KR100755469B1 - 터널의 변형 계측방법 및 그 계측장치 - Google Patents

터널의 변형 계측방법 및 그 계측장치 Download PDF

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한희수
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Abstract

본 발명은 터널의 변형을 계측하여 붕괴를 사전에 예방할 수 있음은 물론 터널내의 화재를 신속히 파악하여 신속한 조치를 취할 수 있는 터널의 변형 계측방법 및 그 계측장치에 관한 것으로, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서; 상기 각각의 횡형골조를 시공하면서 각각의 횡형골조의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루는 단일의 변위계측 광섬유들을 횡방향으로 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와, 상기 계측수단을 통해 상기 각각의 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계로 구성된 터널의 변형 계측방법을 특징으로 한다.
그리고 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기 위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서; 상기 각각의 횡형골조의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루어 구비된 단일 변형계측 광섬유들과, 상기 각각의 변형계측 광섬유에 광원을 조사하는 광원 발생기와, 각각의 변형계측 광섬유에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유를 구성하는 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부를 포함하는 계측수단으로 구성된 터널의 변형 계측장치를 특징으로 한다.
터널, 변형, 계측, 광섬유

Description

터널의 변형 계측방법 및 그 계측장치{Method and apparatus for measuring tunel transformation}
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 변형 계측장치가 구비된 터널을 나타낸 횡단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 변형 계측장치가 구비된 터널을 나타낸 횡단면도.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 횡형골조
2 : 종형골조
3 : 변형계측 광섬유
4 : 온도계측 광섬유
6 : 계측수단
61 : 광원 발생기
62 : 변형계측 분석부
63 : 온도계측 분석부
7 : 수축이음홈
8 : 횡형둘레홈
본 발명은 터널의 변형 계측방법 및 그 계측장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으는 터널의 변형을 계측하여 붕괴를 사전에 예방할 수 있음은 물론 터널내의 화재를 신속히 파악하여 신속한 조치를 취할 수 있는 터널의 변형 계측방법 및 그 계측장치에 관한 것이다.
일반적으로 터널(tunnel)이라 함은 도로, 철도, 수로(水路) 등을 통하게 하기 위해 지중에 뚫은 통로를 말하는 것으로, 용도에 따라 철도, 도로, 수로, 광산터널로 나뉘고, 터널 장소에 따라 산악, 시가, 수저(水底)터널로 나누어지는 것이다.
이에, 통상적으로 터널을 시공할 경우에는, 먼저, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 지보공(支保工)을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행한다.
다음 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행함으로서 터널의 시공을 완료하는 것이다.
즉, 상기 굴착작업은, 지중을 굴착기 등으로 파는 작업과 폭약 등을 사용하여 암반을 폭파하는 작업을 병행하여 지중을 뚫는 것이다.
그리고 상기 지보공은 횡방향의 다수열로 시공되는 활 형상의 횡방향 골조(이하, "횡형골조"라 칭함)와 횡방향 골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종방향 골조(이하, "종형골조"라 칭함)로 구성된다. 그러므로 굴착작업을 수행하는 과정에서 횡형골조와 종형골조의 연속적인 시공을 통해 지중의 붕괴를 예방하면서 굴착작업을 수행하는 것이다.
그런데, 상기와 같은 공법을 통해 터널을 시공할 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생된다.
먼저 터널의 시공후에는, 지중의 압력이나 터널 구조물의 노화로 인하여 터널 주위의 지중이 변화되거나 구조물이 변형되는 현상이 발생되는데, 이렇게 변형이 시작된 시점에서 시간이 경과되면 변형이 계속적으로 진행됨으로서 터널이 무너져 인명사고를 유발하게 되는 문제점을 가지고 있었다.
또 긴 터널 내에서 화재가 발생될 경우에는 진입하는 차량이 화재를 파악하지 못함에 따라 차량이 계속적으로 터널내로 진입한다. 그러므로 차량의 계속적인 진입으로 인하여 터널 대형사고를 유발하게 되는 문제점도 가지고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 터널의 시공후에도 터널 구조물의 변형을 사전에 정밀하게 계측하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 하는 목적도 있다.
