JPH05126506A - 地中地盤内の垂直変位計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期の計測に対しても大きな誤差を発生せず
に地中地盤の各地層の垂直変位を計測できる、地中地盤
の垂直変位を計測する装置を提供することである。 【構成】 この装置は、地中に削孔されたボーリング孔
内に吊り下げられるプローブ(12)と、ボーリング孔内の
各地層の孔壁(1) に予め固定される、プローブと反応す
る受感リング(13)と、プローブと接続される地上の指示
計(20 ′) とからなる。垂直変位を計測するための計測
要素として差動トランス(11)を有する形式のプローブ(1
2)を用いると共に、ボーリング孔壁に固定される受感リ
ング(13)に、非磁性体の金属リングを用いてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中地盤の各地層の圧
密沈下に伴う垂直変位を計測する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、例えば埋立地のような
軟弱地盤に構築物を構築する場合、盛土などの手段で強
制的に地盤の圧密沈下を促進して地盤を改良する場合、
地滑り地帯の地盤の安定度を求めて災害の前兆を捉える
場合、あるいは内海や入江のような軟弱な海底地盤の上
に人工島を造成する場合などに、地中地盤内の各々の地
層の圧密沈下に伴う垂直変位の実態を知るために使用さ
れる。

【０００３】従来の地中地盤の垂直変位計測装置は、地
中に削孔されたボーリング孔内に吊り下げられる例えば
ホール素子を用いた磁気を検出する探索子（以下プロー
ブと呼ぶ）を有し、垂直変位の計測の際には、プローブ
を巻尺を添えて孔内に吊り下ろし、ボーリング孔内の各
地層の孔壁に予め固定された磁気バンドの位置をプロー
ブにより検知し、そのときの巻尺の目盛りから各々の地
層の位置を求めている。なお、この孔内には、孔壁の崩
壊を防ぐため外周に地盤との摩擦を絶縁した角形金属製
ガイドパイプを設置し、このガイドパイプの中はプロー
ブが上下に自由に移動可能な状態に保持されている。

【０００４】このようにして、従来の垂直変位の計測は
磁気検出方式により行われ、その際地中地盤に固定され
た磁気バンドから発生する磁束が、プローブの中で微弱
な直流電圧信号に変換されて地上に伝送される。従っ
て、この方式には、微弱な直流電圧信号の検出が本質的
に保持する零点移動（０ドリフト）の誤差が大きいとい
う欠点があり、特に地中地盤の圧密沈下のような長期に
わたる計測に対し顕著に表れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、長期
の計測に対しても大きな誤差を発生せずに地中地盤の各
地層の垂直変位を計測できる、地中地盤の垂直変位計測
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による地中地盤の垂直変位計測装置は、垂
直変位を計測するための計測要素として差動トランスを
有する型式のプローブを用いると共に、ボーリング孔壁
に固定されるリングに非磁性体の金属リングを用いるこ
とを特徴とする。

【０００７】また、本発明により、上記のように構成し
た垂直変位を計測するプローブに、水平変位計測のため
の差動トランス式傾斜計を連結して一体化し、この垂直
および水平変位計測器を地上の一個の差動トランス用指
示計に一本のケーブルを介して接続すれば、地中地盤の
垂直および水平変位の計測のために後述する理由から好
都合である。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。

【０００９】図１には、本発明による地中地盤の各地層
の垂直変位を計測するプローブが計測のためにボーリン
グ孔に吊り下げられている状態を示す。

【００１０】１は地中地盤内に削孔されたボーリング孔
の孔壁を示し、２は75 mm 角で2 mm厚さのステンレスパ
イプで、ボーリング孔内に挿入されている。３は蛇腹ホ
ースで、ボーリング孔壁１とステンレスのガイドパイプ
２の摩擦抵抗を絶縁する働きをする。すなわち、地中地
盤内の圧密沈下はステンレスのガイドパイプ２に拘束さ
れることなく進行する。

【００１１】本発明による垂直変位計測装置１０は、垂
直変位計測のための差動トランス１１を内蔵したプロー
ブ１２と、ボーリング孔の孔壁１に固定された金属の受
感リング１３を有する。この受感リング１３は、圧密沈
下に伴う地中地盤の垂直変位と同じ量だけ変位する。ま
た、受感リング１３の金属の材質は、強磁性体の鉄より
は非磁性体で電気的固有抵抗の低い材質、例えば銅やア
ルミニュームが有効である。

