特許 6202265 変位センサーの岩盤設置構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6202265

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】変位センサーの岩盤設置構造

(51)【国際特許分類】

   G01C 7/06 20060101AFI20170914BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20170914BHJP

   E02D 1/00 20060101ALI20170914BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   G01C7/06

   G01B11/00 G

   E02D1/00

   G21F9/36 541D

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-208627(P2013-208627)

(22)【出願日】2013年10月3日

(65)【公開番号】特開2015-72225(P2015-72225A)

(43)【公開日】2015年4月16日

【審査請求日】2016年9月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100099704

【弁理士】

【氏名又は名称】久寶 聡博

(72)【発明者】

【氏名】鵜山 雅夫

(72)【発明者】

【氏名】深谷 正明

(72)【発明者】

【氏名】畑 浩二

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開平７−１５９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平４−５３５０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−８５４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５５１１４２９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０１Ｃ １／００− １／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００−１５／１４

Ｅ０２Ｄ １／００− ３／１１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサー本体、該センサー本体に対して進退自在に取り付けられたロッド状部材及び互いに対向するように前記センサー本体と前記ロッド状部材に配置された一対のミラーとを備え該一対のミラーに入射された光がファブリペロー干渉光として前記一対のミラーから出力され該干渉光を用いて前記ロッド状部材の進退方向に沿った前記センサー本体との相対変位が検出できるように構成された変位センサーと、岩盤内に穿孔された観測孔に着脱自在に固定可能な前方側アンカーと、前記前方側アンカーから後方に離間した位置にて前記観測孔に着脱自在に固定可能な後方側アンカーとを備えるとともに、前記ロッド状部材の進退方向が前記観測孔の孔軸と平行になるようにかつ前記前方側アンカー及び前記後方側アンカーのうち、一方の動きに前記ロッド状部材が追従し他方の動きに前記センサー本体が追従するように、前記前方側アンカー、前記変位センサー及び前記後方側アンカーをこの順序で前記観測孔内に配置したことを特徴とする変位センサーの岩盤設置構造。

【請求項2】

前記前方側アンカー及び前記後方側アンカーのうち、一方に連結自在に構成されその反対側端部にてガイドロッドが立設された第１の連結部と前記前方側アンカー及び前記後方側アンカーの他方に連結自在に構成されその反対側端部にて前記ガイドロッドが挿通されるガイド孔が形成された第２の連結部とからなるセンサー装着部材を備えるとともに、前記第１の連結部に設けられた本体挿通孔に前記センサー本体を挿通して該本体挿通孔の開口周縁に該センサー本体を固定することにより、前記変位センサーを、前記ロッド状部材の頭部が前記第２の連結部に形成された当接部に対向又は当接した状態になり、前記ロッド状部材の進退方向が前記ガイドロッド及び前記ガイド孔による前記第１の連結部及び前記第２の連結部の案内方向と平行になり、前記観測孔に設置された状態では該観測孔の孔軸と平行になるように前記センサー装着部材に装着できるようになっている請求項１記載の変位センサーの岩盤設置構造。

【請求項3】

前記前方側アンカーと前記センサー装着部材との間又は前記センサー装着部材と前記後方側アンカーとの間に介在される形でそれらに各端をそれぞれ連結可能な延長ロッドを備えた請求項２記載の変位センサーの岩盤設置構造。

【請求項4】

前記前方側アンカー、前記センサー装着部材及び前記後方側アンカー又はそれらに加えて前記延長ロッドをそれらが互いに連結された状態で前記観測孔内に挿入し又は該観測孔内から回収する挿入回収ロッドを備えた請求項２又は請求項３記載の変位センサーの岩盤設置構造。

【請求項5】

前記延長ロッド又は前記挿入回収ロッドが前記観測孔内に配置された状態においてその材軸が前記観測孔の孔軸に保持されるように該延長ロッド又は挿入回収ロッドにセンター保持部材を取り付けた請求項３又は請求項４記載の変位センサーの岩盤設置構造。

【請求項6】

前記変位センサーのうち、前記本体挿通孔に挿通された状態で前記第２の連結部の側に延びる部位が取り囲まれるように該本体挿通孔の開口周縁からスリーブを立設するとともに該スリーブが挿入されるスリーブ収容凹部を前記第２の連結部に設けて該スリーブ収容凹部の底面を前記当接部とし、前記第１の連結部及び前記第２の連結部の相対移動に伴って前記スリーブが前記スリーブ収容凹部に対して相対移動したとき、前記スリーブ収容凹部の内周面と前記スリーブの外周面との間の止水性が保持されるようにそれらの間に止水部材を配置した請求項２記載の変位センサーの岩盤設置構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として長期間にわたって監視が必要な大規模地下空洞、特に高レベル放射性廃棄物の貯蔵処分施設に適用される変位センサーの岩盤設置構造に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル、石油備蓄施設、高レベル放射性廃棄物の貯蔵処分施設といった大規模地下空洞を岩盤内に構築するにあたっては、空洞形成に伴う周辺岩盤への影響を把握することで岩盤の安定性を検証し、ひいては施設の安全性を確保する必要がある。