또 긴 터널 내에서 화재가 발생될 경우에는 이를 신속하면서도 정밀하게 계측하여 화재가 난 터널 내로 차량이 진입하는 것을 신속히 제한할 수 있도록 하는 목적도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서; 상기 각각의 횡형골조를 시공하면서 각각의 횡형골조의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루는 단일의 변위계측 광섬유들을 횡방향으로 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와, 상기 계측수단을 통해 상기 각각의 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계로 구성된 터널의 변형 계측방법을 특징으로 한다.
그리고 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기 위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서; 상기 각각의 횡형골조의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루어 구비된 단일 변형계측 광섬유들과, 상기 각각의 변형계측 광섬유에 광원을 조사하는 광원 발생기와, 각각의 변형 계측 광섬유에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유를 구성하는 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부를 포함하는 계측수단으로 구성된 터널의 변형 계측장치를 특징으로 한다.
또한, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서; 상기 복공작업을 수행하는 과정에서는 터널내부의 둘레에 전후 간격을 두고 다수의 횡형둘레홈을 더 형성하는 단계와, 상기 각각의 횡형둘레홈에 변형계측 광섬유들을 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와, 상기 계측수단을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계로 구성된 터널의 변형 계측방법을 특징으로 한다.
그리고 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서; 상기 터널은 내부 둘레에 전후 간격을 두고 다수로 형성된 횡형둘레홈들과, 상기 각각의 횡형둘레홈에 고정되는 다수의 변형계측 광섬유들과, 상 기 각각의 변형계측 광섬유에 광원을 조사하는 광원 발생기와, 각각의 변형계측 광섬유에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부를 포함하는 계측수단으로 구성된 터널의 변형 계측장치를 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 변형 계측장치가 구비된 터널을 나타낸 횡단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
이에 본 발명에 따른 제1 실시예의 변형 계측장치는, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기 위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조(1)와 횡형골조(1)들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조(2)로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서; 상기 각각의 횡형골조(1)의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루어 구비된 단일 변형계측 광섬유(3)들과, 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광원을 조사하는 광원 발생기(61)와, 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)를 구성하는 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부(62)를 포함하는 계측수 단(6)으로 구성된다.
그리고 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 횡형골조(1)에 횡방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함하는 것이다. 따라서 상기 온도계측 광섬유(4) 및 온도계측 분석부(63)를 통해 터널의 화재를 신속하면서도 정밀하게 계측할 수 있는 것이다.
또한 상기 변형계측 광섬유(3)나 온도계측 광섬유(4)는 일단에서 주파수대가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 통상적으로 알려진 분포형 광섬유로 구성되는 것이다. 그러므로 상기와 같이 분포형 광섬유를 사용하게 되면 변형계측 분석부(62)를 통해 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화를 계측할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 분석부(63)를 통해 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화를 통해 구간별 온도 변화를 계측할 수 있는 것이다. 즉 상기 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널의 횡방향 변형인 전단 침하를 정밀하게 파악 할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널에서 화재가 발생될 경우에 화재 위치를 정확하게 파악할 수 있는 것이다.
또 상기 계측수단(6)을 통해 광을 계측하여 분석하는 과정에서는, 광섬유로 부터 구간별로 반사되는 반사광의 주파수로부터 얻어진 스펙트럼의 중심이동 변화(이하. 편의상 "주파수 변화"라 칭함)를 통해 변위계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)의 변형을 계측할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 변형계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)를 횡형골조(1)에 고정할 경우에는 접착제(실린콘)나 별도의 고정수단을 사용함으로서 변형계측 광섬유(3)를 횡형골조(1)에 견고하게 고정할 수 있는 것이다.
또한 상기 터널 구조물은 횡형골조(1)와 이들을 종방향으로 연결하는 종형골조(2) 및 굴착면을 덮은 콘크리트 또는 철근콘크리트를 포함하는 것이다.
아울러, 상기 터널의 상부를 포함하는 내부 둘레에는 적어도 하나 이상의 종방향 수축이음홈(7)이 더 구비되고, 상기 변형 계측장치는 상기 수축이음홈(7)에 고정된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)의 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하도록 구성되는 것이다.
또한 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 수축이음홈(7)에 종방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 수축이음홈(7)에 구비된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함하는 것이다.
특히 상기 종방향으로 형성된 수축이음홈(7)은 터널 구조물을 구성하는 콘크리트의 클랙을 유도하여 콘크리트가 균열을 일으키는 현상을 방지하는 것으로서, 터널 내부의 상부 중앙에 한개만 형성될 수 있고 터널 내부의 상부 중앙과 양측에 형성될 수 있는 것이다.
그리고 상기 수축이음홈(7)에 구비되는 변형계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)는 일단에서 주파수대가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 통상적으로 알려진 분포형 광섬유로 구성되는 것이다.
또한, 상기 변형 계측장치는 터널의 지면 하부의 지중에 종방향으로 적어도 하나 이상으로 매설된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광을 더 조사하도록 구성되며, 상기 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하도록 구성되는 것이다.
그리고 상기 변형 계측장치는 상기 지중에 종방향으로 매설되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 지중에 매설된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함하는 것이다.
또한 상기 지중에 매설되는 변형계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)는, 일단에서 주파수가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 분포형 광섬유로 구성되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 제1 실시예의 변형 계측장치를 통한 변형 계측방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제1 실시예의 변형 계측방법은, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조(1)와 횡형골조(1)들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조(2)로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서; 상기 각각의 횡형골조(1)를 시공하면서 각각의 횡형골조(1)의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루는 단일의 변위계측 광섬유(3)들을 횡방향으로 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계를 진행함을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 제1 실시예의 변형 계측방법은, 상기 횡형골조(1)들에 동일 횡방향으로 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유(4)를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행할 수도 있는 것이다.
그리고, 상기 계측수단(6)을 구성하는 변형계측 분석부(62)와 온도계측 분석부(63)는, 변형계측 광섬유(3)로부터 반사되어 입력되는 광의 주파수 변화를 계측하여 분석함에 따라 각각의 변형계측 광섬유(3) 주위의 터널 구조물의 변형을 분석함은 물론, 각각의 온도계측 광섬유(4)로부터 반사되어 입력되는 광의 주파수 변화를 계측 분석하여 온도계측 광섬유(4)의 온도 변화를 계측할 있는 것이다.
또한 상기 변형계측 광섬유(3)나 온도계측 광섬유(4)는 일단에서 주파수대가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 통상적으로 알려진 분포형 광섬유로 구성되는 것이다. 그러므로 상기와 같이 분포형 광섬유를 사용하게 되면 변형계측 분석부(62)를 통해 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화를 계측할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 분석부(63)를 통해 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화를 계측 분석하여 구간별 온도 변화를 계측할 수 있는 것이다. 즉 상기 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널의 횡방향 변형인 전단 침하를 정밀하게 파악 할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널에서 화재가 발 생될 경우에 화재 위치를 정확하게 파악할 수 있는 것이다.
따라서, 상술한 바와 같이 횡형골조(1)에 구비된 상,하 두줄로 구성된 단일의 변형계측 광섬유(3)들의 변화를 실시간으로 계측하여 상,하 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석함으로서 각각의 횡형골조(1)의 주위의 터널 구조물의 변형을 측정할 수 있는 것이다. 그리고 상기 상,하 변형계측 광섬유(3)가 구간별로 측정이 가능한 분포형 광섬유로 구성됨으로서, 상기 변형계측 분석부(62)에서 상,하 변형계측 광섬유(3)의 길이 변화 데이터를 입력받아 상기 상,하 변형계측 광섬유(3)의 각 구간의 길이 변화를 상호 비교하여 변형의 상,하 방향과 수직 변형량를 정밀하게 산출할 수 있는 것이다. 다시말해 상기 상부 광섬유에 있어 어느 한 구간의 변화된 길이에서 동일 구간의 하부 광섬유의 변화된 길이를 뺀 차가 +일 경우에는 그 구간의 변형이 하부 방향으로 일어남을 알 수 있고, 반대로 차가 -일 경우에는 변형이 상부 방향으로 일어남을 알 수 있음에 따라서, 변형계측 광섬유(3)의 주위의 변형 방향을 파악 할 수 있는 것이다.
즉, 상기 분포형 광섬유로 구성된 변형계측 광섬유(3)를 구성하는 상,하 광섬유를 장착할 경우에는, 상,하 광섬유의 구간별 위치를 동일하게 함으로서 각 구간의 구간별 변형의 상하 방향과 변형량을 측정할 수 있는 것이다. 따라서 이렇게 상,하 광섬유의 변화를 비교한 후 변형의 상하방향과 변형량을 측정함으로서 터널의 시공후에 터널 구조물의 변형을 용이하게 계측할 수 있는 것이다. 또한 각각의 광섬유에서는 변형을 구간별로 계측함으로서 각각의 횡형골조(1)에 대하여 구간별로 정확한 터널 구조물의 변화를 계측할 수 있음에 따라서 변형 계측의 정확도를 향상시킬 수 있는 것이다. 그러므로 기 굴착된 터널 주위의 변형을 사전에 계측하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 하여 터널의 붕괴를 사전에 예방할 수 있는 것이다. 또한 터널의 시공후 터널 구조물의 노후로 인한 터널의 손상을 신속히 계측함으로서, 신속한 조치를 취할 수 있도록 하여 시공 후 터널의 붕괴를 사전에 예방할 수 있는 것이다.
아울러 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하여 각각의 광섬유를 구성하는 상,하 변형계측 광섬유(3)의 온도 변화를 분석하여 터널의 화재를 실시간으로 더 계측함으로서, 긴 터널 내에서 화재가 발생될 경우에 각각의 횡형골조(1)에 구비된 각각의 광섬유에서 화재를 초기에 감지할 수 있음에 따라서 신속한 조치를 취할 수 있는 것이다. 즉 계측수단(6)을 구성하는 온도계측 분석부(63)에서 광의 주파수 변화 분석함으로서 화재를 초기에 발견할 수 있으며, 각각의 광섬유는 각각의 횡형골조(1)에 구비됨에 따라 화재가 난 위치를 정확하게 파악할 수 있는 것이다. 그러므로 긴 터널의 내부에서 화재가 발생될 경우에는 화재가 난 터널 내로 차량의 진입을 신속히 제한함으로서, 차량의 계속적인 진입으로 인한 대형 인명사고를 사전에 예방할 수 있는 것이다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복공작업을 수행과정에서는 터널의 상부를 포함하는 둘레에 종방향의 수축이음홈(7)을 적어도 하나 이상을 더 구비하고, 상기 각 수축이음홈(7)에 변형계측 광섬유(3)를 종방향으로 고정 구비하고 각 변형계측 광섬유(3)를 상기 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수 단(6)을 통해 상기 각 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 단계를 더 진행할 수 도 있는 것이다.
그리고 상기 각 수축이음홈(7)에 동일방향으로 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유(4)를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행할 수도 있는 것이다.
특히 상기 종방향으로 형성된 수축이음홈(7)은 터널 구조물을 구성하는 콘크리트의 클랙을 유도하여 콘크리트가 균열을 일으키는 현상을 방지하는 것으로서, 터널 내부의 상부 중앙에 한개만 형성할 수 있고 터널 내부의 상부 중앙과 양측에 형성할 수도 있는 것이다.
따라서, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 수축이음홈(7)에 구비된 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 터널 구조물의 변형을 실시간으로 계측할 수 있는 것이다. 또한, 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하여 각각의 변형계측 광섬유의 온도 변화를 분석함으로서 터널 내부의 화재를 실시간으로 더 계측할 수도 있는 것이다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 굴착작업 후에는, 터널의 지 면 하부의 지중에는 종방향으로 적어도 하나 이상의 변형계측 광섬유(3)를 매설하고 각각의 변형계측 광섬유(5)를 상기 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하는 단계를 더 진행할 수 있는 것이다.
그리고 상기 터널의 지면 하부의 지중에 상기 변형계측 광섬유(3)와 동일 종방향으로 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유(4)를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행할 수도 있는 것이다.
따라서, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공 후 지면 침하 변형을 실시간으로 계측할 수 있는 것이다. 또한, 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하여 각각의 온도계측 광섬유(4)의 온도변화를 분석하여 터널의 화재를 실시간으로 더 계측할 수도 있는 것이다.
그러므로 터널의 시공후에, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 실시간으로 계측할 수 있는 것이다. 그리고 상기 변형계측 광섬유(3)가 구간별로 측정이 가능한 분포형 광섬유로 구성됨으로서, 각각의 변형계측 광섬유(5)의 변형을 구간별로 계측함 따라 터널 지면의 부분 침하를 신속하면서도 정확하게 파악하여 차량의 운행중 지면 함몰로 인한 대형사고를 예방함은 물론 터널이 전체적으로 약해져 붕괴되는 현상을 사전에 예방할 수 있는 것이다.
또한 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 변형계측 광섬유(5)에서 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하여 각각의 온도계측 광섬유(4)의 온도 변화를 분석하여 터널의 화재를 실시간으로 더 계측할 수 있는 것이다. 그리고 상기 온도계측 광섬유(4)는 분포형 광섬유로 구성됨으로서 긴 터널 내에서 화재가 발생될 경우에 화재가 제일 먼저 발생되는 지면에서 좀더 신속하면서도 정확하게 계측할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 변형 계측장치가 구비된 터널을 나타낸 횡단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.
이에 본 발명에 따른 제2 실시예의 변형 계측장치는, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기 위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조(1)와 횡형골조(1)들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조(2)로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서; 상기 터널은 내부 둘레에 전후 간격을 두고 다수로 형성된 횡형둘레홈(8)들과, 상기 각각의 횡형둘레홈(8)에 고정되는 다수의 변형계측 광섬유(3)들과, 상기 각각의 변 형계측 광섬유(3)에 광원을 조사하는 광원 발생기(61)와, 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부(62)를 포함하는 계측수단(6)으로 구성된다.
그리고 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 횡형둘레홈(8)에 횡방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함하는 것이다.
또한 상기 변형계측 광섬유(3)나 온도계측 광섬유(4)는 일단에서 주파수대가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 통상적으로 알려진 분포형 광섬유로 구성되는 것이다. 그러므로 상기와 같이 분포형 광섬유를 사용하게 되면 변형계측 분석부(62)를 통해 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화를 계측할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 분석부(63)를 통해 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화를 통해 구간별 온도 변화를 계측할 수 있는 것이다. 즉 상기 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널의 횡방향 변형인 전단 침하를 정밀하게 파악 할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널에서 화재가 발생될 경 우에 화재 위치를 정확하게 파악할 수 있는 것이다.
또 상기 계측수단(6)을 통해 광을 계측하여 분석하는 과정에서는, 광섬유로부터 구간별로 반사되는 반사광의 주파수 변화를 통해 변위계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)의 변형을 계측할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 변형계측 광성유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)를 횡형골조(1)에 고정할 경우에는 접착제(실린콘)나 별도의 고정수단을 사용함으로서 변형계측 광섬유를 횡형골조에 견고하게 고정할 수 있는 것이다.
또한 상기 터널 구조물은 횡형골조(1)와 이들을 종방향으로 연결하는 종형골조(2) 및 굴착면을 덮은 콘크리트 또는 철근콘크리트를 포함하는 것이다.
아울러, 상기 터널의 상부를 포함하는 내부 둘레에는 적어도 하나 이상의 종방향 수축이음홈(7)이 더 구비되고, 상기 변형 계측장치는 상기 수축 이음홈(7)에 고정된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)의 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하도록 구성되는 것이다.
또한 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 수직이음홈(7)에 종방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함하는 것이다.
특히 상기 종방향으로 형성된 수축이음홈(7)은 터널 구조물을 구성하는 콘크리트의 클랙을 유도하여 콘크리트가 균열을 일으키는 현상을 방지하는 것으로서, 터널 내부의 상부 중앙에 한개만 형성될 수 있고, 터널 내부의 상부 중앙과 양측에 형성될 수 있는 것이다.
그리고 상기 수축이음홈(7)에 구비되는 변형계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)는 일단에서 주파수대가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 통상적으로 알려진 분포형 광섬유로 구성되는 것이다.
또한, 상기 변형 계측장치는 터널의 지면 하부의 지중에 종방향으로 적어도 하나 이상으로 매설된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광을 더 조사하도록 구성되며, 상기 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하도록 구성되는 것이다.
그리고 상기 변형 계측장치는 상기 지중에 종방향으로 매설되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고, 상기 광원 발생기(61)는 상기 지중에 매설된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며, 상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함하는 것이다.
그리고 상기 지중에 매설되는 변형계측 광섬유(3) 또는 온도계측 광섬유(4)는, 일단에서 주파수가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 분포형 광섬유로 구성되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 제2 실시예의 변형 계측장치를 통한 변형 계측방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제2 실시예의 변형 계측방법은, 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조(1)와 횡형골조(1)들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조(2)로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서; 상기 복공작업을 수행하는 과정에서는 터널내부의 둘레에 전후 간격을 두고 다수의 횡형둘레홈(8)을 더 형성하는 단계와, 상기 각각의 횡형둘레홈(8)에 변형계측 광섬유(3)들을 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3) 의 변화를 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계로 구성되는 것이다.
그리고 상기 횡형둘레홈(8)들에 동일 횡방향으로 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유(4)를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행할 수 있는 것이다.
즉 상기 계측수단(6)을 구성하는 변형계측 분석부(62)와 온도계측 분석부(63)는, 변형계측 광섬유(3)로부터 반사되어 입력되는 광의 주파수 변화를 계측하여 분석함에 따라 각각의 변형계측 광섬유(3) 주위의 터널 구조물의 변형을 분석함은 물론, 각각의 온도계측 광섬유(4)로부터 반사되어 입력되는 광의 주파수 변화를 계측 분석하여 온도계측 광섬유(4)의 온도 변화를 계측할 있는 것이다.
또한 상기 변형계측 광섬유(3)나 온도계측 광섬유(4)는 일단에서 주파수대가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 통상적으로 알려진 분포형 광섬유로 구성되는 것이다. 그러므로 상기와 같이 분포형 광섬유를 사용하게 되면 변형계측 분석부(62)를 통해 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화를 계측할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 분석부(63)를 통해 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화를 통해 구간별 온도 변화를 계측할 수 있는 것이다. 즉 상기 변형계측 광섬유(3)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널의 횡방향 변형인 전단 침하를 정밀하게 파악 할 수 있음은 물론, 상기 온도계측 광섬유(4)에 대하여 구간별 변화에 대한 계측을 가능하게 함으로서 터널에서 화재가 발생될 경 우에 화재 위치를 정확하게 파악할 수 있는 것이다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복공작업을 수행과정에서는 터널의 상부를 포함하는 둘레에 종방향의 수축이음홈(7)을 적어도 하나 이상을 더 구비하고, 상기 각 수축이음홈(7)에 변형계측 광섬유(3)를 종방향으로 고정 구비하고 각 변형계측 광섬유(3)를 상기 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 단계를 더 진행할 수 도 있는 것이다.
그리고 상기 각 수축이음홈(7)에 동일방향으로 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유(4)를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행할 수도 있는 것이다.
특히 상기 종방향으로 형성된 수축이음홈(9)은 터널 구조물을 구성하는 콘크리트의 클랙을 유도하여 콘크리트가 균열을 일으키는 현상을 방지하는 것으로서, 터널 내부의 상부 중앙에 한개만 형성할 수 있고, 터널 내부의 상부 중앙과 양측에 형성할 수도 있는 것이다.
따라서, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 수축이음홈(7)에 구비된 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 터널 구조물의 변형을 실시간으로 계측할 수 있는 것이다. 또한, 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하여 각각의 변형계측 광섬유의 온도 변화를 분석함으로서 터널 내부의 화재를 실시간으로 더 계측할 수도 있는 것이다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 굴착작업 후에는, 터널의 지면 하부의 지중에는 종방향으로 적어도 하나 이상의 변형계측 광섬유(3)를 매설하고 각각의 변형계측 광섬유(5)를 상기 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하는 단계를 더 진행할 수 있는 것이다.
그리고 상기 터널의 지면 하부의 지중에 상기 변형계측 광섬유(3)와 동일 종방향으로 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유(4)를 계측수단(6)과 연결하는 단계와, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행할 수도 있는 것이다.
따라서, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공 후 지면 침하 변형을 실시간으로 계측할 수 있는 것이다. 또한, 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 각각의 온도계측 광섬유(4)의 온도변화를 분석하여 터널의 화재를 실시간으로 더 계측할 수도 있는 것이다.
