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ひずみゲージ土圧計取扱説明書
1. 目的
振動線式土圧計は、土砂ダム、土堤、斜面、道路基盤など内部の土壌の圧縮応力を長期間測定するのに適しており、測定対象構造物内の土圧の変化を把握するための効果的な監視装置です。また、埋設点の温度も同時に測定可能です。
振動線式土圧計の構造はシンプルで、測定値が安定しているため、土壌の圧縮応力を長期間モニタリングする必要があるあらゆる場面での設置に便利です。また、振動線式土圧計にはパラメータ識別機能があります。
2. 仕様および主な技術的パラメーター
注記：周波数モジュラス F = Hz 2 ×10 -3
3. 構造と動作原理
3.1 構造
ひずみゲージ土圧計は、バックプレート、センシングプレート、観測ケーブル、ひずみゲージ、刺激用電磁コイルなどから構成されています。
3.2 動作原理
試験対象構造物の土壌応力が変化すると、土圧計の感応板が応力の変化を同期して感知し、その結果、感応板に変形が生じます。この変形は振動ワイヤーに伝達され、振動ワイヤーの応力を変化させ、ひいては振動ワイヤーの振動頻度を変化させます。電磁コイルが振動ワイヤーを励振し、その振動頻度を測定します。そして、その周波数信号はケーブルを通じて表示装置に送信されるため、試験対象構造物の圧力応力値を測定することができます。同時に、埋設ポイントの温度値も同期して測定されます。
3.3 計算方法
外気温が一定の場合、土圧計には圧縮応力のみが作用し、その圧縮応力値Pは出力の周波数モジュラス△Fと線形関係にあります。
P = k × △F
△F = F - F 0
場所：P—土圧計の測定値、単位kPa；
k—土圧計の測定感度は、単位がkPa/Fです。
△F—土圧計の測定値と基準値とのリアルタイム差、位相変化量で、単位はFです。
F—土圧計のリアルタイム測定値、単位F；
F 0 —土圧計の基準値、単位F。
b) 土圧計に作用する圧力応力が一定で、温度が△T上昇した場合、土圧計は出力を示します。
△F´は、温度変化によって生じる出力量であるため、計算において控除する必要があります。実験によると、△F´と△Tの間には次の線形関係が成り立っています。
P´ = k × △F´ + b × △T = 0
K×△F´ = -b×△T
△T = T - T 0
場所：b—土圧計の温度補正係数、単位はkPa/℃；
△T—温度のリアルタイム測定値が基準値に対して変化した量で、単位は℃です。
T—温度のリアルタイム測定値、単位℃；
T 0 — 温度の基準値、単位 ℃。
c) 土圧計に圧縮応力と温度の両方が作用する場合、土圧計の一般的な計算式は次の通りです：
Pm = k × △F + b × △T = k × (F - F) 0 )+ b×(T - T 0)
場所：Pm—試験対象構造の圧縮応力の値で、単位はkPaです。
4. 組み込みと設置
4.1 概要
振動線土圧計は、コンクリート造建築物の基礎と土壌基盤との間の圧力応力、地下トンネルのコンクリート覆いと土壌との間の圧力応力、人工斜面や壁、杭と土壌との間の圧力応力、さらには土石ダム内部や道路基盤などの土壌圧力応力を測定するために使用されます。
土圧計は、試験体と土体との接触面にかかる圧力応力を測定します。不適切な設置および埋設方法により、土圧計が試験対象から外れて荷重が解放され、測定値の精度に影響を及ぼす可能性があります。
4.2 埋設方法
4.2.1 コンクリート構造物の基礎と土壌基盤との接触面における圧力応力を測定するため、土壌圧力セルを建物のベースプレートを打設する前に基礎土壌基盤表面に配置し、圧密および応力を加えます。土壌基盤表面は平らで均一かつ緻密でなければならず、さらに細かい砂の層を土壌基盤表面に均一に敷くことで、両者がしっかりと接触し、応力がかかるようにします。9月2日（図4.2.1）。観測ケーブルの延長および敷設作業を適切に行い、その後、コンクリート基礎のベースプレートを打設します。
4.2.2 土圧計は既存建物の底板に設置され、穴を掘ることで配置可能です。この方法は、プレキャストボックス方式と掘削ピット埋設方式に分けられます。プレキャストボックス方式では、ボックスのサイズは土圧計の直径の1.1倍とする必要があります。一方、掘削ピット埋設方式では、ピットのサイズを土圧計よりやや大きくし、深さは地盤によって決定します。
穴ピット内の土壌基盤面の要件は上述と同じであり、設置方法がすべて終了した後、土圧計を固定するために圧力または重量を加え、観測ケーブルを延長して配置する必要があります。最後に、コンクリートで埋め戻します（図4.2.2）。
（図4.2.2）基礎における土圧測定用計装
4.2.3 土圧計はコンクリート遮水壁に埋設され、まずプッシュシリンダーに固定した後、鉄筋かごに取り付けます。鉄筋かごをスロットの底部まで降ろした後、シリンダー内を換気し、加圧して土圧計を押し出し、その圧力膜面がスロット壁面の土と完全に接触・応力を受けた状態で、コンクリートを打設して土圧計を遮水壁と土との界面に固定します（図4.2.3）。
4.2.4 コンクリート構造物の表面に土圧計を設置する際は、モニタリング面に固定するための取り付けブラケットを使用する必要があります。設置時には、土圧計の感応膜が土側を向き、裏面をコンクリート構造物に押し当てた上で、拡張ボルトで固定します。また、コンクリート内に埋め込むことも可能です（図4.2.4-1参照）。