【0003】

空洞形成による岩盤への影響評価は、岩盤の変位や解放ひずみあるいは応力変化を計測することで行われており、例えば、ドリルジャンボと呼ばれる掘削機やボーリングマシンを用いて空洞内面に観測孔を穿孔した後、該観測孔に電気式の岩盤変位計やひずみ計といった計測機器のアンカー部を挿入するとともに、該アンカー部を観測孔に充填注入された固化材で固定して行われることが多い。

【0004】

一方、昨今においては、施設の維持管理がより重要視されており、施工時のみならず、運用開始後においても長期間にわたって岩盤の変位あるいはひずみの計測が継続的に行われることが望まれるが、電気式の計測機器では、耐腐食性、耐薬品性、高絶縁性が十分ではなく、長期モニタリングに適しているとは言い難い（特許文献１）。

【0005】

かかる状況下、光ファイバーを用いた岩盤変位計が開発されており、例えばＦＢＧセンサ(Fiber Bragg Grating)が知られている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−３０４６０１号公報

【特許文献2】特開２０１０−２１０３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、ＦＢＧセンサは、一般的には分解能が１０μｍと言われており、岩盤内に生じる微小ひずみを計測するには十分ではないという問題を生じていた。

【0008】

また、特許文献２記載の計測方法では、計測機器の一部をグラウト材によって観測孔内に定着させるものであるため、計測位置を変更したい場合には、あらたな観測孔を穿孔した上、該観測孔に岩盤変位計を別途設置せざるを得ないという問題も生じていた。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、長期モニタリングに適しかつ計測位置の変更にも容易に適応が可能な変位センサーの岩盤設置構造を提供することを目的とする。

【0010】

上記目的を達成するため、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造は請求項１に記載したように、センサー本体、該センサー本体に対して進退自在に取り付けられたロッド状部材及び互いに対向するように前記センサー本体と前記ロッド状部材に配置された一対のミラーとを備え該一対のミラーに入射された光がファブリペロー干渉光として前記一対のミラーから出力され該干渉光を用いて前記ロッド状部材の進退方向に沿った前記センサー本体との相対変位が検出できるように構成された変位センサーと、岩盤内に穿孔された観測孔に着脱自在に固定可能な前方側アンカーと、前記前方側アンカーから後方に離間した位置にて前記観測孔に着脱自在に固定可能な後方側アンカーとを備えるとともに、前記ロッド状部材の進退方向が前記観測孔の孔軸と平行になるようにかつ前記前方側アンカー及び前記後方側アンカーのうち、一方の動きに前記ロッド状部材が追従し他方の動きに前記センサー本体が追従するように、前記前方側アンカー、前記変位センサー及び前記後方側アンカーをこの順序で前記観測孔内に配置したものである。

【0011】

また、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造は、前記前方側アンカー及び前記後方側アンカーのうち、一方に連結自在に構成されその反対側端部にてガイドロッドが立設された第１の連結部と前記前方側アンカー及び前記後方側アンカーの他方に連結自在に構成されその反対側端部にて前記ガイドロッドが挿通されるガイド孔が形成された第２の連結部とからなるセンサー装着部材を備えるとともに、前記第１の連結部に設けられた本体挿通孔に前記センサー本体を挿通して該本体挿通孔の開口周縁に該センサー本体を固定することにより、前記変位センサーを、前記ロッド状部材の頭部が前記第２の連結部に形成された当接部に対向又は当接した状態になり、前記ロッド状部材の進退方向が前記ガイドロッド及び前記ガイド孔による前記第１の連結部及び前記第２の連結部の案内方向と平行になり、前記観測孔に設置された状態では該観測孔の孔軸と平行になるように前記センサー装着部材に装着できるようになっているものである。

【0012】

また、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造は、前記前方側アンカーと前記センサー装着部材との間又は前記センサー装着部材と前記後方側アンカーとの間に介在される形でそれらに各端をそれぞれ連結可能な延長ロッドを備えたものである。

