーブルを保持する機構により保持された部分の引っ張りひずみ量を前記回動により変化させる機構とを備える水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムをもって解決手段とする。
【０００９】
請求項１の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムによれば、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された光ファイバケーブルを保持し、沈下／浮上に伴うおもりの測定用タンクにおける上下動により回転体の回動を生じさせ、光ファイバケーブルを保持する機構により保持された部分の引っ張りひずみ量を回動により変化させるので、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点において、光ファイバケーブルのひずみを計測し、計測値を基に沈下／浮上の量を求めることができ、したがって、水盛式沈下／浮上測定における測定点での電気的計測が不要になる。
【００１０】
請求項２の本発明は、前記回転体の回動を生じさせる機構は、厚み方向には柔軟性を、長さ方向には剛性をそれぞれ有するベルトであって、一端を前記おもりに固定され、前記回転体に沿わされてから他端が当該回転体に固定されたものである請求項１記載の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムをもって解決手段とする。
【００１１】
請求項２の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムによれば、回転体の回動を生じさせる機構は、厚み方向には柔軟性を、長さ方向には剛性をそれぞれ有するベルトであって、一端をおもりに固定され、回転体に沿わされてから他端が当該回転体に固定されたものであるので、回転体をスムーズに回転させることができる。
【００１２】
請求項３の本発明は、前記おもりに固定された部分の前記ベルトが鉛直方向に直線的に移動するように案内する機構を備えた請求項２記載の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムをもって解決手段とする。
【００１３】
請求項３の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムによれば、おもりに固定された部分のベルトが鉛直方向に直線的に移動するように案内する機構を備えたので、おもりの揺動を防止できる。
【００１４】
請求項４の本発明は、前記光ファイバケーブルを螺旋状に巻回するための複数のプーリを備え、両端のプーリはそれぞれ前記光ファイバケーブルに固定され、一端のプーリは回動不能にされ、他端のプーリは前記回転体の回動に伴う回動を可能に構成された請求項１ないし３のいずれかに記載の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムをもって解決手段とする。
【００１５】
請求項４の水盛式沈下／浮上測定の測定点用タンクシステムによれば、光ファイバケーブルを螺旋状に巻回するための複数のプーリを備え、両端のプーリはそれぞれ光ファイバケーブルに固定され、一端のプーリは回動不能にされ、他端のプーリは回転体の回動に伴う回動を可能に構成されたので、光ファイバケーブルの引っ張りひずみ量を均一にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の測定点用タンクシステムを利用した水盛式沈下／浮上の計測システムの構成を示す図である。基準タンク１は、地盤の沈下／浮上の基準点、例えば立杭等の不動点に設けられている。一方、複数の測定点用タンクシステム２ａ，２ｂ，…，２ｅ（各システムを測定点用タンクシステム２という）は、それぞれがタンクを備え、沈下／浮上の予想される各測定点に設けられている。図１に示すように、例えば各測定点用タンクシステム２は、丘陵地を貫通するトンネルＴ内に互いに間隔をおいて置かれ固定されている。
【００１７】
基準タンク１と各測定点用タンクシステム２の下方には一本の通水管３が配設され、各測定点用タンクシステム２のタンクと基準タンク１のそれぞれは下部において通水管３に連通している。基準タンク１と各測定点用タンクシステム２はほぼ同じ標高の地点に設けられ、基準タンク１、各測定点用タンクシステム２のタンクは、通水管３を通じて流体Ｌを保持している。
【００１８】
また、各測定点用タンクシステム２には１本の光ファイバケーブル４が架け渡され、各測定点用タンクシステム２は光ファイバケーブル４の部分を導入して保持している。光ファイバケーブル４の端部は、測定点（トンネルＴ）から離れた地点にまで伸延され、該場所に設けられた光パルス試験器５（光・損失統合型パルス試験器（Ｂ−ＯＴＤＲ）等）に接続されている。この光パルス試験器５は、通信ネットワーク６を介して監視装置７に接続されている。
【００１９】
