特許 6285306 地盤アンカーの緊張力変動表示装置

(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】6285306

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】地盤アンカーの緊張力変動表示装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/80 20060101AFI20180215BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/80 Z

   G01L5/00 A

【請求項の数】2

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-151504(P2014-151504)

(22)【出願日】2014年7月25日

(65)【公開番号】特開2016-29234(P2016-29234A)

(43)【公開日】2016年3月3日

【審査請求日】2017年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029012

【氏名又は名称】株式会社エスイー

(73)【特許権者】

【識別番号】504150450

【氏名又は名称】国立大学法人神戸大学

(74)【代理人】

【識別番号】100124316

【弁理士】

【氏名又は名称】塩田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】竹家 宏治

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮太

(72)【発明者】

【氏名】芥川 真一

【審査官】 岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１０４６８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５０−０６１０６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−３１６０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５４５９８７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／８０

Ｅ２１Ｄ ２１／００，２１／０２

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

緊張力を付与された状態で地中に埋設される緊張材と、この緊張材の地盤側の先端部に接続され、地中に定着されるアンカー体と、前記緊張材の地表面側の頭部に接続され、地表面に露出した状態で地表面に定着される頭部定着体を備える地盤アンカーにおいて、
前記アンカー体と前記頭部定着体との間に架設され、前記アンカー体側の端部において前記アンカー体に直接、もしくは間接的に接続され、前記頭部定着体側の端部において前記頭部定着体に直接、もしくは間接的に接続されたばねに直接、もしくは間接的に接続されるケーブルと、前記頭部定着体に直接、もしくは間接的に回転自在に支持され、前記緊張材の伸縮に連動して回転する回転体とを備え、
前記ケーブルの前記ばね側の端部に張力伝動部材が接続され、この張力伝動部材の他方側の端部に前記ばねが接続され、前記張力伝動部材に前記回転体が接触、もしくは噛合していることを特徴とする地盤アンカーの緊張力変動表示装置。

【請求項2】

前記回転体の半径より大きい長さを持つ表示針が前記回転体に一体化していることを特徴とする請求項１に記載の地盤アンカーの緊張力変動表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は緊張材に緊張力が付与された状態で地中に埋設された地盤アンカーの使用状態で緊張材の緊張力に変動が生じたときに、その変動状態を地表面において認識可能に表示する地盤アンカーの緊張力変動表示装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

地盤アンカーは緊張材の地盤側の先端部に接続されたアンカー体が地中に定着され、緊張材の地表面側の頭部に接続された頭部定着体が地表面に定着された状態で、緊張材に緊張力が付与されることにより地盤に地表面と地中から圧縮力を加え、地盤を崩落に対して安定化させる働きをする。

【0003】

アンカー体は地中の不動層に定着されるが、頭部定着体が定着される地表面は不動層に対して移動の可能性のある移動層の表面であるため、移動層の、不動層との境界面である滑り面での滑り等に起因して緊張材の緊張力が変動する可能性がある。緊張材の緊張力に変動が生じ、緊張力が減少すれば、地盤に対する安定化の効果が失われ、緊張力が増加すれば、緊張材が破断する危険性が生じ、いずれの状況のときにも緊張力を調整する必要が発生するため、緊張力の変動の有無を確認することが必要になる。

【0004】

緊張力の変動を確認する方法としては、地表面から露出する緊張材の伸縮、もしくは変位を測定する方法（特許文献１〜４参照）、緊張力を測定する方法（特許文献５参照）等があるが、これらの方法では測定結果としての数値から緊張材が伸長状態か収縮状態かを判断しなければならないため、緊張材の緊張力の変動を外観から直感的に判断しにくい不便さがある。

【0005】

これらに対し、緊張材の頭部定着体を目視することにより直接、緊張材の緊張力の大きさ（変化）を確認する方法として、緊張材の頭部に接続し、緊張材の伸縮量に応じて相違する色彩の発光体を発光させる方法がある（特許文献６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−６３９７２号公報（請求項１、段落００１１〜００１４、図１）

【特許文献2】特開２００２−８１０６１号公報（請求項１、段落０００８〜００１２、図１〜図５）

【特許文献3】特開２００３−２４７２３２号公報（請求項１、段落００２４〜００３０、図１〜図６）

【特許文献4】特開２００９−２９３３２５号公報（段落００１４〜００２４、図１〜図８）

【特許文献5】特開２０００−４６６６２号公報（請求項１、段落００１３〜００４４、図１）

【特許文献6】特開平８−１４４２７３号公報（請求項１、段落００２５〜００４８、図１〜図８）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献６では地表に露出した頭部定着体の一部に、複数の色彩の異なる表示器を持つ発光表示部と電源部を接続し、予め設定された範囲の緊張力に対応するいずれかの表示器を発光させるため、地表面側において目視により緊張力の大きさ（変化）を知ることができる利点がある。

【0008】

しかしながら、表示器の発光は電源部からの電力の供給に依存することから、電力の供給を途絶えさせないための蓄電池の併用を必要とする上（段落００２７）、緊張材の緊張力の大きさに応じて複数の表示器の内のいずれかの表示器を発光させるための、発光表示部の制御を必要とするため（段落００３１〜００３３）、頭部定着体の周辺に設置される装備が多くなり、装備に要するコストが高くなる難点がある。また電源として太陽電池を使用した場合にも、例えば日照不足が継続し、蓄電池の電力が消費され尽くされたときには電力の供給が途絶える可能性があり（段落００２７）、機能が停止する可能性がないとは言えない。

【0009】

本発明は上記背景より、電源を必要としない簡素な構成でありながら、緊張材の頭部定着体付近を目視することのみにより緊張材の緊張力の状態を直ちに把握可能な地盤アンカーの緊張力変動表示装置を提案するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

