KR100271827B1 - 층별침하량 측정 시스템 및 이를 이용한 자동측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반내의 층별 침하를 측정하기 위한 시스템에 관한 것으로, 지반내의 층별 침하량을 측정하기 위한 시스템에 있어서, 지반내로 인입되고 하단에 지층에 고정되기 위한 헤드 앵커(54)가 취부된 소정길이의 주름관(52)과; 상기 주름관(52)내에 측정하고자 하는 설정된 지층에 위치하도록 함과 동시에 각 지층에 고정되기 위한 다수개의 탄성 스파이더(61A∼66A)를 갖는 수개의 침하소자(61∼66)와; 상기 침하소자(61∼66)들에 각각 연결된 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과; 상기 각 침하소자(61∼66)의 접어진 스파이더(61A∼66A)를 펼치기 위해 스파이더에 공통적으로 연결된 하나의 스파이더 연결와이어(80)를 갖는 층별침하계(50)를 구비하고, 상기 층별침하계(50)가 인입되는 지반에 위치되어 상기 층별침하계의 각 침하소자에 연결된 변위측정용 강선(71∼76)의 변위량을 전기적으로 측정하기 위한 강선변위측정장치(100)는, 상기 지반에 세워지는 작업대(102)와; 상기 작업대(102)의 상부에 수평 위치하는 측정장비 설치대(104)와; 상기 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과 각각 대응되게 연결되어 침하소자(61∼66)의 침하량에 따른 변위측정용 강선의 침하변위를 측정하는 침하량 변위측정센서(111∼116)와; 상기 측정장비 설치대(104)의 중앙에 원주 반향으로 설치되어 각각의 변위측정용 강선(71∼76)의 변위이동을 지지하는 수개의 와이어 지지롤러(121∼126)를 포함한다.

Description

층별침하량 측정 시스템 및 이를 이용한 자동측정 방법

본 발명은 지반내의 층별 침하를 측정하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 지층별 침하의 신뢰성 있는 계측값을 간편하게 얻을 수 있도록 함과 동시에 원거리 자동계측이 가능하도록 한 층별침하량 측정 시스템 및 이를 이용한 층별침하량 자동 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반과 터파기공사시 지중에 주요 구조물이 매설될 경우, 특히 지층의 구조가 복잡하여 각 층에서 일어나는 압축량을 에측하기 곤란한 경우 원하는 지점에 침하계를 설치하여 치층의 침하량과 속도를 알아내어 지층별 탄성 및 압밀침하량을 측정하게 된다.

부연하면 침하측정의 적용 및 활용분야는, 기초지반, 성토지반의 침하 또는 융기로 인한 변위측정, 옹벽과 교량의 변위측정, 제방 및 사력댐의 변위측정 그리고 연약지반의 압밀측정이 바로 그 것이다.

종래의 일반적인 침하측정 방법은 지중으로 굴착공을 천공하고, 이 굴착공에 지층별로 자력장치를 위치시키고, 이 자력장치의 침하량을 수작업에 의해 줄자로 침하량을 측정하는 방법을 사용하였다.

이럴 경우 초기치와 계측치와의 상대 침하량을 얻기 위해 사람이 매 측정시마다 수작업으로 계산해야 함으로 작업이 번거롭고, 작업자의 측정 오차등으로 계측치를 신뢰하기가 어려웠다.

본 발명은 상기와 같은 종래 지층의 침하량 측정 방법을 개선하기 위한 것으로, 지중 침하의 신뢰성 있는 계측값을 간편하게 얻을 수 있도록 함과 동시에 원거리 자동계측이 가능하도록 한 층별침하량 측정 시스템 및 이를 이용한 층별침하량 자동 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

지반내의 층별 침하량을 측정하기 위한 시스템에 있어서,

지반내로 인입되고 하단에 지층에 고정되기 위한 헤드 앵커(54)가 취부된 소정길이의 주름관(52)과;

상기 주름관(52)내에 측정하고자 하는 설정된 지층에 위치하도록 함과 동시에 각 지층에 고정되기 위한 다수개의 탄성 스파이더(61A∼66A)를 갖는 수개의 침하소자(61∼66)와;

