KR100456485B1 - A transformation survey method and apparatus of the underground - Google Patents
A transformation survey method and apparatus of the underground Download PDFInfo
- Publication number
- KR100456485B1 KR100456485B1 KR10-2004-0009135A KR20040009135A KR100456485B1 KR 100456485 B1 KR100456485 B1 KR 100456485B1 KR 20040009135 A KR20040009135 A KR 20040009135A KR 100456485 B1 KR100456485 B1 KR 100456485B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- deformation
- section
- optical fiber
- ground
- length
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 title 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 111
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
- G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
Abstract
본 발명은 지중의 변형를 직접적으로 계측할 수 있는 광섬유 센서를 이용한 지중변형 계측방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 외측에 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 길이방향의 직선형 광섬유가 구비된 원형 센서봉을 지중의 내부에 매몰 설치하는 단계와; 상기 원형 센서봉의 외측에 구비된 각 광섬유에 계측기로부터 조사되는 광원의 파장을 달리하여 각 광섬유를 일정길이의 구간별로 길이변형을 계측기를 통해 실시간으로 검출 수집하는 단계와; 상기 계측기와 연결된 콘트롤러를 통해 각 광섬유의 구간별 길이변형 데이터를 입력받아, 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수직 변형방향과 변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수평 변형방향과 변형량을 산출하며, 상기 각 구간별의 수직, 수평 변형방향과 변형량을 바탕으로 각 구간별의 지중의 변형방향 및 변형량을 산출하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.The present invention relates to a method for measuring underground deformation using an optical fiber sensor capable of directly measuring the deformation of the ground, and a device thereof, which includes a circular sensor rod provided with a straight optical fiber in a longitudinal direction with a pair of upper and lower pairs and a pair of both sides. Buried in the interior of the installation; Detecting and collecting a length variation of each optical fiber through a measuring instrument in real time by varying a wavelength of a light source irradiated from a measuring instrument to each optical fiber provided outside the circular sensor rod; Receives the length deformation data of each section of the optical fiber through the controller connected to the measuring instrument, and compares the length deformation of each section of the optical fiber forming a pair of up and down, and calculates the vertical deformation direction and deformation amount of the ground for each section, Comparing the length deformation of each section of the paired optical fiber mutually to calculate the horizontal deformation direction and the deformation amount of the ground for each section, the ground for each section based on the vertical, horizontal deformation direction and the deformation amount of each section Comprising the step of calculating the deformation direction and the amount of deformation.
Description
본 발명은 광섬유 센서를 이용한 지중변형 계측방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 지중의 변화를 직접적으로 계측할 수 있는 광섬유 센서를 이용한 지중변형 계측방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for measuring underground deformation using an optical fiber sensor and an apparatus thereof, and to a method for measuring underground deformation using an optical fiber sensor that can directly measure changes in the ground.
일반적으로 지중의 변화는, 미세지진과 폭우 등의 자연적인 원인으로 인하여 발생되거나 여러 토목공사 등의 인위적인 원인을 통해 발생된다.In general, the change in the ground is caused by natural causes such as fine earthquake and heavy rain or by artificial causes such as various civil works.
그런데 상기와 같은 원인으로 인하여 지중의 변화가 발생되면, 지중의 침하로 인하여 지중에 매몰된 각종 관 및 지중에 세워지는 각종 구조물이 붕괴되거나, 비탈면이 붕괴될 수도 있으며, 터널공사를 수행함에 있어 막장이 붕괴되는 등의 사고가 발생된다.However, if the change of the ground occurs due to the above reasons, due to the subsidence of the ground, various pipes buried in the ground and various structures built on the ground may collapse or slope surface may collapse, An accident such as this collapse occurs.
이에, 상기와 같은 붕괴를 막기 위하여 최근에는, 비탈면의 붕괴사고를 예측할 수 있는 장비들이 공지되어 사용중에 있으나, 평지면의 붕괴 및 터널 등의 붕괴를 예측할 수 있는 장비의 개발은 미흡한 게 현실이다.Thus, in order to prevent such collapse, in recent years, equipment for predicting the collapse of the slope is known and in use, but the development of equipment that can predict the collapse of the flat surface collapse and tunnels, etc. is insufficient.
그리고 상기 비탈면의 붕괴에 적용되는 장비로는, 지면에 박는 말뚝과 이를 와이어를 통해 상호 연결하여 와이어의 길이변화에 따라 비탈면의 붕괴조짐을 예측하는 장비가 알려져 있다.And as the equipment applied to the collapse of the slope, equipment that is predicted collapse of the slope as the length of the wire by interconnecting the pile and the wire to the ground through the wire is known.
그런데, 이와 같은 장비를 사용하여 비탈면을 계측할 경우에는 비탈면의 표면 붕괴의 예측은 가능하나 비탈면 내부의 지중 계측은 불가능하여 비탈면의 붕괴를 예측할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.However, when measuring the slope using such equipment, it is possible to predict the surface collapse of the slope, but it is impossible to measure the soil inside the slope, so that the slope of the slope cannot be predicted.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 비탈면과 평지면 및 터널주위 등의 지중 변화를 호환적으로 계측할 수 있는 광섬유 센서를 이용한 지중변형 계측방법 및 그 장치를 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for measuring the earth deformation using the optical fiber sensor that can measure the underground changes such as slope and the flat surface and the tunnel around the tunnel and its device It is done.
또한 지중의 변화를 계측하는 원형 센서봉을 구간별로 나누어 지중변형를 구간별로 계측함으로서 지중의 붕괴조짐을 신속하게 파악하고자 하는 목적도 있다.In addition, the circular sensor rod for measuring the change in the ground by dividing the section by measuring the ground deformation by section, there is also the purpose to quickly grasp the signs of collapse.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치를 나타낸 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram showing an earthquake deformation measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치를 통한 계측방법을 나타낸 공정도.2 is a process chart showing a measurement method through the earth deformation measurement apparatus of the first embodiment according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치 설치상태를 나타낸 것으로서,3 is a view showing the installation state of the deformation measurement instrument of the first embodiment according to the present invention,
도 3a는 지중의 종단면 상태를,Figure 3a is a longitudinal cross-sectional state of the ground,
도 3b는 도 3a의 A-A선 확대 단면도를 나타낸 것이다.3B is an enlarged cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A.