請求項１に記載の発明の地盤アンカーの緊張力変動表示装置は、緊張力を付与された状態で地中に埋設される緊張材と、この緊張材の地盤側の先端部に接続され、地中に定着されるアンカー体と、前記緊張材の地表面側の頭部に接続され、地表面に露出した状態で地表面に定着される頭部定着体を備える地盤アンカーにおいて、
前記アンカー体と前記頭部定着体との間に架設され、前記アンカー体側の端部において前記アンカー体に直接、もしくは間接的に接続され、前記頭部定着体側の端部において前記頭部定着体に直接、もしくは間接的に接続されたばねに直接、もしくは間接的に接続されるケーブルと、前記頭部定着体に直接、もしくは間接的に回転自在に支持され、前記緊張材の伸縮に連動して回転する回転体とを備え、
前記ケーブルの前記ばね側の端部に張力伝動部材が接続され、この張力伝動部材の他方側の端部に前記ばねが接続され、前記張力伝動部材に前記回転体が接触、もしくは噛合していることを構成要件とする。

【0011】

ケーブルがアンカー体側の端部において「アンカー体に直接、もしくは間接的に接続される」とは、ケーブルがアンカー体に直接、接続される場合と、図１等に示すようにアンカー体１２に接続されるボルト等の連結材１９に接続される場合があることを言う。ケーブル２が頭部定着体１３側の端部において「頭部定着体に接続されたばねに直接、もしくは間接的に接続される」とは、ケーブル２がばね４に接続されたチェーンやベルト等の張力伝動部材５に接続されることを言う。「ばねが頭部定着体に直接、もしくは間接的に接続される」とは、ばね４が頭部定着体１３に直接、接続される場合と、図示するように例えば頭部定着体１３が定着された定着版１６に接続（接合）され、頭部定着体１３を被覆するキャップ１８の先端（上端）に一体的に接合されたケース６にばね４が接続される場合があることを言う。図面ではケース６の一部である底板６１にばね４を接続している。

【0012】

「回転体が頭部定着体に直接、もしくは間接的に回転自在に支持される」とは、回転体３が頭部定着体１３に直接、回転自在に支持される場合と、図示するように例えば頭部定着体１３に接合されたケース６のいずれかの部分に回転自在に支持されることを言う。図面ではケース６の一部である支持材７、もしくはその一部である支持板７１に回転体３を回転自在に支持（軸支）させている。

【0013】

ばね４はケーブル２に与えるべき張力を負担することから、ばね２には軸方向に復元力を発揮するコイルスプリングの使用が適するが、使用方法によっては板ばね、皿ばね等のばねの使用も可能であり、ばね４の形態は問われない。

【0014】

図１−（ａ）に示すように緊張材１１が初期の緊張力が与えられた、地中への設置状態から更なる伸長も収縮もしていない平常時には、ばね４は復元力によってケーブル２をばね４側へ引き寄せた状態（中立状態）にあり、ケーブル２は伸縮可能なばね４と釣り合いを保っている。このとき、ケーブル２はアンカー体１２と頭部定着体１３間に架設された状態でアンカー体１２側の端部においてアンカー体１２に接続されると共に、ばね４に接続されながら、ばね４と釣り合いを保っているため、緊張材１１に伸縮が生ずれば、ケーブル２の地中に存在する区間が緊張材１１に追従し、それに伴い、ケーブル２の地中から突出した区間の長さが拡縮（変化）する。

【0015】

ケーブル２と緊張材１１は地中（グラウト材１５）内では緊張材１１の伸縮に追従できるよう、地盤の周辺（グラウト材１５）との付着が切られた状態で埋設される。このため、ケーブル２の、地中に存在する区間においては地表面が沈下や隆起等に起因してアンカー体１２に対して移動する結果としてアンカー体１２側の端部（アンカー体１２への接続部分）が相対的にアンカー体１２と共に地表面（定着版１６）に対して緊張材１１の軸方向に移動することで、緊張材１１に生じる伸縮に追従する。

【0016】

ケーブル２は地中に存在する区間と地中から突出した区間の全長に亘ってばね４から地表側へ引き寄せられた状態にあるため、ケーブル２の地中から突出した区間の長さが移動層の不動層に対する変動（移動）に伴って変化する。ケーブル２自体は基本的には伸縮しないため、図１−（ｂ）に示すようにケーブル２の地中から突出した区間の長さが大きくなれば、ばね４が収縮し、（ｃ）に示すようにケーブル２の地中から突出した区間の長さが小さくなれば、ばね４が伸長する。

【0017】

図１−（ｃ）に示すように地表面が隆起等に起因してアンカー体１２側から遠ざかる向きに移動したときには、ケーブル２のアンカー体１２側の端部はアンカー体１２に追従して地表面（定着版１６）に対し、地表面から遠ざかる向きに相対的に移動する。（ｂ）に示すように地表面が沈下等に起因してアンカー体１２側に移動したときには、ケーブル２のアンカー体１２側の端部はばね４に引き寄せられることでアンカー体１２に追従して地表面に対し、地表面に接近する向きに相対的に移動する。このようにケーブル２の地中に存在する区間が緊張材１１の伸縮に追従することは、ケーブル２の地中から突出した区間が定着版１６と頭部定着体１３に対して軸方向に相対移動することであり、ケーブル２の地中から突出した区間の長さが変化することである。

【0018】

請求項１における「回転体が緊張材の伸縮に連動して回転する」の回転は図１−（ｂ）、もしくは（ｃ）に示すように緊張材１１の伸縮に起因してケーブル２の地中から突出した区間が定着版１６（と頭部定着体１３）に対して軸方向に移動する結果として、回転体３が回転軸（回転の中心）である支持軸３ａの回りに、もしくは支持軸３ａと共に、ケース６（頭部定着体１３）に対して正負のいずれかの向きに回転することを言う。図３、図４は回転体３が支持軸３ａと共にケース６に対して回転する場合の具体例を示している。

【0019】

図１−（ａ）に示す平常状態（ばね４の中立状態）ではケーブル２のばね４側の端部はケース６への接続部分（底板６１）側へ引き寄せられた状態（中立状態）にあり、ケーブル２の定着版１６に対する軸方向の移動（緊張材１１の伸縮）に連動する回転体３は中立位置からいずれの側にも回転していない状態にある。回転体３が中立位置から回転していない状態は、ケーブル２が緊張材１１の中立状態から軸方向に移動していない状態であり、ケーブル２はばね４の復元力と釣り合いを保つから、ケーブル２には初期の状態でばね４に与えられる復元力と釣り合う張力が生じている。

