(57)【要約】【課題】ファイバブラッググレーティングにより検知する歪み計と信号発信部／コンピュータシステムとを備える、地面の変位を主に検知するための監視装置を提供すること。【解決手段】本発明は、本装置は、フレキシブルチューブ（フレキシブルセグメントという）と２つの剛性セグメントとから成るセグメント化された設計を用いており、そのためＦＢＧセグメント歪み計（ＦＢＧ−ＳＤ）という。現場に設置する場合、グラウト充填された現場用の傾斜計ケーシング中に挿入されるように、多数のＦＢＧ−ＳＤユニットを互いに接続して一連とする。地殻変動により誘発された傾斜計ケーシングの歪みにより、挿入されたＦＢＧ−ＳＤの相対的な回転を引き起こす。すべてのＦＢＧ−ＳＤユニットは、地面に設置されたＦＢＧ発信部／コンピュータシステムに接続される。ＦＢＧ信号は、発信部／コンピュータシステムにより記録解析される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として土壌又は岩盤の変形を観察するための、セグメント化されたファイバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧという）歪み計（以下、ＦＢＧ−ＳＤという）を用いた監視装置であって、
フレキシブルチューブ（以下、フレキシブルセグメントという）は２つのアルミニウム末端部（以下、剛性セグメントという）に接続されており、
前記剛性セグメントは前記ＦＢＧ−ＳＤが傾斜計ケーシングの溝に嵌合できるようにするためのばねにより付勢された締め金を備えていることを特徴とする監視装置。
【請求項２】
前記剛性セグメントは、前記傾斜計ケーシングの二つの対向する溝を含む平面内でのみ回転が可能なヒンジと結合されることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記フレキシブルチューブは、プラスチック、その他の弾性複合材料又は金属から作製され、その断面は円形又は１つ以上の対称辺を有する多角形状であることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項４】
前記フレキシブルチューブの曲げ変形は、前記ＦＢＧ、その他の種類の光ファイバ歪みセンサー又は歪みゲージにより測定できることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項５】
前記フレキシブルチューブの一端はすべりや回転が不可能である前記剛性セグメントに固定され、前記フレキシブルチューブの他端は細長いスロットに嵌合されたピンにより縦方向のすべりや回転が可能な隣接する前記剛性セグメント上に支持されることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項６】
前記剛性セグメントは、アルミニウム、金属板又はその他の堅い材料で作製されていることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項７】
前記ＦＢＧ−ＳＤはばねにより付勢された締め金により前記傾斜計ケーシング中の溝内に嵌合でき、あるいは前記ＦＢＧ−ＳＤは直接試錐孔にグラウト充填可能であることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項８】
前記ＦＢＧ−ＳＤは、垂直、水平あるいはすべての傾斜角度で使用できることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項９】
前記ＦＢＧ−ＳＤは、堤防の安定性、地面を掘削する際の支持構造の変形、及び橋のデッキ、パイプライン、その他の種類の長大な構造物の変形を含む多くの種類の土木工学システムの変形を監視するのに適していることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項１０】
前記ＦＢＧ−ＳＤは、石油タンク、パイプラインあるいは橋のデッキを含む地上構造物を監視するために用いるとき、前記傾斜計ケーシングの内側に嵌合でき、さらに、最初に前記傾斜計ケーシングを監視すべき構造物上に取付けた後に前記ＦＢＧ−ＳＤを挿入できるようになされていることを特徴とする請求項９に記載の監視装置。
