KR100427016B1 - 지반조사용 콘 관입 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 대한 관입저항을 하중으로 측정하여 지반의 공학적인 물성치를 파악하는 지반조사용 시험장치에 있어서, 로드의 일단에 콘이 부착되어 지반에 관입되고, 상기 로드의 타단에 부착되어 상기 콘의 관입저항을 센싱하는 로드셀과, 상기 콘의 관입깊이를 센싱하는 변위미터와, 상기 로드셀을 내포하고 상기 로드의 타단과 유압실린더의 피스톤 일단을 연결하는 로드셀 하우징을 포함하는 탐침수단과; 상기 유압실린더에 유압을 가하여 상기 콘이 지반에 관입되도록 힘을 가하는 유압펌프와; 상기 로드셀과 상기 변위미터로부터 측정되는 아날로그 데이터를 디지탈 데이터로 변환하는 A/D 컨버터 모듈 및 하중을 표시하는 표시기를 내포하고 상기 유압펌프를 컨트롤하는 컨트롤러와; 상기 A/D 컨버터 모듈과 연결되어 상기 로드셀과 상기 변위미터로 부터 측정된 데이터를 토대로 관입깊이에 따른 관입하중을 판별해 지반의 다짐도와 강도를 파악하는 컴퓨터와; 상기 탐침수단의 유압실린더 일측에 부착되어 상기 탐침수단을 중장비의 일측에 장착하도록 볼트체결용 관통구가 형성된 마운팅 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반조사용 콘 관입 시험장치에 관한 것이다.

Description

지반조사용 콘 관입 시험장치{Cone Excavate Test Device For Investigation Of Ground}

본 발명은 건설공사가 수행될 공사현장에 있는 중장비에 간편하게 시험기를 부착하여 건설공사의 수행에 필요한 지반조사를 이동에 제약없이 원할하고 간편하게 수행할 수 있도록 하여 주는 지반조사용 콘 관입 시험장치에 관한 것이다.

각종 건설구조물의 적절한 시공에는 지층구조, 지반강도, 지지력 및 간극수압 등의 지반특성을 파악하는 지반조사가 수행되어야 하는 것이 필수적이다. 이러한 지반조사에는 피에조콘(piezocone)장비, 더치콘장비, 베인(vane)장비, 압력계(pressure meter), 말뚝동적시험장비(pda) 등의 계측장비와, 유압장치와 유압실런더 및 발전기 등의 동력장비들이 사용된다.

따라서, 이러한 지반조사용 장비들은 지반조사가 필요한 공사현장으로 반입되어야 할 뿐 아니라 하나의 공사현장에서도 필요한 위치마다 수시로 이동되어야 한다. 그런데, 이러한 지반조사용 장비들은 종류가 많고, 부피와 중량이 커다란 중량물이어서, 지반조사용 장비들의 이동, 설치 및 해체작업 뿐 아니라 지반조사 작업의 수행에 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있었다.

도 1은 종래의 지반조사용 이동실험차의 사시도이고, 도 2는 종래의 지반조사용 이동실험차의 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 지반조사용 장비(930)들의 이동과 설치 및 해체작업 뿐 아니라 지반조사 작업을 간편하게수행할 수 있도록, 지반조사용 장비(930)들을 컨테이너(920)의 내부에 유기적으로 배치하고 상기 컨테이너(920)를 상부에 탑재시킨 지반조사용 이동실험차(900)가 종래에 개발되어 사용되었다.

이러한 종래의 조반조사용 이동실험차(900)는 이동용 차량(910)과, 상기 차량(910)의 상부에 탑재되는 컨테이너(920) 및 상기 컨테이너(920)의 내부에 유기적으로 설치되는 지반조사용 장비(930)들로 구성될 뿐 아니라, 차량(910)과 컨테이너(920) 및 장비(930)들의 총중량이 20톤 내외가 되도록 하여서 차량자체를 지반조사에 필요한 하중으로 활용될 수 있도록 하였다.

이러한 종래의 지반조사용 이동실험차(900)는 이동용 차량(910)의 상부에 탑재되는 컨테이너(920)의 내부에 지반조사에 필요한 모든 장비(930)들을 유기적으로 배치하고 있을 뿐 아니라, 그 자체로서 지반조사의 수행에 필요한 하중의 역할을 수행할 수 있으므로, 지반조사용 장비(930)들의 이동, 설치 및 해체작업 뿐 아니라 지반조사 작업을 신속하고 간편하게 수행할 수 있는 장점을 가지고 있었다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 종래의 지반조사용 이동실험차(900)는 널리 보급되어 사용되지 못하는 현실적인 문제점도 안고 있었다.

