KR100823163B1 - 석션드레인장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대심도 연약지반 내의 간극수를 배출시킬 수 있는 공법을 실내에서 모사 할 수 있도록 한 것으로, 본 발명은 본체와; 본체의 내부에 순서적으로 적층되어 시료를 배수하는 도와 주는 모래층/연약점토지반과; 연약점토지반의 내부 중앙에서 수직으로 소정 길이로 타입되어 시료를 배수하는 배수재와; 배수재의 상면에 위치되어 상부 배수시스템에 연결하기 위한 배수커넥터와; 배수커넥터의 상면과 연약점토지반의 상면에 설치하되, 진공의 유실이 발생되지 않도록 기밀하게 배수커넥터와 연약점토지반을 연결 시키는 상부가압판과; 상부가압판과 배수커넥터의 상면에 기밀하게 설치되어 압력을 가하는 상부 가압시스템 및 그 덮개와; 상부 가압시스템 및 그 덮개의 일측 상면에 연결되어 상부 가압시스템 및 그 덮개 측으로 상재압을 가하는 에어컴프레셔와; 배수커넥터의 상면에 연결되어 배수커넥터 측으로 진공압을 가하는 진공펌프와; 상부 가압시스템 및 그 덮개의 타측 상면에 연결되어 압력에 따라 상부 가압시스템 및 그 덮개의 변위를 측정하는 LVDT와; 진공펌프에 연결된 배출로드의 일측 및 타측에 설치되고, 본체의 저부면에 설치된 배출로드에 설치되어 시료를 배출 시키는 밸브로 구성된다.

석션드레인장치, 본체, 모래층, 배수재, 배수커넥터, 상부가압판

Description

석션드레인장치{Succion drain apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 석션드레인장치를 나타낸 도면,

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 석션드레인장치의 설치 상태를 나타낸 도면,

도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 석션드레인장치 사용 상태를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 본체

1 : 연약점토지반

2 : 모래층

3, 9, 10 : 밸브

4 : 배수커넥터

5 : 상부가압판

6 : 배수재

7 : 진공펌프

8 : 에어컴프레셔

11 : 변위측정 자기센서(LVDT : Liner Variable Differential Transformer)

본 발명은 석션드레인장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배수재와 진공펌프간의 직접적인 연결이 가능한 석션드레인 공법을 이용하여 대심도 연약지반 내의 간극수를 배출시킬 수 있는 공법을 실내에서 모사 할 수 있도록 한 석션드레인장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반(軟弱地盤)은 건조물의 기초로서 충분한 지지력이 없는 지반으로써, 구성토층(構成土層)은 부드럽고 압축성이 큰 점토·실트·이탄(泥炭) 등이다. 이와 같은 지반에 직접 건조물을 지으면 지반이 파괴되거나 큰 압밀침하(壓密沈下)가 생긴다. 그래서 중요한 구조물의 기초는 말뚝이나 케이슨 등으로 하층의 견고한 지반에 지지시킨다. 또, 흙쌓기 등도 지반개량으로 연약지반을 단단하게 하는 것으로 그 위에 구축한다.

연약지반을 개량하는 공법 중에는 연직배수공법과 진공압밀공법 등이 있다.

이러한 공법을 실내실험을 통해 현장상태를 모사하는 것은 연약지반의 심도 및 성토하중 등의 자유로운 모사가 어렵기 때문에 현실적으로 불가능하다는 문제점이 있다.

석션드레인 공법은 부압의 효율 감소 없이 적용시킬 수 있는 장점을 가지고 있기 때문에 대심도 연약지반을 효과적으로 모사하는데 적합한 공법이고, 상부에 가압판을 설치하여 심도에 따른 영향도 고려할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 배수재와 진공펌프간의 직접적인 연결이 가능한 석션드레인 공법을 이용하여 대심도 연약지반 내의 간극수를 배출시킬 수 있는 공법을 실내에서 연약지반의 심도 및 적용 부압의 자유롭게 모사 할 수 있도록 한 석션드레인장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 석션드레인장치의 특징은,

본체(100)와;

상기 본체(100)의 내부에 순서적으로 적층되어 시료를 배수하는 도와 주는 모래층(2)/연약점토지반(1)과;

