特許 6553479 モニタリングシステム、モニタリング方法

(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】6553479

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】モニタリングシステム、モニタリング方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 21/00 20060101AFI20190722BHJP

   G08B 21/10 20060101ALI20190722BHJP

   G01B 11/16 20060101ALI20190722BHJP

   G01N 21/47 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   G01D21/00 D

   G08B21/10

   G01B11/16 Z

   G01N21/47 Z

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-206125(P2015-206125)

(22)【出願日】2015年10月20日

(65)【公開番号】特開2017-78617(P2017-78617A)

(43)【公開日】2017年4月27日

【審査請求日】2018年4月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390021119

【氏名又は名称】ヒエン電工株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】曽我部 直樹

(72)【発明者】

【氏名】今井 道男

(72)【発明者】

【氏名】山本 徹

(72)【発明者】

【氏名】山野辺 慎一

(72)【発明者】

【氏名】大窪 一正

(72)【発明者】

【氏名】千桐 一芳

(72)【発明者】

【氏名】小林 俊之

(72)【発明者】

【氏名】及川 雅司

(72)【発明者】

【氏名】山田 眞人

(72)【発明者】

【氏名】松原 喜之

(72)【発明者】

【氏名】中上 晋志

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０２１６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３３８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８１０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６６８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２１４５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ２１／００

Ｇ０１Ｂ １１／１６

Ｇ０１Ｎ ２１／４７

Ｇ０８Ｂ ２１／１０

Ｅ０２Ｄ ５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に挿入された棒材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、
第１のグラウンドアンカーの地盤への打設時に、前記光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、
前記歪分布から地盤の特性値として前記第１のグラウンドアンカーによる地盤への導入応力を求める特性値算出装置と、
前記特性値に基づいて決定された緊張力で緊張して地盤に打設された第２のグラウンドアンカーと、
を含むことを特徴とするモニタリングシステム。

【請求項2】

前記棒材は螺旋状に撚り合せたPC鋼線を有する緊張材であり、
前記光ファイバーケーブルは隣り合う前記PC鋼線の間に沿わせて螺旋状に配置され、
前記PC鋼線および前記光ファイバーケーブルの外側で防食被覆がされていることを特徴とする請求項１記載のモニタリングシステム。

【請求項3】

前記緊張材は、一端を前記地盤内に固定し、他端を前記地盤の斜面に定着した第３のグラウンドアンカーであることを特徴とする請求項２記載のモニタリングシステム。

【請求項4】

前記光ファイバーケーブルの光ファイバーに検査光を入射して反射光を検出し、光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布を計測する光量分布計測装置と、
前記光量分布から異常検出を行う異常検出装置と、
を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のモニタリングシステム。

【請求項5】

異常が検出された場合に警報を行う警報装置を更に含むことを特徴とする請求項４記載のモニタリングシステム。

【請求項6】

歪分布計測装置により、地盤に挿入された棒材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を第１のグラウンドアンカーの地盤への打設時に計測し、
特性値算出装置により、前記歪分布から地盤の特性値として前記第１のグラウンドアンカーによる地盤への導入応力を求め、
第２のグラウンドアンカーを、前記特性値に基づいて決定された緊張力で緊張して地盤に打設することを特徴とするモニタリング方法。

【請求項7】

前記棒材は螺旋状に撚り合せたPC鋼線を有する緊張材であり、
前記光ファイバーケーブルは隣り合う前記PC鋼線の間に沿わせて螺旋状に配置され、
前記PC鋼線および前記光ファイバーケーブルの外側で防食被覆がされていることを特徴とする請求項６記載のモニタリング方法。

【請求項8】

前記緊張材は、一端を前記地盤内に固定し、他端を前記地盤の斜面に定着した第３のグラウンドアンカーであることを特徴とする請求項７記載のモニタリング方法。

【請求項9】

光量分布計測装置により、前記光ファイバーケーブルの光ファイバーに光を入射して反射光を検出し、光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布を計測し、
異常検出装置により、前記光量分布から異常検出を行い、
異常が検出された場合に、前記光ファイバーケーブルを前記歪分布計測装置に接続し、前記歪分布計測装置による前記歪分布の計測と、前記特性値算出装置による前記特性値の算出を行うことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載のモニタリング方法。

