(57)【要約】      （修正有）【課題】  光ファイバー歪み計測システムの光ファイバーを構造物の表面に支持するための支持装置において、トンネル等の構造物の吹き付けコンクリートの壁面や岩盤壁面等のように、平らではなく、凹凸の激しい表面に沿って光ファイバーを設置するための、汎用的で安価であり、しかも迅速に設置可能な支持装置を提供すること。【解決手段】トンネル２の壁面３へ、打込棒体４の膨出部９から離れた個所に、光ファイバー５の挿通穴６を有する支持筒体７を横方向に設ける。支持筒体７には光ファイバー５の横方向への移動を規制するため、ロック機構や接着剤の充填口８が設けられている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面への打込棒体の先端側から離れた個所に、光ファイバーの挿通穴を有する支持筒体を横方向に設けたことを特徴とする構造物表面への光ファイバー支持装置
【請求項２】
支持筒体は、雌雄ねじの螺合により打込棒体に固定して設けたことを特徴とする請求項１に記載の構造物表面への光ファイバー支持装置
【請求項３】
支持筒体には、光ファイバーのロック機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の構造物表面への光ファイバー支持装置
【請求項４】
支持筒体には、内部に接着剤を充填するための充填口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の構造物表面への光ファイバー支持装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルや、その他の構造物の表面に光ファイバーを支持するための光ファイバー支持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル、ダム、橋梁、堤防等の構造物に発生する歪みを計測するためのシステムとして、近年、光ファイバーを用いた歪み計測システムが使用されるようになってきている。
【０００３】
光ファイバー歪み計測システムとしては、光ファイバーに光パルスを伝播させた際に生じる散乱光、即ち、ブリルアン散乱光の周波数のずれが歪みの大きさに比例して変化することを利用する分布型の歪み計測システム、Ｂ−ＯＴＤＲ(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer) 方式の歪み計測システムや、コアに、異なった間隔でブラッグ回折格子部を１０〜３０個形成した光ファイバーを用い、ブラッグ回折格子部に光パルスが入力されると、隣接するブラッグ回折格子部の間隔に比例した波長の反射光が発生することを利用し、光ファイバーに歪みが生じると、ブラッグ回折格子部の間隔が変化することから、反射光の波長の変化により歪みの計測を行う局所計測型の歪み計測システム、ＦＢＧ
(Fiber Bragg Grating)方式の歪み計測システム等が実用化されている。
【０００４】
従来、Ｂ−ＯＴＤＲ方式の歪み計測システムは、例えば、完成したトンネル、ダム、堤防等の構造物の壁等に設置して用いることが多く、この場合、壁等の表面は滑らかであるため、センサーとしての光ファイバーは、接着剤を用いる方法や専用の設置治具を用いて設置している。
【０００５】
例えば特許文献１は、光ファイバーの伸長による歪みに基づいてトンネル内空のｘ、ｙ、ｚ方向の変形量を測定する装置において、光ファイバーは予め工場で薄膜状の基板に接着し、この基板をトンネル内壁に取り付けて、センサーとしての光ファイバーの敷設を行うというものである。
【０００６】
一方、特許文献２は、信号伝送用の光ファイバーを、合成樹脂材からなる下水管に沿って敷設する構造を開示するものであり、即ち、合成樹脂材からなる下水管の内面上部に、ケーブル保護管用支持具によりケーブル保護管を支持して、このケーブル保護管内に光ケーブルを挿通して敷設するものである。
【特許文献１】特開平１１−２８７６５０号公報
【特許文献２】特開２００２−５１４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光ファイバー歪み計測システムの光ファイバーを構造物の表面に支持するための従来の支持装置は、上述したとおり、完成したトンネル、ダム、堤防等の構造物の滑らかな壁面に取り付けることを想定しており、トンネル等の構造物の吹き付けコンクリートの壁面や岩盤壁面等のように、平らではなく、凹凸の激しい表面に沿って光ファイバーを設置するための、汎用的で安価であり、しかも迅速に設置可能な支持装置は未だ提供されていない。
【０００８】
