JP5292864B2 - ダム堤体の変位計測装置 - Google Patents
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Description
従来において、ダムの堤体の変位を計測する手段として、プラムライン装置がある(特許文献1参照)。
図10はプラムライン装置301の概略構成図である。ダム堤体310は貯水320を堰き止める。ダム堤体301の内部には、竪穴330が掘られ、その竪穴330には上方からライン340が垂下される。竪穴330には少なくとも一つ以上の計測室351、352が設けられ、計測器が固定設置される。計測室351、352に設置された計測器は、自身とライン340との距離を測定する。それぞれの計測器とラインとの距離の変化から、ダム堤体310の変位を計測する手段がプラムライン装置301である。
また、変位を計測する計測器を設置する計測室も、ダム建設時に建設される必要があり、計測室以外の他の地点では変位を計測することができないという問題がある。
これにより、傾斜計にて傾斜量を検出し、この検出結果である傾斜量から変位を算出するようにしたので、傾斜量がわかれば、ダムの変位を算出することができるようになり、これにより、コンパクトで可搬性のある傾斜計を用いて、ダム堤体の変位を低コストに測定することができる。
また、本発明は、前記傾斜計付近の温度を測定する温度計と、前記温度計により測定した温度を基に、前記傾斜計が測定した傾斜角を補正する温度補正手段と、を更に具備する。
図1に示すように、ダム堤体3は川などの貯水5を堰き止める。通常、ダム堤体3の内部には、ダムの運転を管理する管理制御室、漏水等を監視する監視室、エレベータ用の竪穴及びエレベータ乗降口を含むエレベータ室、それらを結ぶダム内通路等が設けられる。ここでは、図1に示すダム内通路11−1に変位計測装置の傾斜計21−1が設けられた場合を例に説明する。例えば、初期位置(基準位置)21−1aに設置された傾斜計21−1の決められた位置から垂直下方に伸ばした軸l1を考え、軸l1と基礎地盤面7との交点を仮想固定点Pxとする。
記憶部25は、傾斜計21及び温度計23によって計測された傾斜角や温度を記憶する。尚、傾斜計21と記憶部25とが一体となっていてもよい。
図3は、図2に示す測定部20の設置の一例を示す正面図であり、図4は、測定部20の設置の一例を示す上面図である。
固定板31上に設けられた測定用ボックス30内には、傾斜計21−1、21−2が固定板31に固定設置され、温度計23が設置される。固定板31は、高さ調整ねじ33−1、33−2、33−3、33−4によって支持され、例えば、ダム内通路11に設置される。
図6に示すように、ダム堤体3が変形したことによって、傾斜計21−1が初期位置21−1aから位置21−1bまで回転移動したとする。いま、初期位置21−1aの傾斜計21−1の重心Gaから垂直下方に伸ばした軸l1を考え、軸l1と基礎地盤面7との交点を仮想固定点Pxとする。また、傾斜計21−1が位置21−1aから位置21−1bに移動したときの、傾斜計21−1の重心Gbと仮想固定点Pxとを通る軸をl2とする。傾斜計21−1は、あらかじめ決められた時間ごとに傾斜角を測定する。位置21−1bにある傾斜計21−1が測定した傾斜角θxは、軸l1と軸l2とがなす角、即ち、回転移動角に等しい。
Dx = r・sin θx …(1)
この変位量Dxの算出は、傾斜計21−1と温度計23が測定を行うたびに、変位計測装置の制御部27によって行われる。
ここでは、rを傾斜計21−1の重心から仮想固定点までの距離としたが、傾斜計下面から仮想固定点の距離としてもよい。
ダム幅方向の変位量Dyについても同様に求めることができる。
V = K × sin θ …(2)
ここで、Kは係数、θは傾斜角であり、例えばθx或いはθyである。
そして、傾斜計21の個体差の補正、温度による補正を行った後の補正出力電圧Vh[V]は次式で表される。
Vh = G(T) × K × sin θ × Z(T) …(3)
ここで、Tは温度計23によって測定された傾斜計21の周囲温度、G(T)は温度補正係数、Z(T)は個体差による補正係数(以下、オフセット補正電圧とする)である。
図8は、角度と温度による傾斜計21の出力電圧値の一例を示す表である。ここで、傾斜計21は、傾斜角度「−1(度)」から「1(度)」を出力電圧「−5.0(V)」から「5.0(V)」の範囲に対応させて出力するように規定されているとする。理想的には、傾斜角度が「0(度)」の場合、どの温度でも「0(V)」を出力するのだが、実際の傾斜計21には個体差や周囲温度による誤差がある。
理想的には、傾斜計21の出力は、どの温度であっても、傾斜角度が「1(度)」のときの出力電圧は「5.0(V)」、傾斜角度が「−1(度)」のときの出力電圧は「−5.0(V)」であるが、実際の傾斜計21の出力電圧は、図8に示すように温度によって変化する。そこで、本実施の形態では、角度が「−1(度)」から「0(度)」までの出力電圧の傾きと、角度が「0(度)」から「1(度)」までの出力電圧の傾きとの平均を求めて、その逆数を温度Tにおける温度補正係数G(T)として、(3)式に示すように実際の傾斜計の出力電圧に乗算する。
以上説明したように、本実施の形態では、傾斜計21の個体差による補正、温度による補正を出力に施すことが可能であり、正確な傾斜角、即ち、正確なダム堤体の変位量を求めることが可能である。
また、本測定部20(記憶部25を含めた場合でも)はコンパクトに設計可能であり、運搬移動可能であり、従来のプラムライン装置に比べて、低コストである。
また、高さ調節機能(水平維持機能)を有するため、ダム堤体3内に設けられた空間内のどこでも設置可能であり、補正機能を有するため、どの場所でも正確な傾斜角を測定することが可能である。
5…貯水
11−1、11−2…ダム内通路
21、21−1、21−2…傾斜計
23…温度計
25…記憶部
27…制御部
29…報知部
31…固定板
33、33−1、33−2、33−3、33−4…高さ調節ねじ
Claims (3)
- ダム堤体の変位を計測するダム堤体の変位計測装置であって、
前記ダム堤体の内部の空間において、ダム堤体が設置された基礎地盤面より垂直距離rの位置にある基準位置に設けられた傾斜計と、
前記ダム堤体が変形した際に前記傾斜計により測定された傾斜角度θ、及び、前記垂直距離rを用いて、前記傾斜計周辺のダム堤体の変位量DをD=r・sin θとして算出する変位算出手段と、
を具備することを特徴とするダム堤体の変位計測装置。 - 水平維持手段を更に具備し、
前記水平維持手段は、前記基準位置に前記傾斜計を水平に設置することを特徴とする請求項1記載のダム堤体の変位計測装置。 - 前記傾斜計付近の温度を測定する温度計と、
前記温度計により測定した温度を基に、前記傾斜計が測定した傾斜角を補正する温度補正手段と、
を更に具備することを特徴とする請求項1又は2に記載されたダム堤体の変位計測装置。
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