KR100862028B1 - 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로 특히, 지중에 타설된 록볼트의 일단에 탄성파를 발생시키고 록볼트의 타단에 도달된 탄성파를 측정하여 감지된 탄성파를 분석함으로써, 록볼트 그라우팅의 결함존재 여부와 결함크기를 파악할 수 있도록 한 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법의 제공을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 갖는 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정시스템은, 암반 또는 지중에 그라우팅 재료로 피복되어 매설된 록볼트, 록볼트의 일단에 설치되어 록볼트의 일단면에 부착된 황동 디스크 및 황동 디스크에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk)가 각각 전극에 연결되어 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단, 록볼트의 타단에 설치되어 탄성파를 수집하는 수진 수단, 전기신호를 발생시켜 가진 수단에 가하여 진동을 발생시켜 가진 수단이 탄성파를 발생시키도록 유도하기 위한 펄스 발생수단, 수진 수단에 의해 수집된 탄성파를 분석하기 위한 조사수단, 및 펄스 발생수단을 제어하고 탄성파의 정보를 저장하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어진 데 특징이 있다.
록볼트, 그라우팅, 터널, 가진 수단, 수진 수단, 탄성파
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 일구성 요소인 가진수단을 나타내는 개략도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 구성요소를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 실험체를 나타내는 상태도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법을 나타내는 순서도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템의 공동결함 비율에 따른 탄성파의 속도를 나타내는 그래프
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 록볼트 200: 그라우팅부
300: 가진 수단 400: 수진 수단
350: 펄스 발생수단 450: 증폭 수단
500: 제어수단 600: 공동결함부
본 발명은 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 록볼트 그라우팅의 결함존재 여부와 결함크기를 파악할 수 있도록 한 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터널 시공 도중이나 터널 완공 후 숏크리트(Shotcrete) 외에 록볼트의 구조물 지보기능 유지는 터널안정성 확보여부 측면에서 매우 중요하다. 그러므로 록볼트 지보재에 대하여 그 기능성 확보 여부를 확인할 수 있는 별도의 방법이 필요하다.
이러한 록볼트 지보재에 대하여 록볼트 그라우팅의 품질확인을 위한 방안으로 전통적으로 인발실험을 수행하여 실시하였으나, 인발실험은 많은 비용과 시간을 필요로 한다. 또한 록볼트가 불량 시공되었을 경우 장단기적으로 터널구조물 안전성에 악영향을 미칠 수 있고 이에 대한 대책강구가 매우 곤란한 문제점이 있다.
한편, 종래의 비파괴조사에 관련된 기술은 건설 분야 특히, 지하공간 건설 분야의 경우는 설계단계에서 지반조사시 지구물리탐사 또는 검층기법으로 적용되고 있고, 구조물의 경우는 콘크리트나 강재 등에 대하여 일부 관련기술이 개발되고 있다.
이중, 일반적인 구조물에 대하여 사용되고 있는 비파괴조사법은 주로 안전진단 분야에서 수행되고 있는 검사법으로는, Impact-echo법(충격반향법), 초음파 탐상법, 적외선법 등이 대표적으로 사용되고 있다.
그러나, 통상적으로 실시되고 있는 구조물의 안전진단은 구조물에 대한 안전성을 평가할 수 있는 정밀 안전진단이 아니라 외관조사에 주로 의존하고 있는 수준으로, 아직까지는 정밀안전진단에 대한 체계가 확실히 설정되어 있지 않다고 할 수 있다.
따라서, 인발시험을 수행하지 않은 록볼트, 특히 전면접착형 록볼트의 그라우팅이 불량으로 시공되었을 경우, 임의의 한정된 개소에서의 록볼트의 설계축력 보유 여부 확인 외에는 시공자의 입장에서 여타확인방법 및 대책수립이 불가능한 실정이다.