상기 연약점토지반(1)의 내부 중앙에서 수직으로 소정 길이로 타입되어 시료를 배수하는 배수재(6)와;

상기 배수재(6)의 상면에 위치되어 상부 배수시스템에 연결하기 위한 배수커넥터(4)와;

상기 배수커넥터(4)의 상면과 연약점토지반(1)의 상면에 설치하되, 진공의 유실이 발생되지 않도록 기밀하게 배수커넥터(4)와 연약점토지반(1)을 연결 시키는 상부가압판(5)과;

상기 상부가압판(5)과 배수커넥터(4)의 상면에 기밀하게 설치되어 압력을 가하는 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)와;

상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 일측 상면에 연결되어 상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12) 측으로 상재압을 가하는 에어컴프레셔(8)와;

상기 배수커넥터(4)의 상면에 연결되어 상기 배수커넥터(4) 측으로 진공압을 가하는 진공펌프(7)와;

상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 타측 상면에 연결되어 압력에 따라 상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 변위를 측정하여 부압으로 인한 시료의 침하량을 0.01mm 단위로 파악할 수 있는 변위측정 자기센서(LVDT : Liner Variable Differential Transformer)(11)와;

상기 진공펌프(7)에 연결된 배출로드의 일측 및 타측에 설치되고, 상기 본체(100)의 저부면에 설치된 배출로드에 설치되어 시료를 배출 시키는 밸브(9)(10)(3)으로 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 석션드레인장치의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 석션드레인장치를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 석션드레인장치는 본체(100)와, 재조성된 연약점토지반(1)과, 모래층(2)과, 배수커넥터(4)와, 상부가압판(5)과, 배수재(6)와, 진공펌프(7)와, 에어컴프레셔(8)와, 밸브(3)(9)(10)와, 변위측정 자기센서(LVDT : Liner Variable Differential Transformer)(11)와, 상부가압시스템 및 그 덮개(12) 및 간극수압계(13)로 크게 구성된다.

상기 본 발명에 따른 석션드레인장치의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본체(100)와;

상기 본체(100)의 내부에 순서적으로 적층되어 시료를 배수하는 도와 주는 모래층(2)/연약점토지반(1)과;

상기 연약점토지반(1)의 내부 중앙에서 수직으로 소정 길이로 타입되어 시료를 배수하는 배수재(6)와;

상기 배수재(6)의 상면에 위치되어 상부 배수시스템에 연결하기 위한 배수커넥터(4)와;

상기 배수커넥터(4)의 상면과 연약점토지반(1)의 상면에 설치하되, 진공의 유실이 발생되지 않도록 기밀하게 배수커넥터(4)와 연약점토지반(1)을 연결 시키는 상부가압판(5)과;

상기 상부가압판(5)과 배수커넥터(4)의 상면에 기밀하게 설치되어 압력을 가하는 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)와;

상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 일측 상면에 연결되어 상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12) 측으로 상재압을 가하는 에어컴프레셔(8)와;

상기 배수커넥터(4)의 상면에 연결되어 상기 배수커넥터(4) 측으로 진공압을 가하는 진공펌프(7)와;

상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 타측 상면에 연결되어 압력에 따라 상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 변위를 측정하는 LVDT(Liner Variable Differential Transformer)(11)와;

상기 진공펌프(7)에 연결된 배출로드의 일측 및 타측에 설치되고, 상기 본체(100)의 저부면에 설치된 배출로드에 설치되어 시료를 배출 시키는 밸브(9)(10)(3)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 석션드레인장치의 설치순서를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 저부면에 배출로드(도시는 생략함)와 상기 배출로드를 개폐시키는 밸브(3)를 갖는 본체(100)를 일정한 장소에 위치시킨 후, 상기 본체(100) 내 바닥면 상에 배수를 위한 모래층(2)을 깔고, 상기 모래층(2)의 상면에 목표함수비에 맞게 교반된 연약점토지반(1)을 타설함과 아울러 소정 길이의 배수재(6)를 타입한다.