【請求項１１】
前記ＦＢＧ−ＳＤユニットの合計数と距離間隔は、監視すべき対象物の種類に応じて調整できることを特徴とする請求項９に記載の監視装置。
【請求項１２】
多数のＦＢＧ−ＳＤユニットを互いに接続して一連にし、
前記組み立てられた一連を傾斜計ケーシング中に挿入することからなる、請求項１に記載の監視装置を現場に設置する方法であって、
相対的な回転により、カンチレバーのような動きをするフレキシブルチューブに曲げが発生し、そして次に曲げはフレキシブルチューブの表面に取付けられたＦＢＧに曲げ歪みを引き起こし、その後、回転の測定値に基づいて地面の変位の分布を計算することを特徴とする監視装置の設置方法。
【請求項１３】
地中に挿入又は監視すべき構造物上に配置された一連の多数のＦＢＧ−ＳＤユニットと、
地上に配置されてデータの記録、解析、配布を行うための、光スイッチ装置を有する送信システムと、
データを表示し記憶するコンピュータ列とからなることを特徴とする変位監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に本発明は、自然又は人工の傾斜、地面掘削の保持装置や、石油、ガスあるいは水を輸送するためのパイプライン等の長大な構造物、又は建物、橋あるいは船の梁又は支柱の変形の監視装置に関するものであり、該変形は、高感度、高耐久性、及び高安定性の自動変位モニタープローブにより監視される。最適な性能を達成するために、モニタープローブの直径と、目標物の特性に応じて分布させるモニタープローブの密集度とを調整することができる。
【背景技術】
【０００２】
Ｇ．Ｅ．ＧｒｅｅｎとＰ． Ｅ．Ｍｉｃｋｋｅｌｓｅｎの「傾斜計を用いた変形測定」（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｒｅｃｏｒｄ  １１６９，ＴＲＢ，Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｕｎｃｉｌ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．）（１９８８）によれば、１９５２年にハーバード大学のＳ．Ｄ．Ｗｉｌｓｏｎは、傾斜計プローブのシステムの概念を開発した。現在では、傾斜計システムは、地殻変動を検出する分野において、おそらく最も広範囲に用いられている方法である。プラスチックやアルミニウム製の傾斜計ケーシングを地面に対しほぼ垂直位置に設置する。地面の傾斜の安定性を監視するために、通常、傾斜計ケーシング中の溝に緊密に嵌合するホイールを備える傾斜計プローブ（ＩＰ）をセンサーユニットとして機能するように用いる。電線はケーシング中のＩＰを上昇あるいは降下させ、さらに電気信号を地表に送信する。ＩＰは垂直方向に対する傾斜計ケーシングの傾きを測定する。センサーユニットからの測定値は、ケーシング中でプローブが上昇又は降下するときに通常５００ｍｍの一定間隔で取得する。ケーシング中の全ての深さにおける変位がＩＰの傾斜測定結果に応じて決定される。前記方法は、時間のかかる手動で通常行われる。センサープローブを地中に長期的に設置して自動的にデータを記録することが可能な現場用の傾斜計（ＩＰＩ）プローブが有効的である。上記の地面設置型監視装置は検知用及び信号伝送用に電気システムを用いる。電気システムは地中や地下水などの多湿環境中に曝されるとショートしやすい。たいていの電気センサーは本質的に非分散的であり、１本の伝送線が特定のセンサー専用である。多数のセンサーを用いる際には同じ数の伝送線が必要であり、そのためシステムが非実用的になる。電気信号は電磁気の干渉を受けやすい。これらの欠点は電気的に地面の動きを監視するシステムの使用を複雑にしたり高価にしたりすることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高田雄次、中村浩之等の「地すべり発生地面の内部歪みの測定」（「東京防災研究年報」歪みＮｏ．８，Ｐ．５８６（１９６５））、及び中村浩之の「地中歪み計による地滑り面判定の一考察」（「地すべり」Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．