더욱이 록볼트 시공품질이 확보되지 않았을 때, 단기적으로는 시공 중 터널붕락사고를 초래할 문제점이 있으며, 장기적으로는 터널주변지반이 이완되고 소성영역이 증가하여 추가적인 장기하중이 유발되어 구조물안전성에 악영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 터널 또는 암반비탈면 굴착시에 지반보강용으로 타설되는 록볼트(Rock bolt)의 품질관리를 위하여, 타설된 록볼트의 지중선단으로부터 인위적인 전기신호에 의한 진동 및 파(坡)를 발생시켜 록볼트 철근을 따라 전파되어 노출되어 있는 록볼트 두부에 도달된 신호파를 측정하고 감지된 신호파의 속도변화를 분석함으로써 터널구조물이나 암반비탈면에서 주요 보강재로 사용되는 록볼트 그라우팅(Grouting)의 결함존재 여부와 결함크기를 파악할 수 있는 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템 및 그를 이용한 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템은, 암반 또는 지중에 그라우팅 재료로 피복되어 매설된 록볼트; 상기 록볼트의 일단에 설치되어 상기 록볼트의 일단면에 부착된 황동 디스크, 및 상기 황동 디스크에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk)가 각각 전극에 연결되어 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단; 상기 록볼트의 타단에 설치되어 상기 탄성파를 수집하는 수진 수단; 전기신호를 발생시켜 상기 가진 수단에 가하여 진동을 발생시켜 상기 가진 수단이 상기 탄성파를 발생시키도록 유도하기 위한 펄스 발생수단; 상기 수진 수단에 의해 수집된 탄성파를 분석하기 위한 조사수단; 및 상기 펄스 발생수단을 제어하고, 상기 탄성파의 정보를 저장하기 위한 제어수단을 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정방법은, a) 암반 또는 지중에 매설된 록볼트의 일단에 설치되어 상기 록볼트의 일단면에 부착된 황동 디스크, 및 상기 황동 디스크에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk)가 각각 전극에 연결된 가진 수단에 연결된 펄스 발생수단을 통해 전기신호를 발생시켜 상기 가진 수단에 가하는 단계; b) 상기 가진 수단의 의해 상기 전기신호에 의한 진동을 발생시켜 탄성파를 발생시키는 단계; c) 상기 록볼트의 타단에서 수진 수단을 통해 상기 탄성파를 수진하고, 수진된 탄성파의 속도 데이터를 컴퓨터에 저장하는 단계; 및 d) 상기 컴퓨터에 저장된 탄성파의 속도 데이터와 기준 속도 데이터를 비교하여 록볼트의 공동(空洞)결함 및 그라우팅의 건전도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 일구성 요소인 가진수단을 나타내는 개략도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템은, 지중 또는 암반에 매설된 록볼트(100)와 상기 록볼트(100)의 일단에 설치된 가진 수단(300) 및 상기 록볼트(100)의 타단에 설치된 수진 수단(400)과 상기 가진 수단(300)에 연결된 펄스 발생수단(350)과 상기 수진 수단(400)에 연결된 증폭 수단(450)과 상기 펄스 발생수단(350) 및 증폭 수단(450)을 제어하기 위한 제어수단(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 록볼트(100)는, 터널이나 암반지반에 일정지름을 갖는 천공을 형성하고 상기 천공 내에 록볼트(100)를 삽입시킨 후 모르타르나 시멘트로 타설하여 그라우 팅부(200)를 형성하여 이루어진다. 이때, 노출된 록볼트(100)의 두부에 볼트에 의한 정착장치를 설치할 수 있다.
상기 가진 수단(300)은 압전 탐촉자(PZT element, Piezo-ceramic Element)가 채용될 수 있어 진동에 의해 탄성파를 발생시키는 역할을 한다. 이때, 상기 가진 수단(300)은 상기 록볼트(100)의 일단면에 부착된 황동 디스크(322) 및 상기 황동 디스크(322)에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk; 312)가 각각 전극(310)에 연결되어 이루어진다. 다시 말해, 얇은 원형 박판의 황동 디스크(322) 표면상에 세라믹 디스크(312)가 원형으로 얇게 코팅 처리하여 이루어질 수 있다.
상기 수진 수단(400)은 일반적으로 AE(Acoustic Emission)시험용으로 사용되는 센서로 주파수 1.2MHz 이하의 초음파 주파수 대역의 신호파를 감지할 수 있는 고감도 탐촉자를 채용하는 것이 바람직하다.