도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예의 지중변형 계측장치를 나타낸 구성도.Figure 4 is a block diagram showing the earthquake deformation measurement apparatus of a second embodiment according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 지중변형 계측장치를 통한 계측방법을 나타낸 공정도.5 is a process chart showing a measurement method through the earth deformation measurement apparatus of the second embodiment according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 지중변형 계측장치 설치상태를 나타낸 것으로서,6 is a view showing the installation state of the deformation measurement instrument of the second embodiment according to the present invention,
도 6a는 지중의 종단면 상태를,6A is a longitudinal section of the ground;
도 6b는 도 6a의 B-B선 확대 단면도를 나타낸다.FIG. 6B is an enlarged sectional view taken along the line B-B in FIG. 6A.
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 각 구간의 변형예를 확대 도시한 개략도.7 is an enlarged schematic view of a modification of each section of the second embodiment according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 계측장치를 터널시공에 적용한 상태를 나타낸 개략 단면도.8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the measuring device of the second embodiment according to the present invention is applied to tunnel construction.
도 9는 도 8의 C부 확대도.9 is an enlarged view of a portion C of FIG. 8;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 원형 센서봉1: circular sensor rod
2 : 광섬유2: optical fiber
3 : 계측기3: Instrument
31 : 광원 발생기31: light source generator
32 : 데이터 수집기32: data collector
4 : 콘트롤러4: Controller
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외측에 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 길이방향의 직선형 광섬유가 구비된 원형 센서봉을 지중의 내부에 매몰 설치하는 단계와; 상기 원형 센서봉의 외측에 구비된 각 광섬유에 계측기로부터 조사되는 광원의 파장을 달리하여 각 광섬유를 일정길이의 구간별로 길이변형을 계측기를 통해 실시간으로 검출 수집하는 단계와; 상기 계측기와 연결된 콘트롤러를 통해 각 광섬유의 구간별 길이변형 데이터를 입력받아, 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수직 변형방향과 변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수평 변형방향과 변형량을 산출하며, 상기 각 구간별의 수직, 수평 변형방향과 변형량을 바탕으로 각 구간별의 지중의 변형방향 및 변형량을 산출하는 단계;로 구성된 지중변형 계측방법을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of: buried in the inside of a circular sensor rod provided with a straight optical fiber in the longitudinal direction in the upper, lower pair and both pairs on the outside; Detecting and collecting a length variation of each optical fiber through a measuring instrument in real time by varying a wavelength of a light source irradiated from a measuring instrument to each optical fiber provided outside the circular sensor rod; Receives the length deformation data of each section of the optical fiber through the controller connected to the measuring instrument, and compares the length deformation of each section of the optical fiber forming a pair of up and down, and calculates the vertical deformation direction and deformation amount of the ground for each section, Comparing the length deformation of each section of the paired optical fiber mutually to calculate the horizontal deformation direction and the deformation amount of the ground for each section, the ground for each section based on the vertical, horizontal deformation direction and the deformation amount of each section Calculating the deformation direction and the deformation amount of the;
또한 지중 또는 구조물의 내부에 매몰 설치되며 외측에는 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 직선형 광섬유가 구비된 원형 센서봉과; 상기 원형 센서봉의 각 광섬유에 광원의 파장을 달리하여 각 광섬유를 일정길이의 구간별로 길이변형을 계측할 수 있도록 하는 광원 발생기와, 서로 다른 파장 광원을 조사하면서 각 구간별로 길이변형을 실시간으로 계측하면서 데이터를 수집하는 데이터 수집기를 포함하는 계측기와; 상기 계측기에 수집된 각 광섬유의 구간별 길이 변형 데이터를 입력받아, 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수직 변형방향과 변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유의 각 구간의 길이변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수평 변형방향과 변형량을 산출하며, 상기 각 구간별의 수직, 수평 변형량을 바탕으로 각 구간별의 지중의 변형방향 및 변형량을 산출하는 콘트롤러;로 구성된 지중변형 계측장치를 특징으로 한다.In addition, a buried sensor rod is installed buried in the ground or inside the structure and provided with a straight optical fiber in a pair of upper and lower pairs and both sides; A light source generator for measuring the length strain of each optical fiber by varying the wavelength of the light source to each optical fiber of the circular sensor rod, and measuring the length strain for each section in real time while irradiating different wavelength light sources. An instrument comprising a data collector for collecting data; The length deformation data of each section of the optical fibers collected by the measuring instrument are input, and the length deformation of each section of the up and down pair of optical fibers is compared with each other to calculate the vertical deformation direction and the deformation amount of the ground for each section. Comparing the length deformation of each section of a pair of optical fibers to calculate the horizontal deformation direction and the deformation amount of each section for each section, and based on the vertical and horizontal deformation amount of each section, the deformation direction and deformation amount of each section of the ground Controller for calculating the; characterized in that the earth deformation measuring device consisting of.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 제 1실시예의 지중변형 계측장치를 나타낸 것으로서, 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치는, 지중에 매몰 설치되며 외측에는 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 직선형 광섬유(2)가 길이방향으로 구비된 원형 센서봉(1)과, 상기 원형 센서봉(1)의 각 광섬유(2)에 광원을 조사하는 광원 발생기(31)와 광원을 조사하면서 4개소 광섬유(2)의 광원 변형을 통한 각 광섬유(2)의 길이변형을 실시간으로 계측하면서 데이터를 수집하는 데이터 수집기(32)를 포함하는 계측기(3), 및 상기 계측기(3)로부터 수집된 광섬유(2)의 길이 변형 데이터를 입력받아 지중의 변화를 산출하는 콘트롤러(4)로 구성된다.1 is a view illustrating a deformation deformation measurement apparatus according to a first embodiment according to the present invention, wherein the measurement deformation measurement device according to the first embodiment according to the present invention is buried in the ground, and the upper and lower pairs and the pair of both sides are straight optical fibers. A circular sensor rod (1) provided with a longitudinal direction (2), a light source generator (31) for irradiating a light source to each optical fiber (2) of the circular sensor rod (1), and four optical fibers (2) while irradiating a light source A measuring instrument 3 including a data collector 32 for collecting data while measuring in real time the length strain of each optical fiber 2 through the deformation of a light source of the optical fiber 2), and the optical fibers 2 collected from the measuring instrument 3. It is composed of a controller (4) for receiving the length deformation data to calculate the change in the ground.
즉 상기 콘트롤러(4)는, 상기 계측기(3)로부터 수집된 광섬유(2)의 길이 변형 데이터를 입력받아, 이를 바탕으로 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 길이 변형을 상호 비교하여 지중의 수직 변형방향과 변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 길이 변형을 상호 비교하여 지중의 수평변형방향과 변형량을 산출하며, 상기 수직, 수평변형량을 바탕으로 지중의 변형방향 및 변형량을 산출할 수 있는 것이다.That is, the controller 4 receives the length deformation data of the optical fiber 2 collected from the measuring instrument 3, and compares the length deformation of the optical fiber 2 constituting the upper and lower pairs with each other based on this. Calculates the vertical deformation direction and the deformation amount of the fiber, and compares the length deformations of the paired optical fibers 2 with each other to calculate the horizontal deformation direction and the deformation amount of the ground, and the deformation direction and deformation amount of the ground based on the vertical and horizontal deformation amounts. It can be calculated.