상기 침하소자(61∼66)들에 각각 연결된 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과;

상기 각 침하소자(61∼66)의 접어진 스파이더(61A∼66A)를 펼치기 위해 스파이더에 공통적으로 연결된 하나의 스파이더 연결와이어(80)를 갖는 층별침하계(50)를 구비하고,

상기 층별침하계(50)가 인입되는 지반에 위치되어 상기 층별침하계의 각 침하소자에 연결된 변위측정용 강선(71∼76)의 변위량을 측정하기 위한 강선변위측정장치(100)는,

상기 지반에 세워지는 작업대(102)와;

상기 작업대(102)의 상부에 수평 위치하는 측정장비 설치대(104)와;

상기 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과 각각 대응되게 연결되어 침하소자(61∼66)의 침하량에 따른 변위측정용 강선의 침하변위를 전기적으로 측정하는 침하량 변위측정센서(111∼116)와;

상기 측정장비 설치대(104)의 중앙에 원주 반향으로 설치되어 각각의 변위측정용 강선(71∼76)의 변위이동을 지지하는 수개의 와이어 지지롤러(121∼126)를 포함한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 층별 침하량 측정 시스템의 개략적인 개념도.

도 2는 도 1의 요부 상세도 및 타이밴드와 스파이더 연결와이어의 조립상태도.

도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 강선변위측정장치의 요부 사시도.

도 4내지 도 6은 본 발명의 실시예에 적용되는 층별침하계의 각 단계별 설치상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 층별침하계 52 : 주름관

54 : 헤드 앵커 61∼66: 침하소자

61A∼66A : 스파이더 71∼76 : 강선

80 : 스파이더 연결와이어 81 : 타이밴드

90 : 케이싱 100 : 강선변위측정장치

102 : 작업대 104 : 측정장비 설치대

111∼116 : 침하량 변위측정센서

121∼126 : 와이어 지지롤러

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 지중에 매설되는 층별침하계(50)와, 층별침하계(50)로부터 측정된 기계적인 침하량을 전기적으로 검출하는 강선변위측정치(100)를 포함하고 있다.

상기 층별침하계(50)는, 도 1,2,3에서와 같이 케이싱(90)내로 삽입 보호되어져 도시안된 관입기에 의해 지중으로 매설되고 그 하단에 지층에 고정되기 위한 헤드 앵커(54)가 취부된 소정길이의 주름관(52)이 구비되고, 상기 주름관(52)내에는 측정하고자 하는 설정된 지층에 위치하도록 함과 동시에 각 지층에 고정되기 위한 상하 한쌍으로 다수개의 탄성 스파이더(61A∼66A)를 갖는 도넛츠 형태로 수개의 침하소자(61∼66)가 장착되어 있다.

이때 상기 주름관(52)을 사용한 이유는 침하시 발생되는 지층과의 마찰을 높여서 정밀 침하 측정을 가능하게 하기 위함이다.

본 실시예에서 각 침하소자(61∼66)의 갯수 및 간격은 도 1과 같이 구성하였으나 본 발명은 지층별 높이에 따라 침하소자의 갯수 및 그들 간격이 설정된다.

상기 각 침하소자(61∼66)의 접어진 스파이더(61A∼66A)를 펼치기 위해 상기 스파이더(61A∼66A)에 공통적으로 하나의 스파이더 연결와이어(80)가 연결되어 있다.

즉, 상기 스파이더 연결와이어(80)는 최초에 도 2에서와 같이 각 스파이더(61A∼66A)를 묶고있는 타이밴드(81)의 양단을 연결시키는 기능을 하고, 주름관(52)이 지중에 매설된 후 스파이더 연결와이어(80)를 상방으로 뽑아올리게 되면 스파이더의 탄성 복원력에 의해 타이밴드(81)가 풀려지고 스파이더(61A∼66A)의 탄성력에 의해 접어진 스파이더(61A∼66A)가 펼쳐지면서 지층에 고정되는 기능을 하게 되어 있다.

그리고 상기 침하소자(61∼66)들에는 개별 지층의 침하에 따른 침하소자(61∼66)의 침하 거동량을 후술할 각각의 변위측정센서(111∼116)에 전달하기 위한 각각의 변위측정용 강선(71∼76)이 연결되어 있다.