１，ｐｐ．１‐８（１９６９））にそれぞれ開示されたパイプ歪みゲージは、フレキシブルパイプの曲げにより発生する曲げ歪みの原理を用いている。パイプ歪みゲージは、フレキシブルパイプの表面に取付けられた一連の歪みゲージから成る。曲げ歪みを検知することにより、（図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように）縦軸に垂直な変形分布が監視できる。パイプ歪みゲージを、図１（ａ）と図１（ｂ）中の地殻変動１の方向及び地すべり表面２の位置を決定するために用いてもよい。歪みゲージは非分散的であり、したがって電気センサーはＩＰＩと同様の欠点を有している。
【０００４】
Ｓｈｉａｎｇらの「光ファイバセンシング技術、及び埋没式光ファイバ歪み計の紹介と試験応用」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  １２ｔｈ  Ｎｏｎ‐ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（２００４），ｐｐ．２７３‐２７９）は、図１（ｃ）に示すように、傾斜計ケーシングと組合せて、伸長されるファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）３対を用いて地面の変位を測定する光ファイバ歪み計と呼ばれる装置を説明している。歪み計の設計は、Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ、Ｙ．Ｋａｓｈｉｗａｉ、Ｅ．Ｍｕｒａｋａｍｉ、Ｓ.ＩｓｈｉｄａとＮ．Ｈａｓｈｉｇｕｃｈｉの「傾斜の変形用の監視システムの開発」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．４６９４，ｐｐ．２９６−３０２（２００２））により報告された概念に基づくものであった。図１（ｃ）に示すベアリング４により剛性支柱５の回転が可能となる。歪み計は、傾斜計ケーシングの内側に挿入可能である。地殻変動は、傾斜計ケーシングの曲げを引き起こし、さらに曲げにより剛性支柱５の回転及びそれと同時に２つのファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）３の伸長／圧縮が強いられる。ベアリング４の周りの底部の相対回転又は回転の量は、ＦＢＧを刻んだ２つのプレストレスト光ファイバ間の伸びの差により決定される。光ファイバの可撓性により、測定機構は光ファイバに張力が加わっている場合にのみ有効である。この理由により、歪み計中のＦＢＧ光ファイバにはプレストレスが掛けられる。さらに、ＦＢＧにより検知される伸長／圧縮は、歪み計の歪みの結果によってのみ生じるわけではない。歪み計ユニットの重さを含む全ての縦軸方向の応力及び歪み計支持体と傾斜計ケーシング中の溝との間の摩擦は、図１（ｃ）のような設計の測定値にすべて影響を与える。そのため、歪み計を地殻変動の監視用に使用する際に、再現不可能な及び／又は予想できない誤差が発生する恐れがある。
【０００５】
多くの種類の光ファイバセンサーが市場で入手可能であるが、これらのセンサーは地殻変動の監視専用というわけではない。これらのセンサーは、感度及び／又は現在利用可能な地殻変動監視システムとの互換性に欠いている。
【０００６】
【非特許文献１】Ｇ．Ｅ．Ｇｒｅｅｎ、Ｐ． Ｅ．Ｍｉｃｋｋｅｌｓｅｎ「傾斜計を用い変形測定」（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｒｅｃｏｒｄ  １１６９，ＴＲＢ，Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｕｎｃｉｌ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．）（１９８８）
【非特許文献２】高田雄次、中村浩之等「地すべり発生地面の内部歪みの測定」（「東京防災研究年報」歪みＮｏ．８，Ｐ．５８６（１９６５））