【0020】

アンカー体１２は前記のように地中の不動層に定着され、頭部定着体１３は移動層の表面である地表面（定着版１６）に定着されるため、地下水位の変動、地盤沈下等に起因して移動層が不動層に対して滑り等が生じたときに、アンカー体１２と頭部定着体１３間に架設されている緊張材１１の緊張力に変化が生じる。緊張材１１の緊張力に変化（変化量）は緊張材１１の伸縮（伸縮量）として表れる。

【0021】

図１−（ｂ）に示すように地表面が不動層側へ移動する等により緊張材１１が収縮すれば、地表面からアンカー体１２までの距離が短縮されることで、ケーブル２の地中に存在する区間が短くなり、地中から突出する区間が長くなるため、ケーブル２に接続されたばね４が復元力で収縮する。一方、（ｃ）に示すように地表面が不動層の反対（不動層から遠ざかる）側へ移動する等により緊張材１１が伸長すれば、地表面からアンカー体１２までの距離が拡大することで、ケーブル２の地中に存在する区間が長くなり、地中から突出する区間が短くなるため、ケーブル２に接続されたばね４が地表面側へ引き寄せられて伸長する。

【0022】

図１−（ｂ）に示すように緊張材１１の収縮によりアンカー体１２と頭部定着体１３との間の距離が減少したときには、緊張材１１が中立状態（初期状態）のときより弛緩するため、緊張材１１の張力が初期状態より低下する。このとき、アンカー体１２が地表面に接近することで、ケーブル２の地表面から地上へ突出する区間が長くなる結果、ばね４が自らの復元力により初期状態（中立状態）より収縮状態になるため、回転体３がばね４側へ回転する。回転体３のばね４側への回転は緊張材１１の緊張力が低下したときに起こるから、このときの回転体３は緊張材１１の緊張力の低下を表示することになる。

【0023】

図１−（ｃ）に示すように緊張材１１の伸長によりアンカー体１２と頭部定着体１３との間の距離が増加したときには、緊張材１１が中立状態のときより緊張するため、緊張材１１の張力が初期状態より上昇する。このとき、アンカー体１２が地表面から遠ざかることで、ケーブル２の地表面から地上へ突出する区間が短くなる結果、ばね４がケーブル２から初期状態（中立状態）より引張力を受け、伸長状態になるため、回転体３がケーブル２側へ回転する。回転体３のケーブル２側への回転は緊張材１１の緊張力が上昇したときに起こるから、このときの回転体３は緊張材１１の緊張力の上昇を表示することになる。図１−（ｂ）、（ｃ）の状況から、結局、回転体３は緊張材１１の伸縮に連動して回転し、緊張材１１の伸長か収縮のいずれかを示す正負のいずれかの向きに回転する。

【0024】

回転体３は中立位置から正負の向き、すなわちケーブル２側とばね４側のいずれかの向きに回転することにより緊張材１１の緊張力の変動を表示する機能を果たすため、中立位置からは緊張材１１の伸縮に起因する地表面とアンカー体１２との距離の変化に伴うばね４の伸縮に連動して正負の向きに回転する必要がある。この関係で、回転体３の中立位置からばね４が収縮できるよう、回転体３の中立位置ではばね４は自然長の状態から伸長している必要があるため、緊張材１１に設置状態からの伸縮が生じていない平常時の状態（中立状態）ではばね４は伸長し、復元力を発揮した状態に置かれる。平常時の状態でばね４が伸長し、復元力を発揮した状態にある関係で、前記のように平常時にはばね４と釣り合うケーブル２にはばね４の復元力に相当する張力が作用した状態にある。

【0025】

緊張材１１の平常時に回転体３が中立位置から回転を生じていない状態にあり、その状態からは緊張材１１の伸縮に伴ってケーブル２の地中に存在する区間が拡縮し、ばね４が伸縮することで、回転体３が正負のいずれかの向きに回転する。前記のように地表面の変動等に起因して緊張材１１が収縮すれば、ばね４が収縮する結果、回転体３はばね４側へ回転し、緊張材１１が伸長すれば、ばね４が伸長する結果、回転体３はケーブル２側へ回転するため、回転体３の向きである正と負は例えばそれぞれ緊張材１１の伸長（＋）の向きと収縮（−）の向きを指す。この関係から、図１に示すように回転体３の回転の向きに正負の記号を表示しておくことで、回転体３の回転状況から直ちに緊張材１１が伸長状態にあるか、収縮状態にあるかが判明することになる。特に緊張材１１の伸縮に応じ、回転体３が正負のいずれの向きに回転しているかは、回転体３に後述の表示針８（請求項２）が一体化した場合に、表示針８の先端が回転体３の回転角θを拡大して表示することができるため、観測者には容易に認識可能になる。

【0026】

緊張材１１の初期状態ではケーブル２には必ずしも張力が与えられている必要はないが、ケーブル２が緊張材１１の伸縮に追従して地中に存在する区間が拡縮し、緊張材１１の初期状態（平常時）からの伸縮への反応性をよくする上では、ある程度の張力が与えられていることが適切であり、この初期の張力は前記のようにばね４の自然長からの伸び量に相当するばね４の復元力として与えられる。ケーブル２とばね４が回転体３を経由することで、緊張材１１の緊張力の変化に拘わらず、ケーブル２の張力とばね４の復元力は常に平衡し、釣り合いを保った状態にあり、緊張材１１が平常時から収縮し、緊張材１１の緊張力が減少したときにはばね４も収縮し、復元力が減少する。緊張材１１が平常時から伸長し、緊張材１１の緊張力が増加したときにはばね４も伸長し、復元力が増加する。