그리고 상기 원형 센서봉(1)의 외측에 광섬유(2)는 접착재 등의 고정수단을 통해 견고하게 고정됨으로서, 원형 센서봉(1)의 변형과 더불어 함께 변형될 수 있도록 구성되어 있는 것이다.In addition, the optical fiber 2 on the outside of the circular sensor rod 1 is firmly fixed through fixing means such as an adhesive material, and is configured to be deformed together with the deformation of the circular sensor rod 1.
따라서, 도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예의 지중변형 계측장치를 통한 계측방법을 나타낸 공정도로서, 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치를 통한 지중변형 계측방법을 설명하면 다음과 같다.Therefore, FIG. 2 is a process chart showing a measurement method using the earth deformation measurement apparatus of the first embodiment according to the present invention, and the earth deformation measurement method using the earth deformation measurement apparatus of the first embodiment according to the present invention will be described as follows. .
먼저, 외측에 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 광섬유(2)가 길이방향으로 구비된 원형 센서봉(1)을 지중의 내부에 매몰 설치하는 단계(100)를 진행한다.First, a step 100 is installed to bury the circular sensor rod 1 provided with the optical fiber 2 in the longitudinal direction in a pair of up and down pairs and both sides on the outside.
다음 상기 지중에 매몰 설치된 원형 센서봉(1)의 각 광섬유(2)에 계측기(3)를 통해 광원을 조사하면서 4개소 광섬유(2)의 광원 변형을 통한 각 광섬유(2)의 길이변형을 계측기(3)를 통해 실시간으로 검출 수집하는 단계(101)를 진행한다. 즉 상기 광원의 조사는 계측기(3)에 포함되는 광원 발생기(31)를 통해 이루어지며, 상기 광섬유(2)의 길이변형을 계측한 데이터는 계측기(3)에 포함되는 데이터 수집기(32)에 실시간으로 수집되는 것이다.Next, measuring the length deformation of each optical fiber 2 through the light source deformation of the four optical fibers (2) while irradiating a light source to each optical fiber (2) of the circular sensor rod (1) installed in the underground through the measuring instrument (3) Proceed to step 101 of collecting and detecting in real time through (3). That is, the irradiation of the light source is made through the light source generator 31 included in the measuring device 3, and the data of measuring the length deformation of the optical fiber 2 is transmitted to the data collector 32 included in the measuring device 3 in real time. To be collected.
다음 상기 계측기(3)와 연결된 콘트롤러(4)를 통해 각 광섬유(2)의 길이변형 데이터를 입력받아, 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 길이 변형을 상호 비교하여 지중 내부의 수직 변형방향과 변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 길이 변형을 상호 비교하여 지중 내부의 수평 변형방향과 변형량을 산출하며, 상기 수직, 수평 변형방향과 변형량을 바탕으로 지중의 변형방향 및 변형량을 산출하는 단계(102)를 진행함으로서, 지중의 변화를 계측할 수 있는 것이다.Next, the length deformation data of each optical fiber 2 is input through the controller 4 connected to the measuring instrument 3, and the vertical deformation of the inside of the underground is compared by comparing the length deformation of the optical fibers 2 constituting the upper and lower pairs with each other. Calculates a direction and a deformation amount, and calculates a horizontal deformation direction and a deformation amount in the underground by comparing the length deformations of the paired optical fibers 2 with each other, and based on the vertical and horizontal deformation directions and the deformation amount, By carrying out the step 102 of calculating the amount of deformation, the change in the ground can be measured.
즉, 상기 지중의 변형방향 및 변형량 산출단계에서는, 상,하 한쌍을 이루는 각각의 광섬유(2)의 변화길이의 차에 의해 지중의 수직 변형량을 산출할 수 있으며, 상기 양측 한쌍을 이루는 각각의 광섬유(2)의 변화길이의 차에 의해 지중의 수평 변형방향과 변형량을 산출할 수 있는 것이다. 따라서, 상기 수직,수평 변형방향과 변형량을 변위백터로 환산하면 지중의 변형방향과 변화량을 산출할 수 있는 것이다.That is, in the deformation direction and the deformation amount calculation step of the ground, the vertical deformation amount of the ground can be calculated by the difference in the change length of each of the optical fibers 2 forming a pair of up and down, each of the optical fibers forming a pair of both Based on the difference in the change lengths in (2), the horizontal deformation direction and deformation amount of the ground can be calculated. Therefore, when the vertical and horizontal deformation directions and deformation amount are converted into displacement vectors, the deformation direction and the change amount of the ground can be calculated.
다시말해 상기 상부 광섬유(2)의 변화된 길이에서 하부 광섬유(2)의 변화된 길이를 뺀 차가 +일 경우에는 지중의 변화가 하부방향으로 일어남을 알 수 있고, 반대로 차가 -일 경우에는 지중의 변화가 상부방향으로 일어남을 알 수 있는 것이다. 그리고 마찬가지로, 상기 일측 광섬유(2)의 변화된 길이에서 타측 광섬유(2)의 변화된 길이를 뺀 차가 +일 경우에는 지중의 변화가 일측방향으로 일어남을 알 수 있고, 반대로 차가 -일 경우에는 지중의 변화가 타측방향으로 일어남을 알 수 있는 것이다.In other words, if the difference minus the changed length of the lower optical fiber 2 is changed from the changed length of the upper optical fiber 2, it can be seen that the change of the ground occurs in the downward direction. It can be seen that it rises in the upward direction. Similarly, it can be seen that when the difference minus the changed length of the other optical fiber 2 minus the changed length of the one optical fiber 2 is a change in the ground occurs in one direction, on the contrary, when the difference is- It can be seen that occurs in the other direction.
이를 첨부된 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치 설치상태를 나타낸 것으로서, 도 3a는 지중의 종단면 상태를, 도 3b는 도 3a의 A-A선 확대 단면도를 나타낸 것이다.Referring to this in more detail with reference to the accompanying drawings, Figure 3 shows a state of installation of the deformation measurement instrument of the first embodiment according to the present invention, Figure 3a is a longitudinal cross-sectional state of the ground, Figure 3b is AA of Figure 3a Line enlarged cross-sectional view is shown.