【非特許文献３】中村浩之「地中歪み計による地滑り面判定の一考察」（「地すべり」Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．１，ｐｐ．１‐８（１９６９））
【非特許文献４】Ｓｈｉａｎｇ等「光ファイバセンシング技術、及び埋没式光ファイバ歪み計の紹介と試験応用」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  １２ｔｈ  Ｎｏｎ‐ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（２００４），ｐｐ．２７３‐２７９）
【非特許文献５】Ｙ．Ｙｏｓｈｉｄａ、Ｙ．Ｋａｓｈｉｗａｉ、Ｅ．Ｍｕｒａｋａｍｉ、Ｓ.Ｉｓｈｉｄａ、Ｎ．Ｈａｓｈｉｇｕｃｈｉ「傾斜の変形用の監視システムの開発」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．４６９４，ｐｐ．２９６−３０２（２００２））
【課題を解決するための手段】
【０００７】
傾斜計ケーシングの長年にわたる歴史と普及のため、ファイバブラッググレーティングにより検知するセグメント化された歪み計（ＦＢＧ−ＳＤ）を、従来の傾斜計ケーシングにおいて使用されうるように設計する。
１つのＦＢＧ−ＳＤユニットは、２つのアルミニウム又は他の種類の剛性の末端部７（剛性セグメントという）に接続する図２（ａ）中のフレキシブルチューブ６（フレキシブルセグメントという）からなる。したがって、この設計をセグメント化された歪み計という。フレキシブルセグメントは、歪みセンサーの担体として機能する。剛性セグメントは、ＦＢＧ−ＳＤが傾斜計ケーシングの溝に嵌合できるように、図２（ｂ）において締め金９により付勢されたばね８を備える。２つのＦＢＧ１０が、図２（ａ）中のフレキシブルチューブ６の裏側に取り付けられて、曲げ歪みを測定する。フレキシブルチューブの直径と長さは、ＦＢＧ−ＳＤの歪み分解能を調整するために変更可能である。図２（ａ）と図３中の剛性の末端部７の長さは、空間分解能を調整するために変更可能である。２つの剛性セグメントは、傾斜計ケーシングの２つの対向する溝又はＦＢＧを含む平面内のみでの回転を可能にする図２（ａ）と図２（ｂ）中のヒンジ１１と接続される。図２（ｃ）には、３Ｄ画像によりシミュレートされたＦＢＧ−ＳＤ１２の図が示されている。あるいは、ＦＢＧ−ＳＤを、剛性セグメントが回転又は変形可能な平面内のみで地殻変動を監視するように設計する。図３に示すように、地殻変動により誘発される傾斜計ケーシング１３の歪みは、挿入されたＦＢＧ−ＳＤの剛性セグメント間に相対的な回転を引き起こす。この相対的な回転はカンチレバーのような動きをするフレキシブルチューブに曲げを発生させる。そしてこの曲げはフレキシブルチューブの表面に取り付けられたＦＢＧに、曲げ歪みを発生させる。
【０００８】
ＦＢＧ−ＳＤは、線形構造物の変形を監視する多目的の道具として用いてもよい。これらの構造物は、石油や水のパイプライン、橋梁、船舶、あるいはその他の種類の土木／インフラの支柱又は梁を含んでもよい。監視は、最初に図４中の傾斜計ケーシング１３を監視すべき構造物１４に取り付けて、その後ＦＢＧ−ＳＤをケーシング中に挿入することにより実施される。現場での設置については、傾斜計ケーシングに挿入されるように、ＦＢＧ−ＳＤユニットを互いに接続させて一連とすることで行われる。
【発明の効果】
【０００９】
セグメント化された歪み計は、次のような効果を有する。
１．モニタープローブは、従来の傾斜計ケーシングと互換性がある。傾斜計を設置する方法は十分に確立されている。すなわち、傾斜計を最初に設置し、その後にＦＢＧ−ＳＤを挿入するような設計となっている。
２．ＦＢＧ−ＳＤを傾斜計ケーシングの内側に設置し、それにより危険性の高い環境からＦＢＧ−ＳＤを保護する。
３．ＦＢＧ−ＳＤは、長期間自動監視するために所定の場所に放置可能である。
４．ＦＢＧ−ＳＤは、フレキシブルチューブを取付けた歪みセンサーを用いて歪みを計測する。その感度と範囲は、フレキシブルチューブの直径を変化させることにより調整可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１（ａ）と図１（ｂ）はパイプ歪みゲージの原理を説明するものであり、図１（ａ）は変位を示す図であり、図１（ｂ）は歪みを示す図であり、図１（ｃ）は歪み計の概略図を示す。
