(57)【要約】【課題】ロードセル等を水に濡れないように防護する一方、構造物の各ひずみ（応力）を検出可能な地盤応力計測装置、及び地盤応力計測方法を提供する。【解決手段】垂直ひずみゲージ１５とせん断ひずみゲージ１６が取り付けられた基部１１と内側受圧板１３を有するロードセル１０と、内側受圧板１３の外部に配置されるゴム膜６１と、内側受圧板１３の配置箇所のゴム膜６１の外部に配置されるとともに結合ネジ５０によって内側受圧板１３に固定される外側受圧板２０と、結合ネジ５０の周囲の隙間等に配置されて外部の模型地盤３０１の水などがゴム膜内空間Ｖ１の内部に侵入することを防止するシーリング材又はシーリング剤を備えてトンネル模型地盤応力計測装置１０１を構成する。【選択図】図１
2007108073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤が構造物の外表面に作用する応力である地盤応力を計測する装置であって、
前記構造物外表面と平行に支持される第１受力部材と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第１応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に垂直な垂直応力を計測する垂直応力計測手段と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第２応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に平行なせん断応力を計測するせん断応力計測手段と、
前記第１受力部材と前記垂直応力計測手段と前記せん断応力計測手段を被覆し、すべての端縁が前記構造物外表面に接着されるゴム膜と、
前記ゴム膜の外部で前記構造物外表面と平行となるように配置される第２受力部材と、
前記第２受力部材を前記ゴム膜を介して前記第１受力部材に結合する受力部材結合手段と、
前記受力部材結合手段の周囲を水に対して密閉する防水手段を備え、
前記地盤応力を前記第２受力部材で受けたのちに前記受力部材結合手段によって前記第１受力部材に伝達し前記垂直応力計測手段により前記垂直応力を計測するとともに前記せん断応力計測手段により前記せん断応力を計測し、前記第２受力部材の外部から前記受力部材結合手段の周囲を通って前記ゴム膜の内部へ水が侵入することを防止すること
を特徴とする地盤応力計測装置。
【請求項２】
地盤が構造物の外表面に作用する応力である地盤応力を計測する方法であって、
前記構造物外表面と平行に支持される第１受力部材と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第１応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に垂直な垂直応力を計測する垂直応力計測手段と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第２応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に平行なせん断応力を計測するせん断応力計測手段と、
前記第１受力部材と前記垂直応力計測手段と前記せん断応力計測手段を被覆し、すべての端縁が前記構造物外表面に接着されるゴム膜と、
前記ゴム膜の外部で前記構造物外表面と平行となるように配置される第２受力部材と、
前記第２受力部材を前記ゴム膜を介して前記第１受力部材に結合する受力部材結合手段と、
前記受力部材結合手段の周囲を水に対して密閉する防水手段を用い、
前記地盤応力を前記第２受力部材で受けたのちに前記受力部材結合手段によって前記第１受力部材に伝達し前記垂直応力計測手段により前記垂直応力を計測するとともに前記せん断応力計測手段により前記せん断応力を計測し、前記第２受力部材の外部から前記受力部材結合手段の周囲を通って前記ゴム膜の内部へ水が侵入することを防止すること