이에 도 3a,b에 도시된 바와같이, 지중에 매설된 원형 센서봉(1)의 중간이 지중의 하부와 일측을 향해 침하될 경우의 실시예에서는, 원형 센서봉(1)에 있어 상부에 구비되어 있는 상부 광섬유(2)의 길이가 신축되고 하부 광섬유(2)의 길이가 신장됨에 따라 수직하중이 하부로 발생됨을 파악할 수 있으며, 상기 상,하부 광섬유(2)의 길이차이를 통해 하부로 변화되는 지중의 변화량을 파악할 수 있는 것이다.3A and 3B, in the case where the middle of the circular sensor rod 1 embedded in the ground is settled toward one side and the lower portion of the ground, the circular sensor rod 1 is provided at the upper portion. As the length of the upper optical fiber 2 is stretched and the length of the lower optical fiber 2 is extended, it can be seen that the vertical load is generated downward, and the lower portion is changed through the length difference between the upper and lower optical fibers 2. It is possible to grasp the amount of change in the underground.
아울러 원형 센서봉(1)에 있어 일측에 구비되어 있는 일측 광섬유(2)의 길이가 신장되고 타측에 광섬유(2)의 길이가 신축됨에 따라 수평하중이 일측으로 발생됨을 파악할 수 있으며, 상기 양측 광섬유(2)의 길이차이를 통해 일측으로 변화되는 지중의 변화량을 파악할 수 있는 것이다.In addition, as the length of one optical fiber 2 provided on one side of the circular sensor rod 1 is extended and the length of the optical fiber 2 is stretched on the other side, it can be understood that a horizontal load is generated on one side. Through the length difference of (2), it is possible to grasp the amount of change in the ground which changes to one side.
그러므로 상기 수직,수평 변형방향과 변형량을 변위백터로 환산하면 지중의 변형방향과 변화량을 3차원적으로 산출할 수 있는 것이다.Therefore, if the vertical and horizontal deformation directions and deformation amount are converted into displacement vectors, the deformation direction and the change amount of the ground can be calculated in three dimensions.
따라서, 상기 제1 실시예의 계측장치 및 방법을 통해, 비탈면과 평지면의 지중변형를 계측하여 붕괴사고를 미연에 방지할 수 있음은 물론, 특히 터널의 시공시 막장의 붕괴도 예측할 수 있는 것이다.Therefore, the measurement apparatus and method of the first embodiment can measure the ground deformation of the slope and the flat surface to prevent collapse accidents, as well as predict the collapse of the membrane during construction of the tunnel.
도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예의 지중변형 계측장치를 나타낸 것으로서, 본 발명에 따른 제2 실시예의 지중변형 계측장치는, 지중에 매몰 설치되며 외측에는 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 직선형 광섬유(광섬유 격자 센서)가 구비된 원형 센서봉(1)과, 상기 원형 센서봉(1)의 각 광섬유(2)에 광원의 파장을 달리하여 각 광섬유(2)를 일정길이의 구간별로 길이변형을 계측할 수 있도록 하는 광원 발생기(33)와 서로 다른 파장의 광원을 조사하면서 각 구간별로 길이변형을 실시간으로 계측하면서 데이터를 수집하는 데이터 수집기(32)를 포함하는 계측기(3)와, 상기 계측기(3)로부터 수집된 광섬유(2)의 길이 변형 데이터를 입력받아 지중의 변화를 산출하는 콘트롤러(4)로 구성된다.4 is a diagram illustrating the earth deformation measurement device according to the second embodiment of the present invention, wherein the earth deformation measurement device according to the second embodiment of the present invention is buried in the ground and has a pair of upper and lower pairs and a pair of both sides of the straight optical fiber. A circular sensor rod (1) equipped with an optical fiber grating sensor and a wavelength of a light source are varied in each optical fiber 2 of the circular sensor rod 1 to change the length of each optical fiber 2 by a section of a predetermined length. A measuring device 3 including a light collecting device 33 for measuring data and a data collecting device 32 for collecting data while measuring the length deformation in real time for each section while irradiating light sources having different wavelengths; It is composed of a controller (4) for receiving the length deformation data of the optical fiber (2) collected from 3) to calculate the change in the ground.
그리고 상기 광원 발생기(33)는 이미 공지되어 있는 것이다. 즉 광원의 파장을 달리하면서 광원을 조사하는 상기 광원 발생기(33)는 이미 공지되어 사용중에 있는데, 이와 같이 광원의 파장을 달리하게 되면 광섬유(광섬유 격자 센서)에 물리적인 변화를 주지 않더라도 각 광섬유(2)에서는 광원의 파장 종류에 따라 광원의 반사구간이 구획 될 수 있는 것이다. 다시말해 하나의 고유파장의 광원은 광섬유에 있어 어느 한 구간만을 통과할 수 있는 것으로서 파장의 종류를 다양하게 한다면 광섬유(2)를 여러 구간으로 구획할 수 있음에 따라서, 광섬유에서 광원의 파장을 통해 구획된 각 구간마다의 길이변화를 상기 계측기(3)를 통해 계측할 수 있는 것이다.The light source generator 33 is already known. That is, the light source generator 33 for irradiating the light source while changing the wavelength of the light source is already known and in use. If the wavelength of the light source is changed in this way, each optical fiber ( In 2), the reflection section of the light source can be partitioned according to the wavelength type of the light source. In other words, a light source having a unique wavelength can pass only one section of the optical fiber. If the wavelength is varied, the optical fiber 2 can be divided into several sections. It is possible to measure the change in length of each section divided by the measuring instrument (3).
또한 상기 콘트롤러(4)는, 상기 계측기(3)에 수집된 각 광섬유(2)의 구간별 길이 변형 데이터를 입력받아, 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수직 변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수평 변형량을 산출하며, 상기 각 구간별의 수직, 수평 변형량을 바탕으로 각 구간별의 지중의 변형방향 및 변형량을 산출할 수 있는 것이다.In addition, the controller 4 receives the length-deformation data for each section of the optical fiber 2 collected by the measuring instrument 3, and mutually crosses the length-deformation of each section of the optical fiber 2 forming the upper and lower pairs. Comparing to calculate the vertical strain of the ground for each section, and to compare the length strain of each section of the optical fiber (2) forming a pair of both sides to calculate the horizontal strain of the ground for each section, the vertical, horizontal for each section Based on the deformation amount, the deformation direction and deformation amount of the ground for each section can be calculated.