그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 배수재(6)의 상면에 배수커넥터(4)를 설치하고, 상기 배수커넥터(4)의 상면과 연약점토지반(1)의 상면에 상부가압판(5)을 설치하되, 진공의 유실이 발생되지 않도록 기밀하게 상부가압판(5)을 체결한다.

그런후에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상부가압시스템 및 그 덮개(12)와 상부가압판(5), 배수커넥터(4)를 연결하고, 상재압 및 진공압을 시료 내 적용 시키기 위한 진공펌프(7)와 에어컴프레셔(8) 및 간극수압계(13), LVDT(11)를 적절한 위치에 설치한다.

상기와 같이 설치된 석션드레인장치의 동작을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2c와 같이 석션드레인장치의 셋팅이 완료되면, 대심도 지반을 모사하기 위해 목표 심도로 계산된 압을 진공펌프 밸브(9)가 잠긴 상태로 에어컴프레셔(8)를 이용하여 가하면, 석션드레인장치의 본체(100)의 상/하부를 통해 간극수가 배출된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 현장지반 및 개량시간 등을 고려하여 양면 배수(밸브(10)와 밸브(3)가 동시에 열린 상태)와 일면배수(밸브(10) 또는 밸브(3) 중 하나만 열린 상태) 조건으로 적용한다.

따라서, 상재압을 통해 1차 압밀이 종료되면, 에어컴프레셔(8)를 멈추고, 밸브(10)와 밸브(3)이 잠긴 상태에서 진공펌프 밸브(9)를 열고 진공펌프(7)를 작동시켜 배수재(6)에 진공압을 가하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 목표 대심도 연약지반에서의 석션드레인 공법의 적용성을 파악한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 실험기 내 시료를 타설한 후 상부에 상재압을 가하게 되면, 시료 내 간극수가 배출되게 되는 데, 가하는 압의 크기에 따라 심도 별 모사가 가능한 효과가 있으며, 시료의 단위 중량을 고려하여 압의 세기를 조절하면, 20m ∼ 40m 정도의 대심도 연약지반을 모사 할 수 있으며, 침하량 및 간극수압의 측정을 통해 시료의 1차 압밀 종료 시점을 알 수 있는 바, 1차 압밀이 종료된 후, 기 타입된 배수재와 연결된 석션시스템에 진공압을 가하게 되면, 측정되는 배수량, 침하량 및 간극수압거동 등을 통해 대심도 연약지반에서의 석션드레인 공법의 적용성을 파악할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 본체(100)와;

   상기 본체(100)의 내부에 순서적으로 적층되어 시료를 배수하는 도와 주는 모래층(2)/연약점토지반(1)과;

   상기 연약점토지반(1)의 내부 중앙에서 수직으로 소정 길이로 타입되어 시료를 배수하는 배수재(6)와;

   상기 배수재(6)의 상면에 위치되어 상부 배수시스템에 연결하기 위한 배수커넥터(4)와;

   상기 배수커넥터(4)의 상면과 연약점토지반(1)의 상면에 설치하되, 진공의 유실이 발생되지 않도록 기밀하게 배수커넥터(4)와 연약점토지반(1)을 연결 시키는 상부가압판(5)과;

   상기 상부가압판(5)과 배수커넥터(4)의 상면에 기밀하게 설치되어 압력을 가하는 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)와;

   상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 일측 상면에 연결되어 상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12) 측으로 상재압을 가하는 에어컴프레셔(8)와;

   상기 배수커넥터(4)의 상면에 연결되어 상기 배수커넥터(4) 측으로 진공압을 가하는 진공펌프(7)와;

   상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 타측 상면에 연결되어 압력에 따라 상기 상부 가압시스템 및 그 덮개(12)의 변위를 측정하여 부압으로 인한 시료의 침하량을 0.01mm 단위로 파악할 수 있는 변위측정 자기센서(LVDT : Liner Variable Differential Transformer)(11)와;

   상기 진공펌프(7)에 연결된 배출로드의 일측 및 타측에 설치되고, 상기 본체(100)의 저부면에 설치된 배출로드에 설치되어 시료를 배출 시키는 밸브(9)(10)(3)으로 구성된 것을 특징으로 하는 석션드레인장치.

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