【００１２】プローブ１２は、円筒状のハウジング１４
を有し、このハウジング１４の中の差動トランス１１
は、垂直に設置された鉄の円柱からなる鉄心１５と、こ
の鉄心の周りに巻かれた一次コイル１６と、この一次コ
イル１６の上下に分かれて鉄心の周りに巻かれた二次コ
イル１７、１７′とからなる。楕円形の矢印１８は、差
動トランス１１の一次コイル１６により発生する磁束を
表す。この磁束は、プローブ１２の外の受感リング１３
に到達しなければならない。従って、プローブ１２のハ
ウジング１４の材質は、磁気シールドの効果を持った金
属は使用に適さない。通常は、樹脂系の材質が使用され
る。結果として、このハウジング１４の部分は比重が軽
い。このプローブ１２がボーリング孔内のガイドパイプ
２内の水中に没入し、地上のケーブルに適度の吊り下が
り荷重を与えるためには10 kg 程度の高い比重の重りが
必要となる。

【００１３】一次コイル１６および二次コイル１７、１
７′の導線は、一本のケーブル１９にまとめられて地上
の指示計２０に接続されている。巻尺２１もプローブ１
２に固く結合されて同様に地上に導かれている。指示計
２０は、検流計２２と、表示ダイヤル２３を備えた零点
検出の抵抗器（指示計２０の内部に収納されている）と
を有する。

【００１４】このように構成された本発明の垂直変位計
測装置の操作を説明する。ボーリング孔内のガイドパイ
プ２の中へプローブ１２を挿入し、受感リング１３から
上方に充分離れた点（１ｍ以上）に止める。指示計２０
の零点検出の抵抗器の表示ダイヤル２３を廻して検流計
２２が零を指すように調整する。プローブ１２を静かに
降下し、受感リング１３に近づくと、零を指していた指
示計２０の検流計２２が＋または−に振れ始める。な
お、プローブ１２の降下を続けると、或る点で振れ幅が
最大値となる。さらに、わずかに降下すると、急に逆方
向の最大値まで反転する。このとき、検流計２２の針が
中央の零点を通過する点でプローブ１２を止め、巻尺２
１によりプローブ１２の深さを測る。この深さが、受感
リング１３の深さを表す。受感リング１３が地中地盤の
圧密沈下により変位すると、相対的に鉄心１５の位置が
変位したことになり、この鉄心の相対変位が二次コイル
１７、１７′の出力電圧に変換される。このようにし
て、受感リング１３の深さを正確に計測することによ
り、地中地盤の圧密沈下に伴う垂直変位を正確に把握す
ることができる。

【００１５】なお、ボーリング孔内のガイドパイプ２
は、垂直変位計測用プローブ１２の中の差動トランスに
対し、渦流効果による磁気シールドの効果をもつが、ガ
イドパイプ２の肉厚が薄く、電気的固有抵抗が高いため
磁気シールド効果は非常に少なくかつ孔内全体にわたっ
て一様に分布している。このため、垂直変位の計測に当
たって、プローブ１２の中の差動トランス１１は75 mm
角、2 mm厚さのガイドパイプ２の中よりボーリング孔壁
１に固定された受感リング１３の位置を支障なく正確に
検知することができる。

【００１６】さらに、本発明により、上記の構造の垂直
変位計測用プローブ１２の下に、図２と図３に示すよう
に、従来周知の地中地盤の水平変位計測用の振子形差動
トランス式傾斜計３０を連結して一体化し、垂直および
水平変位計測器を構成することができる。

【００１７】この周知の差動トランス式傾斜計３０は、
支点３１に吊り板３２により吊り下げられた差動トラン
スの鉄心３３を有し、この鉄心３３の左右に、それぞれ
一次コイル３４と二次コイル３５からなる二段巻きのコ
イルが配置されている。この差動トランスが収納された
ハウジング３６の一側面の上下にローラ３７、３７′が
取りつけられ、これらのローラに依りボーリング孔内に
挿入された75 mm 角のガイドパイプ２の内面の傾斜角が
検出される。ハウジング３６の反対側の側面の上下には
板ばね３８、３８′が取りつけられていて、これらの板
ばねにより傾斜計３０のローラ３７、３７′が常にガイ
ドパイプ２の内面に押し付けられる。ローラ３７、３
７′により検出された傾斜角は、鉄心３３の変位に変換
され、次いで鉄心３３の変位は二次コイル３５の出力電
圧に変換される。 水平変位の計測の際には、各深度毎
（通常１ｍピッチ）の傾斜角を計測し、ガイドパイプ２
の計測ピッチ毎の水平変位を算出し、そしてガイドパイ
プ２の最下端を基点とし、１ｍ毎の水平変位を上方に累
積計算し、ガイドパイプ２全体の変形状態（水平変位）
を把握することができる。