또 상기 원형 센서봉(1)의 외측에 광섬유(2)는 접착재 등의 고정수단을 통해 견고하게 고정됨으로서, 원형 센서봉(1)의 변형과 더불어 함께 변형될 수 있도록 구성되어 있는 것이다.In addition, the optical fiber 2 on the outside of the circular sensor rod (1) is firmly fixed through a fixing means such as adhesive, it is configured to be deformed together with the deformation of the circular sensor rod (1).
따라서, 도 5는 본 발명에 따른 제 2실시예의 지중변형 계측장치를 통한 계측방법을 나타낸 공정도로서, 본 발명에 따른 제1 실시예의 지중변형 계측장치를 통한 지중변형 계측방법을 설명하면 다음과 같다.Accordingly, FIG. 5 is a flowchart illustrating a measurement method using the earth deformation measurement apparatus according to the second embodiment of the present invention, and the earth deformation measurement method using the earth deformation measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention is as follows. .
먼저, 외측에 상,하 한쌍과 양측 한쌍으로 광섬유(2)가 길이방향으로 구비된 원형 센서봉(1)을 지중의 내부에 매몰 설치하는 단계(200)를 진행한다.First, the step 200 is carried out to bury the circular sensor rod (1) having the optical fiber 2 in the longitudinal direction in a pair of up, down and both pairs on the outside.
다음 상기 원형 센서봉(1)의 외측에 구비된 각 광섬유(2)에 계측기(3)로부터조사되는 광원의 파장을 달리하여 각 광섬유(2)를 일정길이의 구간별로 길이변형을 계측기(3)를 통해 실시간으로 검출 수집하는 단계(201)를 진행한다. 즉 상기 서로 다른 파장의 광원의 조사는 계측기(3)에 포함되는 광원 발생기(31)를 통해 이루어지며, 상기 광섬유(2)에 있어 각 구간별 길이변형을 계측한 데이터는 계측기(3)에 포함되는 데이터 수집기(32)에 실시간으로 수집되는 것이다.Next, by varying the wavelength of the light source irradiated from the measuring device 3 to each optical fiber 2 provided on the outside of the circular sensor rod 1, the length deformation of each optical fiber 2 for each section of a predetermined length measuring instrument 3 In step 201 of detecting and collecting in real time. That is, the irradiation of light sources having different wavelengths is made through the light source generator 31 included in the measuring device 3, and the data measuring the length deformation of each section in the optical fiber 2 is included in the measuring device 3. The data collector 32 is to be collected in real time.
그리고 상기 계측기(3)와 연결된 콘트롤러(4)를 통해 각 광섬유(2)의 길이변형 데이터를 입력받아, 상기 상,하 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 각 구간의 길이변형를 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수직변형량를 산출하고, 상기 양측 한쌍을 이루는 광섬유(2)의 각 구간의 길이 변형을 상호 비교하여 각 구간별로 지중의 수평 변형량을 산출하며, 상기 각 구간별의 수직, 수평 변형량을 바탕으로 각 구간별의 지중의 변형방향 및 변형량을 산출하는 단계를 진행함으로서, 지중의 변화를 계측할 수 있는 것이다.Then, the length deformation data of each optical fiber 2 is received through the controller 4 connected to the measuring device 3, and the length deformation of each section of the optical fiber 2 forming the upper and lower pairs is compared with each other for each section. Calculate the vertical strain of the ground, calculate the horizontal strain of the ground for each section by comparing the length strain of each section of the two pairs of optical fibers (2), and based on the vertical and horizontal strain of each section By performing the step of calculating the deformation direction and the deformation amount of the ground for each section, the change of the ground can be measured.
즉, 상기 지중의 변형방향 및 변형량 산출단계에서는, 상,하 한쌍을 이루는 각각의 광섬유(2)의 구간별 변화길이의 차에 의해 지중 변화에 대한 각 구간별의 수직 변형방향과 변형량을 산출할 수 있으며, 상기 양측 한쌍을 이루는 각각의 광섬유(2)의 변화길이의 차에 의해 지중 변화에 대한 각 구간별의 수평 변형방향과 변형량을 산출할 수 있는 것이다. 따라서, 상기 각 구간별 수직,수평 변형방향과 변형량을 변위백터로 환산하면 지중에 대한 각 구간의 변형방향과 변화량을 3차원적으로 산출할 수 있는 것이다.That is, in the step of calculating the deformation direction and the deformation amount of the ground, the vertical deformation direction and the deformation amount of each section with respect to the ground change can be calculated by the difference of the change length of each section of the optical fiber 2 constituting the upper and lower pairs. The horizontal deformation direction and the deformation amount of each section with respect to the underground change can be calculated by the difference in the change lengths of the optical fibers 2 constituting the pair of both sides. Accordingly, when the vertical and horizontal deformation directions and deformation amounts for each section are converted into displacement vectors, the deformation directions and changes in each section of the ground can be calculated in three dimensions.
다시말해 상기 상부 광섬유(2)에 있어 어느 한 구간의 변화된 길이에서 동일구간의 하부 광섬유(2)의 변화된 길이를 뺀 차가 +일 경우에는 그 구간의 지중의 변화가 하부방향으로 일어남을 알 수 있고, 반대로 차가 -일 경우에는 지중의 변화가 상부방향으로 일어남을 알 수 있는 것이다. 그리고 마찬가지로, 상기 일측 광섬유(2)에 있어 어느 한 구간의 변화된 길이에서 동일 구간의 타측 광섬유(2)의 변화된 길이를 뺀 차가 +일 경우에는 지중의 변화가 일측방향으로 일어남을 알 수 있고, 반대로 차가 -일 경우에는 지중의 변화가 타측방향으로 일어남을 알 수 있는 것이다.In other words, if the difference of the subtracted length of the lower optical fiber 2 of the same section from the changed length of any one section in the upper optical fiber 2 is +, it can be seen that the ground change of the section occurs downward. On the contrary, if the difference is-, it can be seen that the change of the ground occurs in the upward direction. Similarly, when the difference in the one-side optical fiber 2 minus the changed length of the other optical fiber 2 in the same section is +, it can be seen that the change in the ground occurs in one direction, and vice versa. If the difference is-, the change in the ground occurs in the other direction.
좀더 구체적으로는, 도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 지중변형 계측장치 설치상태를 나타낸 것으로서, 도 6a는 지중의 종단면 상태를, 도 6b는 도 6a의 B-B선 확대 단면도를 나타낸 것이다.More specifically, FIG. 6 is a view illustrating an installation state of the underground deformation measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a longitudinal cross-sectional view of the ground, and FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 6A.