【0013】

また、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造は、前記前方側アンカー、前記センサー装着部材及び前記後方側アンカー又はそれらに加えて前記延長ロッドをそれらが互いに連結された状態で前記観測孔内に挿入し又は該観測孔内から回収する挿入回収ロッドを備えたものである。

【0014】

また、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造は、前記延長ロッド又は前記挿入回収ロッドが前記観測孔内に配置された状態においてその材軸が前記観測孔の孔軸に保持されるように該延長ロッド又は挿入回収ロッドにセンター保持部材を取り付けたものである。

【0015】

また、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造は、前記変位センサーのうち、前記本体挿通孔に挿通された状態で前記第２の連結部の側に延びる部位が取り囲まれるように該本体挿通孔の開口周縁からスリーブを立設するとともに該スリーブが挿入されるスリーブ収容凹部を前記第２の連結部に設けて該スリーブ収容凹部の底面を前記当接部とし、前記第１の連結部及び前記第２の連結部の相対移動に伴って前記スリーブが前記スリーブ収容凹部に対して相対移動したとき、前記スリーブ収容凹部の内周面と前記スリーブの外周面との間の止水性が保持されるようにそれらの間に止水部材を配置したものである。

【0016】

本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造においては、センサー本体に対するロッド状部材の相対変位をファブリペロー干渉計の原理を用いて計測可能な変位センサーを用いて岩盤の変位を計測するが、かかる変位センサーを設置するにあたっては、岩盤内に観測孔を穿孔し、該観測孔内に、前方側アンカー、変位センサー及び後方側アンカーをこの順序で配置する。

【0017】

ここで、前方側アンカー及び後方側アンカーは、互いに所定の離間距離だけ隔てられるようにそれぞれ観測孔に固定するが、変位センサーは、ロッド状部材の進退方向が観測孔の孔軸と平行になるようにかつ前方側アンカー及び後方側アンカーのうち、一方の動きにロッド状部材が追従し他方の動きにセンサー本体が追従するように配置する。

【0018】

このようにすると、観測孔の孔軸に沿った前方側アンカーと後方側アンカーとの２点間相対変位が、変位センサーを構成するセンサー本体とロッド状部材との相対変位として該変位センサーに伝達されるため、変位センサーから光ファイバーケーブルを介して出力されるファブリペロー干渉光をシグナルコンディショナーで分析するようにすれば、前方側アンカーと後方側アンカーが固定された２点間における岩盤の相対変位、さらにはそれを２点間距離で除することで岩盤のひずみを計測することができる。

【0019】

また、前方側アンカー及び後方側アンカーが観測孔に着脱自在に固定できるようになっているため、計測箇所を変更したい場合や保守点検したい場合に観測孔への挿入配置や観測孔からの回収が可能となり、かくして長期モニタリングに最適な構成となる。

【0020】

ファブリペロー式の変位センサーは、例えばオプセンス社(OPSENS Inc. 2014, rue Cyrille-Duquet, Bureau 125, Que'bec, Que'bec G1N 4N6 Canada)から「ODP-A Fiber optic displacement sensor(Multi-purpose fiber optic displacement sensor)」の名称で市販されているものを用いることが可能である。

【0021】

前方側アンカー及び後方側アンカーは、例えば観測孔の孔壁から反力をとる形で、観測孔に着脱自在に固定できるようになっていればよく、例えば観測孔に設置された状態でその孔軸に直交する方向に展開収縮が自在で観測孔の孔壁に当接する一対の当接板を備えた構成を採用することができる。

【0022】

変位センサーは、ロッド状部材が前方側アンカー及び後方側アンカーのうちの一方の動きに追従し、他方の動きにセンサー本体が追従するように構成する限り、前方側アンカーと後方側アンカーに対し、どのように連結しあるいは接続するかは任意であるが、例えば、前方側アンカー及び後方側アンカーのうち、一方に連結自在に構成されその反対側端部にてガイドロッドが立設された第１の連結部と前方側アンカー及び前記後方側アンカーの他方に連結自在に構成されその反対側端部にてガイドロッドが挿通されるガイド孔が形成された第２の連結部とからなるセンサー装着部材を備えるとともに、第１の連結部に設けられた本体挿通孔にセンサー本体を挿通して該本体挿通孔の開口周縁に該センサー本体を固定することにより、変位センサーを、ロッド状部材の頭部が第２の連結部に形成された当接部に対向又は当接した状態になり、ロッド状部材の進退方向がガイドロッド及びガイド孔による第１の連結部及び第２の連結部の案内方向と平行になり、観測孔に設置された状態では該観測孔の孔軸と平行になるようにセンサー装着部材に装着できるように構成することが可能である。