한편, 상기 강선변위측정장치(100)는 상기 층별침하계(50)가 인입되는 지반에 위치되어 상기 층별침하계의 각 침하소자에 연결된 변위측정용 강선(71∼76)의 변위량을 측정하기 위한 것으로, 상기 지반에 세워지는 작업대(102)가 구비되고, 상기 작업대(102)의 상부에는 수평적으로 배치되는 측정장비 설치대(104)가 장착되어 있다. (도3참조)

상기 측정장비 설치대(104)에는 상기 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과 각각 대응되게 연결되어 침하소자(61∼66)의 침하량에 따른 변위측정용 강선의 침하변위를 측정하는 침하량 변위측정센서(wire displacement tranceducer)(111∼116)가 원주방향으로 배치되어 있고, 각 침하량 변위측정센서(111∼116)에는 각각의 변위측정용 강선(71∼76)을 감고 있어 선택된 침하소자의 변위량에 따라 회전하는 보빈(111A∼116A)이 설치되어 있다.

또, 상기 측정장비 설치대(104)의 중앙에는 주름관(52)내의 침하소자(61∼66)에 삽통되어 각 침하소자(61∼66)의 하강 거동시 이를 안내함과 동시에 중심을 잡아주기 위한 인너로드(82)가 삽입 위치하여 있고, 상기 인너 로드(82)의 둘레인 상기 측정장비 설치대(104)측에는 원주 반향으로 각각의 변위측정용 강선(71∼76)의 변위이동을 지지하는 수개의 와이어 지지롤러(121∼126)가 회전가능하게 장착되어 있다.

이때, 본 발명의 부품은 해안 지역의 뻘 지반에 사용될 경우를 감안해 해수에 의한 부식을 고려하여 내식 처리를 함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 침하량 측정시스템의 이용방법을 설명한다.

먼저, 도 2에서와 같이 스파이더(61A∼66A)가 타이밴드(81)에 묶여져 주름관(52)측에 밀착되도록 한 후 주름관(52)을 도 4에서와 같이 케이싱(90)내로 삽입시켜서 층별침하계(50)를 스틸의 케이싱(90) 내부에 인입시킨 다음 관입기(도시안됨)를 이용하여 지반내로 강제로 매설시킨다.

이후 상기 주름관(52)내에 위치한 각 침하소자(61∼66)들에 인너로드(82)를 삽입시켜서 침하소자(61∼66)의 수직 거동이 가능하도록 한다. (도5참조)

다음, 도 6과 같이 상기 케이싱(90)을 다시 관입기(도시안됨)로 뽑아 올려 주름관(52)을 지중에 남겨놓으면 층별침하계(50) 하부의 헤드 앵커(54)가 지중에 매설된 상태로 케이싱(90)과 분리된다.

이후 스파이더(61A∼66A)를 접고있던 타이밴드(81)를 풀기위해 스파이더 연결와이어(80)를 끌어올리게 되면 타이밴드(81)가 풀리고 각 스파이더(61A∼66A)가 하방에서 상방으로 순차적으로 탄성복원력에 의해 펼쳐지면서 지층에 고정된다.

이어서 일단이 침하소자(61∼66)에 연결된 각 변위측정용 강선(71∼76)의 타단을 이에 대응하는 와이어 지지롤러(121∼126)를 통해 각각의 침하량 변위측정센서(111∼116)의 보빈(111A∼116A)에 긴밀도 있게 연결시키면 침하측정준비가 완료된다.

이렇게 되면 각 지층에서 침하가 일어날 경우 해당하는 침하소자(61∼66)가 선택적으로 침하하고(이때 해당 부위의 주름관은 신장한다), 이는 다시 각 침하소자(61∼66)에 연결된 변위측정용 강선(71∼76)을 매개로 선택된 보빈(111A∼116A)이 회전하고 이를 해당하는 침하량 변위측정센서(111∼116)가 전기적으로 검출하게 된다.

따라서 각 침하량 변위측정센서(111∼116)는 변위측정용 강선(71∼76)의 거동변위량을 검출하고 이는 다시 바람직하게는 도시안된 전송장치를 통해 원거리로 전송시키고 디스플레이장치(미도시)를 통해 관측자에게 계측정보가 나타나도록 한다.