を特徴とする地盤応力計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤が構造物の外表面に作用する応力である地盤応力を計測する装置、及び方法に係り、特に、構造物の外表面の周囲に水が存在する場合にも支障無く地盤応力を計測し得る装置、及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示すような装置を用いたトンネル模型試験が公知である（例えば、特許文献１参照）。このトンネル模型試験では、振動台装置２０１の上に土容器２０２を載置し、土容器２０２の中に土や砂等を詰めて模型地盤３０１を形成するとともに、模型地盤３０１の内部にトンネル模型４０１を埋設して、地盤中のトンネルを模擬し、トンネル模型４０１の表面にロードセル５０１を貼り付け、ロードセル５０１からの電気的出力をリード線（図示せず）等により外部に取り出し、このロードセル５０１からの電気的出力を検出することにより、トンネル模型４０１の外表面に作用する応力（以下、「模型地盤応力」という。）を検知し、模型と実際の地盤及び構造物との間の「相似則」を考慮しつつ、現実の地盤での地盤応力の性状を解析しようとするものである。振動台装置２０１の内部には、図示はしていないが、駆動源と、駆動源の動力により振動を発生する振動発生器などが備えられている。
【０００３】
上記したロードセル５０１としては、各種の構造の物が公知である。図４は、上記した従来のトンネル模型試験に使用可能なロードセルの一例の構成を示したものである。図４に示すロードセル３０は、トンネル模型の表面Ｓ１に垂直な方向の応力σ（以下、「垂直応力」という。）と、トンネル模型の表面Ｓ１に平行な方向の応力τ（以下、「せん断応力」という。）の両方を同時に検出可能な形式のロードセルである。図４（Ａ）は、このロードセル３０の正面図を、図４（Ｂ）は、このロードセル３０の上面図を、それぞれ示している。
【０００４】
図４（Ａ）に示すように、このロードセル３０は、２つの脚部３１を有し、２つの脚部３１の底面が接着剤（図示せず）等によりトンネル模型表面Ｓ１に貼り付けられている。２つの脚部３１、３１は、略梁状の胴体部３２を支持しており、２つの脚部３１、３１と、胴体部３２により、略「逆Ｕ字」状の支持構造体が形成されている。この支持構造体の略中央部からは、略柱状の首部３４が直立しており、首部３４の上端には、略帯板状の受圧板３３の略中央部付近が支持されている。
【０００５】
上記した胴体部３２の側部には、首部３４の取付位置（胴体部３２の略中央部）の両側に、胴体部３２の側部を貫通する２つの開口部３２ａ、３２ａが形成されている。この開口部３２ａ、３２ａのそれぞれには、開口部３２ａの直上となる胴体部３２の上面に、ひずみゲージ３５が接着剤（図示せず）等により貼り付けられている（図４（Ａ）参照）。
【０００６】
また、
上記した受圧板３３の上面には、首部３４の取付位置（胴体部３２の略中央部）の両側に、受圧板３３の上下面を貫通する２つの開口部３３ａ、３３ａが形成されている（図４（Ａ）参照）。この開口部３３ａ、３３ａのそれぞれには、開口部３３ａの横側となる受圧板３３の側面に、ひずみゲージ３６が接着剤（図示せず）等により貼り付けられている（図４（Ｂ）参照）。
【０００７】
図５は、ロードセルにおけるひずみゲージ（例えば図４における３５又は３６）の詳細な構成を示す図である。図５に示すように、このひずみゲージ３５は、ゲージベース４１と、抵抗部４２と、リード線４３及び４４を有して構成されている。ゲージベース４１は、紙、ポリエステル樹脂等の電気絶縁材料からなり、薄膜状に形成されている。抵抗部４２は、金属や半導体等からなり、線状又は箔状に形成されている。抵抗部４２の長さＬＧはゲージ長と呼ばれる。ひずみゲージ３５は、接着剤等により被測定物の表面に貼り付けて使用される。
【０００８】
被測定物に外力が加わると、ひずみゲージ３５の貼り付け位置である被測定物の表面に応力が発生し、これに伴って抵抗部４２のゲージ長ＬＧに伸び又は縮み量ΔＬが発生する。ΔＬとＬＧの比（ΔＬ／ＬＧ）を「ひずみ」といい、被測定物の表面に発生する「表面ひずみ」と等しい。金属等の抵抗は、ひずみに比例して変化する。ひずみゲージ３５の抵抗値をＲとし、ひずみをε（＝ΔＬ／ＬＧ）とし、ひずみεによるひずみゲージ３５の抵抗値の変化をΔＲとすると、下式（１）の関係が成立する。