【請求項10】

異常が検出された場合に、警報装置により警報を行うことを特徴とする請求項９記載のモニタリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤のモニタリングシステムおよびモニタリング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤斜面の崩壊等の災害を防ぐため、現在様々な対策が行われている。その一つとして、地盤斜面のモニタリングを行い斜面の状態を得てその崩壊等を予測することがある。従来、このようなモニタリングはGPS測量で地盤斜面の挙動を計測することで行われる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2003-217054号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のモニタリング方法では詳細な計測ができず、例えば地盤内部の応力状態に起因する地盤の特性値を詳細に計測することはできなかった。

【0005】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、地盤の特性値を詳細に計測できるモニタリングシステム等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前述した課題を解決するための第１の発明は、地盤に挿入された棒材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルと、第１のグラウンドアンカーの地盤への打設時に、前記光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測する歪分布計測装置と、前記歪分布から地盤の特性値として前記第１のグラウンドアンカーによる地盤への導入応力を求める特性値算出装置と、前記特性値に基づいて決定された緊張力で緊張して地盤に打設された第２のグラウンドアンカーと、を含むことを特徴とするモニタリングシステムである。

【0007】

前記棒材は螺旋状に撚り合せたPC鋼線を有する緊張材であり、前記光ファイバーケーブルは隣り合う前記PC鋼線の間に沿わせて螺旋状に配置され、前記PC鋼線および前記光ファイバーケーブルの外側で防食被覆がされていることが望ましい。緊張材は例えば一端を前記地盤内に固定し、他端を前記地盤の斜面に定着したグラウンドアンカーである。

【0008】

第１の発明のモニタリングシステムは、前記光ファイバーケーブルの光ファイバーに検査光を入射して反射光を検出し、光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布を計測する光量分布計測装置と、前記光量分布から異常検出を行う異常検出装置と、を更に含むことが望ましい。また、異常が検出された場合に警報を行う警報装置を更に含むことも望ましい。

【0009】

第２の発明は、歪分布計測装置により、地盤に挿入された棒材の長手方向に沿って取り付けられた光ファイバーケーブルの光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を第１のグラウンドアンカーの地盤への打設時に計測し、特性値算出装置により、前記歪分布から地盤の特性値として前記第１のグラウンドアンカーによる地盤への導入応力を求め、第２のグラウンドアンカーを、前記特性値に基づいて決定された緊張力で緊張して地盤に打設することを特徴とするモニタリング方法である。

【0010】

前記棒材は螺旋状に撚り合せたPC鋼線を有する緊張材であり、前記光ファイバーケーブルは隣り合う前記PC鋼線の間に沿わせて螺旋状に配置され、前記PC鋼線および前記光ファイバーケーブルの外側で防食被覆がされていることが望ましい。緊張材は例えば一端を前記地盤内に固定し、他端を前記地盤の斜面に定着したグラウンドアンカーである。

【0011】

第２の発明のモニタリング方法では、光量分布計測装置により、前記光ファイバーケーブルの光ファイバーに光を入射して反射光を検出し、光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布を計測し、異常検出装置により、前記光量分布から異常検出を行い、異常が検出された場合に、前記光ファイバーケーブルを前記歪分布計測装置に接続し、前記歪分布計測装置による前記歪分布の計測と、前記特性値算出装置による前記特性値の算出を行うことが望ましい。また異常が検出された場合に、警報装置により警報を行うことが望ましい。

【0012】

本発明では、長手方向に沿って光ファイバーケーブルを取付けた棒材を地盤に挿入し、地盤内の応力状態に応じて棒材ひいては光ファイバーケーブルの光ファイバーが歪むことを利用し、光ファイバーの延長に沿った歪分布をBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)、BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)、FBG(Fiber Bragg Grating)方式等の手法により計測することで、地盤内部の応力状態に起因する様々な特性値を精緻に得ることができ、災害防止等につながる。