【0023】

かかる構成によれば、ガイドロッド及びガイド孔の協働作用により、第１の連結部及び第２の連結部が観測孔の孔軸に沿った方向にのみ相対移動するため、前方側アンカー及び後方側アンカーを介した岩盤の変位は、該変位センサーを構成するロッド状部材の進退方向に沿った相対変位のみが入力されることとなり、かくして変位センサーに側方荷重が作用して計測誤差が生じたり破損したりするのを未然に防止することが可能となる。

【0024】

前方側アンカー、センサー装着部材及び後方側アンカーは、これらをその順序で直接連結するようにしてもかまわないが、前方側アンカーとセンサー装着部材との間又はセンサー装着部材と後方側アンカーとの間に介在される形でそれらに各端をそれぞれ連結可能な延長ロッドを備えるようにしたならば、延長ロッドの長さを適宜設定することによって前方側アンカーと後方側アンカーとの２点間距離を任意に調整することが可能となり、岩盤変位の計測を行う際の自由度が拡がる。

【0025】

前方側アンカー、センサー装着部材及び後方側アンカー又はそれらに加えて延長ロッドを観測孔内に配置する方法は任意であるが、これらが互いに連結された状態で観測孔内に挿入し又は該観測孔内から回収する挿入回収ロッドを備えるようにしたならば、観測孔の奥深い場所への挿入設置やその位置からの回収が可能となり、岩盤変位の計測領域が拡がる。

【0026】

ここで、延長ロッド又は挿入回収ロッドが観測孔内に配置された状態においてその材軸が観測孔の孔軸に保持されるように該延長ロッド又は挿入回収ロッドにセンター保持部材を取り付けた構成を採用することができる。

【0027】

かかる構成によれば、観測孔内に配置された前方側アンカー、センサー装着部材及び後方側アンカー又はそれらに加えて延長ロッドを挿入回収ロッドで回収する場合、その先端を後方側アンカーの連結箇所に容易に位置あわせすることができるので、観測孔の奥深い箇所に設置されている状況であっても、回収作業を効率よく行うことができる。

【0028】

岩盤変位を計測する際の地下水による変位センサーへの影響を回避することに関し、変位センサー自体が有する耐水性が十分でない場合には、変位センサーのうち、本体挿通孔に挿通された状態で第２の連結部の側に延びる部位が取り囲まれるように該本体挿通孔の開口周縁からスリーブを立設するとともに該スリーブが挿入されるスリーブ収容凹部を第２の連結部に設けて該スリーブ収容凹部の底面を上述の当接部とし、第１の連結部及び第２の連結部の相対移動に伴ってスリーブがスリーブ収容凹部に対して相対移動したとき、スリーブ収容凹部の内周面とスリーブの外周面との間の止水性が保持されるようにそれらの間に止水部材を配置した構成とすることにより、変位センサー周囲に地下水が浸入するのを未然に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造の全体図。

【図2】前方側アンカー及び後方側アンカーの図であり、(a)は前方側アンカーの縦断面図、(b)はＡ−Ａ線に沿う横断面図、(c)は後方側アンカーの縦断面図。

【図3】変位センサーとそれを装着するセンサー装着部材の図であり、(a)は変位センサーの全体斜視図、(b)はセンサー装着部材の縦断面図、(c)はＢ−Ｂ線に沿う横断面図。

【図4】変位センサーを設置する手順を示した説明図。

【図5】前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を挿入回収ロッド６１を用いて観測孔３に挿入配置する様子を示した縦断面図。

【図6】本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造を用いて岩盤変位を計測する際の岩盤変位計測システムを示したブロック図。

【図7】延長ロッド８２を用いた変形例に係る縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明に係る変位センサーの岩盤設置構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

【0031】

図１は、本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造を示した縦断面図である。同図に示すように本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１は、前方側アンカー５、該前方側アンカーの後端に連結されたセンサー装着部材８及び該センサー装着部材の後端に連結された後方側アンカー６を岩盤２内に穿孔された観測孔３内に配置して構成してあるとともに、センサー装着部材８には変位センサー７を装着してある。

【0032】

前方側アンカー５及び後方側アンカー６はそれぞれ、観測孔３の孔壁４から反力をとる形で該孔壁に着脱自在に固定可能になっており、後方側アンカー６は、前方側アンカー５から後方に距離Ｌだけ離間した位置に配置してある。