ΔＲ／Ｒ＝Ｋ×ε      ………（１）
ここに、Ｋは、比例定数であり、ゲージ率と呼ばれる。
【０００９】
リード線４３及び４４は、金属等の導体で形成され、外部の電気回路等との接続に用いられ、上記したゲージの抵抗変化を電圧等の変化として外部に出力する。
【００１０】
なお、ひずみゲージ３５、３６は、図５に示すようなゲージ単体だけで使用されることは少なく、４個のひずみゲージを、略菱形状となるように接続して、いわゆる「ホイートストンブリッジ回路（図示せず）」を構成し、この「ホイートストンブリッジ回路（図示せず）」からの電気的出力により、ゲージに作用する外力に伴う「ひずみ」を測定することができる。
【００１１】
しかしながら、上記した従来のトンネル模型試験においては、以下に述べるような各種の問題点があった。
【００１２】
地盤中に水が含まれる場合には、地震等の大きな外力が地盤に作用すると、水を含んだ地盤は、あたかも液体状となったような性状（以下、「液状化」という。）を示す。図３に示すトンネル模型試験装置を用いて、液状化を生じている模型地盤３０１内でのトンネル模型４０１の挙動を観測、データ測定を行いたい場合がある。しかしながら、そのような液状化の場合には、トンネル模型４０１に貼り付けられたロードセル５０１やひずみゲージが、液状化した土に直接接触する。ひずみゲージは、電気的出力（例えば電圧値）を取り出して「ひずみ」に相当する値を得る機器であり、液体の水に接触すると、ショート等が発生し、好ましくない、という問題があった。また、図３におけるロードセル５０１として、図４に示すロードセル３０を用いる場合には、液状化した土が受圧板３３の下面と胴体部３２の上面の間の空間に侵入すると、侵入した土粒子と水が受圧板３３の下面に外部（例えば図４における上方）へ向かう力を加える。このような状態となると、本来計測したい値であるトンネル模型４０１の外表面に作用する応力（例えば、図４において受圧板３３の上面から下方に向かって作用する垂直応力σ）から、侵入した土粒子と水が受圧板３３の下面から外部（例えば図４における上方）に向かって作用する応力が差し引かれてしまい、トンネル模型４０１の外表面に作用する応力の正確な値が計測できない、という問題もあった。
【００１３】
これを解決するため、ロードセル５０１を貼り付けたトンネル模型４０１の全体をゴム膜等で被覆する、という対策が施された。しかし、トンネル模型４０１の全体をゴム膜等で被覆すると、トンネル模型４０１の表面に平行に作用するせん断応力が計測できない、という問題があった。
【特許文献１】特開平０８−０２９２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、ロードセル等を水に濡れないように防護する一方、構造物の各ひずみ（応力）を検出可能な地盤応力計測装置、及び地盤応力計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る地盤応力計測装置は、
地盤が構造物の外表面に作用する応力である地盤応力を計測する装置であって、
前記構造物外表面と平行に支持される第１受力部材と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第１応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に垂直な垂直応力を計測する垂直応力計測手段と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第２応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に平行なせん断応力を計測するせん断応力計測手段と、
前記第１受力部材と前記垂直応力計測手段と前記せん断応力計測手段を被覆し、すべての端縁が前記構造物外表面に接着されるゴム膜と、
前記ゴム膜の外部で前記構造物外表面と平行となるように配置される第２受力部材と、
前記第２受力部材を前記ゴム膜を介して前記第１受力部材に結合する受力部材結合手段と、