（図4.2.4-1）土圧計の表面埋設および固定方法
土圧計は、土壌と接触するさまざまなコンクリート構造物のパイプライン、配管通路、トンネル管およびガスパイプラインの外表面に設置され、観測断面の設計位置には土圧計を埋め込むことができます。また、観測ケーブルは事前に埋設・保護しておく必要があります（図4.2.4-2）。
（図4.2.4-2）土圧セル配管の外側表面への設置の模式図
コンクリート構造物と土壌の界面に土圧計を埋設し、これは打設用型枠を用いて固定できます。打設前に、土圧センサーは取り付けブラケットを使用して打設用型枠に固定されます。型枠撤去後は、土圧センサーの検出膜に残ったコンクリートを除去する必要があります。検出膜に残るコンクリートの除去を容易にするため、打設前に検出膜に薄く油を塗布しておくことができます。埋設時には、土圧センサーの検出膜が型枠と接触し、3本の両端釘を使って土圧センサーを型枠に固定します。余分なケーブルは保護ボックス内に収納されます（図4.2.4-3）。
（図4.2.4-3）土圧セルテンプレートの設置概略図
コンクリート構造と土壌の境界面に土圧計を埋設し、補強かごで固定することができます。打設前に土圧計を使用してブラケットを取り付け、補強バンドルを固定します。その後、補強バンドルは補強かごに結ばれるか溶接されます。型枠を撤去した後、土圧計の感応膜表面に残ったコンクリートをきれいに洗い落とす必要があります。埋設時には、土圧計の感応膜表面を型枠に近づけ、逆向きになることは許されません。また、土圧計の感応膜表面に残るコンクリートの除去を容易にするため、あらかじめ膜表面に油を薄く塗布しておくことも有効です。さらに、観測ケーブルの方向付けと保護にも十分な注意を払う必要があります（図4.2.4-4参照）。
（図4.2.4-4）土圧セル補強かごの設置概略図
鋼構造と土壌との接触界面に土圧計を埋設し、まず鋼構造体に固定ボルトを溶接します。また、ボルトの溶接位置は取り付けブラケットによって決めることができます。
4.3 ケーブルの敷設
観測ケーブルの埋設にはトレンチ工法を採用し、トレンチの深さは0.3m以上とするものとする。また、ロックフィルダムに埋設される観測ケーブルは、保護管で保護する必要がある。
観測ケーブルは、敷設時にある程度のたるみを残し、引き延ばしたり交差させたりしないでください。また、土圧計ケーブルは出口ポートで輪状に留め、出口ポートでのケーブルの過剰な張力を避けるようにしてください。
4.4 測定基準値
土圧計の読み取りは、設置および埋め込み作業が完了次第速やかに行い（この時点での読み取り値は埋め込み前よりも高くなければなりません）、安定した値を基準値として選定します。土圧計の値は水和熱後に選定し、その後3回連続で継続的に読み取ったうえで、ほぼ同じ値が得られたものを平均して基準値とします。基準値が決定された後は、計算用の基準値としてしっかりと記録してください。
4.5 注意事項
地盤圧力計は、埋設前に確認し、計器が破損していないことを確認する必要があります。また、ケーブルは設計要件に従って延長し、番号付けも適切に行う必要があります。
土圧計の埋設には特に注意を払う必要があります。セメントモルタルは、土圧計の応力感知板を覆わないようにし、土圧計の応力面が土と完全に密着していること、および土圧計のバックプレート周囲の隙間がセメントモルタルでしっかりと充填され、締め固められていることを確認してください。
埋設・設置後の土圧計の初期値は、自由状態での埋設前よりも高くなければなりません。また、設置後は土圧計が応力状態にある必要があります。
地盤圧力計を設置・定位置にした後、機器の初期値を時間経過とともに測定し、記録を残して機器番号および設計番号ごとに保管するとともに、機器のリードアウトケーブルは厳重に保護する必要があります。
5. 測定
土圧計の現場測定には、VW-102A型リーダーが使用されます。測定ラインの一端はリーダーに接続され、もう一方の端にあるさまざまなクリップは、それぞれ土圧計の出力ケーブルと対応して接続されます。黒と赤のクリップは周波数の測定に、白と緑のクリップは温度の測定に用いられます。土圧計にはスマート認識チップが搭載されており、これにより土圧計のシリアル番号や校正係数K、温度補正係数bなどの情報がメモリーに保存されます。リーダーを用いて測定を行うと、認識情報が自動的に読み取られ、順次リーダーに記録されます。また、パソコンとの通信により、迅速な統計処理や計算、照会が容易に行えるため、測定作業全体が人工知能化され、ペーパーレス化を実現します。
建設現場で使用されていた複数の土圧計のケーブルが、誤って掘り起こされ切断されました。リーダーを用いて一度測定することで、各土圧計が自動的に対応する番号と識別情報とともに特定できます。
6. 土圧計の故障チェック
土圧計が故障した場合、土圧計ケーブルの芯同士の抵抗値をマルチメーターで確認できます。正常な状態では、赤と黒の芯の抵抗値は通常約300Ωですが、緑と白の芯の抵抗値は25℃において約3kΩである必要があります。また、赤線・黒線と緑線・白線、またはシールド線（裸線）間の絶縁抵抗値は＞50MΩでなければなりません。（絶縁抵抗を測定する際には、100Vの直流メガオーム計を使用し、マルチメーターはMΩレンジで使用してください。その際の値は無限大∞となるはずです。）
7. ケーブル故障の検査
土圧計用に延長されたケーブルのモデルは、特殊な水工学観測用ケーブルであるYSPT-4であり、そのケーブル抵抗値は約45Ω/kmです。