この計測システムにあっては、測定点用タンクシステム２がトンネルＴの地盤とともに沈下または浮上すると、測定点用タンクシステム２のタンクにおける水位が変化するので、測定点用タンクシステム２が、この水位変化により光ファイバケーブル４の張力と引っ張りひずみ量（ひずみ量と略す）を変化させるようにして、この変化したひずみ量を光パルス試験器５で計測し、この計測値を基に沈下／浮上の量を算出できるようにしている。また、いずれかの測定点用タンクシステム２において水位変化が生じた場合などにあっては、光パルス試験器５が光ファイバケーブル４においてひずみの生じた箇所を検出することにより沈下／浮上点の特定を可能としている。
【００２０】
図２は、測定点用タンクシステム２の構造を示す図である。図２（ａ）は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）のＡ線矢視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ線矢視図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ線矢視図である。
【００２１】
測定点用タンクシステム２は、内部に空間が生じるように、例えば板を組み合わせて作られた筐体２０１と、この筐体２０１内に置かれて当該空間の下部を占める測定点用タンク２０３（図１における測定点用タンクシステム２のタンク）と、この測定点用タンク２０３が保持する前記流体Ｌに浮遊するおもり２０５を備える。
【００２２】
測定点用タンク２０３は、底の部分において通水管３に連通している。おもり２０５は、一方に開口した容器状をなし、開口した部分を上方に向けて流体Ｌに浮いている。
【００２３】
おもり２０５に内包された空間には、円柱状のベルト位置調整器２０５１が、おもり２０５の対向する側板に架け渡された調整器軸２０５３を中心軸として回動可能に支持されている。
【００２４】
筐体２０１の内側の上部には伝達軸２０７が架け渡されて固定され、この伝達軸２０７には円柱状の回転体であるドラム２０９が回動可能に支持されている。
【００２５】
おもり２０５を構成する底板の上面には帯状のベルト２０５５の一端が固定されている。このベルト２０５５は、厚み方向には柔軟性を、長さ方向には剛性を有した、例えば、薄い金属の板である。固定位置は、ベルト位置調整器２０５１の円周からの接線が底板に直角に入射する位置である。この固定位置から垂直に上方に伸びたベルト２０５５は、ベルト位置調整器２０５１により方向を変えて、ドラム２０９の円周に接するように伸び、ドラム２０９の胴部に沿わされてから、その他端がドラム２０９に固定されている。
【００２６】
伝達軸２０７には複数枚の円盤状のプーリ２１１が設けられている。なおプーリ２１１の周縁部の全長に渡って窪み（以下ガイドという）が形成されている。これらプーリ２１１の中でドラム２０９に最も近い第１プーリ２１１１は、伝達軸２０７に固定されて回動不能であり、他のプーリ２１１は該プーリ２１１独自に回動可能なようになっている。
【００２７】
これらプーリ２１１の下方においては、筐体２０１の底板に立設された軸支持板２１３と、筐体２０１を構成する側板との間に、伝達軸２０７に対し平行にプーリ軸２１５が架け渡され固定されている。このプーリ軸２１５にも、前述のように同数、同形状のプーリ２１１が設けられている。これらプーリ２１１の中で筐体２０１の側板に最も近い最終プーリ２１１ｎは、プーリ軸２１５に固定され、つまり当該側板に固定されている。他のプーリ２１１は該プーリ２１１独自に回動可能なようになっている。
【００２８】
測定点用タンクシステム２には、光ファイバケーブル４の一部が導入される。導入された光ファイバケーブル４は、伝達軸２０７に設けられてた各プーリ２１１のガイドと、プーリ軸２１５に設けられてた各プーリ２１１のガイドとに、螺旋状に巻きつけられ、第１プーリ２１１１と最終プーリ２１１ｎのそれぞれに固定されている。
【００２９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
いずれかの測定点用タンクシステム２が地盤とともに沈下または浮上すると（ステップＳ１）、流体Ｌの、測定点用タンク２０３における水位が変化する（ステップＳ２）。この水位の変化により、実際にはおもり２０５ではなく、筐体２０１が上下動するのであるが、測定点用タンクシステム２において言えばおもり２０５が上下動する（ステップＳ３）。なお、おもり２０５は、ベルト位置調整器２０５１によって測定点用タンク２０３の底板から垂直に（鉛直方向に）伸びたベルト２０５５に案内されて垂直に上下動するので、おもり２０５の揺動を防止できる。すなわち、ベルト位置調整器２０５１は、おもり２０５に固定された部分のベルト２０５５が鉛直方向に直線的に移動するように案内する役割を果たす。
【００３０】