前記受力部材結合手段の周囲を水に対して密閉する防水手段を備え、
前記地盤応力を前記第２受力部材で受けたのちに前記受力部材結合手段によって前記第１受力部材に伝達し前記垂直応力計測手段により前記垂直応力を計測するとともに前記せん断応力計測手段により前記せん断応力を計測し、前記第２受力部材の外部から前記受力部材結合手段の周囲を通って前記ゴム膜の内部へ水が侵入することを防止すること
を特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る地盤応力計測方法は、
地盤が構造物の外表面に作用する応力である地盤応力を計測する方法であって、
前記構造物外表面と平行に支持される第１受力部材と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第１応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に垂直な垂直応力を計測する垂直応力計測手段と、
作用する応力を電気量に変換して出力する第２応力検出器を有し、一部が前記構造物外表面に固定され他の一部が前記第１受力部材に固定され、前記地盤応力のうち前記構造物外表面に平行なせん断応力を計測するせん断応力計測手段と、
前記第１受力部材と前記垂直応力計測手段と前記せん断応力計測手段を被覆し、すべての端縁が前記構造物外表面に接着されるゴム膜と、
前記ゴム膜の外部で前記構造物外表面と平行となるように配置される第２受力部材と、
前記第２受力部材を前記ゴム膜を介して前記第１受力部材に結合する受力部材結合手段と、
前記受力部材結合手段の周囲を水に対して密閉する防水手段を用い、
前記地盤応力を前記第２受力部材で受けたのちに前記受力部材結合手段によって前記第１受力部材に伝達し前記垂直応力計測手段により前記垂直応力を計測するとともに前記せん断応力計測手段により前記せん断応力を計測し、前記第２受力部材の外部から前記受力部材結合手段の周囲を通って前記ゴム膜の内部へ水が侵入することを防止すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る地盤応力計測装置及び地盤応力計測方法によれば、第１応力検出器が取り付けられた垂直応力計測手段と、第２応力検出器が取り付けられたせん断応力計測手段と、第１受力部材と、第１受力部材の外部に配置されるゴム膜と、第１受力部材の配置箇所のゴム膜の外部に配置されるとともに受力部材結合手段によって第１受力部材の外側に固定される第２受力部材と、受力部材結合手段の周囲の隙間等に配置されて外部の水が内部に侵入することを防止する防水手段を備えるように構成したので、外部の地盤から構造物に作用する地盤応力を第２受力部材で受けたのちに、受力部材結合手段によって第１受力部材に伝達し、垂直応力計測手段により垂直応力を計測するとともに、せん断応力計測手段によりせん断応力を計測することができ、かつ第２受力部材の外部の地盤から受力部材結合手段の周囲を通ってゴム膜の内部へ水が侵入することを、防水手段により防止することができる、という利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に説明する第１実施例又は第２実施例は、垂直ひずみゲージ１５とせん断ひずみゲージ１６が取り付けられた基部１１と内側受圧板１３を有するロードセル１０と、内側受圧板１３の外部に配置されるゴム膜６１又は６２と、内側受圧板１３の配置箇所のゴム膜６１の外部に配置されるとともに結合ネジ５０によって内側受圧板１３に固定される外側受圧板２０と、結合ネジ５０の周囲の隙間等に配置されて外部の模型地盤３０１の水などがゴム膜内空間Ｖ１又はＶ２の内部に侵入することを防止するシーリング材又はシーリング剤を備えてトンネル模型地盤応力計測装置１０１を構成するようにしたものであり、模型地盤３０１からトンネル模型４０１に作用する模型地盤応力を外側受圧板２０で受けたのちに、結合ネジ５０によって内側受圧板１３に伝達し、ロードセル１０の基部１１により垂直応力とせん断応力を計測することができ、かつ外側受圧板２０の外部の模型地盤３０１から結合ネジ５０の周囲を通ってゴム膜６１の内部の空間Ｖ１へ水が侵入することを、シーリング材又はシーリング剤により防止することができ、本発明を実現するための構成として最良の形態である。