JPH0344165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 本発明は、地盤内の測定の測定基準箇所に対す
る測定対象箇所の変位を変位変換器（いわゆる変
位計）により電気量に変換して検出する地盤内の
変位検出装置に関するものである。

(b) 従来技術 地盤内の変位検出装置として、沈下量測定装置
がある。この沈下量測定装置は、地下水の汲み上
げや地下工事等の都市土木に起因した地盤沈下の
調査、あるいは海洋土木に先がけ海底地盤の動的
推移等の調査において不可欠な機材であり、また
アースダムやロツクフイルダムのような盛土した
堤内土砂の鉛直方向の沈下量を測定する場合にお
いても重要なものである。

この沈下量測定装置のうち、後者のダムに用い
るものは、一般に層別沈下量測定装置または層別
沈下計と称されており、積層された各地層別にそ
の沈下量を測定するもので、ダムの施行中および
施行後に各地層別に沈下量を計測するのに広く使
用されている。

従来、この種の層別沈下量測定装置は、第１図
に示されるように、堀下げた基礎（固定層）ａの
アンカー部a₁に、例えば、塩化ビニール製のガイ
ドを兼ねた主管（支柱パイプ）ｂを接手（ジヨイ
ント）ｃを介して植設し、この主管ｂに一定の間
隔を置いて金属材による複数のクロスアームｄを
摺動し得るようにして水平に設け、このクロスア
ームｄの自由端部に各沈降板（沈下板ともいう）
ｅを取付け、他方盛土した地上ｆに突出した上記
主管ｂの上部b₁にパネル盤ｇを設け、上記地上ｆ
に設置された巻上機vhの巻上ドラムに巻装され
たケーブル（吊りロープ）ｉの一端に、電磁石に
よる磁気誘導型探索子ｊを附設し、このケーブル
ｉに繋がれた磁気誘導型探索子ｊを、上記パネル
盤ｇに附設されたガイドローラg₁を介して、上記
主管ｂに附設された上記クロスアームｄの近傍を
昇降し得るようにして設けたものである。

上述した従来の層別沈下量測定装置は、例え
ば、ダムの盛土した堤内土砂の沈下量を測定する
場合、予め、土砂に埋設された上記主管ｂ内にケ
ーブルｉをガイドローラg₁を介して繰り出し、こ
のケーブルｉの一端部に附設された磁気誘導型探
索子ｊを無接触の状態で降下させることにより、
この磁気誘導型探索子ｊが土砂によつて沈下する
上記沈降板ｅと一体の金属材によるクロスアーム
ｄの沈下量を検出し、これを上記ケーブルｉを介
して操作パネルｇの表示部g₂に感知させて、反応
のあつた所のスケールを読み取り、沈下量を測定
するようにしたものである。

しかしながら、上述した従来の層別沈下量測定
装置は、ダムの施工とともにアンカー部a₁、クロ
スアームｄ、各沈降板ｅの埋設を行わなければな
らないため、装置の設定が厄介で且つ長期に亘る
という難点がある。またダムのような人工建造物
の場合であれば、上記の手間を除外すれば該装置
を設置することは可能であるが、既成の地盤や海
底地盤の沈下量を測定する場合には、その地盤を
堀り下げた上で該装置を埋設することとなり、そ
の埋設作業スペースをとれるだけの大きな孔を穿
設することは、技術的、経済的な面より著しく実
現が困難である。

一方、上述のような従来装置の難点を解消する
には、変位変換器の本体側または、その変位変換
器の変位感知部に一端が連結された変位伝達ロツ
ドの他端に、例えば、ねじ作用により拡縮するパ
ンタグラフ形のアンカーを設け、そのパンタグラ
フ形のアンカーとねじ結合する操作ロツドを地上
に延設すればよいと考えられる。このような層別
沈下量測定装置において、これを測定対象とする
地盤に穿設した観測孔に挿入し、所定の深さ位置
で、操作ロツドを回動しパンタグラフ形のアンカ
ーを拡開させて観測孔周壁に食い込ませることに
よつて、変位伝達ロツドの他端または変位変換器
の本体側を地盤に固定することは可能である。

しかしながら、このように構成した層別沈下量
測定装置は、観測孔内の地盤（例えば土砂）を固
定部（反力部）にして操作ロツドを回すことにな
るので、地盤が相当な硬さを有しない場合には、
アンカーが空回りしてアンカーを開かせることが
できない。また、パンタグラフ形のアンカーを開
閉させる機構が重く、特に嵩張つてしまうため、
操作ロツドや変位変換器からの検出信号導出用の
ケーブル等を複数導出することができず、従つて
多層に亘る変位を検出することができないという
難点がある。

(c) 目的 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、簡単な構成で、地盤中に
穿設した観測孔内に多段のアンカーを所定深さ位
置に正確且つ確実にしかも容易に設置することが
でき、もつて既設の人工建造物や海底地盤の沈下
量等の変位を多層にわたり検出することができる
地盤内の変位検出装置を提供することにある。

(d) 構成 本発明は、地盤内の測定基準箇所に対する測定
対象箇所の変位を変位変換器により電気量に変換
して検出する地盤内の変位検出装置において、本
体側部材に対し変位感知部が相対的に変位しその
変位に対応する検出信号を出力する変位変換器
と、この変位変換器の変位感知部に一端が連結さ
れた変位伝達ロツドと、この変位伝達ロツドの他
端部に設けられスライダと少なくとも１対のリン
クとでスライダクランク機構が形成され前記スラ
イダを摺動させることにより前記対をなすリンク
が傘状に開閉するアンカー部と、このアンカー部
に近接して前記変位伝達ロツドに固定され外部よ
り圧力流体を供給または排出することにより前記
スライダを摺動せしめる流体圧ジヤツキとを備
え、地盤内に穿設された観測孔内の所定位置に挿
入し外部より圧力を高めた流体を前記流体圧ジヤ
ツキに供給することにより、前記アンカー部を傘
状に開かせて前記観測孔の側壁に圧入固定せしめ
るように構成したことを特徴とするものであり、
このような構成とすることによつて、上記目的を
完全に達成することができる。

以下、本発明の構成を、図示の一実施例に基づ
いて詳細に説明する。

第２図は、本発明の要部であるアンカー部の一
実施例の構成を示す側面図であり、測定対象であ
る地盤に穿設された観測孔内に設置された状態を
示している。

同図において、１は測定対象であるところの海
底あるいは工事現場等の地盤であり、穿孔機等に
より所定深さの観測孔２が穿たれている。３は、
この観測孔２中に挿入されたステンレス製の変位
伝達ロツドであり、その先端側には流体圧ジヤツ
キとしての油圧ジヤツキ４が取付部５により抱持
されるようにして固定されている。この油圧ジヤ
ツキ４は、変位伝達ロツド３の先端側に向けてピ
ストンロツド６が突出しており、地上部に設けら
れた図示省略の圧縮ポンプから油圧パイプ７を介
して供給される窒素ガスあるいは油によりピスト
ンロツド６の押出しが行われる。油圧ジヤツキ４
より突出したピストンロツド６の先端部は、変位
伝達ロツド３に摺動自在に嵌挿されたスライダ８
の一方の面（図においては上端面）に当接されて
いる。このスライダ８には第１のリンク９の一端
がピン１０により回動自在に枢支されており、そ
の第１のリンク９の中間部には第２のリンク１１
の一端がピン１２により回動自在に枢支されてお
り、さらにこの第２のリンク１１の他端は変位伝
達ロツド３の先端に固着されたアンカー尖端部１
３にピン１４をもつて回動自在に枢支されてい
る。これら第１のリンク９、第２のリンク１１
は、変位伝達ロツド３の囲りに４箇所対称的な位
置に配設されており、さらにスライダ８および変
位伝達ロツド３の４部材を加えて、スライダクラ
ンク機構（またはスライダクランク連鎖）を構成
するとともにこれが開いたとき観測孔２の側壁に
食いこんで変位伝達ロツド３を固定する役目を果
すアンカー部１５を構成している。１６はストツ
パであり、スライダ８がピストンロツド６により
所定距離だけ押し下げられたとき、それまで変位
伝達ロツド３内に穿設されたスリツト（図示せ
ず）内に嵌入されていたストツパ１６の一端が突
出してスライダ８の上端面を係止し、スライダ８
の上方への復帰を阻止する。１７は、後述する変
位変換器と接続されている変位伝達ロツド３を周
囲の土砂と隔絶するためのケーシングパイプであ
り、このパイプ１７によつて変位伝達ロツド３が
周囲の土砂と接触してその変位を阻止されるのが
防止される。従つて、このケーシングパイプ１７
は、摩擦係数が小さい塩化ビニール等のパイプが
用いられ、その端部は截頭円錐状のゴムシールに
よつてシーリングされている。

上述のように構成された第２図示のアンカーの
作用につき説明するに、地盤１に穿孔機等により
ボーリングを行つて観測孔２を穿つた後、油圧ジ
ヤツキ４（シリンダ）内に図示省略の圧縮ポンプ
より加圧された液体（油）を油圧パイプ７を介し
て供給すると、油圧ジヤツキ４内のピストン（図
示せず）が移動しこれに連結されたピストンロツ
ド６も次第に降下し、アンカー部１５のスライダ
８を図中、下方向に押し下げる。すると、それま
で、変位伝達ロツド３と略平行な状態に折畳まれ
ていた第１のリンク９および第２のリンク１１
は、各端部を枢支するピン１０および１４間の距
離が短くなつていくため次第に変位伝達ロツド３
に対する角度を増して行くようにして開いて行
き、遂には第２図に示すように略90°まで回動し
地盤１の観測孔２の側壁にその先端部が食い込む
（圧入する）。このようにして、変位伝達ロツド３
は、アンカー部１５により観測孔２内の所定の深
さの地盤に確実に固定される。

第３図ａは、本発明に係る変位変換器の一実施
例の構成を示す縦断面図であり、同図ｂ，ｃおよ
びｄは、それぞれ同図ａにおけるＡ−Ａ線断面
図、Ｂ−Ｂ線断面図およびＣ−Ｃ線断面図であ
る。

第３図ａ〜ｄにおいて、変位変換器１８の本体
は、円筒状の保護筒１９により外周が保護され、
その両端には蓋体２０ａ，２０ｂがそれぞれ螺合
されている。この蓋体２０ａ，２０ｂのうち、一
方の蓋体２０ａには、同実施例の場合６箇所に導
通孔２１が穿設されており、変位変換器１８内部
より変位感知部としての６本のロツド２２が繰り
出し（または繰り込み）自在な状態で突出し、そ
の突出した部分は変位変換器１８内の気密を保持
するためのシールドパイプ２３内に嵌入されてい
る。変位変換器１８より突出した各ロツド２２の
先端は、それぞれ第２図で示した変位伝達ロツド
３の一端と接続されている。蓋体２０ａのうち、
変位変換器１８内部側の面中央部には柱状をなす
台座２４が固設されている。この台座２４には、
軸方向に沿つて且つ互いに60°の角度間隔を隔て
て６枚のカンチレバー２５の一端側が固定されて
おり、そのカンチレバー２５の面は変位感知部と
しての各ロツド２２の変位方向とは直交するよう
に設定され、各ロツド２２の変位変換器１８内の
一端と各カンチレバー２５の他端との間には、そ
れぞれコイルスプリング２６が懸架されている。
カンチレバー２５の面上にはそれぞれひずみを受
けてその抵抗値変化するひずみゲージ２７が添着
されている。このひずみゲージ２７は各ロツド２
２の変位量をそれに対応する電気量に変換する。
各カンチレバー２５に添着されたひずみゲージ２
７にそれぞれ接続された出力ケーブル２８は、他
方の蓋体２０ｂの中央部で変位変換器１８の内部
に穿設された出力ケーブル保護管２９を通して変
位変換器１８の外部に導出されている。この導出
された出力ケーブル２８は、蓋体２０ｂに隣接さ
れ内部に防湿剤を充填したジヨイントボツクス３
０内において複数本まとめられ少数本の出力ケー
ブル３１としてジヨイントボツクス３０より導出
されている。ジヨイントボツクス３０の一端には
変位変換器１８全体を観測孔２内に固定する変換
器固定アンカー（後述）と結合するための結合ロ
ツド３２が取り付けられている。

このように構成された変位変換器１８は、次の
ように動作する。

地盤沈下等による各アンカー部１５（第２図
示）の位置変化は各ロツド２２に直接伝達され、
各ロツド２２の変位は各コイルスプリング２６に
より減衰されて各カンチレバー２５を撓ませる。
各カンチレバー２５の撓みはそのカンチレバー２
５に添着されたひずみゲージ２７の電気出力の変
化として各出力ケーブル２８，３１を介して地上
に設置した測定器（図示せず）によりそれぞれ検
出される。

第４図は、第２図は示すアンカー部１５と第３
図に示す変位変換器１８とを主要部とする沈下量
測定装置を海底地盤内に設置したときの状態を示
す概略側面図である。

同図において、３３は海底であり、１５ａは第
３図に示す変位変換器１８の一端側の結合ロツド
３２に取り付けられ変位変換器１８を固定するた
めの変位器固定アンカー、１５ｂ，１５ｃは、そ
れぞれ変位伝達ロツド３ｂ，３ｃを固定するため
のロツド固定アンカーである。これらのアンカー
１５ａ，１５ｂ，１５ｃは第２図に示すものと同
一の構造よりなつており、第４図上ではそれぞれ
の油圧ジヤツキ４とそれに接続し油を供給する油
圧パイプ７の図示は省略してある。

次に、第４図をもとに沈下量測定装置の設置手
順を述べる。

先ず、穿孔機により海底３３に所定深さの観測
孔２を穿設し、この観測孔２の上部に観測孔２の
崩壊を防止するためのケーシングパイプを挿入し
ておく。次に、各アンカー１５ａ，１５ｂ，１５
ｃが測定対象箇所に位置するように変位変換器１
８、変位伝達ロツド３およびアンカー１５ａ，１
５ｂ，１５ｃを互いに接続する。このようにして
接続された装置全体を、変換器固定アンカー１５
ａ側に接続した挿入ロツド（図示せず）を用いて
観測孔２内に挿入し、各アカー１５ａ，１５ｂ，
１５ｃがそれぞれ観測孔２中の所定位置に到達し
たことが確認されたならば、ロツド固定アンカー
１５ｂ，１５ｃに取付けられた油圧ジヤツキ４
（第２図示）中に圧力流体（この場合、油）を外
部の圧縮ポンプより油圧パイプ７を介して圧入す
ることにより、アンカー１５ｂ，１５ｃの第１の
リンク９を観測孔２の孔壁に張り出させ固定させ
る。外部に設置した測定器の指示計によりアンカ
ー１５ｂ，１５ｃが完全に孔壁に固定されている
ことを確認しながら、挿入ロツドで変位変換器１
８を徐徐に引上げゼロ点調整を行う。次いで、変
換器固定アンカー１５ａの油圧ジヤツキ４中にも
油を圧入して第１のリンク９を孔壁に張り出して
食い込ませることによつて、変位変換器１８の固
定を行う。これらの作業が終了した後、挿入ロツ
ドのロツクピン（図示せず）をはずして装置より
引抜き、次に観測孔２に保護のために挿入してお
いたケーシングパイプ（図示せず）を引抜く。海
上に設置された測定器により再度装置の状態ある
いはゼロ点のチエツクをした後、出力ケーブル３
１（図示していないがスプリングホース等により
外皮が保護されている）を海底３３に敷設して海
上に立ち上げる。

以上のようにして海底３３の地盤１中に設置さ
れた沈下量測定装置は、海上の測定器と接続され
た自記記録計などにより地盤１の経時変化を記録
して行く。このとき、計器により得られるデータ
は、第４図において、変換器固定アンカー１５ａ
により固定された変位変換器１８とロツド固定ア
ンカ１５ｂ、およびロツド固定アンカ１５ｃとの
間の相対的な距離の変化、すなわち変位である。
従つて、例えばロツド固定アンカー１５ｃが地盤
の変動しない固定層にある場合にはそのロツド固
定アカー１５ｃの位置を測定基準として地盤１の
各測定箇所の変位を検出することができる。ま
た、各アンカー１５ａ〜１５ｃのうち、例えば海
底に近いアンカー１５ａの絶対高さ（標高）を、
既知の水準点を基準として水準測量により求めて
おけば、他のアンカー１５ｂ，１５ｃの標高を求
めることができる。

次に、第５図は、本発明の実施例である沈下量
測定装置を地表下に設置した状態を示す概略側面
図である。

同図において、３４は道路等の地表面３５下に
設けられたマンホール室であり、このマンホール
室３４内に変位変換器１８が固定されている。マ
ンホール室３４の直下には地下鉄等のための地下
道３６があり、その地下道３６に向けて観測孔２
が穿設されている。この観測孔２中には第４図の
場合と同様にしてロツド固定アンカー１５ｂ，１
５ｃが固定設置されている。

このように地下道３６の上方に沈下量測定装置
を設置した場合には、地下道を穿設しことによる
地盤の沈下の影響を知ることができる。

上述のように構成され且つ動作する実施例によ
れば、次のような利点が得られる。

すなわち、第１図に示した従来の装置のように
ダム等の施工中でなければ事実上変位検出装置を
設置することができないものに対し、本実施例の
ものは、地盤１に穿孔機等により小径の観測孔２
を穿てばよいので、ボーリング費用が少なくて
み、ダム等の人工的な施工物のみでなく、上述し
たように海底中および地底中にも装置を簡単に設
置できるのでその設置可能範囲が著しく拡大され
る。特に、既述したように地上からアンカーを開
くために操作ロツドを回動するような方式では地
盤が軟弱であると、アンカーが設置できないとい
う難点があるが、本実施例のように、地上（また
は海上）から圧力流体をジヤツキに圧入する方式
とすれば、どんな軟弱な地盤でも確実にしかも所
定位置に正確にアンカーを設置することができ
る。

また、上記実施例は、基本的には変位変換器１
８、スライダクランク連鎖よりなるアンカー部１
５、変位伝達ロツド３および油圧ジヤツキ４の４
部材を用いているだけであるので、その構成は簡
単で、重量も軽く、特に嵩張ることもないので、
アンカー部１５を多段（層）に設置することがで
き、すなわち、多層にわたる変位を検出すること
ができる。従つて、地盤内の変状を従来より正確
に把握することができる。

尚、本発明は、上述した実施例のみに限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々の変形実施が可能である。

例えば、各アンカー部１５を、スライダ８およ
び変位伝達ロツド３を共通とする第１のリンク９
と第２のリンク１１を対とするスライダクランク
連鎖を４対用いて構成した例を示したが、地盤１
にアンカー部１５が確実に固定できるものであれ
ば、その対の数に制約はない。ただ、アンカー１
５を多段に設置する場合には、変位伝達ロツド３
や油圧パイプ７を通すスペースが多く必要となる
ので、対の数は少ない方が望ましい。

また、上述の実施例では観測孔２として縦方向
に穿設した例を示したが、横方向あるいは斜方向
に穿設した場合でも容易、確実にアンカー部を設
置することができる。

さらにまた、本発明を層別沈下量測定装置に適
用した例を示したが、地下構造物等が建設される
地下岩盤内の変位を検出する多段式岩盤変位計や
アースダムやロツクフイルダムにおける盛土各層
に埋設設備し、堤内の垂直沈下および水平方向の
拡りを長期に亘つて検出する垂直水平変位計等そ
の他にも適用することができる。

(e) 効果 以上詳述したように本発明によれば、簡単な構
成で、地盤中に穿設した観測孔内に多段のアンカ
ーを所定深さ位置に正確且つ確実にしかも容易に
設置することができ、もつて既設の人工建造物内
や海底地盤の沈下量等の変位を多層にわたり検出
することができる地盤内の変位検出装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の層別沈下量測定装置の設置状
態における側面図、第２図は、本発明の要部であ
るアンカー部の一実施例の構成を示す側面図、第
３図ａは、本発明に係る変位変換器の一実施例の
構成を示す縦断面図であり、同図ｂ，ｃおよびｄ
は、それぞれ第３図ａにおけるＡ−Ａ線断面図、
Ｂ−Ｂ線断面図およびＣ−Ｃ線断面図、第４図は
本発明の一実施例に係る沈下量測定装置を海底地
盤中に設置した状態を示す側面図、第５図は、本
発明の他の実施例に係る沈下量測定装置を地下道
直上部の地盤中に設置した状態を示す側面図であ
る。 １……地盤、２……観測孔、３，３ａ，３ｂ…
…変位伝達ロツド、４……油圧ジヤツキ、６……
ピストンロツド、７……油圧パイプ、８……スラ
イダ、９……第１のリンク、１１……第２のリン
ク、１３……アンカー尖端部、１５……アンカー
部、１５ａ……変換器固定アンカー、１５ｂ，１
５ｃ……ロツド固定アンカー、１８……変位変換
器、１９……保護筒、２２……ロツド、２４……
台座、２５……カンチレバー、２６……コイルス
プリング、２７……ひずみゲージ、２８，３１…
…出力ケーブル、３２……結合ロツド、３６……
地下道。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地盤内の測定基準箇所に対する測定対象箇所
   の変位を変位変換器により電気量に変換して検出
   する地盤内の変位検出装置において、本体側部材
   に対し変位感知部が相対的に変位しその変位に対
   応する検出信号を出力する変位変換器と、この変
   位変換器の変位感知部に一端が連結された変位伝
   達ロツドと、この変位伝達ロツドの他端部に設け
   られスライダと少なくとも１対のリンクとでスラ
   イダクランク機構が形成され前記スライダを摺動
   させることにより前記対をなすリンクが傘状に開
   閉するアンカー部と、このアンカー部に近接して
   前記変位伝達ロツドに固定され外部より圧力液体
   を供給することにより前記スライダを摺動せしめ
   る液体圧ジヤツキとを備え、地盤内に穿設された
   観測孔内の所定位置に挿入し外部より圧力を高め
   た液体を前記流体圧ジヤツキに供給することによ
   り、前記アンカー部を傘状に開かせて前記観測孔
   の側壁に圧入固定せしめるように構成したことを
   特徴とする地盤内の変位検出装置。