이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 의하면 종래와 같이 작업자가 매번 지층의 침하량을 직접 측정해야 하는 번거로움을 줄일 수 있다.

또, 원거리에서 자동 측정이 가능하므로 시스템 운용의 시간 및 측정 비용을 줄일 수 있으며, 특히 수작업에 의한 측정이 아닌 전기적 측정이므로 측정의 신뢰성이 높다.

이는 액체침하계 방식의 최소 측정단위가 20-30㎜인데 반해 본 발명은 0.5-1㎜로서 정확도가 높다.

또한 침하거동시 변위측정용 강선(71∼76)이 주름관(52)내에서 안전하게 작동하며, 해상 노출시에도 동파 및 바람에 의해 파손이 되지 않으므로 장치의 내구성이 높고 고장의 위험이 적다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 지중의 지층별 침하의 신뢰성 있는 정밀 계측값을 간편하게 얻을 수 있고, 원거리 자동계측이 가능하여 계측의 작업성이 대폭 향상되고, 내구성이 우수하는 등의 이점을 갖는다.

Claims (2)

1. 지반내의 층별 침하량을 측정하기 위한 시스템에 있어서,

   지반내로 인입되고 하단에 지층에 고정되기 위한 헤드 앵커(54)가 취부된 소정길이의 주름관(52)과;

   상기 주름관(52)내에 측정하고자 하는 설정된 지층에 위치하도록 함과 동시에 각 지층에 고정되기 위한 다수개의 탄성 스파이더(61A∼66A)를 갖는 수개의 침하소자(61∼66)와;

   상기 침하소자(61∼66)들에 각각 연결된 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과;

   상기 각 침하소자(61∼66)의 접어진 스파이더(61A∼66A)를 펼치기 위해 스파이더에 공통적으로 연결된 하나의 스파이더 연결와이어(80)를 갖는 층별침하계(50)를 구비하고,

   상기 층별침하계(50)가 인입되는 지반에 위치되어 상기 층별침하계의 각 침하소자에 연결된 변위측정용 강선(71∼76)의 변위량을 전기적으로 측정하기 위한 강선변위측정장치(100)는,

   상기 지반에 세워지는 작업대(102)와;

   상기 작업대(102)의 상부에 수평 위치하는 측정장비 설치대(104)와;

   상기 수개의 변위측정용 강선(71∼76)과 각각 대응되게 연결되어 침하소자(61∼66)의 침하량에 따른 변위측정용 강선의 침하변위를 측정하는 침하량 변위측정센서(111∼116)와;

   상기 측정장비 설치대(104)의 중앙에 원주 반향으로 설치되어 각각의 변위측정용 강선(71∼76)의 변위이동을 지지하는 수개의 와이어 지지롤러(121∼126)를 포함한 것을 특징으로 하는 층별침하량 측정 시스템.
2. 상기 층별침하계(50)를 스틸의 케이싱(90) 내부에 인입시켜 관입기를 이용하여 지반내로 강제로 매설시키는 단계와;

   상기 주름관(52)내에 위치한 각 침하소자(61∼66)들에 인너로드(82)를 삽입시키는 단계와;

   상기 케이싱(90)을 들어올려 층별침하계 하부의 헤드 앵커(54)와 케이싱(90)을 분리시키는 단계와;

   상기 스파이더 연결와이어(80)를 끌어올리는 조작을 하여 스파이더를 펼쳐 지층에 고정시키는 단계와;

   상기 각 변위측정용 강선(71∼76)을 대응하는 와이어 지지롤러(121∼126)를 통해 각각의 침하량 변위측정센서(111∼116)와 연결하여 긴밀도를 조정하는 단계와;

   상기 침하량 변위측정센서(111∼116)의 출력값을 원거리로 전송하는 전송단계와;

   상기 침하량 변위 측정센서(111∼116)로부터 전송된 데이타를 디스플레이시키는 단계를 포함하여 청구항 제 1항의 층별침하량 측정 시스템을 이용하여 층별침하량을 자동 측정하는 방법.