KR100227411B1 - 전기삼투 압밀공법 및 압밀배수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음전극봉을 설치함에 있어, 음전극봉 내에 모래기둥을 형성하여 외부의 압입장치에 의해 압입설치함으로 지반천공시 대형장비의 사용에 따른 지반의 교란효과를 최소화하고, 양 및 음전압 통전시 연약 점토지반에 비해 전기전도도가 큰 모래배수층으로의 전류반전을 방지하도록 하여 배수성능을 더욱 향상시킨 전기삼투 압밀공법 및 압밀 배수 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 달성하기 위해 본 발명은 연약 점토지반(6) 상에 배수층을 형성하고, 주위 표면에 미세한 홀이 다수 형성된 통체로 이루어지되 내부가 모래로 충진된 음전극봉(2)을 상기 배수층을 관통하여 연약 점토지반(6)에 이르도록 압입 설치한다. 그리고 상기 배수층으로의 전류방전을 방지하기 위해 상기 양전극봉(1)의 직경보다 큰 관(管)체로된 비전도성 절연재(8)를 상기 양전극봉(1)의 일부를 감싸도록 압입 설치한다. 그런후 외부 전원을 통전시켜 간극수를 음전극봉(2) 내의 모래를 통해 상부로 배출되도록 한 것이다.

Description

전기삼투 압밀공법 및 압밀배수장치

제1도는 종래의 전기삼투 압밀공법의 시공 순서도.

제2(a)도 내지 제2(g)도는 본 발명에 의한 전기삼투 압밀공법의 시공 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 양전극봉 2 : 음전극봉

3 : 모래기둥 4 : 성토하중

5 : 모래배수층 6 : 연약점토지반

7 : 매트 8 : 절연장치

9 : 전원제공장치

본 발명은 종래의 전기삼투공법과 샌드드레인 공법을 결합하여 지반의 강도증진과 배수를 위한 전기삼투 압밀공법과 압밀배수장치에 대한 것이다.

일반적으로 함수비가 높은 연약지반에 도로성토, 교량의 교대, 해안의 단지조성 등을 위하여 연약지반의 함수비를 저하시키기 위한 연약지반 개량공법으로서 상재하중에 의한 지반내 압력차를 이용한 샌드드레인 공법 및 페이퍼드레인 공법, 대기압을 이용한 진공압밀공법과 전기의 전위차를 이용하여 지반내 간극수를 이동시키는 전기삼투공법 등이 시용되고 있다.

그런데, 이러한 연약지반 개량공법은 많은 문제점을 내포하고 있어 본 출원인은 1996년 특허출원 제96-2339호로, 제1도에 도시한 바와 같이 개량된 전기삼투 하중드레인 압밀장치 및 공법을 기출원한 바있다.

제1도에 도시된 공법은 연약점토지반(16)에 매트(17)와 모래층(15)를 설치하고, 모래기둥(13)을 연약점토지반(16) 내에 형성시키고 전극봉(12)을 끼우며, 그의 주변에 일정간격으로 다른 전극봉(11)을 설치하고, 지반위에 성토하중(14)을 재하한 후 각 전극봉에 양, 음전압을 전원제공장치(19)를 통해 공급하므로 양극(음극)에서 음극(양극)으로 간극수를 강제로 이동시켜 간극수를 상부로 배출하면서 지반의 압밀침하를 유발시켜 지반강도를 증진하는 것이다.

그런데 제1도에 도시한 공법은 전기력에 의해 과잉간극수압이 일정하게 발생되지 않고 삼각형 형태로 발생되기 때문에 지반의 강도증진이 일정하게 발생하지 않으며 음극주위의 지반이 함수비의 증가로 매우 연약해지고 지반침하를 고르게 유발시키지 못할 뿐만 아니라 압밀기간이 상대적으로 오래 소요되는 문제점을 내포하고 있고, 지반속으로 흐르는 전류가 연약점토지반에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 상부모래배수층을 통해 방전되는 현상으로 전기삼투효과가 현저히 감소된다. 또한, 음극설치시 대규모 장비사용으로 인하여 지반의 교란이 발생하고 이로 인해 지반배수효과가 감소하는 단점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 음전극봉을 설치함에 있어, 음전극봉 내에 모래기둥을 형성하여 외부의 압입장치에 의해 압입설치함으로 지반천공시 대형장비의 사용에 따른 지반의 교란효과를 최소화 하고, 양 및 음전압 통전시 연약 점토지반에 비해 전기전도도가 큰 모래배수층으로의 전류방전을 방지하도록 하여 배수성능을 더욱 향상시킨 전기삼투 압밀공법 및 압밀 배수 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기삼투 압밀공법은, 연약 점토지반에 소정길이만큼 압입 설치되는 중공의 통체로서, 그 표면에 다수의 미세한 홀을 형성한 음전극봉; 상기 음전극봉으로 부터 소정거리만큼 떨어진 주변에 다수 압입 설치되며, 외부로부터 전원을 인가받아 전하를 발생하는 양전극봉; 상기 연약 점토지반 상에 소정두께로 포설되어 상승되는 간극수를 외부로 배출하기 위한 배수수단을 구비하는 전기삼투 압밀배수장치에 있어서, 상기 음전극봉은 상기 양전극봉에서 발생하는 전하와의 결합력에 의해 이동해오는 간극수를 모세관 현상을 이용해 상부로 배출하기 위해, 그 내부에 모래를 충진하고 있도록 하였다.