【0027】

ケーブル２は地中では図１に示すように緊張材１１と平行に、または平行に近い状態で配置され、地中から突出する区間において回転体３の位置で折り返して、または回転体３を経由して頭部定着体１３等のいずれかの部分に接続されているばね４に接続されるため、ケーブル２が接触等する回転体３の回転軸である支持軸３ａは緊張材１１の軸方向に直交する面内の任意の方向を向く。「ケーブルが回転体を経由してばねに接続される」とは、ケーブル２（張力伝動部材５を含む）の、回転体３を挟んだ両側の区間の、緊張材１１の軸線に平行な直線とのなす角度α、βが任意であり、例えば図１−（ａ）に示すように両側区間のなす角度α、βが等しいか、ほぼ等しく、０°に近い鋭角である場合と、回転体３を経由したばね４側の区間のなす角度βが直角、もしくは鈍角である場合があることを意味する。

【0028】

ケーブル２の、回転体３を挟んだ両側の区間のなす角度α、βは頭部定着体１３に回転体３が収納されるケース６が接合される場合には、ばね４のケース６への接続位置と、ケーブル２が挿通するための、ケース６の一部に形成される挿通孔６１ａの位置によって決まる。ケース６の挿通孔６１ａの位置はケーブル２が定着版１６を迂回しない場合の、ケーブル２が挿通するための挿通孔１６ａの位置によって決められるが、ケース６の挿通孔６１ａは図２に示すように回転体３の中心Ｏと定着版１６の挿通孔１６ａを結ぶ直線上に位置する場合と、図１に示すようにそうでない場合がある。

【0029】

特にケーブル２が回転体３の位置で折り返す形で、図示するようにケース６のばね４に接続される場合には、ケーブル２の、回転体３を挟んだ両側の区間のなす角度α、βを等しくすることができ、その場合、回転体３の中心Ｏを通り、緊張材１１の軸線に平行な直線に関してばね４とケーブル２を対称に位置させることができる。「緊張材１１の軸線に平行な直線」とは、回転体３の中心Ｏを通る直線が図示するように緊張材１１の軸線上に位置する場合と、緊張材１１の軸線から外れた線上に位置する場合があることを言う。

【0030】

この場合、ケーブル２が回転体３の位置で折り返さない場合（α、βが相違する場合）との対比では、ケーブル２、またはケーブル２の一部になる張力伝動部材５の回転体３への巻き付け区間（巻き付け角）を大きく取ることが可能であるため、ケーブル２と回転体３との間での張力の伝達効果が高まり、ケーブル２が回転体３に対して滑りを生じにくくすることが可能である。またケーブル２が回転体３を折り返すことで、図示するように頭部定着体１３に一体化するケース６内においてばね４とケーブル２を包囲する領域の幅を抑えることができるため、ばね４が伸長した状態を含め、常にばね４とケーブル２を限られた容積を持つケース６内に収納することができ、ばね４とケーブル２の外気への暴露を回避し易くなる。

【0031】

回転体３は支持軸３ａ回りの、あるいは支持軸３ａの中心回りの回転によって緊張材１１の張力の変化（変化量）を表示し、緊張材１１の張力の変化を回転体３の回転角度θとして表示するが、図３に示す回転体３の半径ｒが大きい程、回転体３の外周面の移動量が回転角度θを周長θ×ｒとして回転角度θの半径ｒ倍に拡大するため、回転体３の半径ｒを大きめに設定するか、または回転体３に回転体３の半径ｒより大きい長さを持つ（回転体３の中心から先端までの距離が大きい）表示針８を一体化することで（請求項２）、ケーブル２の張力の変化を拡大して表示することが可能である。後者の場合、回転体３の回転角度θが表示針８の長さＲ倍の移動量（＝周長（θ×Ｒ））に拡大されることで、僅かな回転体３の回転（回転角度θ）が表示針８の先端の移動に反映され易くなるため、観測者への視認性を高める効果がある。回転体３の支持軸３ａは前記のように緊張材１１の軸方向に直交する面内の任意の方向を向くが、観測者の視覚に訴える上では、回転体３の支持軸３ａは観測者側に向けられる。

【0032】

以上のように本発明では緊張材１１の緊張力の変化量を緊張材１１の伸縮に連動して回転する回転体３の回転量（回転角θ）として表示することができるため、電源を必要としない簡素な構成でありながら、緊張材１１の頭部定着体１３側に配置された回転体３の回転角度を目視することのみにより緊張材１１の緊張力の状態（変化）を直ちに把握することが可能になる。特に回転体３に表示針８を一体化させた場合には、表示針８が回転体３の回転角度θを表示針８の長さＲ倍の周長（θ×Ｒ）に拡大して表示するため、観測者への視認性を高めることが可能である。

【0033】

また緊張力変動表示装置１は地盤アンカー１０の内、地表に突出した頭部定着体１３に接続される形で、ケーブル２の地表に突出した区間と共に地上に設置されることから、地盤アンカー１０が法面に設置された場合に、上方からの落石等の発生により緊張力変動表示装置１が損傷、もしくは流出することがあっても、ケーブル２の地中に存在する区間は健全に保たれるため、容易に緊張力変動表示装置１を再設置、または復旧させることが可能である。

【0034】

ケーブル２は頭部定着体１３を通過する区間においては、頭部定着体１３が定着される定着版１６のいずれかの部分に形成された挿通孔１６ａ、もしくは接続された部品の挿通孔を挿通することにより、または定着版１６を迂回する形で、地中から地表に露出する。露出するとは、ケーブル２が地表面から地中外に突出することを言い、外気に暴露されるとは限らず、図示するように頭部定着体１３に一体化するケース６に収納されることもある趣旨である。ケーブル２は使用状態での摩耗を防止、もしくは抑制する上では、定着版１６に接触しないことが望ましいが、接触によるケーブル２との摩擦力の発生があってもケーブル２の移動への影響と、それによる回転体３の回転への影響はないため、定着版１６のいずれかの部分に接触することは許容される。ケーブル２が定着版１６（挿通孔１６ａ）に接触する状況になる場合には、ケーブル２は必要によりその摩耗を低減するための低摩擦材に接触させられる。

【0035】

ケーブル２はアンカー体１２と頭部定着体１３（ケース６）との間に架設され、ばね４への接続により張力を与えられていることで、ばね４の復元力と釣り合いを保ちながら、緊張材１１の伸縮に追従するため、ケーブル２の地表面から突出した区間（地上へ突出する区間）の平常時からの移動量ΔＬ１、すなわちばね４の平常時からの伸縮量が緊張材１１の緊張力の増減を示すことになる。ケーブル２の地表面から突出した区間の移動は緊張材１１の伸縮に伴って発生するため、ケーブル２の伸縮がなければ、ケーブル２の地表面から突出した区間の移動量（ばね４の伸縮量）ΔＬ１は設置状態からの緊張材１１の伸縮量ΔＬ０に等しい。