그러므로 터널의 시공후에, 상기 계측수단(6)을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광을 조사하여 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 실시간으로 계측할 수 있는 것이다. 그리고 상기 변형계측 광섬유(3)가 구간별로 측정이 가능한 분포형 광섬유로 구성됨으로서, 각각의 변형계측 광섬유(3)의 변형을 구간별로 계측함 따라서 터널 지면의 부분 침하를 신속하면서도 정확하게 파악함에 따라서 차량의 운행중 지면 함몰로 인한 대형사고를 예방함은 물론 터널이 전체적으로 약해져 붕괴되는 현상을 사전에 예방할 수 있는 것이다.
또한 상기 계측수단(6)은, 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광의 주파수 변화를 실시간으로 계측하여 각각의 온도계측 광섬유(4)의 온도 변화를 분석하여 터널의 화재를 실시간으로 더 계측할 수 있는 것이다. 그리고 상기 온도계측 광섬유(4)는 분포형 광섬유로 구성됨으로서 긴 터널 내에서 화재가 발생될 화재가 제일 먼저 발생되는 지면에서 좀더 신속하면서도 정확하게 계측할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 터널의 시공후 터널주위의 지중변화와 터널 구조물의 변형을 사전에 정밀하게 계측하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 함으로서, 시공 후 터널의 붕괴를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또 긴 터널 내에서 화재가 발생될 경우에는 이를 신속하면서도 정밀하게 계측하여 화재가 난 터널 내로 차량이 진입하는 것을 신속히 제한함으로서, 차량의 계속적인 진입으로 인한 대형 인명사고를 사전에 예방할 수 있는 효과도 있다.
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.

Claims (28)

  1. 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서;
    상기 각각의 횡형골조를 시공하면서 각각의 횡형골조의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루는 단일의 변위계측 광섬유들을 횡방향으로 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 횡형골조들에 동일 횡방향으로 다수의 온도계측 광섬유를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복공작업을 수행과정에서는 터널의 상부를 포함하는 둘레에 종방향의 수축이음홈을 적어도 하나 이상을 더 구비하고,
    상기 각 수축이음홈에 변형계측 광섬유를 종방향으로 고정 구비하고 각 변형계측 광섬유를 상기 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각 변형계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 각 수축이음홈에 동일방향으로 다수의 온도계측 광섬유를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 굴착작업 후에는, 터널의 지면 하부의 지중에는 종방향으로 적어도 하나 이상의 변형계측 광섬유를 매설하고 각각의 변형계측 광섬유를 상기 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 터널의 지면 하부의 지중에 상기 변형계측 광섬유와 동일 종방향으로 다수의 온도계측 광섬유를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는, 일단에서 주파수가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 분포형 광섬유로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  8. 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기 위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조(1)와 횡형골조(1)들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조(2)로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝 난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서;
    상기 각각의 횡형골조(1)의 둘레에 일측에서 시작하여 타측을 돌아 다시 일측으로 돌아오는 상,하 두줄을 이루어 구비된 단일 변형계측 광섬유(3)들과,
    상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광원을 조사하는 광원 발생기(61)와, 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)를 구성하는 상,하 광섬유의 변화를 비교 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부(62)를 포함하는 계측수단(6),
    으로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 횡형골조(1)에 횡방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함함을 특징으로 하는 터널의 변형계측장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 터널의 상부를 포함하는 내부 둘레에는 적어도 하나 이상의 종방향 수축이음홈(7)이 더 구비되고,
    상기 변형 계측장치는 상기 수축 이음홈(7)에 고정된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)의 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하도록 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 수직이음홈(7)에 종방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함함을 특징으로 하는 터널의 변형계측장치.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 터널의 지면 하부의 지중에 종방향으로 적어도 하나 이상으로 매설된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하도록 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 상기 지중에 종방향으로 매설되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 지중에 매설된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함함을 특징으로 하는 터널의 변형계측장치.