【0033】

前方側アンカー５は図２(a)、(b)に示すように、観測孔３内における配置姿勢でその孔軸と直交するように配置された押出し用ピストン２１と、その先端に取り付けられた押出し板２２と、押出し用ピストン２１の先端側が突出した状態でその鍔状基部２３が収容される中空部２４が液密に形成されたアンカー本体２５と、該アンカー本体と押出し板２２との間に挟み込まれるように押出し用ピストン２１の両側方に配置された押出しバネ２６，２６とを備え、中空部２４の内部空間のうち、押出し用ピストン２１の鍔状基部２３の先端側スペース２７に連通するように油圧管路２８をアンカー本体２５に形成して該油圧管路に油圧ホース２９を接続するとともに、押出し板２２とアンカー本体２５のうち、観測孔３の孔壁４と対向する側には、それぞれ当接板３０ａ，３０ｂを取り付けてある。

【0034】

後方側アンカー６も前方側アンカー５とほぼ同様、図２(c)に示すように観測孔３内における配置姿勢でその孔軸と直交するように配置された押出し用ピストン２１と、その先端に取り付けられた押出し板２２と、押出し用ピストン２１の先端側が突出した状態でその鍔状基部２３が収容される中空部２４が液密に形成されたアンカー本体２５と、該アンカー本体と押出し板２２との間に挟み込まれるように押出し用ピストン２１の両側方に配置された押出しバネ２６，２６とを備え、中空部２４の内部空間のうち、押出し用ピストン２１の鍔状基部２３の先端側スペース２７に連通するように油圧管路２８をアンカー本体２５に形成して該油圧管路に油圧ホース２９を接続するとともに、押出し板２２とアンカー本体２５のうち、観測孔３の孔壁４と対向する側には、それぞれ当接板３０ａ，３０ｂを取り付けてあるが、後方側アンカー６においては、挿入回収用連結部３１を後端側に連結してあるとともに、該挿入回収用連結部の後面には、円錐すり鉢状の凹部３２を設けた上、その底面に雌ネジ３３を穿孔形成してある。

【0035】

変位センサー７は図３(a)に示すように、オプセンス社から「ODP-A Fiber optic displacement sensor」の名称で市販されている変位センサーで構成してあり、取付け用ブラケット４４が径方向に突設された円筒状のセンサー本体４１と、該センサー本体に対してその材軸方向に進退自在に取り付けられたロッド状部材４２と、互いに対向するようにセンサー本体４１とロッド状部材４２に配置された一対のミラー（図示せず）とを備え、該一対のミラーに光ファイバーケーブル４３を介して入射させた光をファブリペロー干渉光として同じく光ファイバーケーブル４３を介して出力させ、該干渉光を用いてロッド状部材４２の進退方向に沿ったセンサー本体４２との相対変位を計測できるようになっている。

【0036】

ここで、ロッド状部材４２は、内蔵スプリング（図示せず）によってセンサー本体４１から前進方向に付勢されるようになっている。

【0037】

センサー装着部材８は図３(b)，(c)に示すように、後方側アンカー６に連結自在に構成されその反対側端部にてガイドロッド４５が立設された第１の連結部４６と、前方側アンカー５に連結自在に構成されその反対側端部にてガイドロッド４５が挿通されるガイド孔４７が形成された第２の連結部４８とで構成してある。

【0038】

ここで、センサー装着部材８は、第１の連結部４６に設けられた本体挿通孔４９に変位センサー７のセンサー本体４１を挿通して該本体挿通孔の開口周縁に該センサー本体を取付け用ブラケット４４で固定することで、変位センサー７を、ロッド状部材４２の頭部が第２の連結部４８に形成された当接部５０に対向又は当接した状態となり、ロッド状部材４２の進退方向がガイドロッド４５及びガイド孔４７による第１の連結部４６及び第２の連結部４８の案内方向と平行になり、観測孔３に設置された状態では該観測孔の孔軸と平行になるように装着できるようになっているとともに、かかる構成によって、変位センサー７のロッド状部材４２が前方側アンカー５の動きに追従し、センサー本体４１が後方側アンカー６の動きに追従できるようになっている。

【0039】

一方、第１の連結部４６には、変位センサー７のうち、本体挿通孔４９に挿通された状態で第２の連結部４８の側に延びる部位が取り囲まれるように、該本体挿通孔の開口周縁からスリーブ５１を立設するとともに、該スリーブが挿入されるスリーブ収容凹部５２を第２の連結部４８に設けて該スリーブ収容凹部５２の底面を当接部５０とし、第１の連結部４６及び第２の連結部４８の相対移動に伴ってスリーブ５１がスリーブ収容凹部５２に対して相対移動したとき、スリーブ収容凹部５２の内周面とスリーブ５１の外周面との間の止水性が保持されるように、それらの間に止水部材を配置してある。止水部材は同図には示していないが、例えばＯリングで構成することが可能である。