図２（ａ）と図２（ｂ）はセグメント化された歪み計の平面図及び側面図をそれぞれ示し、図２（ｃ）は数値計算によりシミュレートしたセグメント化された歪み計の３Ｄ図を示す。
図３は、セグメント化された歪み計を傾斜計ケーシングの内側で用いるときの、セグメント化された歪み計の信号増幅効果を明示する。
図４は、線形構造物の変形を監視するためにＦＢＧ−ＳＤを用いる概略図を示す。
図５は、ＦＢＧ−ＳＤを自動監視に用いるときの、現場用のシステム構成図を示す。
図６は、従来の傾斜計プローブに対してＦＢＧ−ＳＤを較正する際の、研究室での設定の写真を示す。
図７は、２．５ｍｍの最大変形状態における、ＦＢＧ−ＳＤと傾斜計プローブの結果を比較する表を示す。
図８は、１２ｍｍの最大変形状態における、ＦＢＧ−ＳＤと傾斜計プローブの結果を比較する表を示す。
図９は、ＦＢＧ−ＳＤを用いて黄河の堤防の安定性を監視する際に、現場での設定を説明する図を示す。
図１０は、黄河の堤防の安定性を監視するＦＢＧ−ＳＤの有効性を検証する試験における岩山の側面図を示す。
図１１は、黄河の堤防の安定性を監視するＦＢＧ−ＳＤの有効性を検証する試験における岩山の平面図を示す。
図１２は、現場試験での負荷段階の際の、ＦＢＧ−ＳＤの測定値による変形と深さの表を示す。
図１３は、現場試験での負荷取り外し段階の際の、ＦＢＧ−ＳＤの測定値による変形と深さの表を示す。
図１４は、補強された掘削の際の、ＦＢＧ−ＳＤと従来の傾斜計プローブによる隔壁の変形測定値の表を示す。
【００１１】
本発明にかかるファイバブラッググレーティングのセグメント化された歪み計（ＦＢＧ−ＳＤ）は、傾斜計ケーシングと共に用いることを意図している。地殻変動を監視するために、傾斜計ケーシングが地面の試錐孔の内部にグラウトが充填される。この手順は、地殻変動により引き起こされる傾斜計ケーシングの歪みをＦＢＧ−ＳＤを用いて検知することを除いて、傾斜計ケーシングと傾斜計プローブ（ＩＰ）を用いる従来の方法と同様である。ＦＢＧ−ＳＤの構成部品を図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す。本発明の監視装置は、長さ２１５ｍｍ、直径１２ｍｍでプラスチック製のフレキシブルチューブ６を、歪みセンサーの担体として用いる。ファイバブラッググレーティング１０である一対の歪みセンサーが、フレキシブルチューブ６の両側に取り付けられて、フレキシブルチューブが受ける曲げ歪みを測定する。フレキシブルチューブの両端は、アルミニウムやその他の種類の剛性材料で作られる剛性セグメント７に接続される。フレキシブルチューブの一端は剛性セグメントに固定され、ここではすべりや回転が不可能である。フレキシブルチューブの他端は、図２（ｂ）中の細長いスロット１６に嵌合するピン１５により隣接する剛性セグメント上に支持され、ここでは縦方向のすべりや回転が可能である。フレキシブルチューブのピンで支持された端は縦方向に自由にすべり可能であるため、ＦＢＧ−ＳＤの要素の重量及び締め金とケーシングの溝との間の摩擦は曲げ歪みに全く影響を与えない。ＦＢＧ−ＳＤにより図２（ａ）と図２（ｂ）中のヒンジ１１においてのみ回転が可能となり、それにより図３に示すように傾斜計ケーシングの内側に設置するときに信号増幅の効果が生じる。
【００１２】
ＦＢＧ−ＳＤは、堤防の安定監視、地面を掘削する際の支持構造物の変形監視、橋のデッキの変形及びパイプライン等の多くの種類の土木工学システム用の変形を監視するために適用可能である。監視は図５に示すように自動化できる。多数のＦＢＧ−ＳＤユニットが互いに接続されて一連のＦＢＧ−ＳＤ１７を形成した後、傾斜計ケーシング中に挿入される。ＩＰが垂直に対する傾斜角を測定しかつ傾斜角が限定された範囲であるときに、垂直位置近傍にある傾斜計ケーシング中に従来のＩＰのみを用いることができる。ＦＢＧ−ＳＤの有利な効果の一つは、ＦＢＧ−ＳＤが相対的な歪みを測定するときに水平、垂直、あるいは全ての傾斜角で使用可能なことである。