이에 도 6a,b에 도시된 바와같이, 지중에 매설된 원형 센서봉(1)이 지중의 변화에 대하여 여러 방향으로 변형될 경우에는, 원형 센서봉(1)에 있어서 상부에 구비되어 있는 상부 광섬유(2)의 각 구간별 길이가 신축 또는 신장되고 하부 광섬유(2)의 길이도 신장 또는 신축됨에 따라 수직하중이 구간별로 하부 또는 상부로 발생됨을 파악할 수 있고, 각 구간별의 상,하부 광섬유(2)의 길이차이를 통해 각 구간의 지중의 변화량을 파악할 수 있는 것이다. 아울러 원형 센서봉(1)에 있어서 일측 광섬유(2)의 각 구간별 길이가 신축 또는 신장되고 타측에 광섬유(2)의 각 구간별 길이가 신장 또는 신축됨에 따라 수평하중이 일측 또는 타측으로 발생됨을 파악할 수 있으며, 상기 양측 광섬유(2)의 각 구간별 길이차이를 통해 각 구간의 지중의 변화량을 파악할 수 있는 것이다.6A and 6B, when the circular sensor rod 1 embedded in the ground is deformed in various directions with respect to the change in the ground, the upper optical fiber provided at the upper portion of the circular sensor rod 1 is provided. As the length of each section of (2) is stretched or stretched and the length of the lower optical fiber 2 is also stretched or stretched, it can be understood that the vertical load is generated to the bottom or top of each section, and the upper and lower optical fibers of each section ( The difference in length of 2) can be used to grasp the change in the ground of each section. In addition, in the circular sensor rod 1, the length of each section of the optical fiber 2 is stretched or stretched, and the horizontal load is generated to one side or the other side as the length of each section of the optical fiber 2 is stretched or stretched on the other side. It can be grasped, and it is possible to grasp the amount of change in the ground of each section through the length difference of each section of the both optical fibers (2).
그러므로 상기 광섬유(2)의 각 구간에서 얻어진 수직,수평 변형방향과 변형량을 변위백터로 환산하면 각 구간에서의 지중의 변형방향과 변화량을 산출할 수 있는 것이다.Therefore, if the vertical and horizontal deformation directions and deformation amounts obtained in each section of the optical fiber 2 are converted into displacement vectors, the deformation direction and change amount of the ground in each section can be calculated.
한편, 상기 변형량을 산출하는 단계에서 얻어진 원형 센서봉(1)의 각 구간별 지중의 변형방향과 변형량을 바탕으로, 콘트롤러(4)를 통해 상기 각 구간별로 산출된 지중의 변형방향 및 변형량을 한 끝단에서 반대쪽 끝단까지 적분하여 반대쪽 끝단의 처짐과 각 구간의 처짐을 산출할 수 있는 것이다.On the other hand, based on the deformation direction and the deformation amount of the ground for each section of the circular sensor rod (1) obtained in the step of calculating the deformation amount, the deformation direction and the deformation amount of the ground calculated for each section through the controller (4) By integrating from the end to the opposite end, the deflection of the opposite end and the deflection of each section can be calculated.
즉 상기 원형 센서봉(1)의 한 끝단을 지중에 삽입한 상태에서 제일 안쪽에 박히는 원형 센서봉(1)의 끝단을 기준점으로 설정하여 지중에 바깥쪽에 위치되는 원형 센서봉(1)의 처짐을 산출할 수 있는 것이다.That is, the deflection of the circular sensor rod (1) located on the outside of the ground by setting the end of the circular sensor rod (1) to be the innermost in the state in which one end of the circular sensor rod (1) is inserted into the ground It can be calculated.
이에 도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 각 구간의 변형예를 확대 도시한 것으로서, 도 7을 참조하여 원형 센서봉(1)에 있어 각 구간별의 처짐 또는 기준점에 대한 반대쪽의 처짐을 산출하는 식의 유추는 다음과 같다.7 is an enlarged view of a variation of each section of the second embodiment according to the present invention, and calculates the deflection of each section or the deflection of the opposite side to the reference point in the circular sensor rod 1 with reference to FIG. The analogy of the equation is as follows.
먼저 처짐 산출식을 도출함에 있어서, 도 4 내지 도 7을 참조하여 부호를 정의하면,L: 최초 각 구간의 길이, h : 원형 센서봉의 직경, ε: 변형률, εu: 원형 센서봉(1)의 상부측 광섬유(2)(또는 양측 광섬유(2) 중 하나의 측 광섬유(2)) 변형길이, εL: 원형 센서봉(1)의 하부측 광섬유(2)(또는 양측 광섬유(2)중 다른 하나의 측 광섬유(2)) 변형길이, R : 곡율반경, θ: 곡율 호의 각도, θi; 임의의 i 번째 처짐각, θi-1: i-1 번째 처짐각(임의의 i 번째의 바로 전 구간의 처짐각),V i: 임의의 i 번째 처짐,V i-1: i-1 번째 처짐(임의의 i 번째의 바로 전 구간의 처짐)으로 정의한다.First, in deriving the deflection calculation formula, if the sign is defined with reference to Figs. 4 to 7, L : the length of each initial section, h: the diameter of the circular sensor rod, ε: strain, ε u : circular sensor rod (1) Strain length of the upper optical fiber 2 (or one of the two optical fibers 2) of the upper optical fiber 2, ε L : of the lower optical fiber 2 of the circular sensor rod 1 (or both optical fibers 2) The other side optical fiber 2) strain length, R: radius of curvature, θ: angle of curvature arc, θ i ; Any i-th deflection angle, θ i-1 : i-1-th deflection angle (the deflection angle of any immediately preceding i-th section), V i : any i-th deflection, V i-1 : i-1 th Deflection is defined as deflection of any interval immediately before the i-th.
따라서 지중에 매설된 원형 센서봉(1)이 지중에 매설된 상태에서 지중이 변화될 경우에 한 구간의 변형은, 곡률변형을 일으키게 된다. 그러므로 변형된 원형 센서봉(1)의 한 구간이 이루는 호의 길이는 반경에 곡율호의 각도를 곱한 값과 일치한다.Therefore, when the ground is changed in the state in which the circular sensor rod 1 embedded in the ground is embedded in the ground, deformation of one section causes a curvature deformation. Therefore, the length of the arc formed by one section of the deformed circular sensor rod 1 corresponds to the value of the radius multiplied by the angle of the curvature arc.
그래서,와,와 같은 식이 성립한다.so, Wow, Equation
그러므로, 상기 식을 통해,와 같은 식이 전개된다.Therefore, through the above equation, Is developed.
따라서 상기 식에서을 A라고 가정하면,과 같은 식이 성립되고, 이 식에서 곡율반경인 R을 구하게 되면,와 같은 식이 전개된다.So in the above formula Assume that A is If you find the equation, and you find the radius of curvature R in this equation, Is developed.