상기 펄스 발생수단(350)은 상기 가진 수단(300)에 펄스(pulse)를 전달하기 위한 것으로 공지의 펄스 생성장치(Pulse/wave Generator)가 채용되어, 상기 가진 수단(300)에 전기신호를 가하여 진동을 발생시킴으로써, 상기 가진 수단(300)에서 탄성파가 발생시키도록 유도하는 작용을 한다.
상기 증폭 수단(450)은 상기 수진 수단(400)에서 수진된 탄성파를 보다 크게 증폭시켜 제어수단(500)에 전달하는 역할을 한다.
상기 제어수단(500)은 상기 펄스 발생수단(350)과 증폭 수단(450)의 작동을 제어하는 작용을 하는 동시에, 상기 수진 수단(400)에서 수진된 탄성파 정보를 저장시킬 수 있는 컴퓨터가 채용될 수 있다.
이때, 상기 컴퓨터 내에는, 별도로 탄성파의 조사수단(미도시)으로써 디지타이저(digitizer) 또는 오실로스코프(oscillocope)가 구비되어 이루어질 수 있다.
이하, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 록볼트(100)는 터널구조물이나 비탈면에서의 안정성확보를 위한 주지보재로 사용된다. 이와 같은, 록볼트(100)는 주로 주변지반과 록볼트간의 부착력에 의한 마찰저항을 갖으므로, 부착력에 의한 마찰저항 전이의 기능적 매개체가 록볼트 천공홀(Hole) 내에 충전된 그라우팅이다. 이러한 록볼트(100)의 부착력은, 주변 암반조건에 따라 다를 수는 있으나 일반적으로 지중에 타설된 록볼트나 앵커(Anchor)체의 경우 그라우팅의 주변암반과의 접촉면적의 크기가 클수록, 또는 강성(또는 탄성계수)이 클수록 부착력은 증가한다.
따라서, 지중에 매설된 록볼트(100)의 일단에 탄성파 발진을 위한 가진수단(300)을 설치하고 외부에 노출된 록볼트 타단에 수진 수단(400)을 설치하여 탄성파의 속도특성분석을 통하여 그라우팅의 공동결함부(600)의 크기 등에 의한 건전도(Integrity)를 확인할 수 있게 된다.
상기한 탄성파는 액체나 고체 등의 탄성체를 통하여 전달되는 파를 통칭하여 '탄성파'라 하며, 상기 탄성파를 인위적으로 피검사체 내로 발생, 투입시켜 투과 또는 반사된 신호파의 특성분석으로부터 피검사체 내부의 상태를 파악할 수가 있다.
즉, 탄성을 가진 물체에 매우 짧은 시간에 순간적인 충격 외력을 가하면 그 방향으로 피검사체 내에서 대단히 큰 밀도변화를 나타내면서 그 물체의 고유 진동이 발생하며, 주파수 20KHz이상의 초음파영역을 포함한 광범위한 주파수대역의 탄성파가 발생한다. 발생된 진동은 매질 자체 또는 인접한 주변 경계층특성에 따라 임의의 파동특성을 가지면서 에너지누출(Leaking)에 의한 손실, 반사, 산란 등을 일으키며 전파된다.
이때, 전달 또는 반사되어 수진된 신호파 역시 탄성파로써, 피검사체 자체의 결함부나 주변경계층 등에 의하여 수진된 신호파 특성에 변화가 발생하는데, 이와 같은 수진 신호파의 특성 변화를 여러 가지 기법으로 탐지하고 분석, 처리하여 그 영향을 파악함으로써 지중에 매설된 록볼트(100)의 그라우팅 결함조사가 가능하게 되는 것이다.
이하, 본 발명의 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법 및 작용에 대해 아래 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다
<실험조건>
본 발명의 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템을 실내실험을 통해 검증하기 위해 실제 현장에서 수행하는 방법과 유사하게 록볼트 타설을 위한 천공홀 및 그라우팅 충전상태를 모사하여 록볼트 실험체 제작하여 실험을 수행하였다.
실험에 적용된 시험체는 내경 38~40mm, 길이 3,000~4,000mm의 원형 PVC관에 록볼트(100)를 삽입후 모르타르로 그라우팅시켰으며, 상기 록볼트(100)는 공칭직경 25mm의 실제로 현장에서 사용하는 록볼트 이형철근(D25, KSD 3504)을 이용하였다.