図５に示すシステム構成図について、ＦＢＧ−ＳＤは、地面の傾斜１８と補強された掘削孔１９及び川の堤防２０の安定性を監視するために配置されてもよい。ＦＢＧ−ＳＤユニットの総数と距離の間隔は、監視すべき対象物の種類に応じて調整できる。現在の設計については、ＦＢＧ−ＳＤユニット間の空間的な間隔は５００ｍｍ以上とする。ＦＢＧセンサー信号は、光スイッチ２０とＦＢＧ発信部２２を経由して伝送され、さらにコンピュータサーバ２３又はファイルサーバ２４及びインターネット２５を用いて、あるいはジェネラルパケットラジオサービス２６等のワイヤレスシステム２７を経由して配信されることにより、結果を解析して報告するオフィスに備わるコンピュータ２８や携帯電話２９に最終的に到達する。ＦＢＧ発信部はＦＢＧ用の光源を提供し、ＦＢＧからの反射光信号の波長変動を決定する。非常用としてサーバからメッセージを送信してもよい。
【００１３】
以下の項目は、ＦＢＧ−ＳＤの研究室用及び現場用の実施例の場合を説明する。
【実施例１】
【００１４】
（研究室用の実証）
地殻変動を監視する手段としてのＦＢＧ−ＳＤの効果を実証するために、管理状態の研究室内において一連の実験を行った。長さ９ｍの２つの傾斜計ケーシングを鋼鉄製のブロックで結んで、これらのケーシングの横方向の移動量を同じにするようにした。構造試験研究室内の厚さ３ｍのコンクリート製反力壁に取り付けられた階段に対して傾斜計ケーシングを垂直に立てた。合計８個のＦＢＧ−ＳＤユニットを互いに接続して一連にして傾斜計ケーシングの一つに挿入した。ＩＰを他のケーシング中に降下させてＩＰ初期表示値を確定させた。その後、鋼鉄製のブロックを階段に押し付けることにより、２つの傾斜計ケーシングを強制的に同時に変形させた。ケーシングがその変形位置に固定されると同時に、ＦＢＧ−ＳＤとＩＰの測定値が再度取得された。一旦挿入すると実験の間中ＦＢＧ−ＳＤは所定の場所に放置される。測定値は光ケーブルを発信部に直接接続することにより簡単に取得された。ＩＰについては、プローブを最初に底まで下げ、その後５００ｍｍの間隔ごとに引き上げて測定値を読み込んだ。
【００１５】
種々の大きさの変形に対するＦＢＧ−ＳＤとＩＰの結果の比較を図７と図８に示す。これらの室内実験において、ＦＢＧ−ＳＤとＩＰの測定値間における最大差は１０％を越えなかった。
【実施例２】
【００１６】
（川の堤防の安全性監視）
発明者らは黄河の堤防の安全性を監視する手段として新規に発明したＦＢＧ−ＳＤを適用した。試験場所は中国河南省のＷｕ−Ｔｚｅ県の第２４号堤防であった。全長８ｍの一連のＦＢＧ−ＳＤを、図９の傾斜計ケーシング３２中に挿入した。傾斜計ケーシングを、４５度の角度で、図９中の川の堤防３０の端から２ｍの位置に、川の堤防３０の表面３１と平行に設置した。
【００１７】
監視システムが適切に作動すれば、堤防面からの土壌浸食により負荷を取り外す状態が発生し、ＦＢＧ−ＳＤセンサープローブに変形が生じる。センサープローブは、堤防本体内側に埋め込まれており、そう簡単に堤防面の侵食による損傷を受けそうにはない。設計概念の効果とセンサーシステムの感度を、堤防面に負荷をかけることと、それに続いて負荷を取り外すシミュレーションにより検証した。最初に堤防傾斜面に沿って２ｍ幅の楔形の岩山を最大高さ２ｍまで形成し、その後図１０と図１１に説明するように段階的に取除いた。岩山を形成したとき及び取り除いたときにセンサーの測定値が取得された。
【００１８】
ＦＢＧ測定値を波長変動により記録した。これらの変化を、波長変動と回転度との間の較正相関関係に従い、各ＦＢＧ−ＳＤの回転度に変換した。回転角を累積し傾斜計ケーシングの軸と垂直な方向の変位を合計して変位分布を作成した。負荷及び負荷取外しの様々な段階におけるＦＢＧ測定値に関する地面の変位を図１２と図１３にそれぞれ示す。これらの結果によれば、数値計算によるシミュレーションに応じた地面の動きと量的及び傾向の実質的な一致が示される。
【実施例３】
【００１９】
（深い掘削での地下連続壁の変形監視）