例えばトンネル工事においては、危険な切羽やその周辺に光ファイバー歪み計測システムの光ファイバーを設置する際には、できるだけ短時間で設置することが必須条件であり、また迅速に設置できないと工期にも支障を来すため、光ファイバーを構造物の凹凸の激しい表面に沿っても迅速、容易に設置することができる安価な光ファイバー支持装置が求められている。
本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明では、壁面への打込棒体の先端側から離れた個所に、光ファイバーの挿通穴を有する支持筒体を横方向に設けた構成の光ファイバー支持装置を提案する。
【００１０】
また本発明では、上記装置において、支持筒体は、雌雄ねじの螺合により打込棒体に固定して設けることを提案する。
【００１１】
また本発明では、上記装置において、支持筒体には、光ファイバーのロック機構を設けることを提案する。
【００１２】
また本発明では、上記装置において、支持筒体には、内部に接着剤を充填するための充填口を設けて、内部に接着剤を充填し、固着を確実にすることを可能とすることを提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の支持装置においては、例えばトンネル等の構造物の吹き付けコンクリートの壁面や岩盤壁面等のように、平らではなく、凹凸の激しい表面に沿って光ファイバーを設置する場合においても、打込棒体を表面から打ち込んで固定することにより、この打込棒体の横方向に設けた支持筒体を上記表面に支持することができ、支持筒体の挿通穴に光ファイバーを挿通することにより、光ファイバーを構造物の凹凸の激しい表面に沿って迅速、容易に設置することができる。
【００１４】
この場合、支持筒体の向きは、打込棒体を表面から打ち込んで固定する際に光ファイバーの設置方向に一致するように調整することもできるが、支持筒体を、雌雄ねじの螺合により打込棒体に固定する構成では、打込棒体を表面から打ち込んで固定した後に、螺合により支持筒体を固定する際に回転角度により調整することができる。この他、雌雄ねじの螺合による機構ではなく、適宜の回転支持機構により、支持筒体を打込棒体に対して回転可能に固定することもできる。
【００１５】
構造物の表面に沿って設置した光ファイバーによりＢ−ＯＴＤＲ等の分布型光ファイバー歪み計測システムを構成する場合には、光ファイバーを複数の支持装置間で適宜の張力で固定するために、光ファイバーを夫々の支持装置において固定する必要があるが、この固定は、例えば支持筒体の適所に設けた充填口から内部に接着剤を充填して固定することができる。
【００１６】
また、支持筒体に光ファイバーのロック機構を設けることにより、支持装置における光ファイバーの固定を迅速、容易に行うことができる。そしてこのロック機構による固定の後に、上述した接着剤による固定を行うことができる。
【実施例１】
【００１７】
次に本発明に係る構造物表面への光ファイバー支持装置の実施例を添付図面を参照して説明する。
図１は支持装置の第１の実施例を示すもので、支持装置１は概括的に符号１で表している。この支持装置１は、構造物２の壁面３への打込棒体４の先端側から離れた個所、この実施例では、打込棒体４の軸方向の端部側に、光ファイバー５の挿通穴６を有する支持筒体７を横方向に設けた構成である。打込棒体４は、この実施例では釘状の構成としており、これは、使用が想定される構造物２の壁面３に打ち込むことができる材質であれば、金属や硬質プラスチックスで構成することができる。また支持筒体７は、壁面３に打ち込むことができる材質である必要はないが、製作上の容易さから、打込棒体４と同様な材質で構成することができる。そして支持筒体７を打込棒体４と同様な材質で構成する場合、それらは金属の場合において、溶接により固定して構成することができ、また硬質プラスチックスの場合においては、一体成形により構成することができる。尚、挿通穴６は例えば２．５〜３ｍｍ程度の径である。
【００１８】
以上の構成において、本発明では、例えばトンネル等の構造物２の吹き付けコンクリートの壁面や岩盤壁面等のように、平らではなく、凹凸の激しい表面３に沿って光ファイバー５を設置する場合においても、打込棒体４を表面３から打ち込んで固定することにより、この打込棒体４の横方向に設けた支持筒体７を上記表面に支持することができ、支持筒体７の挿通穴６に光ファイバー５を挿通することにより、光ファイバー５を構造物２の凹凸の激しい表面３に沿って迅速、容易に設置することができる。
【００１９】
