KR100912099B1 - 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치에 관한 것으로서, 특히 대상 분석 지반의 토양을 수납하도록 사각 박스 형태로 형성되되, 상단이 개방되고, 내부 관찰이 가능한 투명 재질로 이루어지는 토양 박스와; 상기 토양 박스의 상단에 고정 설치되는 기초부와; 상기 기초부에 의해 지지되고, 상기 기초부의 조작에 따라 상기 기초부에서 수직으로 승하강되는 구동부; 및 상기 구동부의 하단에 고정 설치되어 시료 파일을 홀딩시키는 홀딩부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 시현하기 어려운 지질 특성 시험에 있어서, 많은 시간을 통하여 수작업으로 토양 시험 시료를 설치하는 불편을 해소할 수 있으며, 정량적인 반복 시험을 가능하게 하고, 시험의 재현성을 높임으로서, 시험의 신뢰성을 확보하고 실제 지구 환경에 가깝게 지질 및 토양의 기계적 특성을 신속하고 정확하게 분석할 수 있다.

토양, 구조 시험, 반복 시험, 시료, 설치

Description

토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치{SAMPLE SETTING APPARATUS}

본 발명은 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 정량적인 반복 시험을 가능하게 하고, 시험의 재현성을 높임으로서, 시험의 신뢰성을 확보하고 실제 지구 환경에 가깝게 지질 및 토양의 기계적 특성을 신속하고 정확하게 분석할 수 있도록 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치에 관한 것이다.

철도, 고속도로, 터널 등의 토목 건설 분야나 빌딩 등 건축 분야에 있어서 기초 지반의 기계적 특성을 분석하는 과정은 매우 중요하다.

한편, 실제 지반의 구성은 구성 원소뿐만 아니라 구성율, 물성이 매우 다양하고 복잡하다.

따라서, 실제 구조물의 설계에 앞서서, 대상 기초 지반의 지질 특성을 실제 지구 환경과 가깝게 시뮬레이션하고 시험함으로서, 그 지질의 기계적 특성을 분석하고 그 분석 결과를 참고로 구조물의 설계가 이루어져야 한다.

그러나, 지질의 특성을 분석하는 것은 오랜 시간과 노력, 특히 복잡한 기술을 필요로 하는 난해한 작업이며, 복잡한 시험 과정을 간편하면서 정량적으로 재현 성 있게 구현 할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 첫 번째 목적은 규정된 시험 사양에 따라 다수의 시험을 정확하게 반복할 수 있는 객관적이고 정량적인 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은 짧은 시간에 간편하게 시료 파일을 설치할 수 있고, 자석을 이용하여 시료 파일을 간단하게 탈부착시키고, 상하로 이동시킬 수 있도록 함으로써 구조 시험의 기간을 단축시킬 수 있도록 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치를 제공하는 데 있다.

또, 본 발명의 세 번째 목적은 시험 시뮬레이션 조건을 객관적이고 정량적인 방법에 의해 원인을 부여하고, 그 원인을 조절할 수 있으며, 서로 다른 원인을 복합적으로 부여할 수 있는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

대상 분석 지반의 토양을 수납하도록 사각 박스 형태로 형성되되, 상단이 개방되고, 내부 관찰이 가능한 투명 재질로 이루어지는 토양 박스와; 상기 토양 박스의 상단에 고정 설치되는 기초부와; 상기 기초부에 의해 지지되고, 상기 기초부의 조작에 따라 상기 기초부에서 수직으로 승하강되는 구동부; 및 상기 구동부의 하단 에 고정 설치되어 시료 파일을 홀딩시키는 홀딩부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 기초부는 상하면이 개방된 사각 박스 형태로 형성되는 본체와; 상기 본체에서 회전되도록 설치되어 상기 구동부를 승하강시키는 승하강 부재와; 상기 본체의 내측에 설치되어 상기 승하강 부재를 고정시키는 축 고정 프레임; 및 상기 본체의 내측 양면에서 길이 방향으로 돌출 형성되어 상기 구동부와 치합되는 가이드 돌기로 이루어진다.

여기에서 또한, 상기 승하강 부재는 상기 본체의 전면에 각각 설치되는 제 1, 2다이얼과; 상기 제 1, 2다이얼과 각각 연결되고, 상기 축 고정 프레임에서 회전 가능하도록 설치되는 제 1, 2회전축; 및 상기 제 1, 2회전축에 고정 설치되는 제 1, 2평기어로 이루어진다.

여기에서 또, 상기 제 1평기어는 상기 제 2평기어의 지름보다 더 크게 형성되고, 상기 제 1평기어와 제 2평기어는 상호 치합된다.

여기에서 또, 상기 구동부는 사각 막대 형태로 형성되되, 양측면에 상기 기초부의 본체의 가이드 돌기와 치합되는 가이드 레일이 형성되고, 일측이 돌출되어 돌출 부재가 형성된다.

여기에서 또, 상기 돌출 부재는 상기 제 2평기어와 치합되어 상기 제 2평기어의 회전에 따라 승하강되도록 측면에 레크 기어가 형성되고, 이동 길이를 확인하도록 전면에 눈금이 표시된다.