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例であるトンネル模型地盤応力計測装置の構成を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、このトンネル模型地盤応力計測装置１０１は、ロードセル１０と、ゴム膜６１と、外側受圧板２０と、結合ネジ５０と、後述するシーリング材又はシーリング剤を備えて構成されている。
【００２２】
ロードセル１０は、構造物であるトンネル模型４０１の表面Ｓ１に、その下端１１ａが接着剤（図示せず）により貼り付けられ、金属材料（例えばアルミニウム合金、鋼材など）からなる基部１１と、基部１１の上端１１ｂに取り付けられて支持され、金属材料（例えばアルミニウム合金、鋼材など）からなる板状の部材である内側受圧板１３を有し、全体として、略「Ｔ字」状の断面形状の構造体を構成している。ここに、内側受圧板１３は、構造物表面であるトンネル模型表面Ｓ１に対して略平行となるように支持されている。この内側受圧板１３は、特許請求の範囲における第１受力部材に相当している。内側受圧板１３には、その上面と下面とを連通する貫通孔１３ａが形成されており、この貫通孔１３ａの内壁には雌ネジが形成されている。以下、この貫通孔１３ａを「雌ネジ孔」という。この雌ネジ孔１３ａの内壁の雌ネジは、後述する結合ネジ５０の軸部５０ｂの外周円筒面に形成された雄ネジと螺合するようになっている。
【００２３】
ロードセル１０の基部１１の表面には、垂直ひずみゲージ１５と、せん断ひずみゲージ１６が取り付けられている。垂直ひずみゲージ１５は、内側受力板１３の面に垂直な方向のひずみを検出することにより、トンネル模型表面Ｓ１に対して垂直な方向の応力σ（以下、「垂直応力」という。）を電気量（例えば電圧値）に変換して出力することができ、特許請求の範囲における第１応力検出器に相当している。また、せん断ひずみゲージ１６は、内側受力板１３の面に平行な方向のひずみを検出することにより、トンネル模型表面Ｓ１に平行な方向の応力τ（以下、「せん断応力」という。）を電気量（例えば電圧値）に変換して出力することができ、特許請求の範囲における第２応力検出器に相当している。
【００２４】
また、ゴム膜６１は、構造物であるトンネル模型４０１の表面に接着剤７１によって貼り付けられ、構造物であるトンネル模型４０１を被覆している部分を有している。また、ロードセル１０の設置箇所においては、ゴム膜６１には、ゴム膜孔６１ａが形成されている。このゴム膜孔６１ａは、後述する結合ネジ５０の軸部５０ｂの外直径よりも小さな内直径を有する略円形断面の孔であり、ゴム膜６１の外部と内部を連通する貫通孔である。
【００２５】
ゴム膜６１は、ロードセル１０の設置箇所においては、内側受圧板１３の上面を被覆するように配置されている。この場合、内側受圧板１３の雌ネジ孔１３ａの上面開口位置と、ゴム膜６１のゴム膜孔６１ａの位置が合致するように配設されている。
【００２６】
この箇所のゴム膜６１の外部には、外側受圧板２０が配置されている。外側受圧板２０は、金属材料（例えばアルミニウム合金、鋼材など）からなる板状の部材であり、内側受圧板１３の上面と略等しい形状の下面を有し、内側受圧板１３の雌ネジ孔１３ａの開口位置と等しい位置には、雌ネジ孔１３ａと等しい内径と同一構成の雌ネジ山と雌ネジ谷を有する雌ネジ孔２０ａが形成されている。また、雌ネジ孔２０ａの外部開口位置には、雌ネジ孔２０ａよりも大径で雌ネジの形成されていない凹部（又は外部からの孔）であるネジ頭収容凹部２０ｂが形成されている。
【００２７】