おもり２０５が上下動すると、おもり２０５に接続されたベルト２０５５が、該ベルト２０５５の長さ方向に移動するので、ドラム２０９及び伝達軸２０７がいずれかの方向に回動する（ステップＳ４）。この回動により、第１プーリ２１１１が回動する（ステップＳ５）。最終プーリ２１１ｎは、回動不能になっているので、第１プーリ２１１１の回動により、光ファイバケーブル４の、第１プーリ２１１１と最終プーリ２１１ｎとの間の部分の張力とひずみ量が変化する（ステップＳ６）。このとき、第１プーリ２１１１と最終プーリ２１１ｎ以外のプーリ２１１は独自に回転可能なので当該部分の張力とひずみ量を均一にすることができる。
【００３１】
このようにして、測定点用タンクシステム２の設置された地盤が沈下／浮上すると、測定点用タンクシステム２に導入された部分の光ファイバケーブル４のひずみ量が変化する。
【００３２】
光パルス試験器５は、光ファイバケーブル４に光パルスを入射させ、光ファイバケーブル４のひずみ量に比例するブリルアン散乱光（後方散乱光）の波長シフト量を計測する。また、光パルス試験器５は、光パルスの入射からブリルアン散乱光の検出までの時間幅を計測する。
【００３３】
したがって、この計測された波長シフト量の変動幅を基に沈下／浮上の量を求めることができる。また、この計測された時間幅を基に沈下／浮上の発生した地点を特定することができる。かかる沈下／浮上の量の算出や沈下／浮上の発生地点の特定は、光パルス試験器５が行うようにしてもよいし、計測値を通信ネットワーク６を介して監視装置７に送信し、監視装置７が行うようにしてもよい。
【００３４】
また、測定点用タンクシステム２の設置数は必要性に応じて定めればよい。したがって、局所的な地盤の沈下／浮上の量を計測する場合は、当該局所にだけ測定点用タンクシステム２を設けたシステム構成とすればよい。
【００３５】
以上説明したように、本発明の測定点用タンクシステムによれば、沈下／浮上の測定点での電気的計測が不要となり、そのため、測定点への電力供給設備が不要で、かつ遠隔測定の可能な測定システムを簡易に構成できる。また、測定点用タンクシステムは電源不要なので設置が容易である。また、雷や高圧電線等の電気的要因による影響がないので、高い信頼性を得られる。また、電気的なメンテナンスが不要なので維持管理を容易に行える。
【００３６】
上記のようなトンネルへの適用例では、トンネルの災害に対する常時監視や近接工事時の監視ができる。また連続的にトンネル全体の沈下／浮上の分布を求めることも可能となる。
【００３７】
なお、橋梁の常時監視に適用する場合は、測定点用タンクシステム２を各橋脚に設置することにより、橋梁全体の沈下／浮上の分布を求めることが可能となる。
【００３８】
もちろん、ダム、ビル、河川堤防、港湾施設等の他の土木構造物や地盤、雪氷等に適用することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された光ファイバケーブルを保持し、沈下／浮上に伴うおもりの測定用タンクにおける上下動により回転体の回動を生じさせ、光ファイバケーブルを保持する機構により保持された部分の引っ張りひずみ量を回動により変化させるので、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点において、光ファイバケーブルのひずみを計測し、計測値を基に沈下／浮上の量を求めることができ、したがって、水盛式沈下／浮上測定の測定点での電気的計測が不要となる。
【００４０】
また、回転体の回動を生じさせる機構は、厚み方向には柔軟性を、長さ方向には剛性をそれぞれ有するベルトであって、一端をおもりに固定され、回転体に沿わされてから他端が当該回転体に固定されたものであるので、回転体をスムーズに回転させることができる。
【００４１】
また、おもりに固定された部分のベルトが鉛直方向に直線的に移動するように案内する機構を備えたので、おもりの揺動を防止できる。
【００４２】
また、光ファイバケーブルを螺旋状に巻回するための複数のプーリを備え、両端のプーリはそれぞれ光ファイバケーブルに固定され、一端のプーリは回動不能にされ、他端のプーリは回転体の回動に伴う回動を可能に構成されたので、光ファイバケーブルの引っ張りひずみ量を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定点用タンクシステムを利用した水盛式沈下／浮上の計測システムの構成を示す図である。
【図２】図１の測定点用タンクシステム２の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  基準タンク
２  測定用タンクシステム
３  通水管
４  光ファイバケーブル
５  光パルス試験器
６  通信ネットワーク
７  監視装置
２０１  筐体
２０３  測定用タンク
２０５  おもり
２０７  伝達軸
２０９  ドラム
２１１  プーリ
２１３  軸支持板
２１５  プーリ軸
２０５１  ベルト位置調整器
２０５３  調整器軸
２０５５  ベルト
２１１１  第１プーリ
２１１ｎ  最終プーリ
Ｌ  流体
Ｔ  トンネル
【図１】
2004212247.tif 000003
【図２】
2004212247.tif 000004