여기에서 또, 상기 가이드 레일은 상기 가이드 돌기와 치합시 이들 사이에 베어링이 결합된다.

여기에서 또, 상기 홀딩부는 철 재질로 내부가 빈 사각 박스 형태로 형성되어 상기 구동부의 저면에 부착되는 케이스와; 상기 케이스 내에서 제 3회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되는 영구 자석; 및 상기 제 3회전축을 회전시키도록 상기 케이스의 외측에 설치되는 핸들로 이루어진다.

여기에서 또, 상기 영구 자석은 원통형으로 형성되되, 자력선 변화를 극대화시키도록 그 단면 형상이 타원형으로 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치에 따르면, 시현하기 어려운 지질 특성 시험에 있어서, 많은 시간을 통하여 수작업으로 토양 시험 시료를 설치하는 불편을 해소할 수 있으며, 정량적인 반복 시험을 가능하게 하고, 시험의 재현성을 높임으로서, 시험의 신뢰성을 확보하고 실제 지구 환경에 가깝게 지질 및 토양의 기계적 특성을 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고 려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 구성을 나타낸 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치중 기초부의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 연결 관계를 나타낸 설명도이며, 도 5는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치중 홀딩부의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치(100)는, 토양 박스(200)와, 기초부(300)와, 구동부(400)와, 홀딩부(500)로 구성된다.

먼저, 토양 박스(200)는 대상 분석 지반의 토양을 내부에 수납하도록 사각 박스 형태로 형성되되, 상단이 개방되고, 내부 관찰이 가능하도록 투명 강화 유리 또는 아크릴과 같은 투명 재질로 이루어진다.

또한, 기초부(300)는 본체(310)와, 승하강 부재(320)와, 축 고정 프레임(330)과, 가이드 돌기(340)로 이루어진다.

본체(310)는 금속 재질로 상하면이 개방된 사각 박스 형태로 형성된다.

승하강 부재(320)는 본체(310)의 전면에 각각 설치되는 제 1, 2다이얼(321, 322)과, 제 1, 2다이얼(321, 322)과 각각 연결되고, 하기에서 설명할 축 고정 프레임(300)에서 회전 가능하도록 설치되는 제 1, 2회전축(323, 324)과, 제 1, 2회전축(323, 324)에 고정 설치되는 제 1, 2평기어(325, 326)로 이루어진다. 여기에서, 제 1평기어(325)는 이동 속도를 선택적으로 조절하고, 이동시 진동을 줄이며, 백레쉬를 줄이기 위하여 제 2평기어(326)의 지름보다 더 크게 형성되고, 제 2평기어(326)와 상호 치합된다. 여기에서 또한, 제 1다이얼(321)은 제 2다이얼(322)의 지름보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하며, 제 1다이얼(321)은 구동부(400)의 큰 움직임을 조정하고, 제 2다이얼(322)은 구동부(400)의 미세 움직임을 조정하는 데 사용된다.

축 고정 프레임(330)은 디귿자 형태로 형성되고, 본체(310)의 내측에 설치되어 승하강 부재(320)의 제 1, 2회전축(323, 324)이 회전 가능하도록 고정된다.

가이드 돌기(340)는 사각 형태로 본체(310)의 내측 양면에서 길이 방향으로 돌출 형성되어 구동부(400)와 치합된다.

또, 구동부(400)는 사각 막대 형태로 형성되되, 양측면에 기초부(300)의 본체(310)에 형성된 가이드 돌기(340)와 치합되는 가이드 레일(410)이 형성되고, 일측이 돌출되어 돌출 부재(420)가 형성된다. 여기에서, 돌출 부재(420)는 제 2평기어(326)와 치합되어 제 2평기어(326)의 회전에 따라 승하강되도록 측면에 레크 기어(421)가 형성되고, 이동 길이를 시각적으로 확인할 수 있도록 전면에 눈금(423)이 표시된다. 여기에서 또한, 가이드 레일(410)은 가이드 돌기(340)와 치합시 이들 사이에 베어링(430)이 결합되는 것이 바람직하다.

홀딩부(500)는 저면에 시료 파일(101)이 자력에 의해 부착되도록 철 재질로 내부가 빈 사각 박스 형태로 형성되어 구동부(400)의 저면에 부착되는 케이스(510)와, 케이스(510) 내에서 제 3회전축(520)에 의해 회전 가능하도록 설치되는 영구 자석(530)과, 제 3회전축(520)을 회전시키도록 케이스(510)의 외측에 설치되는 핸들(540)로 이루어진다. 여기에서, 영구 자석(530)은 원통형으로 형성되되, 자력선 변화를 극대화시켜 회전에 따라 시료 파일(101)이 탈부착될 수 있도록 그 단면 형상이 타원형으로 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치(100)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 토양 박스(200) 상에 기초부(300)와, 구동부(400)와, 홀딩부(500)를 한 쌍으로 형성하여 동시에 2개의 시료 파일(101)을 관입할 수 있도록 형성할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 동작 설명도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치중 영구 자석의 회전에 따른 자력 분포를 도시한 도면이다.