그리고 상기 식에서을 B라고 가정하면,와 같은 식이성립되고, 상기 식들을 전개 하면,와 같은 식이 전개되고, 이 식을 통해와 같은 식이 전개된다.And in the above formula Assume that B is Formula is established, and when the expressions are expanded, Is developed by using this expression Is developed.
따라서, 처짐을 2차미분하면 1/곡률반경이 되는데 이를 정리하면,와 같은 식이 성립된다.Therefore, the second derivative of the deflection becomes 1 / curvature radius. Equation
그리고 처짐을 1차미분하면 처짐각이 되는데 이를 정리하면,와 같은 식이 성립되고,이라 정의할 때,의 식이 전개된다.And the first derivative of the deflection is the deflection angle. The same expression as When you define it as The expression of is developed.
그러므로 처짐 각을 적분하게 되면 처짐이 되며, 처짐은 누적되기 때문에 i번째 처짐은 i-1번째의 처짐과 i-1번째의 처짐각을 이용해야 임의의 i 구간의 처짐을 얻을 수 있는 것으로서, 다음[식1]과 같은 수학식을 얻을 수 있는 것이다.Therefore, integrating the deflection angle causes deflection, and since deflection is cumulative, the i th deflection is obtained by using the i-1 th deflection and the i-1 th deflection angle to obtain an arbitrary deflection of the i section. Equation 1 can be obtained.
[식1][Equation 1]
따라서 상기 [식1]을 통해 임의의 i번째 처짐은, i-1번째 처짐과 처짐각을상기 식에 대입하여 원형 센서봉(1)의 각각의 구간의 처짐은 물론, 기준단의 반대되는 단부의 처짐도 구할 수 있는 것이다.Therefore, the arbitrary i-th deflection through [Equation 1], the deflection of each section of the circular sensor rod (1), as well as the opposite end of the reference stage by substituting the i-1 th deflection and deflection angle into the above equation Sag can also be obtained.
즉 기준단으로부터 반대되는 단까지의 각 구간의 처짐을 상기 수학식에 대입하여 산출하는 과정을 반복하면서, 최종적으로 기준단의 반대되는 단부의 처짐을 구할 수 있는 것이다.In other words, while repeating the calculation process by substituting the deflection of each section from the reference stage to the opposite stage into the above equation, the deflection of the opposite end of the reference stage can be finally obtained.
따라서, 상기 제2 실시예의 계측장치 및 방법을 통해, 비탈면과 평지면의 지중변형를 계측하여 붕괴사고를 미연에 방지할 수 있음은 물론, 특히 터널의 시공시 막장의 붕괴도 예측할 수 있는 것이다.Therefore, through the measurement apparatus and method of the second embodiment, it is possible to prevent collapse accidents by measuring underground deformation of the slope and the flat surface, and also to predict the collapse of the membrane during construction of the tunnel.
이에, 터널을 시공하는 실시예를 들어 상기 제 2실시예의 계측장치 및 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Therefore, the measurement apparatus and method of the second embodiment will be described in detail with reference to an embodiment for constructing a tunnel as follows.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 계측장치를 터널시공에 적용한 상태를 나타낸 개략 단면도이고, 도 9는 도 8의 C부 확대도로서, 도 4 및 도 7내지 도 9에 도시된 바와같이, 먼저 터널의 막장에 원형 센서봉(1)의 지중에 박음으로 지중계측이 가능한 것이다.8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the measuring device of the second embodiment according to the present invention is applied to tunnel construction, and FIG. 9 is an enlarged view of portion C of FIG. 8, as shown in FIGS. 4 and 7 to 9. First, underground measurement is possible by embedding in the ground of the circular sensor rod (1) in the tunnel of the tunnel.
그리고 상기 지중계측을 수행함에 있어서, 막장 내부에 지중의 변화가 발생될 경우에는 막장의 지중에 박혀 있던 원형 센서봉(1)이 변형을 일으키게 된다.In performing the underground measurement, when the ground changes inside the membrane, the circular sensor rod 1 embedded in the ground of the membrane causes deformation.
그러므로, 상기 원형 센서봉(1)이 지중의 변화와 상응되게 변형되는 순간에는, 원형 센선봉(1)의 외측에 등간격의 길이방향으로 구비되어 있는 광섬유(2)도 함께 변형됨에 따라서 막장 내부의 지중변형를 계측할 수 있는 것이다.Therefore, at the moment when the circular sensor rod 1 is deformed to correspond to the change in the ground, the optical fiber 2 provided in the longitudinal direction at equal intervals on the outer side of the circular sensor line 1 is also deformed together, and thus inside the membrane. It is possible to measure the ground strain.
즉 원형 센서봉의 삽입 끝단을 기준점으로 콘트롤부(4)에서 인식하고 있으며, 광섬유(2)를 포함하는 원형 센서봉(1)의 구간별 수직, 수평변형방향과 변형량을 산출한 다음, 상기 광섬유(2)의 각 구간에서 얻어진 수직,수평 변형방향과 변형량을 변위백터로 환산하면 각 구간에서의 지중의 변형방향과 변화량을 산출할 수 있는 것이다.That is, the control unit 4 recognizes the insertion end of the circular sensor rod as a reference point, calculates the vertical and horizontal deformation directions and the deformation amount for each section of the circular sensor rod 1 including the optical fiber 2, and then the optical fiber ( By converting the vertical and horizontal deformation directions and deformation amounts obtained in each section of 2) into displacement vectors, the deformation direction and change amount of the ground in each section can be calculated.
그리고 상기 원형 센서봉(1)의 각 구간별 지중의 변형방향과 변형량을 바탕으로, 콘트롤러(4)를 통해 상기 각 구간별로 산출된 지중의 변형방향 및 변형량을 한 끝단에서 반대쪽 끝단까지 적분하여 반대쪽 끝단의 처짐과 각 구간의 처짐을 산출할 수 있음으로서, 상기 원형 센서봉(1)의 제일 안쪽의 기준점에서 지중에 바깥쪽에 위치되는 원형 센서봉(1)의 처짐을 산출할 수 있는 것이다.And based on the deformation direction and the deformation amount of the ground for each section of the circular sensor rod (1), by integrating the deformation direction and the deformation amount of the ground calculated for each section through the controller 4 from one end to the opposite end to the opposite side By being able to calculate the deflection of the end and the deflection of each section, it is possible to calculate the deflection of the circular sensor rod (1) located outward in the ground at the innermost reference point of the circular sensor rod (1).