【0013】

また棒材として緊張材を用い、緊張材をグラウンドアンカーとすることで、地盤の補強時に本発明のモニタリング方法を適用できる。さらに前記の防食被覆を行うことで、光ファイバーケーブルが棒材に好適に固定される。

【0014】

ただし、BOTDR、BOCDA、FBG方式等による計測装置は高価であるので、常時は安価なOTDR(Optical
Time Domain Reflectometer）方式による計測装置を用いて光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布から異常検出を行い、異常時に警報を発するなどしてBOTDR、BOCDA、FBG方式等による計測装置に切り替え、歪分布の計測と地盤の特性値の算出を行うようにしておくと全体として低コストである。

【発明の効果】

【0015】

本発明により、地盤の特性値を詳細に計測できるモニタリングシステム等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】モニタリングシステム１を示す図

【図2】光ファイバー組込式PC鋼材１０、１０’を示す図

【図3】PC３０のハードウェア構成を示す図

【図4】地盤４のモニタリング方法を示すフローチャート

【図5】光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪を示す図

【図6】地盤４の解析について示す図

【図7】モニタリングシステム１’を示す図

【図8】モニタリングシステム１ａを示す図

【図9】地盤４のモニタリング方法を示すフローチャート

【図10】モニタリングシステム１ｂを示す図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0018】

[第１の実施形態]
（１．モニタリングシステム１）
図１は本発明の第１の実施形態に係るモニタリングシステム１を示す図である。モニタリングシステム１は地盤４のモニタリングを行うものであり、光ファイバー組込式PC鋼材１０（棒材）、モニタリング部２等を有する。

【0019】

光ファイバー組込式PC鋼材１０は、光ファイバーケーブルを長手方向に沿って取付けたPC鋼材（緊張材）である。光ファイバー組込式PC鋼材１０は、従来のグラウンドアンカーと同様にして地盤４に打設し、地盤４に圧縮力を導入して補強を行う。

【0020】

図２は光ファイバー組込式PC鋼材１０を示す図である。図２（ａ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０の端部を側方から見た図であり、図２（ｂ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向と直交する方向の断面を見た図である。

【0021】

本実施形態では、光ファイバー組込式PC鋼材１０として、中心のPC鋼線１１の周囲に６本のPC鋼線１１を螺旋状に撚り合わせたPC鋼撚り線が用いられる。

【0022】

光ファイバーケーブル１２（以下、ケーブルということがある）は隣り合うPC鋼線１１の間に沿わせて光ファイバー組込式PC鋼材１０の外面で螺旋状に配置され、光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿って略全長に渡り連続的に取り付けて一体化される。ケーブル１２は光ファイバーを被覆材等で被覆したものであり、BOTDR、BOCDA、FBG等の既知の手法により光ファイバーの長手方向に沿った歪分布を計測するために用いられる。

【0023】

各PC鋼線１１の長手方向と直交する方向の断面は略円形であり、ケーブル１２の長手方向と直交する方向の断面は略三角形状となっている。ケーブル１２は断面の略三角形の頂点を中心のPC鋼線１１に向けることで、隣接するPC鋼線１１の間の隙間に収まりよく配置でき、図２（ｂ）の点線で示す光ファイバー組込式PC鋼材１０の外接六角形内にうまく収めることができる。

【0024】

なお、光ファイバーケーブル１２は、PC鋼線１１との接着力が、光ファイバー組込式PC鋼材１０の周囲に充填される後述の充填材４２との接着力より大きくなるように接着される。例えば、撚り合わせたPC鋼線１１およびケーブル１２の外側で防食被覆を施すことは、ケーブル１２のPC鋼材１１への接着力の向上とグラウト等の充填材４２との接触を防ぐ上で好適である。図２（ｃ）は防食被覆を施した光ファイバー組込式PC鋼材１０’の例であり、この例では、防食被覆として、PC鋼線１１やケーブル１２がPE(ポリエチレン)管等の外管１５内に収容され、外管１５の内部に防食材１６が充填される。