【0036】

図面では図３に示すように回転体３にスプロケットを使用し、ケーブル２の全長の内、回転体３に噛み合う区間にチェーンを接続した場合の例を示しているが、回転体３はこれには限られず、プーリ、ローラ、歯車等も使用され、回転体３の形態に応じてケーブル２の一部区間にはベルト、歯形ベルト等も使用される。ケーブル２の全長の内、回転体３に噛み合う区間にチェーン、ベルト等を接続したことは、ケーブル２のばね４側の端部に張力伝動部材５が接続されたこと（請求項１）の例に当たる。

【0037】

ケーブル２の、少なくとも回転体３に噛み合う区間に張力伝動部材５が接続されること（請求項１）には、張力伝動部材５と回転体３とが互いに滑りを生じることなく、接触、もしくは噛合した状態を維持できる可能性が高まるため、ケーブル２の伸縮を確実に回転体の回転に伝達することができる利点がある。

【0038】

ここで、図３に示すように回転体３の中心Ｏからケーブル２（の厚さ方向の中心）までの距離（回転体の半径）をｒとすれば、ケーブル２の移動量（ばね４の伸縮量）ΔＬ１は回転体３の回転方向の周長（回転量）であるから、回転体３の回転角度Δθ（ラジアン）とケーブル２の移動量ΔＬ１はΔＬ１＝ｒ・Δθの関係にある。この関係から、回転体３の半径ｒ、すなわち回転体３の中心からケーブル２の接触面までの距離が小さい程、回転体３の回転角度Δθが大きくなり、ケーブル２の移動量ΔＬ１が回転体３の回転角度Δθに反映され易くなり、視覚に訴え易くなることになる。

【0039】

このことから、回転体３に表示針８を一体化させる場合には、回転体３の半径ｒを小さくしながら、表示針８の先端までの距離Ｒを大きくする程、ケーブル２の移動量ΔＬ１を回転体３の回転角度Δθに拡大した上で、表示針８の回転量（周長）に拡大して表示することができるため、観測者への認識効果を高めることが可能になる。

【0040】

また前記のようにケーブル２の移動量ΔＬ１は緊張材１１の伸縮量ΔＬ０でもあるから、緊張材１１の元の長さ（張力が与えられず、伸縮を生じていない自然長）Ｌ０に対する伸縮量ΔＬ０の比率ΔＬ０／Ｌ０（＝ε：歪み度＝σ／Ｅ）から、緊張材１１の張力の変化量ΔＴ０は緊張材１１の断面積Ａ０、弾性係数Ｅ０を用いてΔＴ０＝Ｅ０・Ａ０・（ΔＬ０／Ｌ０）として表されるため、ケーブル２の移動量（ばね４の伸縮量）ΔＬ１（＝ΔＬ０）から直接、緊張材１１の緊張力の変化量ΔＴ０を算出することが可能である。

【発明の効果】

【0041】

地盤アンカーの緊張力変動表示装置を、アンカー体と頭部定着体との間に緊張材に並列に架設され、頭部定着体に接続されるばねとアンカー体に接続されるケーブルと、頭部定着体に接続され、緊張材の伸縮に連動して回転する回転体から構成するため、緊張材の伸縮量に対応した緊張材の緊張力の変化量を緊張材の伸縮に連動する回転体の回転量（回転角）として表示することができる。従って電源を必要としない簡素な構成でありながら、緊張材の頭部定着体側に配置された回転体の回転角度を目視することのみにより緊張材の緊張力の状態を直ちに把握することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】（ａ）は地盤アンカーを構成する緊張材が、緊張力を与えられた状態で地中に埋設され、その状態から緊張材が伸縮を生じていない平常時の様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）の状態から地表面が不動層側へ移動し、緊張材の緊張力が低下したときの様子を示した縦断面図、（ｃ）は（ａ）の状態から地表面が不動層の反対側へ移動し、緊張材の緊張力が上昇したときの様子を示した縦断面図である。

【図2】図１に示す地盤アンカーのケーブルを頭部定着体のキャップの外周側を通して頭部定着体の定着板を貫通させ、地中に配置した場合の変形例を、緊張材の緊張力が低下したときの様子として示した縦断面図である。

【図3】ケーブルのばね側の端部に接続された張力伝動部材が回転体に巻き付けられ、ばねに接続されている様子を示した立面図である。

【図4】図３のｘ−ｘ線断面図である。

【図5】回転体に表示針が一体化し、立面上、表示板の前面側に配置されている様子を示した立面図である。

【図6】表示板に表示針（回転体）の回転角度に対応したケーブル移動量（緊張材の伸縮量）の、元の状態との比率を表示した様子を示した立面図である。

【図7】地盤アンカーの地中への設置状態と、頭部定着体の地表面への定着状態を示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図１−（ａ）は緊張力を付与された状態で地中に埋設される緊張材１１と、緊張材１１の地盤側の先端部に接続され、地中に定着されるアンカー体１２と、緊張材１１の地表面側の頭部に接続され、地表面に露出した状態で地表面に定着される頭部定着体１３を備える地盤アンカー１０の、緊張材１１の緊張力の変動状態を表示する緊張力変動表示装置１の構成例を示す。図１−（ａ）は緊張材１１が緊張力を付与されて定着された状態で、緊張力の変動が生じていない中立状況を示している。

【0044】

緊張力変動表示装置１はアンカー体１２と頭部定着体１３との間に架設され、アンカー体１２側の端部においてアンカー体１２に直接、もしくは間接的に接続され、頭部定着体１３側の端部において頭部定着体１３に直接、もしくは間接的に接続されたばね４に直接、もしくは間接的に接続されるケーブル２と、頭部定着体１３に直接、もしくは間接的に回転自在に支持され、緊張材１１の伸縮に連動して回転する回転体３を基本的な構成要素として備える。