【0040】

なお、第１の連結部４６のうち、変位センサー７を構成するセンサー本体４１の基端側が突出する空間頂部には、該空間に向けて開いた形状となるようにケーブル溝５３が形成してあるとともに、該ケーブル溝に連通するケーブル孔５４を第１の連結部４６の後端側に穿孔してあり、これらのケーブル溝５３及びケーブル孔５４に変位センサー７に接続された光ファイバーケーブル４３を嵌め込みあるいは挿通することにより、該光ファイバーケーブルをセンサー装着部材８の外側に引き出すことができるようになっている。

【0041】

本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１を用いて岩盤変位を計測するには、まず、センサー装着部材８に変位センサー７を装着した上、図１で説明したように、前方側アンカー５、センサー装着部材８、後方側アンカー６の順でそれらを相互に連結する。前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６は、後述する計測対象区間の数だけ複数組を組み立てておく。

【0042】

ここで、前方側アンカー５や後方側アンカー６に接続された油圧ホース２９を介して押出し用ピストン２１の鍔状基部２３に油圧を作用させることにより、該押出し用ピストンを中空部２４の底部に向けて押し下げる。

【0043】

このようにすれば、後述する挿入設置作業に支障がなきよう、押出し用ピストン２１の先端に取り付けられた当接板３０ａを退避させておくことができる。

【0044】

一方、これらの連結組立作業と並行して、図４(a)に示すように岩盤２に観測孔３を穿孔し、しかる後、孔壁観察カメラ等で観測孔３の孔壁４を観察することにより、図４(b)に示すように、例えば亀裂５５が発見された３つの区間Ａ，Ｂ，Ｃを計測対象区間と定める。

【0045】

次に、相互連結された３組の前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を、１組ずつ観測孔３内に挿入しては亀裂５５を跨ぐ位置で前方側アンカー５及び後方側アンカー６を孔壁４に固定することにより、図４(c)に示すように、３組の前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を各区間Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ設置する。

【0046】

前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を観測孔３に挿入するにあたっては、図５(a)に示す挿入回収ロッド６１を用いる。

【0047】

挿入回収ロッド６１は、ロッド本体６２と該ロッド本体の径方向に９０゜ごとに突設された４枚の板状スペーサーからなるセンター保持部材６３とで構成してあり、該センター保持部材によって、ロッド本体６２の材軸が観測孔３の孔軸に保持されるようになっているとともに、ロッド本体６２の先端には雌ネジ６４を形成してある。

【0048】

挿入回収ロッド６１を用いて前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を観測孔３に挿入するには、まず、後方側アンカー６の後端側に連結された挿入回収用連結部３１の雌ネジ３３に挿入回収ロッド６１の雄ネジ６４を螺合することにより、挿入回収ロッド６１を、前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６と一体化させ、次いで、挿入回収ロッド６１を把持しつつ、観測孔３の開口位置から区間Ａまでの距離だけ観測孔３の奥側に押し込む。

【0049】

次に、油圧ホース２９の基端側に接続された図示しない油圧ポンプを停止することにより、押出し用ピストン２１の鍔状基部２３に作用する油圧を解除する。

【0050】

このようにすると図５(b)に示すように、押出しバネ２６，２６は、アンカー本体２５から反力をとる形で押出し板２２を孔軸直交方向（同図矢印方向）に前進させるとともに、該押出し板に取り付けられた当接板３０ａとその背中合わせに位置する当接板３０ｂとを観測孔３の孔壁４に押し付けるので、前方側アンカー５及び後方側アンカー６は、その位置に固定される。

【0051】

前方側アンカー５及び後方側アンカー６を観測孔３の孔壁４に固定したならば、次に、挿入回収ロッド６１を逆方向に回すことで、その先端の雄ネジ６４を挿入回収用連結部３１の雌ネジ３３から取り外し、しかる後、挿入回収ロッド６１を引き抜く。

【0052】

以下、上述したと同様の手順で、残り２組の前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を、それぞれ区間Ｂ，Ｃに設置する。

【0053】

３組の前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を設置したならば、図６に示すように、各変位センサー７を光ファイバーケーブル４３を介してシグナルコンディショナー７１に接続するとともに、該シグナルコンディショナーに解析用のコンピュータ７２を接続し、次いで、シグナルコンディショナー７１に内蔵された光源（図示せず）からの光を光ファイバーケーブル４３を介して各変位センサー７に内蔵された一対のミラーに入射する一方、該一対のミラーから出力されるファブリペロー干渉光をシグナルコンディショナー７１で分析することにより、ロッド状部材４２の進退方向に沿ったセンサー本体４２との相対変位、ひいては区間Ａ，Ｂ，Ｃにおける岩盤の変位を計測する。