【0025】

図１に示すように、光ファイバー組込式PC鋼材１０は、地盤４に形成した穴４１に挿入して一方の端部を固定部１３で地盤４に固定し、他方の端部を緊張して支圧板１４で地盤斜面に定着し、穴４１内を充填材４２で充填し地盤４と一体化することでグラウンドアンカーとして地盤補強に用いられる。

【0026】

モニタリング部２は、計測装置２０（歪分布計測装置）、PC３０（特性値算出装置）等を有する。モニタリング部２は、光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を行い、歪分布のデータから地盤の特性値を算出する。

【0027】

計測装置２０はケーブル１２と接続され、光ファイバーに検査光を入射して光ファイバーからの反射光を検出し、反射光の分析を行うことでBOTDR、BOCDA、FBG等の手法による歪分布の計測を行う。計測した歪分布のデータはPC３０に入力される。

【0028】

BOTDR、BOCDA、FBG等の手法は既知である（例えば、特開2008-224338号公報、特開2009-236813号公報、特開2012-132927号公報参照）ので簡単に説明すると、例えばBOTDR方式では計測装置２０によって光ファイバーに検査光を入射するとともに反射光としてブリルアン散乱光を検出し、そのスペクトルを分析する。詳細は省略するが、検査光の入射から反射光の検出までの時間遅れによって反射光の発生位置を特定し、反射光における周波数のシフト量から当該位置での歪の値が得られる。

【0029】

BOCDA方式の場合、折り返して配置したケーブル１２の両端を計測装置２０に接続し、計測装置２０によって光ファイバーの両端から検査光を入射する。詳細は省略するが、BOCDA方式では両検査光の制御によりブリルアン散乱光の発生位置を制御し、その位置でのブリルアンゲインスペクトルから周波数のシフト量を得ることで歪を計測できる。BOTDR、BOCDA方式のいずれの場合でも光ファイバーの長手方向に沿った連続的な歪分布の計測を行うことができる。

【0030】

FBG方式の場合、光ファイバーの長手方向の複数の位置に屈折率を変化させた回折格子を設けておき、計測装置２０によって検査光を光ファイバーに入射して反射光を検出する。詳細は省略するが、FBG方式では反射光における周波数のシフト量から各回折格子における歪を計測でき、各回折格子の位置での歪の値から光ファイバーの長手方向に沿った断続的な歪分布の計測を行うことができる。

【0031】

図１の説明に戻る。PC３０は、計測装置２０から入力された歪分布のデータを表示したり、歪分布のデータから地盤の特性値を算出する。

【0032】

図３はPC３０のハードウェア構成を示す図である。図３に示すように、PC３０は、例えば制御部３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信部３５等をバス３６により接続して構成されたコンピュータにより実現できる。但しこれに限ることなく、適宜様々な構成をとることができる。

【0033】

制御部３１は、CPU、ROM、RAMなどから構成される。CPUは、記憶部３２、ROMなどの記録媒体に格納されたPC３０の処理に係るプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行する。ROMは不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOSなどのプログラム、データなどを恒久的に保持している。RAMは揮発性メモリであり、記憶部３２、ROMなどからロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部３１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。

【0034】

記憶部３２は例えばハードディスクドライブであり、制御部３１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OSなどが格納される。これらのプログラムやデータは、制御部３１により必要に応じて読み出され、RAMに移して実行される。

【0035】

入力部３３はデータの入力を行い、例えばキーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。
表示部３４は、液晶パネルなどのディスプレイ装置等を有する。
通信部３５は、ネットワークを介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置との間で通信を行う。
バス３６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

【0036】

（２．地盤４のモニタリング方法）
次に、本実施形態に係る地盤４のモニタリング方法について図４等を参照して説明する。図４は地盤４のモニタリング方法を示すフローチャートである。