또한, 상기 그라우팅 재료로는 일반 포틀랜트 시멘트를 사용한 시멘트 모르 타르(Cement mortar)로 제작하여 충진하여 타설하였으며, 시멘트 모르타르의 배합과 양생에는 터널시공 시에 사용하는 통상적인 시방규정과 같이 배합비(물:시멘트:모래=0.4:1.0:1.0)와 공기 중 양생조건을 적용했다.
한편, 실제 현장에서 발생가능성이 가장 큰 공동결함 양상을 모사하고 공동결함부(600) 크기별로 수진된 탄성파의 신호파 전파시간 및 속도 영향을 규명하기 위하여 지중근입 단부에 해당하는 록볼트(100)의 일단에, 피복된 그라우팅부(200)(시멘트 모르타르)의 전장면적에 대비 10%씩 단계별로 제거하면서 공동결함비율(Rd) 변화를 조정하여 실험을 수행하였다.
이하, 본 발명의 록볼트 그라우팅 측정방법에 대한 실험절차에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 구성요소를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 실험체를 나타내는 상태도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법을 나타내는 순서도이다.
<실험순서>
a) 록볼트(100)의 일단을 표면 처리한 후 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단(300)를 부착하고, 상기 록볼트(100)의 타단에는 상기 가진 수단(300)에서 전달되는 탄성파를 수집하기 위한 수진 수단(400)을 부착한다.(S 10)
b) 이어, PVC관에 상기 록볼트(100)를 삽입시킨 후 그라우팅 재료로 타설하 였다.(S 20)
c) 상기 가진 수단(300)에는 펄스 발생수단(350)을 연결시키고, 상기 수진 수단(400)에는 증폭 수단(450)을 연결한 다음 상기 펄스 발생수단(350) 및 증폭 수단(450)에 제어수단(500)을 연결시켜 회로를 설치하였다.(S 30)
이때, 상기 증폭 수단(450)에는 조사수단인 디지타이저(Digitizer) 또는 오실로스코프(Oscilloscope)가 연결될 수 있다.
d) 상기와 같이 회로의 설치가 완료되면 펄스 발생수단(350)을 이용하여 록볼트(100) 일단에 설치된 가진 수단(300)에 전기신호를 가하여 진동발생시켜 탄성파를 발생시켜 수진 수단(400)에 의해 상기 탄성파를 수집하였다.(일명: 트리거링(Triggering)단계(S 40))
e) 상기 록볼트(100) 일단으로부터 수집된 탄성파 정보를 컴퓨터에 저장한다.(S 50) 이때, 탄성파 정보는 가진 수단(300)에서 탄성파가 발생된 시점(초동시간)부터 수진 수단(400)에 이 탄성파가 도달한 시간의 정보이다. 또한, 필요에 따라 수진된 탄성파 정보에 대하여 노이즈(Noise)처리 또는 필터링(Filtering) 처리하여 탄성파의 순수한 정보를 색출하는 것이 바람직하다.
f) 상기와 같이 저장된 탄성파 정보는, 수진 탄성파의 도달시간을 비교하여 탄성파속도를 측정하고 측정된 탄성파 속도를 대비하여 공동 결함공동부(600)에 따른 관계를 분석하였다.(S 60)
<실험결과>
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템의 공 동결함부 비율에 따른 탄성파의 속도를 나타내는 그래프이다.
상기와 같은 실험에 의해, 록볼트 그라우팅의 공동 결함크기 변화에 따른 탄성파속도(초동속도)의 변화 양상은, 도 6에 나타낸 바와 같이 전반적으로 공동결함 비율(Rd)이 커질수록 탄성파의 속도(V/Vmax)가 커짐을 알 수 있다. 즉, 실험에 의한 속도측정 결과(a)는 수치계산에 의한 산출된 속도 변화 추정치(b)에 대비해 볼 때, 유사한 선형(Linear) 분포를 갖는 것을 알 수 있다.
이는, 그라우팅이 충전 피복되지 않은 공기 중 상태에서의 순수한 철근의 탄성파 속도에 비교할 때, 그 속도가 매우 뚜렷하게 감소하였으며, 이는 철근(록볼트; 100)의 외주면에 모르타르와 같은 그라우팅부(200)가 피복됨으로써, 가진된 탄성파의 속도를 지연시킨 것으로서, 건전한 그라우팅의 전장대비 결함크기 공동결함 비율(Rd)이 증가함에 따라 노출된 철근부위가 많아지고 탄성파 속도 또한 점차적으로 증가하는 것이다.