ＦＢＧ−ＳＤシステムが、台湾台北市のＢｅｉｔｏｕ地区における内側を補強した深い掘削孔計画において、厚さ１．２ｍ、深さ１５ｍの深い地下連続壁の変形を監視した。深さ８ｍの掘削孔は１００ｍ×１００ｍの四角い範囲に及び２段階の交差する支柱により補強された。２つの深さ１４ｍの傾斜計ケーシングを１ｍの間隔で補強ケージに結び、その後トレミーコンクリート上の地下連続壁の内側に固定した。１１個の一連のＦＢＧ−ＳＤを傾斜計ケーシングの１つに挿入し、他のケーシングはＩＰ測定用に残された。
【００２０】
図１４は掘削孔が５．８ｍに達したときの第２段階支柱の予荷重により誘起された横方向の移動を示す。予荷重は地下連続壁を外側に２ｍｍほど押した。室内実験の場合と同じように、ＦＢＧ−ＳＤによる地殻変動は、ＩＰ測定値の動きと非常に似ていた。
【００２１】
本発明をその好適な実施例に関して説明したが、本発明の基本的な原理の範囲内で変更及び変形を上記実施例の詳細に将来適用可能である。それゆえ、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決定される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）と図１（ｂ）はパイプ歪みゲージの原理を説明するものであり、図１（ａ）は変位を示す図であり、図１（ｂ）は歪みを示す図であり、図１（ｃ）は歪み計の概略図を示す。
【図２】図２（ａ）と図２（ｂ）はセグメント化された歪み計の平面図及び側面図をそれぞれ示し、図２（ｃ）は数値計算によりシミュレートしたセグメント化された歪み計の３Ｄ図を示す。
【図３】図３は、セグメント化された歪み計を傾斜計ケーシングの内側で用いるときの、セグメント化された歪み計の信号増幅効果を明示する。
【図４】図４は、線形構造物の変形を監視するためにＦＢＧ−ＳＤを用いる概略図を示す。
【図５】図５は、ＦＢＧ−ＳＤを自動監視に用いるときの、現場用のシステム構成図を示す。
【図６】図６は、従来の傾斜計プローブに対してＦＢＧ−ＳＤを較正する際の、研究室での設定の写真を示す。
【図７】図７は、２．５ｍｍの最大変形状態における、ＦＢＧ−ＳＤと傾斜計プローブの結果を比較する表を示す。
【図８】図８は、１２ｍｍの最大変形状態における、ＦＢＧ−ＳＤと傾斜計プローブの結果を比較する表を示す。
【図９】図９は、ＦＢＧ−ＳＤを用いて黄河の堤防の安定性を監視する際に、現場での設定を説明する図を示す。
【図１０】図１０は、黄河の堤防の安定性を監視するＦＢＧ−ＳＤの有効性を検証する試験における岩山の側面図を示す。
【図１１】図１１は、黄河の堤防の安定性を監視するＦＢＧ−ＳＤの有効性を検証する試験における岩山の平面図を示す。
【図１２】図１２は、現場試験での負荷段階の際の、ＦＢＧ−ＳＤの測定値による変形と深さの表を示す。
【図１３】図１３は、現場試験での負荷取り外し段階の際の、ＦＢＧ−ＳＤの測定値による変形と深さの表を示す。
【図１４】図１４は、補強された掘削の際の、ＦＢＧ−ＳＤと従来の傾斜計プローブによる隔壁の変形測定値の表を示す。
【符号の説明】
【００２３】
１  地すべり方向
２  地すべり面
３  ファイバブラッググレーティング
４  ベアリング
５  剛性支柱
６  フレキシブルチューブ
７  末端部
８  ばね
９  締め金
１０  伸張されるファイバブラッググレーティング
１１  ヒンジ
１２  ＦＢＧセグメント化された歪み計（ＦＢＧ−ＳＤ）
１３  傾斜計ケーシング
１４  監視すべき構造物
１５  ピン
１６  細長いスロット
１７  一連のＦＢＧ−ＳＤ
１８  地面の傾斜
１９  補強された掘削孔
２０  川の堤防
２０  光スイッチ
２２  ＦＢＧ発信部
２３  サーバ
２４  ファイルサーバ
２５  インターネット
２６  ユニバーサルパケット無線サービス
２７  ワイヤレスシステム
２８  コンピュータ
２９  携帯電話
３０  川の堤防本体
３１  堤防面
３２  ＦＢＧ−ＳＤ付き傾斜計ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007086049.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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