종래의 지반조사용 이동실험차(900)의 경우, 지반조사의 수행에 필요한 20톤 내외의 하중을 차량(910)과 컨테이너(920) 및 지반조사용 장비(930)들로서만 감당하도록 하였다. 따라서, 지반조사용 장비(930)들의 자체중량이 5톤인 경우, 지반조사용 이동실험차(900)에 사용되는 이동용 차량(910)과 컨테이너(920)의 합계중량은 15톤 정도는 되어야 하였다. 이러한 요건에 부합되는 차량(910)은 대형의 화물전용특장차량뿐이며, 이러한 대형의 화물전용 특장차량은 우리 나라 도로사정상 이동시간대와 도로의 선택에 많은 제한을 받는다.

즉, 종래의 지반조사용 이동실험차(900)는 각종 도로, 교량 및 지하도 등의 통과에 많은 제약을 받으므로, 지반조사가 필요한 공사현장으로의 접근자체가 매우 어려워지는 치명적인 결함이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 지반조사용 시험장치가 장착된 차량을 따로 두지 않고 시험장치를 간편하게 현장으로 이동하여 현장에 있는 중장비에 부착하고 지반의 다짐도와 강도특성을 파악할 수 있는 지반조사용 콘 관입 시험장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 탐침수단을 중장비에 부착하고 유압펌프와 컨트롤러 및 컴퓨터를 연결함으로서 간단하게 조합하여 지반의 다짐도와 강도특성을 파악할 수 있는 지반조사용 콘 관입 시험장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 지반에 대한 관입저항을 하중으로 측정하여 지반의 공학적인 물성치를 파악하는 지반조사용 시험장치에 있어서,

로드의 일단에 콘이 부착되어 지반에 관입되고, 상기 로드의 타단에 부착되어 상기 콘의 관입저항을 센싱하는 로드셀과, 상기 콘의 관입깊이를 센싱하는 변위미터와, 상기 로드셀을 내포하고 상기 로드의 타단과 유압실린더의 피스톤 일단을 연결하는 로드셀 하우징을 포함하는 탐침수단과;

상기 유압실린더에 유압을 가하여 상기 콘이 지반에 관입되도록 힘을 가하는 유압펌프와;

상기 로드셀과 상기 변위미터로부터 측정되는 아날로그 데이터를 디지탈 데이터로 변환하는 A/D 컨버터 모듈 및 하중을 표시하는 표시기를 내포하고 상기 유압펌프를 컨트롤하는 컨트롤러와;

상기 A/D 컨버터 모듈과 연결되어 상기 로드셀과 상기 변위미터로 부터 측정된 데이터를 토대로 관입깊이에 따른 관입하중을 판별해 지반의 다짐도와 강도를 파악하는 컴퓨터와;

상기 탐침수단의 유압실린더 일측에 부착되어 상기 탐침수단을 중장비의 일측에 장착하도록 볼트체결용 관통구가 형성된 마운팅 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반조사용 콘 관입 시험장치에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 로드는 일단에 나사홈, 타단에 볼트가 형성되어 길이방향으로 다수개를 연결하는 것이 특징이며, 상기 변위미터는 상기 유압실린더의 일측에 장착되고 상기 유압실린더의 피스톤 일단과 연결되어 상기 피스톤이 이동하는 변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마운팅 브라켓은 중장비에 따라 장착되는 부분의 형상에 따라 볼트체결용 관통구를 다수개로 형성하여 조립하는 것이 특징이고, 상기 콘은 사이각과 직경이 다른 다수개로 구성되어 필요에 따라 교체 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래의 지반조사용 이동실험차의 사시도,

도 2는 종래의 지반조사용 이동실험차의 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치의 설치 상태도,

도 5는 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 지반조사용 콘 관입 시험장치 200 : 탐침수단

210 : 콘 220 : 로드

230 : 로드셀 235 : 로드셀 하우징

240 : 유압실린더 245 : 피스톤

250 : 변위미터 260 : 마운팅 브라켓

265 : 볼트체결용 관통구 300 : 유압펌프

400 : 컨트롤러 410 : 표시기

420 : 스위치부 500 : 컴퓨터

600 : 중장비

이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치의 설치 상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치의 사시도이다.

도 3과 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치(100)는 콘(210)이 지반을 뚫고 들어갈 때 지반에 대한 관입저항을 하중으로 측정하여 지반의 공학적인 물성치를 파악한다.