7.1 マルチメーターによる抵抗値の測定（黒、赤の芯線）：正常値は約300Ωで、これにケーブルの抵抗値を加えたものとなります。
a) 抵抗測定値が正常の場合、計器が破損しているか、内部に水が入っている可能性があります。
b) 抵抗の測定値が非常に大きいまたは無限大の場合、ケーブルまたはコネクタが開路しています。
c) 抵抗測定値が非常に小さい場合、ケーブルまたは接合部が短絡しています。
それは、読み取り装置で周波数値を測定できないこととして現れます。
7.2 マルチメーターによる測定（白、緑の芯線）：抵抗値は、通常の状態で温度25℃の場合、約3kΩとなるはずであり、これにケーブルの抵抗値を加える。
a) 抵抗値が正常であれば、メーターとその測定接続ケーブルを確認してください。
b) 抵抗の測定値が非常に大きいまたは無限大の場合、ケーブルまたはコネクタが開路しています。
c) 抵抗測定値が非常に小さい場合、ケーブルまたは接合部が短絡しています。
それは、温度計が温度値を測定できないことによって現れる。
7.3 100V DC メガオームメーターまたはマルチメーターを用いて、土圧計ケーブルのコア線（赤、黒線をアース線へ、白、緑線をアース線へ、赤、黒線を白、緑線へ）の抵抗値を測定します。その値が非常に小さい場合（＜5MΩ）
その性能は、計測器が正常に測定できることであり、MCU-32型分散モジュールの自動測定ユニットでは周波数値の測定が不安定になる場合があり、また温度値を測定すると、通常の値より約10～20℃低くなります。
8. 読み取りメーターで測定された値が不安定です。
a) 屏蔽線をマルチメータ測定線の黒いクリップに接続してください。
b) ケーブルの接続部に水が入ったのかもしれません。一旦切断して、再接続してください。
c) 土壌圧力計の周波数範囲を決定し、計器に適した励振タイプを選択する
d) 土圧計の耐温性基準を決定し、計器の抵抗基準を適切に選定する。
e) モーター、発電機、アンテナ、または交流電源ケーブルなど、近くに干渉源がないか確認し、上記の干渉源から離れてください。
9. 注意が必要な事項
土圧計の設置前後で周波数および温度値を測定し、記録を作成して保管する際には、土圧計番号と設計番号に従う必要があります。特に、土圧計の観測ケーブルの保護に十分注意を払う必要があります。
10、受け入れと保管
ユーザーはまず、機器（付属品を含む）の数量および工場検査証明書などを、梱包リストと一致しているかどうか確認してください。箱を開封した後、各機器の回路と密閉された外殻との間の絶縁抵抗を100Vのメガオーム計を用いて測定し、測定値が規定の絶縁抵抗要件を満たしていることを確認してください。受け入れ検査時には、各機器を読み取り機器で測定し、正常に動作するかを確認します。また、機器は乾燥して換気の良い室内で保管してください。
11. 結論
ひずみゲージ土圧計は、工場出荷日から1年間の保証が付いています。性能が技術仕様を下回り、製品品質に問題がある場合、当社は無償でのメンテナンスまたは交換を責任を持って行います（ただし、現場の不完全な避雷システムや強力な落雷などによる損傷については、対象外となります）。
|
Size |
Maximum outside diameterD |
100mm/156mm |
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Parameter |
High pressure diskH |
26mm |
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Measuring range KPa |
0～350 |
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Resolution |
≤0.025% |
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Performance |
Fitting accuracy |
≈0.1%F.S/0.5%F.S |
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Parameter |
Temperature range |
-40℃～+80℃ |
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Sensitivity |
±0.1℃ |
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Temperature accuracy |
±0.5℃ |
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Water pressure resistance |
Measurement range1.2 times |
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Insulation resistance |
≥50MΩ |
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Storage temperature |
-30℃～+70℃ |
|||||
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