【0045】

「ケーブル２がアンカー体１２に間接的に接続される」とは、図示するようにアンカー体１２や緊張材１１に直接、接続されたねじ（アイボルト）等の連結材１９にケーブル２が接続されることを言う。「ばね４が頭部定着体１３に間接的に接続される」とは、図示するように頭部定着体１３の先端部に直列に接合されたケース６を構成するいずれかの部分（底板６１）にばね４が接続されることを言う。

【0046】

「ケーブル２がばね４に間接的に接続される」とは、図示するようにケーブル２の内、回転体３に接触する区間がチェーン等の張力伝動部材５に置き換わり、この張力伝動部材５の一端がばね４に接続されることを言う。「直接、接続される」とは、ケーブル２に張力伝動部材５が接続されることなく、ケーブル２が直接、ばね４に接続されることを言う。「回転体３が頭部定着体１３に間接的に支持される」とは、頭部定着体１３に接合されたケース６を構成するいずれかの部分（支持材７（支持板７１））に回転体３が支持されることを言う。

【0047】

地盤アンカー１０のアンカー体１２と緊張材１１は地中にアンカー体１２の設置深度まで削孔１４を形成し、削孔１４内に例えばアンカー体１２の定着のためのグラウト材１５を充填した後、グラウト材１５中に挿入される。アンカー体１２はその全長が地中の不動層中に埋設されるだけの深度にまで到達させられる。削孔１４内へのグラウト材１５の充填は地山の崩落防止と、グラウト材１５の地山中への浸透防止のために削孔１４の内周側にケーシングを挿入した状態で行われる。グラウト材１５の充填後、ケーシングは回収される。アンカー体１２はグラウト材１５の硬化により地中に定着され、緊張材１１への緊張力の導入が可能になる。

【0048】

グラウト材１５の充填後、図１、図７に示すように地表面に頭部定着体１３の定着のための定着版１６が設置、もしくは構築される。その後、緊張材１１に緊張力が導入され、定着版１６から地盤に対し、緊張材１１の軸方向に圧縮力が付与される。図７は地盤アンカー１０のアンカー体１２を地中に定着させ、頭部定着体１３を定着版１６に定着させた様子を示している。図７では定着版１６を地表面ではなく、地表面（法面）の保護、あるいは崩落防止のために地表面（法面）に設置、もしくは構築されるブロック状、あるいはフレーム状の保護ブロック２０の表面に定着させている。

【0049】

緊張材１１への緊張力の導入後、緊張材１１の地表面から突出した端部である頭部定着体１３が定着版１６にナット等の定着材１７により定着される。緊張材１１の頭部定着体１３側の先端部と定着材１７は定着版１６の表面側に固定されるキャップ１８内に納まり、雨水と外気から保護される。図示するようにケーブル２が定着版１６を迂回せずにグラウト材１５中に配置される場合には、定着版１６にはケーブル２が挿通するための挿通孔１６ａが形成される。

【0050】

緊張材１１は硬化しているグラウト材１５内で地表面の変動（移動層の移動）に応じて自由に伸縮できるよう、シース内に挿通させられるか、グリースが塗布される等により緊張材１１と地盤（グラウト材１５）との付着が切られた状態でグラウト材１５内に挿入される。緊張材１１と地盤との付着が切られることで、緊張材１１と地盤とが付着することによる緊張力の損失が防止される。

【0051】

緊張材１１に併設されるケーブル２も硬化しているグラウト材１５内で緊張材１１の伸縮と同時にグラウト材１５に対して移動できるよう、シース内に挿通させられるか、グリースが塗布される等によりグラウト材１５との付着が切られた状態で、グラウト材１５内に地盤アンカー１０の一部として挿入される。

【0052】

アンカー体１２の地中への定着方法は図示する例には限られず、アンカー体１２は地中に形成された削孔１４内に挿入された後、袋体内へのグラウト材の注入等により自ら膨張することにより地中に定着されることもあり、その場合、削孔１４内中のグラウト材１５の充填は必ずしも必要ではない。

【0053】

ケーブル２の地表面側の端部は緊張材１１の端部に一体化した頭部定着体１３が定着されている定着版１６を挿通し、または迂回し、キャップ１８の軸方向の先端部、またはキャップ１８の周囲に接合（固定）されたケース６内に挿入され、ケース６内に軸支されている回転体３を直接、もしくは間接的に経由し、ケース６内に一端が接続されているばね４に直接、もしくは間接的に接続される。

【0054】

「回転体３を間接的に経由」とは、ケーブル２のケース６側に接続（連結）されたチェーン等の張力伝動部材５が回転体３に巻き付けられ、回転体３を経由することを言う。ケーブル２のアンカー体１２側の端部はアンカー体１２のいずれかの部分に、または緊張材１１のアンカー体１２寄りの区間のいずれかの部分に直接、もしくは間接的に連結され、実質的にアンカー体１２と共に地中の不動層に定着された状態に置かれる。図面ではアンカー体１２に接続（連結）される上記の連結材１９にケーブル２のアンカー体１２側の端部を接続している。連結材１９はグラウト材１５中でのケーブル２の配置の向きを調整するために図２に示すように頭部定着体１３のグラウト材１５内に位置する部分に接続されることもある。

【0055】

ケース６内には図３に示すようにキャップ１８の先端（上端）に接合され、ばね４の一端を接続（連結）するための底板６１と、底板６１の、キャップ１８の反対側に一体化し、回転体３を軸支するための支持材７が収納され、ケーブル２の端部が直接、もしくは間接的にばね４に接続されることで、ばね４とケース６を介してケーブル２の一端が頭部定着体１３に定着された状態になる。図面では底板６１と支持材７が別体で製作されているが、一体の場合もある。底板６１には図３に示すようにケーブル２が挿通するための挿通孔６１ａが形成される。

【0056】

図面ではばね４としてコイルスプリングを使用しているが、この場合のばね４の一端のフックは底板６１に直接、もしくは底板６１に連結されたリング６２に接続され、他端のフックはケーブル２、もしくはケーブル２の一部になったチェーンやベルト等の張力伝動部材５に接続される。