상기 콘(210)이 지반을 뚫고 들어갈 때의 관입저항을 측정할 수 있도록 탐침수단(200)이 구비되며, 상기 탐침수단(200)은 로드(220)의 일단에 콘(210)이 부착되어 지반에 관입된다. 그리고 상기 로드(220)의 타단에 로드셀(230)이 부착되어 상기 콘(210)의 관입저항을 센싱하고, 상기 로드셀(230)은 로드셀 하우징(235)에 안착되어 유압실린더(240)의 피스톤(245) 일단에 연결된다. 또한 상기 유압실린더(240)의 일측에는 상기 피스톤(245)의 돌출길이에 따른 콘(210)의 관입깊이를 측정하는 변위미터(250)가 부착된다.

즉, 상기 변위미터(250)는 상기 유압실린더(240)의 일측에 장착된 채 상기 피스톤(245)의 일단과 연결되어 상기 피스톤(245)이 이동하는 변위를 측정함으로서 상기 콘(210)의 관입깊이를 측정한다. 그리고 상기 유압실린더(240)는 상기 콘(210)이 지반을 뚫고 들어가게 하는 액츄에이터로서 피스톤(245)의 왕복운동으로상기 콘(210)을 지반에 관입시킨다.

상기 유압실린더(240)의 출력을 약 5톤 정도라고 하면 상기 유압실린더(240)를 그 이상의 하중으로 고정시켜야 상기 콘(210)이 지반에 대하여 관입될 수 있으므로 상기 유압실린더(240)를 현장에 있는 중장비(600)에 부착한다. 상기 중장비(600)에 상기 유압실린더(240)를 부착시키기 위하여 마운팅 브라켓(260)을 이용한다. 상기 마운팅 브라켓(260)은 'ㄱ'자 형상의 패널로서 일면은 상기 유압실린더(240)의 일측에 부착되고 타면은 다수개의 볼트체결용 관통구(265)가 형성되어 중장비(600)의 일측에 부착된다.

상기 중장비(600) 무게가 지반조사에 필요한 하중으로 쓰이므로 총중량이 20톤이상이 되는 것이 바람직하며, 이상과 같은 중량을 만족시키는 중장비(600)라면 모든 중장비(600)가 이용가능하다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 상기 마운팅 브라켓(260)은 중장비(600)에 따라 장착되는 부분의 형상에 맞게 상기 볼트체결용 관통구(265)를 다수개로 한다. 즉 상기 볼트체결용 관통구(265)를 다수개로 하여 위치 및 모양을 다양하게 하면 중장비(600)의 종류에 상관없이 조립이 가능하게 된다. 그리고, 도 4 및 도 5는 상기 유압실린더(240)가 중장비(600)에 부착된 일실시예로서 상기 중장비(600)는 다짐용 차량(Dynamic Compactor)을 예로하여 도시하였다.

상기 유압실린더(240)는 유압펌프(300)로부터 제공되는 유압에 의하여 작동하며, 상기 유압펌프(300)는 컨트롤러(400)와 연결되어 컨트롤 된다. 즉, 상기 컨트롤러(400)에는 POWER ON/OFF 스위치, 유압펌프(300) 구동용 모터 ON/OFF 스위치,압력조절 스위치, 수동/자동 선택 스위치, 유압실린더(240) 상승/하강 스위치, 비상정지 스위치, 자동 스타트 스위치등으로 이루어진 스위치부(420)가 구비되어 필요에 따라 스위치를 조작하여 컨트롤한다. 특히 유압회로내에 릴리프 밸브(미도시)를 장착하여 압력조절 스위치로 압력을 수동조정할 수 있으며, 피스톤(245)의 하강시 문제가 발생하여 과부하가 걸리면 전원이 OFF되는 안전기능이 부가되어 있다.

또한 상기 컨트롤러(400)에는 상기 로드셀(230)과 상기 변위미터(250)로부터 측정되는 아날로그 데이터를 디지탈 데이터로 변환하는 A/D 컨버터 모듈(미도시)이 내장되고 하중을 표시하는 표시기(410)가 장착되어 있다. 즉, 상기 콘(210)이 지반에 관입됨에 따라 상기 로드셀(230)로 측정되는 관입압력을 상기 콘(210) 단면적으로 나누어 이를 하중강도(kgf/cm²)로 단위표시하며 상기 표시기(410)로 나타난다. 이상과 같은 하중강도(kgf/cm²)로 일정 관입깊이에 소요되는 하중을 판별해 지반의 다짐도와 강도특성을 파악한다.