【0037】

本実施形態では、光ファイバー組込式PC鋼材１０をグラウンドアンカーとして地盤４に打設する（Ｓ１１）。また、光ファイバー組込式PC鋼材１０の光ファイバーケーブル１２を計測装置２０に接続し（Ｓ１２）、光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を開始する（Ｓ１３）。

【0038】

図５（ａ）に示すように、光ファイバー組込式PC鋼材１０が地盤４からせん断力Ｓを受けて歪むと光ファイバーケーブル１２（図２参照）の光ファイバーも同様に歪む。図５（ｂ）に示すように、せん断力Ｓが大きいほど歪も大きくなり、光ファイバーの歪と地盤４から受けるせん断力Ｓは相関する。従って、光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の値から地盤４内の応力状態に起因する様々な地盤４の特性値を算出できる。

【0039】

フローチャートの説明に戻る。PC３０は光ファイバーの歪分布のデータを計測装置２０から取得し、歪分布から地盤４の特性値として地盤４の滑り面の位置を算出する（Ｓ１４）。

【0040】

本実施形態では、例えば有限要素法等を用いて地盤４の解析を予め行い、図６（ａ）に示すような地盤４の滑り面の位置４３ａ〜４３ｄと、滑り面が各位置４３ａ〜４３ｄにある場合の光ファイバー組込式PC鋼材１０の長手方向に沿った歪分布の形状、大きさ等の関係を求め、PC３０の記憶部３２に記憶しておく。そして、計測装置２０から取得した光ファイバー（光ファイバー組込式PC鋼材１０）の歪Pの分布（図６（ｂ）参照）と一致する歪分布となる滑り面の位置（図６（ｂ）の例では位置４３ｃ）を、地盤４の滑り面の位置として算出する。

【0041】

計測装置２０は光ファイバーの歪分布をリアルタイムで計測し、PC３０は歪分布の値を取得して滑り面の位置を継時的に算出する。こうして地盤４の滑り面の位置を継時的に求めることで地盤４のモニタリングを行う。PC３０は、歪分布の形状、大きさの時間変化から滑り面の将来予測を行うことも可能である。

【0042】

Ｓ１４で算出する地盤４の特性値は滑り面の位置に限らず、上記と同様の手法で歪分布から斜面の位置を算出し、歪分布の形状、大きさの時間変化から斜面の移動量を同定して斜面の挙動を評価することも可能である。

【0043】

このように、歪分布の計測と解析の組合せで地盤４内の応力状態に起因する様々な地盤４の特性値が詳細に算出できる。例えば、各種条件(降雨、地震時など)下での地盤斜面を対象とした解析シミュレーションに歪分布の計測結果を用い、シミュレーションの実施により、歪分布やその時間変化から地盤４の特性値として斜面崩壊リスクの算出や今後の予測を行って地盤４の健全性を評価することもできる。その他、別のグラウンドアンカーを打設した際に計測された歪分布やその時間変化から、当該グラウンドアンカーによる地盤４への導入応力を地盤４の特性値として算出、評価し、更に別のグラウンドアンカーを打設する時の緊張力等を決定する際に用いることも可能である。

【0044】

以上説明したように、本実施形態では、長手方向に沿って光ファイバーケーブル１２を取付けた光ファイバー組込式PC鋼材１０を地盤４に挿入し、地盤４内の応力状態に応じて光ファイバー組込式PC鋼材１０ひいては光ファイバーケーブル１２の光ファイバーが歪むことを利用し、光ファイバーの延長に沿った歪分布をBOTDR、BOCDA、FBG方式等により計測することで、地盤４内の応力状態に起因する様々な特性値を精緻に得ることができ、災害防止等につながる。