【0057】

ケーブル２、もしくはケーブル２に連結され、ケーブル２の一部になった張力伝動部材５は回転体３を経由して張架された状態でケース６内に納まる場合には、図１−（ａ）に示すように回転体３を経由した両側の区間が互いに並列するように配置されることから、回転体３の回転軸となる支持軸３ａは緊張材１１の軸に直交する面内のいずれかの方向を向いた状態で支持材７に支持される。回転体３は支持材７（支持板７１）に支持、もしくは固定された支持軸３ａに回転自在に支持される。または図示するように回転体３が一体化した支持軸３ａが支持材７（支持板７１）に回転自在に支持（軸支）される。

【0058】

図面では図４に示すように支持軸３ａに回転体３としてのスプロケットを一体化させている関係で、支持軸３ａを箱状の支持材７の対向する支持板７１、７１に軸受け材３ｂを介して軸回りに回転自在に支持させている。軸受け材３ｂは支持板７１の表面側に固定されるハウジング７２内に収納され、ハウジング７２内で支持軸３ａを支持板７１、７１に対して回転自在に支持させている。

【0059】

回転体３としてのスプロケットにはケーブル２の一部になる張力伝動部材５としてのチェーンが噛合しながら巻き付けられ、チェーンは一端においてケーブル２に連結され、他端においてばね４に連結される。ばね４にはチェーン、すなわちケーブル２の張力が作用し、ばね４の復元力はケーブル２の張力と釣り合いを保つため、平常時の状態からのケーブル２の定着版１６に対する移動に応じてばね４は伸縮する。

【0060】

前記のように頭部定着体１３を被覆するキャップ１８には、ケーブル２を含む緊張力変動表示装置１を収納するケース６が一体化することから、緊張力変動表示装置１はキャップ１８の定着版１６への設置（固定）時に同時に設置される。ここで、ケーブル２の地中に配置される区間は緊張材１１と共にグラウト材１５中に埋設されているため、ケーブル２の定着版１６から突出している区間の先端部（ばね４側の端部）、または張力伝動部材５はキャップ１８（ケース６）の設置が完了するまではばね４に接続されない状態に置かれ、キャップ１８の設置完了後にケーブル２（張力伝動部材５）がばね４に接続される。またはケーブル２（張力伝動部材５）が接続されたばね４が底板６１に接続されない状態に置かれ、キャップ１８の設置完了後にばね４が底板６１に接続される。

【0061】

緊張材１１が緊張力を与えられて地中に埋設された状態から更なる伸長も収縮もしていない図１−（ａ）に示す平常時の状態から、例えば（ｂ）に示すように地表面が不動層側へ移動した場合には、緊張材１１が弛緩することで、ケーブル２の地中に存在する区間の長さが減少し、ケーブル２の地中から突出した区間の長さが増加する。この結果、ケーブル２と釣り合いを保つばね４が復元力によって平常時から収縮するため、回転体３はばね４側へ回転する。図１−（ｂ）では回転体３に一体化し、回転体３の回転量を拡大して表示する表示針８がばね４の収縮（−）側に回転している様子を示している。緊張材１１が弛緩したとき、緊張材１１の張力は減少する。

【0062】

一方、（ａ）に示す平常時の状態から（ｃ）に示すように地表面が不動層の反対側へ移動した場合には、緊張材１１が平常時より緊張することで、ケーブル２の地中に存在する区間の長さが増加し、ケーブル２の地中から突出した区間の長さが減少する。この結果、ばね４は平常時より回転体３側へ引き寄せられ、伸長するため、回転体３はケーブル２側へ回転する。図１−（ｃ）では回転体３に一体化した表示針８がばね４の伸長（＋）側へ回転している様子を示している。緊張材１１が緊張したとき、緊張材１１の張力は増加する。

【0063】

このケーブル２の伸縮に伴い、回転体３はばね４側かケーブル２側のいずれかの側へ回転するが、回転体３の回転状況のみからは、地表面にいる観測者がいずれの側に回転しているのか、直ちに判読（認識）しにくいことがある。そこで、回転体３の回転による緊張材の張力の変動（伸縮）の観測者への伝達効果を高める目的から、図示するように回転体３に、その半径ｒより大きい長さＲを持つ表示針８が一体化させられる。表示針８は回転体３に一体化することで、回転体３の回転に連動して回転するが、先端が回転体３の回転中心回りの回転角度θを回転角度θ×長さＲの周長に拡大して表示するため、回転角度θの観測者への伝達効果を高める働きがある。

【0064】

表示針８は図３の断面図である図４、図５に示すように回転体３の支持軸３ａに接合される等により一体化し、緊張材１１の平常時の状態では図１−（ａ）に示すように先端が中立位置（０の位置）を指すように向けられる。表示針８の先端がどの位置を指す状態を中立位置とするかは任意であるが、図１−（ａ）に示すように表示針８が緊張材の軸方向を向いたときが中立位置になるように設定しておくことで、表示針８の向きから直ちに緊張材１１が伸長した（張力が増加した）状態にあるのか、収縮した（張力が減少した）状態にあるのかの判断がし易くなる。

【0065】

表示針８の先端が指し示す位置を観測者に伝達し易くする上では、図５に示すように表示針８の背面側（支持材７側）に、表示針８の平常時からの回転角度θに対応した、緊張材の張力の変動の程度を目盛化した表示板９が配置され、支持材７に接合される。表示板９は例えば図４に示すように支持板７１の表面に重なった状態で、支持板７１に接合されるハウジング７２に保持され、支持板７１に接合される。

【0066】

緊張材１１の張力の変化量ΔＴ０は緊張材１１の断面積Ａ０、弾性係数Ｅ０を用いてΔＴ０＝Ｅ０・Ａ０・（ΔＬ０／Ｌ０）として表されるため、緊張材１１の伸縮量ΔＬ０はΔＬ０＝（ΔＴ０・Ｌ０）／（Ｅ０・Ａ０）になる。