この場合、支持筒体７の向きは、打込棒体４を表面３から打ち込んで固定する際に光ファイバー５の設置方向に一致するように調整すれば良い。また、構造物２の表面３に沿って設置した光ファイバー５によりＢ−ＯＴＤＲ等の分布型光ファイバー歪み計測システムを構成する場合には、光ファイバー５を複数の支持装置１，１，…間で適宜の張力で固定するために、光ファイバー５を夫々の支持装置１において固定する必要があるが、この固定は、例えば支持筒体７の適所に設けた充填口８から内部に接着剤を充填して固定することができる。
【００２０】
図２は支持装置の第２の実施例を示すもので、この実施例は、打込棒体４の構成のみが上記第１の実施例と異なるものであるため、夫々の実施例の、相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、図２に示すように、この第２の実施例では、打込棒体４は、打ち込みによる膨出部９を有するアンカーボルト状の構成としている。
【００２１】
図３は支持装置の第３の実施例を示すもので、この実施例は、打込棒体４に対して支持筒体７を固定する構成のみが上記第１の実施例と異なるものであるため、夫々の実施例の相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、図３に示すように、この第３の実施例では、支持筒体７を、雌雄ねじの螺合により打込棒体４に固定する構成としている。図では支持筒体７側に雄ねじ１０を形成し、打込棒体４側に雌ねじ１１を形成しているが、この逆の構成でも良い。但し、逆の構成（図示省略）では、打込棒体４を打ち込む際には、この側に設けた雄ねじ部を打撃することになるため、これが変形してしまうと支持筒体７が螺合できなくなってしまうため、その対策が必要となる。
【００２２】
このような第３の実施例の構成では、打込棒体４を構造物２の表面３から打ち込んで固定した後、螺合により支持筒体７を固定する際に、支持筒体７の向きを光ファイバー５の設置方向に一致するように調整することができる。
【００２３】
図４は支持装置の第４の実施例を示すもので、この実施例は、打込棒体４の構成のみが上記第３の実施例と異なるものであるため、夫々の実施例の相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、図４に示すように、この第４の実施例では、第２の実施例と同様に、打込棒体４は、打ち込みによる膨出部９を有するアンカーボルト状の構成としている。
【００２４】
次に図５（ａ）、（ｂ）は支持装置の第５の実施例を示すもので、この実施例は、打込棒体４に対して支持筒体７を固定する構成のみが上記第１の実施例と異なるものであるため、夫々の実施例の相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、図５に示すように、この第５の実施例では、支持筒体７は、打込棒体４の横側に設けている。
【００２５】
この構成では、打込棒体４を構造物２の表面３から打ち込む際に、打込棒体４の端部自体を直接に打撃することができる。
【００２６】
図６、図７は支持装置の第６の実施例を示すものであり、この実施例においても以上の実施例に相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この第６の実施例は、支持筒体７に、光ファイバー５のロック機構１２を設けた一実施例を示すもので、このロック機構１２は、挿通穴６を構成するゴム等の弾性摩擦体の筒体１３の内周に、鋸歯状環状凸条１４を軸方向に複数設けた構成の一方向ロック機構としている。
【００２７】
この構成では、挿通穴６に挿通した光ファイバー５は、図７に示すように右方向において光ファイバー５の外周と鋸歯状環状凸条１４との間に摩擦力が働いても、鋸歯状環状凸条１４は靡くように作用するため、光ファイバーの５の移動の支障とはならない。しかしながら左方向には、鋸歯状環状凸条１４は光ファイバー５の外周に食い込むように作用するため、光ファイバー５は周囲から鋸歯状環状凸条１４によって締め付けられるため、摩擦力によって移動を阻止される。
【００２８】
このことからこの第６の実施例を適用した支持装置１では、光ファイバー５を複数の支持装置１、１、…間で適宜の張力で固定する際は、光ファイバー５を適宜の張力で引っ張った状態で離せば良いので、支持装置１における光ファイバー５の固定を迅速、容易に行うことができる。そしてこのロック機構１２による固定の後に、上述した接着剤による固定を行うことができる。
【００２９】
図８は、支持装置の第７の実施例を示すものであり、この実施例においても以上の実施例に相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この第７の実施例は、支持筒体７に、光ファイバー５のロック機構１２を設けた他の実施例を示すもので、このロック機構１２は、光ファイバー５の外周に嵌合させる弾性摩擦体の第１の環体１５と、支持筒体７の内周に突設して上記第１の環体１５と当接させる第２の環体１６とから構成しており、第１の環体１５には第２の環体１６方向に向かって先細り形状の第１の斜面１７を形成すると共に、第２の環体１６には第１の斜面１７に対応して、第１の環体１５方向に向かって末広がり形状の第２の斜面１８を形成した構成の一方向ロック機構としている。
【００３０】
この構成では、第１の環体１５に挿通された状態の光ファイバー５は、図８に示すように右方向においては光ファイバー５の外周と第１の環体１５の内周との間に摩擦力が働いても、第１の環体１５の第１の斜面１７は第２の環体１６の第２の斜面１８から離れるので光ファイバー５を締め付けず、光ファイバーの５の移動の支障とはならない。しかしながら左方向には、光ファイバー５の外周と第１の環体１５の内周との間に摩擦力が働くと、第１の環体１５の第１の斜面１７は第２の環体１６の第２の斜面１８に圧接するため、第１の環体１５は光ファイバー５の外周を締め付けることになり、こうして光ファイバー５は第１の環体１５との摩擦力によって移動を阻止される。
【００３１】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、支持装置の第８の実施例を示すものであり、この実施例においても以上の実施例に相当する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この第８の実施例は、支持筒体７に、光ファイバー５のロック機構１２を設けた更に他の実施例を示すもので、このロック機構１２は、一部を切り欠いて開環させ、光ファイバー５の外周に遊びをもって嵌合させる金属製等の弾性体の第１の環体１９と、支持筒体７の内周に突設して上記第１の環体９と当接させる第２の環体２０と、第１の環体１９を第２の環体２０方向に移動させて支持可能な操作体２１とから構成し、第１の環体１９には第２の環体２０方向に向かって先細り形状の第１の斜面２２を形成すると共に、第２の環体２０には第１の斜面２２に対応して第１の環体１９方向に向かって末広がり形状の第２の斜面２３を形成した構成としたものである。この場合、操作体２１は、その外周に形成した雄ねじ２４を、支持筒体７の内周に形成した雌ねじ２５に螺合させ、先端側を第１の環体１９に当接させる構成としている。
【００３２】
この構成では、（ａ）に示すように、操作体２１の先端側を第１の環体１９から離している状態では、第１の環体１９は光ファイバー５の外周に遊びをもって嵌合している状態なので、光ファイバー５は図中左右いずれの方向にも移動が可能である。
【００３３】
そこで操作体２１を回転操作して、その先端側を図中左方向に移動し、第１の環体１９を第２の環体２０方向に移動させると、（ｂ）に示すように、第１の環体１９の先細り形状の第１の斜面２２が、第２の環体２０の末広がり形状の第２の斜面２３に沿って移動するため、一部を切り欠いて開環させた第１の環体１９は次第に径が小さくなる。こうして、終いには第１の環体１９は光ファイバー５の外周を締め付けることになり、こうして光ファイバー５は第１の環体１９との摩擦力によって図中左右いずれの方向へも移動を阻止される。
【００３４】
図１０、図１１、図１２は本発明の支持装置１の使用状態を示すもので、これは大断面トンネル掘削時における歪み計測に関している。図に示すように、大断面トンネルの掘削では、本坑２６の切羽前方の地山の地質調査や水抜き等を目的として先進導坑２７を掘削する場合が多い。この場合、本坑掘削（拡幅作業）に伴って先進導坑２７にどのような影響があるかをＢ−ＯＴＤＲ方式等の歪み計測システムで計測する際に、システムの要素である光ファイバー５を設置する際に本発明の支持装置１が適している。即ち、この際には、先進導坑２７の切羽での作業や本坑２６の切羽での作業があり、いずれも危険な作業であるため、光ファイバー５等のシステム要素の設置はできる限り迅速に行う必要があるからである。
【００３５】
Ｂ−ＯＴＤＲ方式等の歪み計測システムの要素は周知であるので、図中の符号を付した要素の説明のみで詳細な説明は省略する。
即ち、符号２８はスイッチ制御手段、データ取得手段、データ送信手段としてのＰＣ２９、歪み測定器３０、光スイッチ３１とから構成されるデータ送信システム、符号３２は、計測室又は現場事務所３３に設置され、データ受信手段、データベース及び解析及び表示手段としてのＰＣ３４から構成されるデータ受信システムである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は以上のとおり、壁面への打込棒体の先端側から離れた個所に、光ファイバーの挿通穴を有する支持筒体を横方向に設けたという非常に簡単な構成でありながら、トンネル等の構造物の吹き付けコンクリートの壁面や岩盤壁面等のように、平らではなく、凹凸の激しい表面に沿って光ファイバーを設置することができる、汎用的で安価な支持装置を提供することができる。
【００３７】
例えばトンネル工事においては、危険な切羽やその周辺に光ファイバー歪み計測システムの光ファイバーを設置する際には、できるだけ短時間で設置することが必須条件であり、また迅速に設置できないと工期にも支障を来すため、光ファイバーを構造物の凹凸の激しい表面に沿っても迅速、容易に設置することができる光ファイバー支持装置が求められており、本発明はこのような要望を合理的に満たすものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の支持装置の第１の実施例を示す説明的斜視図である。
【図２】本発明の支持装置の第２の実施例を示す説明的斜視図である。
【図３】本発明の支持装置の第３の実施例を示す説明的斜視図である。
【図４】本発明の支持装置の第４の実施例を示す説明的斜視図である。
【図５】本発明の支持装置の第５の実施例を示す説明的斜視図である。
【図６】本発明の支持装置の第６の実施例を示す説明的断面図である。
【図７】本発明の支持装置の第６の実施例を示す説明的断面図である。
【図８】本発明の支持装置の第７の実施例を示す説明的断面図である。
【図９】本発明の支持装置の第８の実施例を示すもので、（ａ）、（ｂ）は説明的断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図１０】本発明の支持装置の使用状態を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の支持装置の使用状態を示す横断面図である。
【図１２】本発明の支持装置の使用状態を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１                    支持装置
２                    構造物（トンネル）
３                    壁面（表面）
４                    打込棒体
５                    光ファイバー
６                    挿通穴
７                    支持筒体
８                    充填口
９                    膨出部
１０                  雄ねじ
１１                  雌ねじ
１２                  ロック機構
１３                  弾性摩擦体の筒体
１４                  鋸歯状環状凸条
１５                  第１の環体
１６                  第２の環体
１７                  第１の斜面
１８                  第２の斜面
１９                  第１の環体
２０                  第２の環体
２１                  操作体
２２                  第１の斜面
２３                  第２の斜面
２４                  雄ねじ
２５                  雌ねじ
２６                  本坑
２７                  先進導坑
２８                  データ送信システム
２９                  ＰＣ
３０                  歪み測定器
３１                  光スイッチ
３２                  データ受信システム
３３                  計測室又は現場事務所
３４                  ＰＣ
【図１】
2005215154.tif 000003
【図２】
2005215154.tif 000004
【図３】
2005215154.tif 000005
【図４】
2005215154.tif 000006
【図５】
2005215154.tif 000007
【図６】
2005215154.tif 000008
【図７】
2005215154.tif 000009
【図８】
2005215154.tif 000010
【図９】
2005215154.tif 000011
【図１０】
2005215154.tif 000012
【図１１】
2005215154.tif 000013
【図１２】
2005215154.tif 000014