따라서, 상술한 실험방법과 실험결과를 근거로 하여 실제 현장에서 타설된 록볼트의 그라우팅 부분에 대하여 공동결함 비율(Rd)에 따른 건전도 평가기준을 설정할 경우에 보다 간편한 방법으로 록볼트의 그라우팅의 충전여부 및 충전불량-양호상태를 파악할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 의하여, 비탈면 굴착공사나 터널공사 시에 록볼트의 그라우팅 결함을 사전에 확인할 수 있으므로 굴착도중의 침하나 붕괴 사고 등 위험요소들을 사전에 예방할 수 있는 동시에 비용 절감의 효과가 있다.
Claims (5)
- 삭제
- 암반 또는 지중에 그라우팅 재료로 피복되어 매설된 록볼트;상기 록볼트의 일단에 설치되어 상기 록볼트의 일단면에 부착된 황동 디스크, 및 상기 황동 디스크에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk)가 각각 전극에 연결되어 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단;상기 록볼트의 타단에 설치되어 상기 탄성파를 수집하는 수진 수단;전기신호를 발생시켜 상기 가진 수단에 가하여 진동을 발생시켜 상기 가진 수단이 상기 탄성파를 발생시키도록 유도하기 위한 펄스 발생수단;상기 수진 수단에 의해 수집된 탄성파를 분석하기 위한 조사수단; 및상기 펄스 발생수단을 제어하고, 상기 탄성파의 정보를 저장하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템.
- 삭제
- a) 암반 또는 지중에 매설된 록볼트의 일단에 설치되어 상기 록볼트의 일단면에 부착된 황동 디스크, 및 상기 황동 디스크에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk)가 각각 전극에 연결된 가진 수단에 연결된 펄스 발생수단을 통해 전기신호를 발생시켜 상기 가진 수단에 가하는 단계;b) 상기 가진 수단의 의해 상기 전기신호에 의한 진동을 발생시켜 탄성파를 발생시키는 단계;c) 상기 록볼트의 타단에서 수진 수단을 통해 상기 탄성파를 수진하고, 수진된 탄성파의 속도 데이터를 컴퓨터에 저장하는 단계; 및d) 상기 컴퓨터에 저장된 탄성파의 속도 데이터와 기준 속도 데이터를 비교하여 록볼트의 공동(空洞)결함 및 그라우팅의 건전도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법.
- 삭제
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110006393B (zh) * | 2019-04-01 | 2022-03-04 | 山东大学 | 一种隧道施工拱顶沉降监测装置与方法 |
| CN113640352A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-12 | 中铁二十五局集团第四工程有限公司 | 一种围岩中锚杆断裂状态现场监测系统及测试方法 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04182568A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-06-30 | Nippon Kensetsu Kikaika Kyokai | コンクリート構造物の充填グラウトの介装状態検出方法及び装置 |
| JP2002005903A (ja) | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置及び探傷方法 |
| KR20050042542A (ko) * | 2003-11-03 | 2005-05-10 | 학교법인 성균관대학 | 비선형 음향반응을 이용한 비파괴 음향 탐사장치 및탐사방법 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04182568A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-06-30 | Nippon Kensetsu Kikaika Kyokai | コンクリート構造物の充填グラウトの介装状態検出方法及び装置 |
| JP2002005903A (ja) | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置及び探傷方法 |
| KR20050042542A (ko) * | 2003-11-03 | 2005-05-10 | 학교법인 성균관대학 | 비선형 음향반응을 이용한 비파괴 음향 탐사장치 및탐사방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230120870A1 (en) * | 2021-10-18 | 2023-04-20 | Institute Of Rock And Soil Mechanics, Chinese Academy Of Sciences | Dual Channel Nondestructive Testing Method for Rock Bolt and Related Devices |
| US11796513B2 (en) * | 2021-10-18 | 2023-10-24 | Institute Of Rock And Soil Mechanics, Chinese Academy Of Sciences | Dual channel nondestructive testing method for rock bolt and related devices |
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