【0054】

シグナルコンディショナー７１は、オプセンス社から「Fiber optic Signal Conditioner」の名称で市販されているもので構成することができる。

【0055】

一連の計測が終了した後、計測位置を変更する、保守点検する等の理由で、前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を回収したい場合には、まず、観測孔３に挿入回収ロッド６１を挿入し、その先端に形成された雄ネジ６４を、後方側アンカー６の後端側に連結された挿入回収用連結部３１の雌ネジ３３に螺合することにより、挿入回収ロッド６１を、前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６と一体化する。

【0056】

ここで、挿入回収用連結部３１の雌ネジ３３は、円錐すり鉢状の凹部３２の底面に形成してあるので（図５(a)参照）、該雌ネジの材軸が挿入回収ロッド６１の材軸とずれていたとしても、その先端に形成された雄ネジ６４は、凹部３２の円錐面上で頭部を滑らせるようしながら、挿入回収用連結部３１の雌ネジ３３に自然に嵌り込む。

【0057】

そのため、挿入回収ロッド６１にセンター保持部材６３が設けてあることとも相俟って、前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６が観測孔３の奥深くに設置されている場合であっても、挿入回収ロッド６１の先端を後方側アンカー６の後端側に連結された挿入回収用連結部３１に確実に螺着することができる。

【0058】

挿入回収ロッド６１を前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６に一体化させたならば、次に、前方側アンカー５と後方側アンカー６に接続された各油圧ホース２９を介して押出し用ピストン２１の鍔状基部２３に油圧を作用させることにより、該押出し用ピストンを中空部２４の底部に向けて押し下げる。

【0059】

このようにすると、押出し用ピストン２１の先端に取り付けられた当接板３０ａとその背中合わせとなる位置に配置された当接板３０ｂが観測孔３の孔壁４から離脱するので、挿入回収ロッド６１を引き抜くことにより、該挿入回収ロッドに一体化された前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６を観測孔３から回収することができる。

【0060】

以上説明したように、本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１によれば、変位センサー７のロッド状部材４２が前方側アンカー５の動きに追従し、センサー本体４１が後方側アンカー６の動きに追従するので、前方側アンカー５と後方側アンカー６との２点間相対変位が、変位センサー７を構成するセンサー本体４１とロッド状部材４２との相対変位として該変位センサーに伝達される。

【0061】

そのため、変位センサー７から光ファイバーケーブル４３を介して出力されるファブリペロー干渉光をシグナルコンディショナー７１で分析するようにすれば、前方側アンカー５と後方側アンカー６が固定された２点間における岩盤２の相対変位、さらにはそれを２点間距離Ｌで除することで岩盤２のひずみを計測することができる。

【0062】

ちなみに、変位センサー７は、ファブリペロー干渉計の原理を用いているため、１μｍの分解能で岩盤２の変位を計測することが可能である。

【0063】

また、前方側アンカー５及び後方側アンカー６が観測孔３に着脱自在に固定できるようになっているため、計測箇所を変更したい場合や保守点検したい場合に観測孔３への挿入配置や観測孔３からの回収が可能となり、かくして長期モニタリングに最適な構成となる。

【0064】

また、本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１によれば、センサー装着部材８を、変位センサー７のロッド状部材４２の進退方向が、ガイドロッド４５及びガイド孔４７による第１の連結部４６及び第２の連結部４８の案内方向と平行になり、観測孔３に設置された状態では、該観測孔の孔軸と平行になるように構成したので、 前方側アンカー５及び後方側アンカー６を介した岩盤２の変位は、変位センサー７を構成するロッド状部材４２の進退方向に沿った相対変位のみが入力されることとなり、かくして変位センサー７に側方荷重が作用して計測誤差が生じたり破損したりするのを未然に防止することが可能となる。

【0065】

また、本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１によれば、前方側アンカー５、センサー装着部材８及び後方側アンカー６をそれらが互いに連結された状態で観測孔３内に挿入し又は該観測孔内から回収可能な挿入回収ロッド６１を備えたので、観測孔３の奥深い場所への挿入設置やその位置からの回収が可能となり、岩盤変位の計測領域が拡がる。

【0066】

また、本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１によれば、挿入回収ロッド６１にセンター保持部材６３を設けるようにしたので、回収の際、挿入回収ロッド６１の先端を後方側アンカー６の連結箇所に容易に位置あわせすることが可能となり、かくして観測孔３の深い位置であっても、回収作業を効率よく行うことができる。