  14. 제 8항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는,
    일단에서 주파수가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 분포 형 광섬유로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  15. 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조와 횡형골조들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착을 진행하고, 굴착작업이 끝난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 터널을 시공함에 있어서;
    상기 복공작업을 수행하는 과정에서는 터널내부의 둘레에 전후 간격을 두고 다수의 횡형둘레홈을 더 형성하는 단계와,
    상기 각각의 횡형둘레홈에 변형계측 광섬유들을 고정 구비하고 각각의 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널구조물 변형을 계측하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 횡형둘레홈들에 동일 횡방향으로 다수의 온도계측 광섬유를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 복공작업을 수행과정에서는 터널의 상부를 포함하는 둘레에 종방향의 수축이음홈을 적어도 하나 이상을 더 구비하고;
    상기 각 수축이음홈에 변형계측 광섬유를 종방향으로 고정 구비하고 각 변형계측 광섬유를 상기 계측수단과 연결하는 단계와, 상기 계측수단을 통해 상기 각 변형계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 각 수축이음홈에 동일방향으로 다수의 온도계측 광섬유를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와, 상기 계측수단을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 굴착작업 후에는, 터널의 지면 하부의 지중에는 종방향으로 적어도 하나 이상의 변형계측 광섬유를 매설하고 각각의 변형계측 광섬유를 상기 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 변형계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 터널의 지면 하부의 지중에 상기 변형계측 광섬유와 동일 종방향으로 다수의 온도계측 광섬유를 더 구비하고 각각의 온도계측 광섬유를 계측수단과 연결하는 단계와,
    상기 계측수단을 통해 상기 각각의 온도계측 광섬유에 광을 조사하여 반사되는 광을 실시간으로 계측하면서 온도계측 광섬유의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 단계를 더 진행함을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  21. 제 15항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는, 일단에서 주파수가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 분포형 광섬유로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측방법.
  22. 지중을 뚫으면서 주위의 지중이 붕괴되는 것을 막기위해 다수열로 시공되는 활 형상의 횡형골조(1)와 횡형골조(1)들을 상호 종방향으로 연결하는 다수의 직선형 종형골조(2)로 구성된 지보공을 시공하는 과정을 통해 굴착하고, 굴착작업이 끝 난 후에는 콘크리트 또는 철근 콘크리트로 굴착면을 덮는 복공작업을 수행하여 시공되는 터널에 있어서;
    상기 터널은 내부 둘레에 전후 간격을 두고 다수로 형성된 횡형둘레홈(8)들과,
    상기 각각의 횡형둘레홈(8)에 고정되는 다수의 변형계측 광섬유(3)들과,
    상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 광원을 조사하는 광원 발생기(61)와, 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하는 변형계측 분석부(62)를 포함하는 계측수단(6),
    으로 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 횡형둘레홈(8)에 횡방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함함을 특징으로 하는 터널의 변형계측장치.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 터널의 상부를 포함하는 내부 둘레에는 적어도 하나 이상의 종방향 수축이음홈(7)이 더 구비되고,
    상기 변형 계측장치는 상기 수축 이음홈(7)에 고정된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)의 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유(3)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널 구조물의 변형을 계측하도록 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 상기 각각의 수직이음홈(7)에 종방향으로 고정되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 수직이음홈(7)에 구비된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함함을 특징으로 하는 터널의 변형계측장치.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 터널의 지면 하부의 지중에 종방향으로 적어도 하나 이상으로 매설된 변형계측 광섬유(3)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 각각의 변형계측 광섬유(3)에 더 연결되어 광을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 변형계측 분석부(62)는 각각의 변형계측 광섬유(3)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 변형계측 광섬유의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 변형계측 광섬유(3)의 변화를 분석하여 터널의 시공후에 지면 침하 변형을 계측하도록 구성됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 변형 계측장치는 상기 지중에 종방향으로 매설되는 다수의 온도계측 광섬유(4)를 더 포함하고,
    상기 광원 발생기(61)는 상기 지중에 매설된 각각의 온도계측 광섬유(4)에 더 연결되어 광원을 더 조사하도록 구성되며,
    상기 계측수단(6)은 상기 각각의 온도계측 광섬유(4)에서 반사되는 광을 실시간으로 계측하여 온도계측 광섬유(4)의 변화를 실시간으로 계측하면서 각 온도계측 광섬유(4)의 변화를 분석하여 터널의 화재발생시 온도변화를 실시간으로 계측하는 온도계측 분석부(63)를 더 포함함을 특징으로 하는 터널의 변형계측장치.
  28. 제 22항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는, 일단에서 주파수가 틀린 다수의 광이 조사되면 구간별로 광을 반사하는 분포형 광섬유로 구성 됨을 특징으로 하는 터널의 변형 계측장치.
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