【００１８】本発明によるプローブ１２と傾斜計３０と
の連結は、厚肉のビニールホース３９により行い、その
間に適当な可撓性を保持するのがよい。傾斜計３０の差
動トランス用ケーブル４０は前記ビニールホース３９の
中を通ってプローブ１２の中へ導かれ、さらにプローブ
１２の差動トランスの導線と共にケーブル１９′にまと
められて地上の一つの指示計２０′へ導かれる。その
際、プローブ１２の差動トランスの一次コイル１６と傾
斜計３０の差動トランスの一次コイル３４の導線は共通
利用し、一本のケーブル１９′内にまとめて地上へ導く
ことができる。なお、指示計２０′は、垂直変位と水平
変位の両方を計測するために、前述した検流計２２と抵
抗器の表示ダイヤル２３の他に、垂直水平切替器４１を
設けなければならない。また、プローブ１２と共に用い
る傾斜計３０は、完全に磁気シールドされたハウジング
３６の中にあることが要求されるので、そのハウジング
３６には鉄材が使用され、その結果傾斜計３０の全重量
と比重が非常に大きくなり、前記プローブ１２の重りと
しての効果を充分に果たすことができる。

【００１９】なお従来は、地中地盤の水平変位の計測を
上記の差動トランス式傾斜計３０を用いて行い、かつこ
れとは別に地中地盤の垂直変位の計測を磁気検出方式に
よる垂直変位計測により行っていたので、地中地盤の水
平および垂直変位の計測はランニングコストが高くなっ
ていた。また、前述したように、従来の垂直変位の計測
は、信号を直流電圧（磁気検出素子により）に変換し、
またこれと別個に行われる水平変位の計測は信号を交流
電圧（差動トランスにより）に変換していた。このよう
に、両者は原理的にも構造的にも全く異なるセンサであ
るから、各々別々の系統で別々の指示計により表示しな
ければならなかった。そのため、センサ、ケーブル、指
示計を各々別個に設けなければならないので、イニシャ
ルコストが高くなっていた。

【００２０】しかしながら、本発明により、プローブ１
２と傾斜計３０を連結して一体化して、垂直および水平
変位計測器を構成することにより、一本のケーブル１
９′と一本の巻き尺２１と一個の指示計２０′を組み合
わせて計測することができ、イニシャルコストが減少す
る。さらに、計測の実施に際しては、前記の垂直および
水平変位計測器を使用すれば、一回の上げ下げで垂直変
位と水平変位を一挙に計測でき、ランニングコストが半
減する。

【００２１】

【発明の効果】請求項１に記載の装置では、地中地盤の
垂直変位計測の検出要素が差動トランスによる交流方式
を用いているので、従来用いていた磁気検出の直流方式
による零ドリフトが消滅し、誤差要因の一つがなくなっ
た。

【００２２】請求項２に記載の装置では、地中地盤の垂
直変位と水平変位計測を差動トランス式に統一し、上下
に連結して一体化したので、共通部品はケーブル、巻き
尺、指示計をそれぞれ一個に節減することができる。ま
た、垂直変位と水平変位の計測を垂直および水平変位計
測器の一回の上げ下げにより行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】地中に削孔されたボーリング孔に挿入された本
発明による地中地盤の垂直変位を計測するための装置を
示す概略的な縦断面図である。

【図２】図１の地中地盤の垂直変位計測器と慣用の差動
トランス式傾斜計の連結により一体化された本発明によ
る垂直および水平変位計測器の上半分の部分縦断面図
で、垂直変位計測器が示されている。

【図３】本発明による垂直および水平変位計測器の下半
分の部分縦断面図で、水平変位を検出するための差動ト
ランス式傾斜計が示されている。

【符号の説明】

１ ボーリング孔壁 １１ 差動トランス １２ プローブ １３ リング １９′ ケーブル ２０，２０′ 指示計 ３０ 差動トランス式傾斜計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に削孔されたボーリング孔内に吊り
   下げられるプローブと、ボーリング孔内の各地層の孔壁
   に予め固定される、プローブと反応するリングと、プロ
   ーブと接続される地上の指示計とからなる、地中地盤の
   各地層の圧密沈下に伴う垂直変位を計測する装置におい
   て、垂直変位を計測するための計測要素として差動トラ
   ンスを有する型式のプローブを用いると共に、ボーリン
   グ孔壁に固定されるリングに非磁性体の金属リングを用
   いることを特徴とする地中地盤内の垂直変位計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の垂直変位を計測するプ
   ローブに、水平変位計測のための差動トランス式傾斜計
   を連結して一体化し、この垂直および水平変位計測器を
   地上の一個の差動トランス用指示計に一本のケーブルを
   介して接続したことを特徴とする地中地盤内の垂直およ
   び水平変位計測装置。