그리고 상기 다수의 양전극봉 주변으로부터 배수수단으로의 전류방전을 방지하기 위해, 상기 양전극봉의 일부를 감싸도록 관(管)체의 절연재를 압입 설치하도록 하였다. 여기서 절연재는 상기 양전극봉의 직경보다 큰 직경을 갖도록 한다.

또한 본 발명에 따른 전기삼투 압밀공법은, 상기 연약 점토지반 상에 투수성 매트를 깔고, 그 위에 모래를 포설하여 배수층을 형성하는 제1단계; 주위 표면에 미세한 홀이 다수 형성된 통체로 이루어지되 내부가 모래로 충진된 음전극봉을 상기 배수층을 관통하여 연약 점토지반에 이르도록 압입 설치하는 제2단계; 상기 음전극봉의 주위에 다수의 양전극봉을 압입 설치하는 제3단계; 상기 배수층으로의 전류방전을 방지하기 위해 상기 양전극봉의 직경보다 큰 관(管)체로된 비전도성 절연재를 상기 양전극봉의 일부를 감싸도록 압입 설치하는 제4단계; 및 상기 양 및 음전극봉에 외부 전원을 통전시켜 양전극봉에서 음전극봉측으로 간극수를 강제로 이동시켜 상기 음전극봉 내의 충진된 모래를 통해 상부로 배출되도록 하는 제5단계를 포함하도록 하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

제2(a)도 내지 제2(g)도는 본 발명에 의한 전기삼투 압밀공법에 따른 시공순서도이다.

본 발명은 먼저, 연약 점토지반(6)이 고르게 되도록 부지 정지작업을 수행한 후(제2(a)도), 상기 연약 점토지반(6)과 배수층으로 상부에 덮여지는 모래층(5)이 혼합되지 못하도록 상기 연약 점토지반(6)상에 투수성 매트(7)를 깔고, 소정 두께만큼 모래를 포설하여 모래 배수층(5)을 형성한다(제2(b)도).

그리고, 중공체로 형성되며, 표면에 다수의 미세한 홀을 형성시킨 음전극봉(2) 내부에 모래를 채워 모래기둥(3)이 형성되도록 하고, 이렇게 형성된 음전극봉(2)을 연약 점토지반(6)내에 설치하기 위해 외부의 압입기기를 이용하여 모래배수층(5)과 투수성 매트(7)를 관통하여 상기 연약 점토지반(6)내에 이르도록 압입 설치한다(제2(c)도).

이때 음전극봉(2) 주위 표면에 형성된 미세한 홀은 모래가 외부로 새나오지 않도록 작은 직경을 갖는다.

그리고, 상기 음전극봉(2)의 설치방법과 마찬가지로 상기 음전극봉(2) 주변에 일정간격으로 다수의 양전극봉(1)을 외부로 압입기기를 이용하여 압입 설치한다(제2(d)도).

위와 같이 설치한 후, 다수의 양전극봉(1) 주변에, 모래 배수층(5)으로의 전류방전을 방지하기 위해, 상기 양전극봉(1)의 직경보다 큰 직경을 갖는 관(管)체(원형 또는 다각형)이 절연재(8)를 양전극봉(1)의 일부(모래층과 연약지반의 경계부위)를 감싸도록 압입 설치하고(제2(e)도), 지반의 압밀에 필요한 하중을 재하하기 위한 성토하중(4)을 쌓는다(제2(f)도).

그리고, 상기 성토(4)외부로 돌출된 양 및 음전극봉(1,2)에 전원공급장치(10)의 전선을 연결하여 전원을 인가한다(제2(g)도).