このような構成により、図１のように、内側受圧板１３の外側をゴム膜６１が被覆している箇所に、外側受圧板２０を当接し、結合ネジ５０の軸部５０ｂをねじ込めば、軸部５０ｂは、雌ネジ孔２０ａと螺合するとともに、結合ネジ５０の下降により、軸部５０ｂの下端は、ゴム膜孔６１ａから、ゴム膜６１の内部の空間Ｖ１に入り込み、内側受圧板１３の雌ネジ孔１３ａと螺合する。これにより、外側受圧板２０は、ゴム膜６１を挟んだ状態で、結合ネジ５０によって内側受圧板１３に固定される。このため、外側受圧板２０に作用する外力は、結合ネジ５０及び内側受圧板１３を介して、ロードセル１０の基部１１に伝達される。また、ゴム膜６１は、トンネル模型４０１の全部の外表面を被覆しており、ロードセル１０の箇所では、内側受圧板１３と基部１１の全体を被覆している。
【００２８】
ここに、ロードセル１０の基部１１は、その一部である下端１１ａが構造物外表面であるトンネル模型表面Ｓ１に固定されるとともに、他の一部である上端１１ｂが第１受力部材である内側受圧板１３の下面に固定され、かつ、ゴム膜６１を挟んだ状態で、結合ネジ５０によって外側受圧板２０に固定されているので、地盤応力のうち、構造物外表面であるトンネル模型表面Ｓ１に垂直な応力である垂直応力を計測する構成となっており、特許請求の範囲における垂直応力計測手段を構成している。
【００２９】
また、ロードセル１０の基部１１は、その一部である下端１１ａが構造物外表面であるトンネル模型表面Ｓ１に固定されるとともに、他の一部である上端１１ｂが第１受力部材である内側受圧板１３の下面に固定され、かつ、ゴム膜６１を挟んだ状態で、結合ネジ５０によって外側受圧板２０に固定されているので、地盤応力のうち、構造物外表面であるトンネル模型表面Ｓ１に平行な応力であるせん断応力を計測する構成となっており、特許請求の範囲におけるせん断応力計測手段を構成している。
【００３０】
また、外側受圧板２０は、ロードセル１０の設置箇所において、ゴム膜６１の外部に配置され、構造物外表面であるトンネル模型外表面Ｓ１と平行となるように配置されており、特許請求の範囲における第２受力部材に相当している。
【００３１】
また、結合ネジ５０は、第２受力部材である外側受圧板２０を、ゴム膜６１を介して、第１受力部材である内側受圧板１３に結合しており、特許請求の範囲における受力部材結合手段に相当している。
【００３２】
また、受力部材結合手段である結合ネジ５０の周囲、例えば、ゴム膜孔６１ａの付近の結合ネジ５０の周囲、あるいは、外側受圧板２０におけるネジ頭収容凹部２０ｂと結合ネジ頭部５０ａの間の隙間箇所２０ｂ１（以下、「防水シール箇所」という。）等には、外部の模型地盤３０１に含まれる水などが、ゴム膜内空間Ｖ１の内部に侵入することを防止し得るシーリング材（例えば、Ｏリングなど）や、シーリング剤（例えば、グリースなど）が配置されている。これらのシーリング材又はシーリング剤は、水に対して密閉する手段であり、特許請求の範囲における防水手段に相当している。
【００３３】
上記のような構成により、このトンネル模型地盤応力計測装置１０１では、模型地盤３０１からトンネル模型４０１に作用する模型地盤応力を、第２受力部材である外側受圧板２０で受けたのちに、受力部材結合手段である結合ネジ５０によって、第１受力部材である内側受圧板１３に伝達し、垂直応力計測手段であるロードセル１０の基部１１により垂直応力を計測するとともに、せん断応力計測手段であるロードセル１０の基部１１によりせん断応力を計測することができる。この際、第２受力部材である外側受圧板２０の外部の模型地盤３０１から、受力部材結合手段である結合ネジ５０の周囲を通ってゴム膜６１の内部の空間Ｖ１へ水が侵入することは、防水手段であるシーリング材又はシーリング剤により防止されている。ここに、模型地盤応力は、特許請求の範囲における地盤応力に相当している。
【実施例２】
【００３４】
本発明は、上記した第１実施例以外の構成によっても実現可能である。図２は、本発明の第２実施例であるトンネル模型地盤応力計測装置の構成を示す図である。
【００３５】
図２に示すように、第２実施例のトンネル模型地盤応力計測装置１０２は、ロードセル１０と、ゴム膜６２と、外側受圧板２０と、結合ネジ５０と、第１実施例１０１の場合と同様なシーリング材又はシーリング剤（図２における結合ネジ５０の周囲、例えば、ゴム膜孔６２ａの付近の結合ネジ５０の周囲、あるいは、外側受圧板２０におけるネジ頭収容凹部２０ｂと結合ネジ頭部５０ａの間の隙間箇所である防水シール箇所２０ｂ１等に配置される資材）を備えて構成されている。第２実施例のトンネル模型地盤応力計測装置１０２においては、ゴム膜６２は、トンネル模型４０１の全体を被覆しておらず、ロードセル１０の設置箇所付近のみを被覆しており、ゴム膜６２のすべての端縁がトンネル模型表面Ｓ１（特許請求の範囲における構造物外表面）に接着剤７２によって接着されている点で、第１実施例のトンネル模型地盤応力計測装置１０１と異なっている。その他の構成要素の構成と作用は、第１実施例のトンネル模型地盤応力計測装置１０１の場合とまったく同様である。
【００３６】
上記のような構成により、このトンネル模型地盤応力計測装置１０２においても、模型地盤３０１からトンネル模型４０１に作用する模型地盤応力を、第２受力部材である外側受圧板２０で受けたのちに、受力部材結合手段である結合ネジ５０によって、第１受力部材である内側受圧板１３に伝達し、垂直応力計測手段であるロードセル１０の基部１１により垂直応力を計測するとともに、せん断応力計測手段であるロードセル１０の基部１１によりせん断応力を計測することができる。この際、第２受力部材である外側受圧板２０の外部の模型地盤３０１から、受力部材結合手段である結合ネジ５０の周囲を通ってゴム膜６１の内部の空間Ｖ２へ水が侵入することは、防水手段であるシーリング材又はシーリング剤により防止されている。
【００３７】
なお、本発明は、上記した各実施例に限定されるものではない。上記各実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３８】
例えば、上記各実施例においては、トンネル模型試験に使用可能なトンネル模型地盤応力計測装置について説明したが、本発明はトンネル模型地盤応力計測装置だけでなく、現実の地盤の応力計測装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、地盤応力の測定を行う計測サービス業、地盤応力の測定を行う計測器を製造する計測器製造業、トンネル等の地盤内構造物の施工や保守等を行う土木・建築業等で実施可能であり、これらの産業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施例であるトンネル模型地盤応力計測装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例であるトンネル周辺地盤応力計測装置の構成を示す図である。
【図３】従来のトンネル模型試験を説明する図である。
【図４】従来のトンネル模型試験に用いるロードセルの一例の構成を示す図である。
【図５】ロードセルにおけるひずみゲージの詳細な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ロードセル
１１  基部
１１ａ  下端
１１ｂ  上端
１３  内側受圧板
１３ａ  雌ネジ孔
１５  垂直ひずみゲージ
１６  せん断ひずみゲージ
２０  外側受圧板
２０ａ  雌ネジ孔
２０ｂ  ネジ頭収容凹部
２０ｂ１  防水シール箇所
３０  ロードセル
３１  脚部
３２  胴体部
３２ａ  開口部
３３  受圧板
３３ａ  開口部
３４  首部
３５、３６  ひずみゲージ
４１  ゲージベース
４２  抵抗部
４３、４４  リード線
５０  結合ネジ
５０ａ  頭部
５０ｂ  軸部
６１  ゴム膜
６１ａ  ゴム膜孔
６２  ゴム膜
６２ａ  ゴム膜孔
７１、７２  接着剤
１０１、１０２  トンネル模型地盤応力計測装置
２０１  振動台装置
２０２  土容器
３０１  模型地盤
４０１  トンネル模型
５０１  ロードセル
ＬＧ  ゲージ長
Ｓ１  トンネル模型表面
Ｖ１、Ｖ２  ゴム膜内空間
σ  垂直応力
τ  せん断応力
【図１】
2007108073.tif 000003
【図２】
2007108073.tif 000004
【図３】
2007108073.tif 000005
【図４】
2007108073.tif 000006
【図５】
2007108073.tif 000007