【0067】

また、本実施形態に係る変位センサーの岩盤設置構造１によれば、変位センサー７のうち、第２の連結部４８の側に延びる部位が取り囲まれるように、第１の連結部４６の本体挿通孔４９の開口周縁からスリーブ５１を立設するとともに、該スリーブが挿入されるスリーブ収容凹部５２を第２の連結部４８に設け、第１の連結部４６及び第２の連結部４８の相対移動に伴ってスリーブ５１がスリーブ収容凹部５２に対して相対移動したとき、スリーブ収容凹部５２の内周面とスリーブ５１の外周面との間の止水性が保持されるように、それらの間に止水部材を配置するようにしたので、変位センサー７の周囲に地下水が浸入するのを未然に防止することができる。

【0068】

本実施形態では、前方側アンカー５及び後方側アンカー６を、観測孔３の孔壁４から反力をとる形で該観測孔に着脱自在に固定する構成としたが、前方側アンカー５及び後方側アンカー６を固定するための部位としては、観測孔３の孔壁４に限定されるものではなく、観測孔３の開口近傍に設置する場合であれば、該観測孔の開口周囲に拡がる坑道や空洞の壁面に固定するようにしてもかまわない。

【0069】

また、本実施形態では、変位センサー７を構成するセンサー本体４１及びロッド状部材４２を、センサー装着部材８を介して前方側アンカー５と後方側アンカー６にそれぞれ連結するようにしたが、本発明の変位センサーは、ロッド状部材が前方側アンカー及び後方側アンカーのうちの一方の動きに追従し、他方の動きにセンサー本体が追従するように構成すれば足りるものであり、上述の構成に代えて、ロッド状部材を前方側アンカー及び後方側アンカーのうちの一方に直接連結し、他方にセンサー本体を直接連結するようにしてもかまわない。

【0070】

また、本実施形態では、変位センサー７が取り囲まれるように第１の連結部４６にスリーブ５１を立設するとともに、該スリーブが挿入されるスリーブ収容凹部５２を第２の連結部４８に設けた上、それらの間に止水部材を配置するようにしたが、変位センサー７に十分な防水性あるいは耐水性があるのであれば、スリーブ５１やスリーブ収容凹部５２を省略してもかまわない。

【0071】

また、本実施形態では特に言及しなかったが、前方側アンカー５と後方側アンカー６との離間距離を変更したい場合には、それらの間に延長ロッドを介在させればよい。

【0072】

図７は、かかる変形例を示した図であり、同変形例においては、センサー装着部材８と後方側アンカー６との間に延長ロッド８１を介在させてあるとともに、該延長ロッドにはセンター保持部材８２を取り付けてある。

【0073】

延長ロッド８１は、各端をセンサー装着部材８の後端と後方側アンカー６の前端にそれぞれ連結できるようになっている。

【0074】

センター保持部材８２は、半円筒状スリーブ８３、半円筒状スリーブ８４及び該半円筒状スリーブの周面に突設された板状スペーサ８５で構成してあり、延長ロッド８１が挟み込まれるようにして半円筒状スリーブ８３及び半円筒状スリーブ８４を該延長ロッドに抱き合わせた上、それらの長手縁部に設けられた各リブを重ねてボルト接合することで、延長ロッド８１に着脱自在に取り付けることができるようになっている。

【0075】

かかる構成によれば、延長ロッド８１の全長を適宜設定することにより、前方側アンカー５と後方側アンカー６との離間距離Ｌ′を適宜調整することができるとともに、板状スペーサ８５の突出長さを調整することにより、その下方縁部を観測孔３の孔壁４に当接させ、延長ロッド８１の材軸を観測孔３の孔軸に保持することが可能となる。

【0076】

なお、延長ロッド８１を用いた場合の岩盤変位の計測は、上述した例では、前方側アンカー５、センサー装着部材８、延長ロッド８１、後方側アンカー６の順でそれらを連結した上、後方側アンカー６の後端に挿入回収ロッド６１を螺合して挿入設置し、あるいは回収すればよいが、その手順は上述した実施形態とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。

【符号の説明】

【0077】

１ 変位センサーの岩盤設置構造
２ 岩盤
３ 観測孔
４ 孔壁
５ 前方側アンカー
６ 後方側アンカー
７ 変位センサー
８ センサー装着部材
４１ センサー本体
４２ ロッド状部材
４５ ガイドロッド
４６ 第１の連結部
４８ 第２の連結部
４７ ガイド孔
４９ 本体挿通孔
５０ 当接部
５１ スリーブ
５２ スリーブ収容凹部
６１ 挿入回収ロッド
６３ センター保持部材
８１ 延長ロッド
８３ センター保持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】