그리고 상기 콘(210)은 다양한 사이각(30, 45, 60 degree)과 직경(14.36, 20.32, 28.74, 40.644 mm)이 사용됨으로서 사용 목적과 사용 대상에 따라 교체하여 최적장비의 조합을 기할 수 있다. 또한 상기 로드(220)는 일단에 나사홈, 타단에 볼트가 형성되어 길이방향으로 다수개를 연결할 수 있는 구조로서 측정하고자 하는 지반의 관입깊이를 연장시킬 수 있다.

또한 상기 A/D 컨버터 모듈(미도시)은 컴퓨터(500)와 연결되어 상기 로드셀(230)과 상기 변위미터(250)로 부터 측정된 데이터를 토대로 상기 콘(210)의관입깊이에 따른 관입하중을 판별해 지반의 다짐도와 강도를 파악한다. 상기 컴퓨터(500)에는 상기 콘(210)의 관입깊이에 따른 관입하중을 판별하여 지반의 다짐도와 강도를 파악하는 해석 소프트웨어가 입력되어 있다. 이러한 해석 소프트웨어는 관입깊이와 관입하중과 같은 소정의 데이터를 수집하고 분류하여 지반의 다짐도와 강도를 파악하고 기록 및 저장할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지반조사용 콘 관입 시험장치(100)에 의하면, 지반조사용 시험장치(100)가 장착된 차량을 따로 두지 않고 시험장치(100)를 간편하게 현장으로 이동하여 현장에 있는 중장비(600)에 부착하고 지반의 다짐도와 강도특성을 파악할 수 있게 되었다. 시험장치(100)가 장착된 차량을 따로 두지 않으므로 현장으로 이동시 발생하는 제약이 없어졌고, 어떤 현장이라도 중장비(600)를 이용하여 접근이 용이해졌다.

그리고, 탐침수단(200)을 중장비(600)에 부착하고 유압펌프(300)와 컨트롤러(400) 및 컴퓨터(500)를 연결함으로서 간단하게 조합하여 지반의 다짐도와 강도특성을 파악할 수 있게 되었다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (5)

1. 지반에 대한 관입저항을 하중으로 측정하여 지반의 공학적인 물성치를 파악하는 지반조사용 시험장치(100)에 있어서,

   로드(220)의 일단에 콘(210)이 부착되어 지반에 관입되고, 상기 로드(220)의 타단에 부착되어 상기 콘(210)의 관입저항을 센싱하는 로드셀(230)과, 상기 콘(210)의 관입깊이를 센싱하는 변위미터(250)와, 상기 로드셀(230)을 내포하고 상기 로드(220)의 타단과 유압실린더(240)의 피스톤(245) 일단을 연결하는 로드셀 하우징(235)과 상기 유압실린더(240)의 일측에 장착되고 상기 유압실린더(240)의 피스톤(245) 일단과 연결되어 상기 피스톤(245)이 이동하는 변위를 측정하여 상기 콘(210)의 관입깊이를 센싱하는 변위미터(250)를 포함하는 탐침수단(200)과;

   상기 유압실린더(240)에 유압을 가하여 상기 콘(210)이 지반에 관입되도록 힘을 가하는 유압펌프(300)와;

   상기 로드셀(230)과 상기 변위미터(250)로부터 측정되는 아날로그 데이터를 디지탈 데이터로 변환하는 A/D 컨버터 모듈 및 하중을 표시하는 표시기(410)를 내포하고 상기 유압펌프(300)를 컨트롤하는 컨트롤러(400)와;

   상기 A/D 컨버터 모듈과 연결되어 상기 로드셀(230)과 상기 변위미터(250)로 부터 측정된 데이터를 토대로 관입깊이에 따른 관입하중을 판별해 지반의 다짐도와 강도를 파악하는 컴퓨터(500); 및

   상기 탐침수단(200)의 유압실린더(240) 일측에 부착되어 중장비(600)의 일측에 장착되어 조립될 수 있도록 볼트 체결용 관통구(265)가 다수 형성되는 마운팅 브라켓(260);을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반조사용 콘 관입 시험장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 로드(220)는 일단에 나사홈, 타단에 볼트가 형성되어 길이방향으로 다수개를 연결하는 것을 특징으로 하는 지반조사용 콘 관입 시험장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 콘(210)은 사이각과 직경이 다른 다수개로 구성되어 필요에 따라 교체 가능한 것을 특징으로 하는 지반조사용 콘 관입 시험장치.