【0067】

ここで、例えば緊張材１１の断面積Ａ０＝２７０．９ｍｍ^２、弾性係数Ｅ０＝１９０ｋＮ／ｍｍ^２、自然長Ｌ０＝１５．９６ｍ、定着荷重（設計荷重）Ｔ０＝２７０．２ｋＮとしたとき、緊張材１１の張力の変化量ΔＴ０が定着荷重から２０％減少したときには、緊張材１１はΔＬ０＝（−０．２×２７０．２×１５．９６×１０００）／（２７０．９×１９０）＝−１６．７６ｍｍ収縮する。また緊張材１１の張力の変化量ΔＴ０が定着荷重から１０％減少したときには、緊張材１１はΔＬ０＝−８．３８ｍｍ収縮する。一方、緊張材１１の張力ΔＴ０が定着荷重から１０％増加したときには、同様にΔＬ０＝８．３８ｍｍ伸長し、２０％増加したときには、ΔＬ０＝１６．７６ｍｍ伸長する。

【0068】

緊張材１１の平常時からの伸縮量ΔＬ０と回転体３の回転角度Δθ（度）は、回転体３の半径をｒとしてΔＬ０＝π・ｒ・Δθ／１８０（度）の関係にあるから（Δθの単位がラジアンの場合はΔＬ０＝ｒ・Δθ）、緊張材１１の伸縮量ΔＬ０からは回転体３の回転角度ΔθがΔθ＝（１８０・ΔＬ０）／π・ｒとして求まる。

【0069】

回転体３の半径ｒ＝１５．２７ｍｍとすると、緊張材１１の張力ΔＴ０が定着荷重から１０％減少したときには、Δθ＝−３１．４度、収縮側へ回転し、２０％減少したときには、Δθ＝−６２．９度、収縮側へ回転する。一方、緊張材１１の張力ΔＴ０が定着荷重から１０％増加したときには、Δθ＝３１．４度、伸長側へ回転し、２０％増加したときには、Δθ＝６２．９度、伸長側へ回転する。

【0070】

この緊張材１１の張力の変化量ΔＴ０の程度に対応した、中立位置からの中心角度を図６に示すように扇形に形成された表示板９に表示することで、表示板９の表面側に重なる表示針８の位置から直ちに張力ΔＴ０の変動が伸長側であるか収縮側であるか、及び張力ΔＴ０の変動がどの程度であるかを把握することが可能になる。例えば図示するように張力の変化量ΔＴ０が０のときの表示針８の向きを中立位置として０を記入し、その周方向両側に上記の１０％と２０％増加時と１０％と２０％減少時の角度を表示する、扇形の中心を通る直線を記入しておけば、表示針８がどの範囲内にあるかが一見して認識されるため、観測者の理解を早める効果が生かされる。この場合、回転体３を中心方向に見たとき、扇形状の中心と回転体３の中心は一致させられる。

【0071】

表示針８（回転体３）が図１−（ａ）に示す中立位置から（ｂ）に示すようにばね４側回転しているときには、緊張材１１の緊張力が減少し、緊張材１１による地盤の拘束（安定化）の効果が低下していることを示しているから、回転角度θの程度に応じ、頭部定着体１３を被覆しているキャップ１８を定着版１６から外し、定着材１７を一旦、解除して頭部定着体１３を再緊張し、緊張材１１の緊張力を増加させることが行われる。回転角度θの程度とは、例えば回転角度が−２０％の境界線を越える等、回転角度θが一定量を越えていたときを言う。

【0072】

キャップ１８にはばね４が接続されたケース６が一体化していることから、キャップ１８を外すときには、ばね４に接続されているケーブル２（張力伝動部材５）がばね４から外されるか、ばね４がケース６（底板６１）から外され、緊張力の調整後、ケーブル２、もしくはばね４がばね４、もしくはケース６に接続される。

【0073】

一方、表示針８（回転体３）が中立位置から（ｃ）に示すようにケーブル２側へ回転したときには、緊張材１１の緊張力が平常時より増加していることを示しているから、例えば回転角度が２０％の境界線を越える等、回転角度θが一定量を越えたときに、緊張材１１の緊張力を緩め、低下させることが行われる。この場合もキャップ１８は定着版１６から外され、定着材１７は一旦、解除される。

【0074】

緊張材１１の緊張力を増加させる場合も、低下させる場合も、緊張材１１の緊張力の調整後には緊張材１１が定着材１７で定着版１６に定着させられ、ケース６付きのキャップ１８が定着版１６に固定され、頭部定着体１３の周辺が現状に復帰させられる。

【0075】

なお、表示板９に対する表示針８の位置が夜間でも容易に認識されるようにする上では、表示板９と表示針８の少なくともいずれか一方の表面に、暗闇中でも光を対象に向けることにより観測者の視点に反射光が到達する再帰反射機能を備えたシート（再帰反射材）を貼着することが有効である。

【0076】

また表示針８は回転体３に一体化することで、回転体３の回転に連動するが、この表示針８に、表示針８が回転体３の回転角度の絶対値が０から増加する向き（正の向きと負の向き）にのみ係止し、表示針８のばね４による０側への復帰時にも到達した角度の位置で表示板９との間の摩擦力等により静止した状態を維持する置き針を重ねておくことで、観測者が表示針８を認識する以前に記録した最大の回転角度を確認することが可能である。現在の表示針８が表示している回転角度より大きい最大角度を置き針が表示している場合には、緊張材１１が過去にその最大角度に対応した緊張力を負担したことがあることを示しているため、その緊張力の大きさによっては緊張材１１が降伏している可能性があることも判明し、緊張材１１（地盤アンカー１０）自体の交換の必要性の有無を判断することも可能になる。

【符号の説明】

【0077】

１……緊張力変動表示装置、
２……ケーブル、３……回転体、３ａ……支持軸、３ｂ……軸受け材、
４……ばね、５……張力伝動部材、
６……ケース、６１……底板、６１ａ……挿通孔、６２……リング、７……支持材、７１……支持板、７２……ハウジング、
８……表示針、９……表示板、
１０……地盤アンカー、
１１……緊張材、１２……アンカー体、１３……頭部定着体、
１４……削孔、１５……グラウト材、１６……定着版、１６ａ……挿通孔、
１７……定着材、１８……キャップ、１９……連結材、２０……保護ブロック。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】