그러므로 신속히 막장의 붕괴를 예측하여 작업자의 대피 등의 조치를 취할 수 있는 것이다.Therefore, it is possible to promptly predict the collapse of the membrane and take measures such as evacuation of workers.
한편, 상기 사용 실시예는 터널의 시공예를 들었으나, 비탈면 또는 평탄지면의 지중 변화의 계측도 상술한 바와 같이 수행할 수 있는 것이다.On the other hand, although the use example has given the construction of the tunnel, the measurement of the underground change of the slope or flat surface can also be performed as described above.
상술한 바와 같은 본 발명은, 비탈면과 평지면 및 터널주위 등의 지중 변화를 3차원적으로 광범위하게 계측할 수 있는 지중변형 계측방법 및 그 장치를 제공하는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect of providing an underground deformation measurement method and apparatus capable of widely and extensively measuring three-dimensional underground changes such as slopes, flat surfaces, and tunnel periphery.
또한 지중의 변화를 계측하는 원형 센서봉을 구간별로 나누어 지중변형를 구간별로 계측함으로서 지중의 붕괴조짐을 신속하게 파악함으로서, 비탈면 및 터널 막장등의 붕괴로 인한 사고를 미연에 방지하는 효과를 가지는 것이다.In addition, by dividing the circular sensor rod to measure the change of the ground by section to measure the ground deformation by section, it is possible to quickly grasp the signs of the collapse of the ground, thereby preventing accidents caused by the collapse of slopes and tunnel face.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.While the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include many such variations.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2004-0009135A KR100456485B1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | A transformation survey method and apparatus of the underground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2004-0009135A KR100456485B1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | A transformation survey method and apparatus of the underground |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100456485B1 true KR100456485B1 (en) | 2004-11-10 |
Family
ID=49516278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR10-2004-0009135A KR100456485B1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | A transformation survey method and apparatus of the underground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100456485B1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007073114A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Gmg Co., Ltd. | Apparatus and sensor for measuring strain of underground pipe |
KR100764932B1 (en) | 2005-12-22 | 2007-10-09 | (주)지엠지 | Deformation and temperature sensor of underground pipe-line |
KR100764931B1 (en) | 2005-12-22 | 2007-10-09 | (주)지엠지 | Apparatus of deformation measurement for underground pipe-line |
WO2010050714A2 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Lee Seung-Mok | Apparatus for measuring ground displacement |
CN102345472A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-08 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and system for monitoring horizontal deformation of soil body in mined-out subsidence area and method for constructing system |
KR101498381B1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-03 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | System for monitoring three-dimension shape of pipe-structure using fiber bragg grating sensor |
KR20220162506A (en) | 2021-06-01 | 2022-12-08 | 주식회사 제이에스이앤씨 | Optical fiber sensor, optical fiber sensor fixing device, and underground pipe monitoring device equipped with the same |
-
2004
- 2004-02-11 KR KR10-2004-0009135A patent/KR100456485B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007073114A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Gmg Co., Ltd. | Apparatus and sensor for measuring strain of underground pipe |
KR100764932B1 (en) | 2005-12-22 | 2007-10-09 | (주)지엠지 | Deformation and temperature sensor of underground pipe-line |
KR100764931B1 (en) | 2005-12-22 | 2007-10-09 | (주)지엠지 | Apparatus of deformation measurement for underground pipe-line |
WO2010050714A2 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Lee Seung-Mok | Apparatus for measuring ground displacement |
WO2010050714A3 (en) * | 2008-10-27 | 2010-07-15 | Lee Seung-Mok | Apparatus for measuring ground displacement |
CN102345472A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-08 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and system for monitoring horizontal deformation of soil body in mined-out subsidence area and method for constructing system |
KR101498381B1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-03 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | System for monitoring three-dimension shape of pipe-structure using fiber bragg grating sensor |
KR20220162506A (en) | 2021-06-01 | 2022-12-08 | 주식회사 제이에스이앤씨 | Optical fiber sensor, optical fiber sensor fixing device, and underground pipe monitoring device equipped with the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mohamad et al. | Behaviour of an old masonry tunnel due to tunnelling-induced ground settlement | |
Gómez et al. | Structural Health Monitoring with Distributed Optical Fiber Sensors of tunnel lining affected by nearby construction activity | |
Pei et al. | Monitoring and warning of landslides and debris flows using an optical fiber sensor technology | |
Zeni et al. | Brillouin optical time-domain analysis for geotechnical monitoring | |
CN105043344B (en) | A kind of sedimentation distribution monitoring system and monitoring method based on continuous fiber section bar | |
Ma et al. | Review of cutting-edge sensing technologies for urban underground construction | |
CN105547364B (en) | The splice type distributed optical fiber sensing system of roadbed internal monitoring | |
Zheng et al. | Experimental research on a novel optic fiber sensor based on OTDR for landslide monitoring | |
Soga | Understanding the real performance of geotechnical structures using an innovative fibre optic distributed strain measurement technology | |
Li et al. | Experimental investigation on pipe-soil interaction due to ground subsidence via high-resolution fiber optic sensing | |
De Battista et al. | Strain monitoring using embedded distributed fibre optic sensors in a sprayed concrete tunnel lining during the excavation of cross-passages | |
KR100456485B1 (en) | A transformation survey method and apparatus of the underground | |
CN110319862A (en) | A kind of helical structure device for distributing optical fiber sensing in civil engineering | |
CN105157999B (en) | Appraisal procedure based on Distributed Optical Fiber Sensing Techniques pile integrality and lateral displacement | |
Zhou et al. | A method for convergence monitoring considering the flattening effect in a shield tunnel with BOTDA sensors | |
CN110285769A (en) | A kind of scale expansion device for distributive fiber optic strain sensing | |
Ghazali et al. | Monitoring subsurface ground movement using fibre optic inclinometer sensor | |
Mohamad et al. | Fibre optic installation techniques for pile instrumentation | |
Dong et al. | A quasi-distributed monitoring method for ground settlement using pulse pre-pump Brillouin optical time domain analysis | |
CN114279394B (en) | Real-time online continuous monitoring method for tunnel deformation | |
Hong et al. | Safety analysis of a deep foundation ditch using deep learning methods | |
Li et al. | A study on the application of the distributed optical fiber sensing monitoring technology in the process of dismantling temporary tunnel shoring | |
KR100500352B1 (en) | Measurement senser of the ground and structure, and measurement method and apparatus | |
Inaudi et al. | Geostructural monitoring with long-gage interferometric sensors | |
Zhang et al. | Distributed fiber optic sensors for tunnel monitoring: A state-of-the-art review |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20091102 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |