(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支承されている回転シリンダと、一端が該回転シリンダに固定されて巻き付けられ監視すべき地盤面に沿って張り渡されて地盤の変状に応じて繰り出し又は繰り込まれるワイヤと、先端が前記回転シリンダの外周面に固定されて前記ワイヤの繰り出しに対して反力を付与する定荷重バネと、前記回転シリンダと一体で回転する磁性片固定リング及び該磁性片固定リングの外周面に取り付けた磁性片と、磁性片固定リングの外円周に沿って配列された多数の近接スイッチとを具備し、磁性片の接近に応答して近接スイッチが作動することでワイヤの繰り出し・繰り込み量を検知する変位計であって、
磁性片固定リングに密接するようにほぼ同一外径の初期位置調整リングを配置し、それらの一方を回転シリンダに対してキー溝とキーで結合一体化し、他方を回転シリンダに対して回転可能にすると共に、磁性片固定リングか初期位置調整リングのいずれか一方に円弧状長穴を設け、ボルトで他方に固定可能とすることで相対的な回転位置関係を可変自在とする磁性片初期位置調整機構を設けたことを特徴とする地盤変状監視用の多段スイッチング変位計。
【請求項２】
定荷重バネは、基端側がバネボビンに巻き付けられて、中心軸に対して対称的に２組配設され、それら定荷重バネの先端が回転シリンダに中心軸に対して対称位置に固定されている請求項１記載の地盤変状監視用の多段スイッチング変位計。
【請求項３】
請求項１又は２記載の地盤変状監視用の多段スイッチング変位計と、該多段スイッチング変位計の近接スイッチ出力に応答してスイッチングした近接スイッチを表示する電磁転倒式表示器を具備する地盤変状監視ポストとを組み合わせた地盤変状監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の変状を検知する多段スイッチング変位計に関し、更に詳しく述べると、地盤の表面に張り渡したワイヤの動きによって伝達される地盤の変状を、該ワイヤの動きに連動して回転する磁性片と円周状に配列した多数の近接スイッチとの組み合わせにより検知する多段スイッチング変位計及びそれを用いた地盤変状監視システムに関するものである。この装置は、特に長大斜面の変状の有無を効率的に監視するのに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路をはじめ、ダムや宅地造成など、最近のこれらの工事では長大な切土斜面が建設されることが多くなっている。例えば、山間地を通る道路などでは、長大な斜面が連続して多数建設されるケースもしばしば見られる。これらは、当然のことながら、地すべりなどの地盤の変状を起こさないように細心の注意を払って建設されるが、万一のことを考えて監視を怠ることはできない。
【０００３】
地すべり等の地盤の変状を監視する技術として、地表面に基準点と測定点を設定し、それらの間にワイヤを張設し、該ワイヤの長さ方向変位を測定することにより２点間の地表面水平相対変位を求める地盤変位測定システムがある。測定点には、ワイヤに一定の張力を付与すると共に、その長さ方向の変位を測定できる変位計が設けられる。
【０００４】
ここで張力付与機構としては、ワイヤを案内するプーリとワイヤ端部に取り付けた重りとを組み合わせて重りによってワイヤに一定の張力を付与する機構、あるいはワイヤを巻き付ける回転シリンダに繰り込み方向の回転力を付与する定荷重バネを取り付けてワイヤに張力を付与する機構などがある。ワイヤ長さ方向の変位を測定する機構としては、前記回転シリンダやプーリの回転を回転ポテンショメータで検出する構成が採られている。このような従来技術は、例えば特開平１−２０６２０７号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
回転ポテンショメータによる測定は、微小な地盤変位の測定を高精度で行うような場合には適している。しかし、精密で且つ複雑な測定系を必要とし、システムが高価となる。またトランジスタやＩＣなどの電子回路を組み込むために、常時電流が流れ、ある程度の電力消費は避けられず、電池の交換などメンテナンスの負担が大きくなる。また誘雷などにより破損する恐れもある。これらのことから、従来システムを多くの場所に設置することは経済的に極めて不利である。
【０００６】
そのため現状では、このような多数の長大斜面の地すべり監視は、多大な労力をもって人手に頼っているのが実情である。例えば、道路の斜面などでは、監視員が車で巡回して斜面を目視観察し、必要に応じて斜面に登って状況を調査する作業が行われている。しかし、このような方法は監視員の経験を必要とし、誰でもが客観的に感度よく監視することは困難である。
【０００７】
例えば長大な道路沿いの斜面の変状を監視するような場合には、必ずしも張設したワイヤについて数mm乃至十数mm程度の微小な変位を正確に検知する必要はなく、むしろ数十mm乃至百数十mm程度の大きな変状を確実に検知できれば十分なことも多い。しかし、そのような用途に適した変位計は未だ開発されていない。
【０００８】
本発明の目的は、客観的で感度よく地盤変状の監視を行うことができ、機構的にも単純でメンテナンスが殆ど不要であり、誘雷などにも強い変位計を提供することである。本発明の他の目的は、乾電池のみでも長期間にわたって動作し、斜面などに近づかなくても遠くから素早く地盤変状の有無を監視できる経済性に優れた地盤変状監視システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転自在に支承されている回転シリンダと、一端が該回転シリンダに固定されて巻き付けられ監視すべき地盤面に沿って張り渡されて地盤の変状に応じて繰り出し・繰り込まれるワイヤと、先端が前記回転シリンダの外周面に固定されて前記ワイヤの繰り出しに対して反力を付与する定荷重バネと、前記回転シリンダと一体で回転する磁性片固定リング及び該磁性片固定リングの外周面に取り付けた磁性片と、磁性片固定リングの外円周に沿って配列された多数の近接スイッチとを具備し、磁性片の接近に応答して近接スイッチが作動することでワイヤの繰り出し・繰り込み量を検知するようにした地盤変状監視用の多段スイッチング変位計である。この変位計には、磁性片固定リングに密接するようにほぼ同一外径の初期位置調整リングを配置し、それらの一方を回転シリンダに対してキー溝とキーで結合一体化し、他方を回転シリンダに対して回転可能にすると共に、磁性片固定リングか初期位置調整リングのいずれか一方に円弧状長穴を設け、ボルトで他方に固定可能とすることで相対的な回転位置関係を可変自在とする磁性片初期位置調整機構が設けられている。
【００１０】
また本発明は、このような地盤変状監視用の多段スイッチング変位計と、該多段スイッチング変位計の近接スイッチ出力に応答してスイッチングした近接スイッチを表示する電磁転倒式表示器を具備する地盤変状監視ポストとを組み合わせた地盤変状監視システムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
監視すべき斜面に沿ってワイヤを張設する。多段スイッチング変位計を斜面の不動点と見なせる箇所に設置し、斜面に適宜の間隔をおいてアイボルト状のアンカーを打ち込み、そのリング部を通してワイヤを伸展し、先端を固定杭などに固定する。地盤が変形してワイヤの繰り出し・繰り込み量が変化すると、回転シリンダが回転し、それに伴って磁性片固定リングも回転し、その磁性片の回転位置によって対応する近接スイッチが作動することで前記ワイヤの繰り出し・繰り込み量、ひいては地盤の変形量を検知できる。
【００１２】
ここで定荷重バネは、バネボビンに巻き付けられて中心軸に対して対称的に２組配設し、それら定荷重バネの先端を回転シリンダの外周面に、中心軸に対して対称位置に固定することが好ましい。これによって回転シリンダに均等に回転反力を付与できる。また磁性片固定リングに密接するようにほぼ同一外径の初期位置調整リングを配置し、それらの一方を回転シリンダに対してキー溝とキーによって結合一体化し、他方を回転シリンダに対して回転可能にすると共に、磁性片固定リングか初期位置調整リングのいずれか一方に円弧状長穴を設け、ボルトで他方に固定することで相対的な回転位置関係を可変自在とする磁性片初期位置調整機構を設ける。ワイヤを張設した初期状態では、磁性片と近接スイッチとの相対的位置関係が不定であるが、この磁性片初期位置調整機構によって両者の相対的位置関係を所望の状態に調整できる。
【００１３】
【実施例】
図１〜図４は本発明に係る地盤変状監視用の多段スイッチング変位計の一実施例を示しており、図１は一部破断側面図、図２は正面図、図３は背面図、図４は図１のＡ−Ａ矢視図である。また、図５はそれを用いた地盤変状監視システムの概略構成を、図６は実際の使用状態の一例を、それぞれ示している。
【００１４】
断面Ｕ型の組立ベース１０の両側壁から軸受プレート１２ａ，１２ｂを立設して、外周に回転シリンダ１４を嵌装した中心軸１６を挿通し、両端の貫通穴１８にそれぞれ割ピン２０を差し込むことで前記回転シリンダを１４を回転自在に且つ軸方向の移動を規制した状態で支承する。回転シリンダ１４と軸受プレート１２ａ，１２ｂとの間には滑りリング２２を介装しておく。回転シリンダ１４は、一端近傍に円周溝２４が形成されていて、それがワイヤ２６の巻付け部となる。ワイヤ２６は、後述するように、監視すべき地盤に沿って張設されるものであって、その基端部が圧着端子状のワイヤ止め２８によって前記円周溝２４の位置で回転シリンダ１４に固定されている。従って、ワイヤ２６の繰り出し・繰り込みに応じて、回転シリンダ１４が回転する構成である。なお、ワイヤ２６を地盤に沿って張設するのに都合がよいように、組立ベース１０にガイドプーリ３０を設けてワイヤ２６を水平に引き出せるようにしてある。
【００１５】
軸受プレート１２ｂの裏面には細長矩形状のバネ固定板３２を固着し、そのバネ固定板３２の両端部にそれぞれバネ軸３４を設け、バネボビン３６を取り付ける。該バネボビン３６には反力用の定荷重バネ３８を巻き付け、先端は前記回転シリンダ１４の外周面に固定する。両方の定荷重バネ３８は中心軸１６に対して対称的に（ここでは上下に）配設されており、回転シリンダ１４に対する固定も中心軸に対して対称位置で行われる。これによって回転シリンダ１４にはバランスよく回転反力が作用する。
【００１６】
外周面に１個の鉄片（磁性片）４０をネジ止めした鉄片固定リング４２を、回転シリンダ１４の外周に取り付けて該回転シリンダ１４と一体に回転するように構成する。また組立ベース１０の底部から近接スイッチ固定板４４を立設する。この近接スイッチ固定板４４は、中央に円形開口部４６を有し、回転シリンダ１４等の回転を妨げないような形状である。その円形開口部４６の周縁に、多数のＬ型の近接スイッチ固定台４８を設けて、それぞれ近接スイッチ５０を前記鉄片固定リング４２の外周面に近接対向するように取り付ける。ここでは等間隔で１４個の近接スイッチ５０を配列している。
【００１７】
本発明では磁性体初期位置調整機構を設ける。この実施例では、鉄片固定リング４２に密接するように、回転シリンダ１４の外周に同外径の初期位置調整リング５２を配置し、該初期位置調整リング５２と回転シリンダ１４にそれぞれキー溝５４を形成しておき、キー５６を挿入することで結合一体化する。鉄片固定リング４２は回転シリンダ１４に対して回転可能にしておく。初期位置調整リング５２には２箇所に円弧状長穴５８を設け、鉄片固定リング４２にはボルト穴を設けて、ボルト６０を挿通することで両者を固定できるようにする（図４参照）。即ち、ボルト６０を緩めれば円弧状長穴５８の形成範囲内で相対的な回転角度関係を調整することができ、角度調整した状態でボルト６０を締め付けることで、鉄片固定リング４２は回転シリンダ１４と一体に回転できるようになる。なお、初期位置調整リング５２及び鉄片固定リング４２は、回転シリンダ１４の径方向の穴に挿入した割ピン６２によって、軸方向の移動が規制されている。この機構は、ワイヤ２６を張設した時に鉄片４０を各近接スイッチ５０に対して所定の位置にくるように調整するためのものである。
【００１８】
ワイヤ２６を巻き付ける円周溝２４の内径、鉄片４０を取り付ける鉄片固定リング４２の外径、及び近接スイッチ５０の配列角度などによって、ワイヤ２６の動きに対する検出感度が決まる。ここでは、ワイヤ２６の動き約１０mmに対して次の近接スイッチがオンするように設定してあり、１４個の近接スイッチを等間隔で配列しているため、合計約１４０mmのワイヤの動きを約１０mm毎に検知できることになる。
【００１９】
なお図１において、軸受プレート１２ａを貫通して回転シリンダ１４の端部に差し込まれているボルト６４は仮固定用である。これは、ワイヤ２６を張設するなどの設置作業が完了するまで回転シリンダ１４に反力が加わるのを防ぎ、作業を容易に行えるようにするためのものである。勿論、監視を開始する時点では、このボルト６４は取り外すことになる。
【００２０】
図５に示すように、多段スイッチング変位計７０を設置し、監視を必要とする斜面７１に固定杭７２を打ち込んで、該固定杭７２に変位伝達用のワイヤ２６の先端を取り付けて該ワイヤ２６を地盤に沿って張設する。多段スイッチング変位計７０には地盤変状監視ポスト７４を組み合わせ、多芯信号ケーブル７３で接続する。地盤変状監視ポスト７４は、電磁転倒式表示器７６とリレーボックス７７と電池７８を具備する構成であり、多段スイッチング変位計７０の近接スイッチ出力によってリレーが働き、電磁転倒式表示器７６の表示素子が転倒して表示色が変化し、その表示色によってどのまで近接スイッチが働いたか、言い換えればワイヤ２６がどれだけ動いたかを表示する。リレーボックス７７は、電流パルスの発生と電源のオン・オフを制御するものであり、鉄片の近接により近接スイッチがオンになると、リレーボックス７７では電源がオンとなり、電流パルスが発生し、次いで電源をオフにするという一連の動作が行われる。そして前記電流パルスによって表示素子を転倒させて表示状態を変化させる。この表示状態は、電源がオフになっても保持されるため、電力消費は極めて少ない。
【００２１】
回転シリンダ１４は定荷重バネ３８によって常に一方向に回転反力がかかった状態であり、それによってワイヤ２６に張力が付与されている。地盤に変状が生じると、ワイヤ２６が動き（繰り出しあるいは繰り込み）、それに追従して回転シリンダ１４が回転し、鉄片４０も回動する。その鉄片４０が近接スイッチ５０の下に来ると、スイッチが入る。これがリレーボックス７７に入力し、電磁転倒式表示器７６の表示を変える。電磁転倒式表示器７６は、表示素子が転倒して色が変わるといった単純な構造なので、遠くからの識別も容易である。ワイヤ２６は、斜面の形状などにもよるが、その長さが数十〜数百ｍになるため、気温の変化による線膨張係数を最小限に抑える必要からアンバー線を用いるのがよい。
【００２２】
地盤変状監視システムの実際の設置状況の一例を図６に示す。監視したい斜面の形状にもよるが、ここでは３台の多段スイッチング変位計７０を不動点（切土斜面から外れた地点）に設置し、ワイヤ２６を斜面７１の横方向に平行に張設している。降雪や強風などを考慮し、斜面に適宜の間隔をおいてアイボルト状のアンカー８０を打ち込み、そのリング部を通してワイヤ２６を伸展することで、該ワイヤ２６の経路を定め、先端を固定杭７２などに固定する。地盤変状監視ポスト７４は、３台の多段スイッチング変位計７０に対して共通で１台、目視し易い場所（例えば道路際など）に設置し、３系列（１台当たり１行）のマトリックス表示となっている。切土斜面をパトロールする際、車に乗ったままでも表示を十分に認識できるため、地盤変状が生じているか否か、地盤変状が生じている場合にどの程度の変状なのかを瞬時に判断できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のように、ワイヤの動きを磁性片の回転に変換し、その磁性片の回転位置を多数配列した近接スイッチで検出するように構成されているので、機構が単純でメンテナンスが殆ど不要であり、トランジスタなどの電子回路を用いていないので誘雷などにより破損する恐れもない。
【００２４】
また本発明は電磁転倒式表示器を有する地盤変状監視ポストを多段スイッチング変位計と組み合わせた地盤変状監視システムであるので、電力消費は表示が切り替わるときのみであり、単１乾電池１本のみでも長期間にわたって動作する。また表示が簡単なため、斜面に近づかなくても遠くから地盤変状の有無を知ることができ、監視、点検の労力を大幅に節約できる。更に、単なる目視観察よりは客観的な、感度のよい監視が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多段スイッチング変位計の一実施例を示す半断面側面図。
【図２】その正面図。
【図３】その背面図。
【図４】図１のＡ−Ａ矢視図。
【図５】本発明に係る地盤変状監視システムの構成図。
【図６】地盤変状監視システムの設置状況の説明図。
【符号の説明】
１２ａ，１２ｂ  軸受プレート
１４  回転シリンダ
１６  中心軸
２６  ワイヤ
３２  バネ固定板
３８  定荷重バネ
４０  鉄片
４２  鉄片固定リング
４４  近接スイッチ固定板
５０  近接スイッチ
【図１】
0003737870.tif 000002
【図２】
0003737870.tif 000003
【図３】
0003737870.tif 000004
【図４】
0003737870.tif 000005
【図５】
0003737870.tif 000006
【図６】
0003737870.tif 000007