먼저, 토양 박스(200) 내에 대상 분석 지반의 토양을 내부에 일정 높이로 수납시킨 다음, 토양 박스(200)의 수평을 맞춘다.

그런 다음, 토양 박스(200) 상단에 기초부(300)를 설치하는 데, 이때 위치 및 수평을 조절하여 시료 파일(101)의 관입 수평위치를 조절한다.

그리고, 승하강 부재(320)를 상승시키는 데, 제 1, 2다이얼(321, 322)을 회전시켜 구동부(400)를 상승시킨 후, 홀딩부(500)의 저면에 시료 파일(101)을 부착시킨다. 이때, 홀딩부(500)의 핸들(540)을 홀드 온 위치로 회전시켜 영구 자석(530)의 자력에 의해 시료 파일(101)이 부착될 수 있도록 한다. 즉, 도 8a에 도시된 바와 같이 영구 자석(530)을 자기력선의 분포가 많은 방향으로 회전시켜 시료 파일(101)이 부착되도록 한다.

이러한 상태에서, 제 1다이얼(321)을 반대로 회전시켜 구동부(400)를 고속으로 하강시켜 관입 위치로 이동시킨 다음, 제 2다이얼(322)을 이용하여 저속으로 이동시켜 정밀하게 관입 위치에 시료 파일(101)을 설치할 수 있다. 이때, 실험자는 구동부(400)의 돌출 부재(420)에 표시된 눈금(423)을 통해 구동부(400)의 이동량을 확인하면서 이동시킨다.

그리고, 시료 파일(101)이 관입 위치에 삽입되면, 실험자는 홀딩부(500)의 핸들(540)을 홀드 오프 위치로 회전시키는 데, 이로 인해 도 8b에 도시된 바와 같이 시료 파일(101) 측으로 향하던 영구 자석(530)의 자력이 감소되어 시료 파일(101)이 자중에 의해 탈착되도록 한다.

그런 다음, 상기와 같은 방법에 의해 승하강 부재(320)를 상승시킨다. 이후 동일 위치에 시료 파일(101)을 반복 삽입하거나 기초부(300)를 토양 박스(200) 상에서 위치를 이동시킨 후 상기 실험을 수행할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 구성을 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 구성을 나타낸 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치중 기초부의 구성을 나타낸 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 연결 관계를 나타낸 설명도,

도 5는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치중 홀딩부의 구성을 나타낸 단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치를 나타낸 도면,

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 동작 설명도,

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치중 영구 자석의 회전에 따른 자력 분포를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

200 : 토양 박스 300 : 기초부

400 : 구동부 500 : 홀딩부

Claims (10)

1. 대상 분석 지반의 토양을 수납하도록 사각 박스 형태로 형성되되, 상단이 개방되고, 내부 관찰이 가능한 투명 재질로 이루어지는 토양 박스와;

   상기 토양 박스의 상단에 고정 설치되는 기초부와;

   상기 기초부에 의해 지지되고, 상기 기초부의 조작에 따라 상기 기초부에서 수직으로 승하강되는 구동부; 및

   철 재질로 내부가 빈 사각 박스 형태로 형성되어 상기 구동부의 저면에 부착되는 케이스와, 상기 케이스 내에서 제 3회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되는 영구 자석과, 상기 제 3회전축을 회전시키도록 상기 케이스의 외측에 설치되는 핸들을 구비하는 홀딩부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기초부는,

   상하면이 개방된 사각 박스 형태로 형성되는 본체와;

   상기 본체에서 회전되도록 설치되어 상기 구동부를 승하강시키는 승하강 부재와;

   상기 본체의 내측에 설치되어 상기 승하강 부재를 고정시키는 축 고정 프레임; 및

   상기 본체의 내측 양면에서 길이 방향으로 돌출 형성되어 상기 구동부와 치합되는 가이드 돌기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 승하강 부재는,

   상기 본체의 전면에 각각 설치되는 제 1, 2다이얼과;

   상기 제 1, 2다이얼과 각각 연결되고, 상기 축 고정 프레임에서 회전 가능하도록 설치되는 제 1, 2회전축; 및

   상기 제 1, 2회전축에 고정 설치되는 제 1, 2평기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1평기어는,

   상기 제 2평기어의 지름보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1평기어와 제 2평기어는,

   상호 치합되는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 구동부는,

   사각 막대 형태로 형성되되, 양측면에 상기 기초부의 본체의 가이드 돌기와 치합되는 가이드 레일이 형성되고, 일측이 돌출되어 돌출 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 돌출 부재는,

   상기 제 2평기어와 치합되어 상기 제 2평기어의 회전에 따라 승하강되도록 측면에 레크 기어가 형성되고, 이동 길이를 확인하도록 전면에 눈금이 표시되는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 가이드 레일은,

   상기 가이드 돌기와 치합시 이들 사이에 베어링이 결합되는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 영구 자석은,

    원통형으로 형성되되, 자력선 변화를 극대화시키도록 그 단면 형상이 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 토양의 구조 시험을 위한 시료 설치 장치.

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