【0045】

本実施形態では光ファイバー組込式PC鋼材１０をグラウンドアンカーとすることで、地盤４の補強時にモニタリングを行うことができる。また、前記の防食被覆を行うことで、撚り合わせたPC鋼線１１に対し光ファイバーケーブル１２が好適に固定される。しかしながらこれに限ることはなく、地盤４に挿入する棒材であれば同様の光ファイバーケーブル１２を長手方向に取り付けてモニタリングに用いることができ、また設置位置も地盤４の斜面に限らない。

【0046】

その他、図７のモニタリングシステム１’に示すように、モニタリング部２’において、例えばBOTDRとFBGなど複数の手法による計測を行う複数の計測装置２０ａ、２０ｂを設けることもできる。モニタリング部２’では、光ファイバーケーブル１２に接続された光スイッチ２１により、どちらの方法で光ファイバーの歪分布の計測を行うかを定めることができる。

【0047】

次に、本発明に係るモニタリングシステムの別の例について第２の実施形態として説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、同様の構成については同じ符号を付すなどして説明を省略する。

【0048】

[第２の実施形態]
（１．モニタリングシステム１ａ）
図８は第２の実施形態に係るモニタリングシステム１ａを示す図である。図８に示すモニタリングシステム１ａは、モニタリング部２ａとして計測装置２０ｃ、PC３０、警報装置５０を含む。

【0049】

計測装置２０ｃ（光量分布計測装置）はケーブル１２と接続され、OTDR方式による異常検出を行うため、光ファイバーに検査光を入射して光ファイバーからの反射光を検出し、その分析を行う。OTDR方式による計測装置２０ｃは安価で常設に好適であり、本実施形態ではOTDR方式による計測装置２０ｃを用いて常時のモニタリングを行う。

【0050】

OTDR方式は既知であるので簡単に説明すると、光ファイバーに検査光を入射させてその反射光の光量（強度）を計測するものである。詳細は省略するが、OTDR方式では検査光の入射から反射光の検出までの時間遅れによって反射光の発生位置を特定するとともに、その位置で生じた反射光の光量（すなわち、検査光に対する光損失）を得ることで、光ファイバーの長手方向に沿った各位置で生じた反射光の光量（光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布）を計測できる。

【0051】

計測装置２０ｃによって計測された反射光の光量分布のデータはPC３０に入力される。地盤４内部のせん断力などにより光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪み、PC鋼線１１の破断や損傷が生じて光ファイバーが歪んだり、あるいは光ファイバー自体の損傷や破断等が生じると上記の光量分布が変化するので、OTDR方式ではこの光量分布により異常検出を行うことができる。

【0052】

PC３０（異常検出装置）は計測装置２０ｃから入力された反射光の光量分布のデータを表示したり、反射光の光量分布から異常検出を行う。例えば光ファイバーやPC鋼線１１の破断を異常として検出する場合、それらの異常に対応させて判定に用いる閾値を定め、閾値との比較により任意の位置での反射光の光量やその変動が異常値と判定された場合に警報装置５０に警報信号を出力する。上記の変動は、隣接位置の光量との差であってもよいし、光量の時間変化であってもよい。

【0053】

警報装置５０は、PC３０からの警報信号の入力に応じて警報を発信する。警報は、無線による管理者へのシグナル送信、メール送信、現地でのアラーム、光表示等によって、視覚的あるいは聴覚的な警報の発信を行うものである。

【0054】

（２．地盤４のモニタリング方法）
次に、図９等を参照して本実施形態に係る地盤４のモニタリング方法について説明する。図９は地盤４のモニタリング方法を示すフローチャートである。

【0055】

本実施形態においても、光ファイバー組込式PC鋼材１０をグラウンドアンカーとして地盤４に打設する（Ｓ２１）。また、OTDR方式による計測装置２０ｃ等を設け、光ファイバー組込式PC鋼材１０の光ファイバーケーブル１２を計測装置２０ｃに接続する（Ｓ２２）。そして前記したように計測装置２０ｃによって光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布の計測を開始し、PC３０によって光量分布による異常検出を開始する（Ｓ２３）。

【0056】

計測装置２０ｃは光ファイバーの長手方向に沿った反射光の光量分布をリアルタイムで計測し、PC３０は光量分布の値を取得して経時的に異常検出を行う。

【0057】

異常を検出しない場合（Ｓ２４；ＮＯ）にはそのまま異常検出を続けるが、前記したように反射光の光量分布から破断等の異常を検出した場合（Ｓ２４；ＹＥＳ）、PC３０から警報装置５０に警報信号を出力し、警報装置５０により警報を発信する（Ｓ２５）。

【0058】

この警報に応じて、管理者等は地盤４等の危険性を認識でき、適切な処置を施すことができる。本実施形態では、必要に応じて光ファイバー組込式PC鋼材１０や光ファイバー等の修復、地盤４の補強等を行い、モニタリングシステム１ａとして計測装置２０（図８参照）を設置し詳細点検として第１の実施形態の手法によるモニタリングを行う。

【0059】

すなわち、光ファイバーケーブル１２を計測装置２０に接続し（Ｓ２６）、前記と同様に光ファイバーの長手方向に沿った歪分布の計測を開始する（Ｓ２７）。

【0060】

PC３０（特性値算出装置）は第１の実施形態と同様に歪分布から地盤４の特性値を算出し（Ｓ２８）、地盤４のモニタリングを行い健全性などを評価する。歪分布や地盤４の特性値を閾値と比較して異常検出を行い、これらの値やその変動が異常値と判定された場合に警報装置５０により前記と同様の警報を行うことも可能である。前記したモニタリングシステム１においても同様の警報装置５０を設け上記のような警報を行うようにしてもよい。

【0061】

本実施形態では、常時は安価であり常設に好適なOTDR方式による計測装置２０ｃを用いて異常検出を行い、警報装置５０により異常を管理者等に認識させ、異常発生時に適切な処置を施すことができる。本実施形態では第１の実施形態のモニタリング方法を実施し詳細なモニタリングを行うが、この場合でも常時にOTDR方式によるモニタリングを行うことで、全体として低コストなシステムとできる。なお、第１の実施形態によるモニタリングに切り替えるタイミングは上記のような異常発生時に限らず、数年に１回など定期的なものであってもよい。

【0062】

また、本実施形態のOTDR方式によるモニタリング方法は、グラウンドアンカーとして地盤４に打設した光ファイバー組込式PC鋼材１０に適用するものに限らない。例えば図１０（ａ）、（ｂ）のモニタリングシステム１ｂは、光ファイバー組込式PC鋼材１０を用いて橋梁の主桁等の桁材６０にプレストレスを導入した場合の適用例であり、光ファイバー組込式PC鋼材１０に加え、計測装置２０ｃ、PC３０、警報装置５０等からなるモニタリング部２ｂを有する。なお図１０（ａ）、（ｂ）の桁材６０は箱桁の一部を示したものである。

【0063】

図１０（ａ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０を桁材６０の内部に通して内ケーブルとして用いた例であり、図１０（ｂ）は光ファイバー組込式PC鋼材１０を桁材６０の張出部６１に通して外ケーブルとして用いた例である。

【0064】

これらの場合、例えば桁材６０に加わるせん断力が大きくなると、光ファイバー組込式PC鋼材１０の歪み、PC鋼線１１の破断や損傷が生じて光ファイバーが歪んだり、あるいは光ファイバー自体の損傷や破断等が生じて上記の光量分布が変化するので、前記のＳ２１〜Ｓ２５の手順で異常検出とこれによる警報発信により桁材６０の危険性を認識でき、適切な処置が施せるようになる。

【0065】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0066】

１、１’、１ａ、１ｂ；モニタリングシステム
２、２’、２ａ、２ｂ；モニタリング部
４；地盤
１０、１０’；光ファイバー組込式PC鋼材
１１；PC鋼線
１２；光ファイバーケーブル
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ；計測装置
２１；光スイッチ
３０；PC
４３ａ〜４３ｄ；滑り面
５０；警報装置
６０；桁材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】