이렇게 함으로 연약 점토지반 내의 간극수는 양전극봉(1)들과 음전극봉(2)에서 발생하는 양, 음전하의 작용에 따른 이중층의 이온운동에 의해 양전극봉(1)에서 음전극봉(2)으로 이동되며, 음전극봉(2)의 표면에 형성된 홀을 통해 모래기둥(3)으로 흡수되고 외부와의 압력차에 의한 모세관 현상으로 위로 이동되어 상부 모래배수층(5)을 통해 외부로 배출된다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만 본 발명은 상기 음전극봉(2) 내의 모래기둥(3) 및 모래 배수층(5)에 펌프를 부가 설치하여 연약 점토지반(6)내에서 성토하중(4)과 전기삼투에 의해 자유수뿐만 아니라 이중층내에 있는 고정층을 제외한 이동가능층의 물조차 배수시키도록 할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 시공절차에 의해 수행되는 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 배수층의 개선으로 음극주위가 연약화되지 않아 상대적으로 고른 지반강도를 얻을 수 있다.

둘째, 일정한 압밀침하를 유발하여 침하량을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 모래사용량을 절감할 수 있다.

세째, 연약점토지반과 상부 모래배수층을 관통하여 관(管)체의 절연재를 양전극봉 주위를 감싸도록 설치하므로서 상부 모래배수층으로의 전류방전을 방지하여 전류효율을 극대화할 수 있다.

네째, 연약점토지반에 음전극봉을 압입에 의해 설치하므로 천공시 주변지반의 교란을 최소화할 수 있다.

다섯째, 연약점토지반내에서 상재하중과 전기삼투에 의해 자유수뿐만 아니라 이중층내에 있는 고정층을 제외한 이동가능층의 물조차 배수시키므로 타공법에 비하여 더 높은 지반강도 증진효과를 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 연약 점토지반(6)에 소정길이만큼 압입 설치되는 중공이 통체로서, 그 표면에 다수의 미세한 홀을 형성한 음전극봉(2); 상기 음전극봉(2)으로부터 소정거리만큼 떨어진 주변에 다수 압입 설치되며, 외부로부터 전원을 인가받아 전하를 발생하는 양전극봉(1); 상기 연약점토지반(6)상에 소정두께로 포설되어 상승되는 간극수를 외부로 배출하기 위한 배수수단을 구비하는 전기삼투 압밀배수장치에 있어서, 상기 음전극봉(2)은 상기 양전극봉(1)에서 발생하는 전하와의 결합력에 의해 이동해오는 간극수를 모세관 현상을 이용해 상부로 배출하기 위해, 그 내부에 모래를 충진하고 있는 것을 특징으로 하는 전기삼투 압밀배수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 양전극봉(1) 주변으로부터 배수수단(5)으로의 전류방전을 방지하기 위해, 상기 양전극봉(1)의 일부를 감싸도록 압입 설치되는, 상기 양전극봉(1)의 직경보다 큰 직경을 갖는 관(管)체의 절연재(8)를 더 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 전기삼투 압밀배수장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배수수단(5)은, 연약 점토지반(6)과의 혼합을 방지하기 위하여 상기 연약 점토지반(6)상에 설치되는 투수성 매트(7)와, 상기 투수성 매트(7)상에 소정두께로 포설된 모래 배수층(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기삼투 압밀배수장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 배수수단(5)의 상부에 포설되어 하중으로 작용하면서 연약 점토지반(6)의 과잉 간극수압을 유발시키는 성토하중(4)을 더 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 전기삼투 압밀배수장치.
5. 연약 점토지반(6)의 강도증진을 위해 자유수와 흡착수를 포함하는 간극수를 지상으로 배출하기 위한 전기삼투 압밀공법에 있어서, 상기 연약 점토지반(6)상에 투수성 매트(7)를 깔고, 그 위에 모래를 포설하여 배수층을 형성하는 제1단계; 주위 표면에 미세한 홀이 다수 형성된 통체로 이루어지되 내부가 모래로 충진된 음전극봉(2)을 상기 배수층을 관통하여 연약 점토지반(6)에 이르도록 압입 설치하는 제2단계; 상기 음전극봉(2)의 주위에 다수의 양전극봉(1)을 압입 설치하는 제3단계; 상기 배수층으로의 전류방전을 위해 상기 양전극봉(1)의 직경보다 큰 관(管)체로 된 비전도성 절연재(8)를 상기 양전극봉(1)의 일부를 감싸도록 압입 설치하는 제4단계; 및 상기 양 및 음전극봉에 외부 전원을 통전시켜 양전극봉(1)에서 음전극봉(2)측으로 간극수를 강제로 이동시켜 상기 음전극봉(2) 내의 충진된 모래를 통해 상부로 배출되도록 하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기삼투 압밀공법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제4단계 수행후 상기 배수층 상에 성토를 재하하는 단계를 더 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기삼투 압밀공법.

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