KR100951811B1 - 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지반의 변위에 따라 연동적으로 슬라이딩 이동되는 앵커 슬리브를 적용하고, 슬라이딩 앵커 슬리브의 슬라이딩 이동을 변위 계측 센서에 직접적으로 전달할 수 있도록 함에 의해, 미세한 지반 변위로부터 모든 형태의 지반 변위 상태를 정확하게 계측할 수 있도록 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 지중에 매설되어 주변 지반의 변위를 측정하는 지중변위 측정 장치에 있어서, 지반의 변위를 센싱하는 변위 계측 센서가 고정적으로 내장 설치되어 있는 고정관과, 상기 고정관의 외부에 슬라이딩 이동 가능하게 겹치도록 결합되어 지반의 접촉 부위의 변위에 연동적으로 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 앵커 슬리브, 상기 변위 계측 센서와 이동 전달 수단에 의해 상호 연결되어 있고, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브와 맞물리도록 배치되고서, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브의 슬라이딩 이동에 연동적으로 이동되어 상기 이동 전달 수단을 통해 상기 변위 계측 센서에 이동력을 전달하는 슬라이딩 이동부 및, 상기 슬라이딩 이동부의 슬라이딩 이동 상태를 안내하는 슬라이딩 안내관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치{Apparatus for Measuring Ground Displacement Having Sliding Type Anchor}
본 발명은 지반 내의 지중 변위에 대응하여 앵커가 슬라이딩 이동되는 상태를 감지하여 지중 변위를 측정할 수 있도록 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 터널 공사나, 사면 절취 공사, 흙막이 공사, 댐 공사 등과 같은 각종 토목, 건축 공사를 진행하거나, 터널 구조물이나 교량 구조물 등과 같은 각종 토목, 건축 구조물을 안정적으로 운용해야 하는 경우에, 해당 공사 구간 또는 토목, 건축 구조물 지반 내의 지중 변위 정도를 정확하게 측정하여 주변 지반의 거동을 파악함과 더불어, 공사의 안정성 및 구조물의 안정적 운용성을 확보하기 위한 일환으로서 변위를 계측하는 센서가 장착된 지중 변위 측정 장치가 적용되고 있다.
이러한 변위 계측 센서가 장착된 지중 변위 측정 장치는, 진동현식 센서나 전기식 크랙 게이지 센서를 적용하여 지반의 변위 정도를 계측할 수 있도록 되어 있는 바, 이에 대한 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 지중 변위 계측 장치는 굴착된 지반 내에 삽입되는 일정 길이의 변위 계측봉(2)의 적어도 하나 이상의 위치에 일정 간격을 두고 그라우팅(Grouting) 처리된 적어도 하나 이상의 앵커(Anchor)(4)가 각각 설치되고, 각 앵커(4)의 사이에는 보호관(6)이 고정적으로 결합되어 있는 바, 상기 각 앵커(4)는 해당 변위 계측봉(2)의 최상부에 몰려서 배치되어 있는 적어도 하나 이상의 변위 계측 센서(8)와 각각 연결되어 있다.
이러한 구성으로 이루어진 종래의 지중 변위 계측 장치는, 변위 계측봉(2)이 삽입되어 있는 지반의 거동이나 이완, 절리 등에 의하여 변위가 발생되면, 해당 변위 발생 위치의 그라우팅 처리된 앵커(4)가 지반 변위 상태에 연동하여 외적인 변형 즉, 충격에 의한 파손이나 구부러짐 변형 등이 일어나게 됨에 따라, 해당 앵커(4)와 연결되어 있는 변위 계측 센서(8)가 지반의 변위 상태를 감지할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 지중 변위 계측 장치의 경우에는, 해당 변위 계측봉(2)에 일정 간격으로 그라우팅 처리되어 고정적으로 배치된 앵커(4)의 변형을 통하여 지반 변위를 간접 계측할 수 있는 구조로 되어 있기 때문에, 고정적인 앵커(4)의 변형이 발생되지 않는 일정치 이하의 지반 변위에 대해서는 정확한 계측이 불가능하도록 되어 있다는 심각한 문제점을 안고 있다.
게다가, 종래의 지중 변위 계측 장치는 앵커(4)의 변형 상태를 센서에서 간접적으로 감지하는 형태로 이루어져 있기 때문에, 지반 변동의 정도가 변위 계측 센서(8)로 정확하게 전달되지 않을 가능성이 많아서 심한 정도의 지반 변위가 발생하여도 이를 미연에 감지할 수 없게 되면, 대형 사고가 발생될 우려가 있다는 문제 점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 지반의 변위에 따라 연동적으로 슬라이딩 이동되는 앵커 슬리브를 적용하고, 슬라이딩 앵커 슬리브의 슬라이딩 이동을 변위 계측 센서에 직접적으로 전달할 수 있도록 함에 의해, 미세한 지반 변위로부터 모든 형태의 지반 변위 상태를 정확하게 계측할 수 있도록 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 지중에 매설되어 주변 지반의 변위를 측정하는 지중변위 측정 장치에 있어서, 지반의 변위를 센싱하는 변위 계측 센서가 고정적으로 내장 설치되어 있는 고정관과, 상기 고정관의 외부에 슬라이딩 이동 가능하게 겹치도록 결합되어 지반의 접촉 부위의 변위에 연동적으로 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 앵커 슬리브, 상기 변위 계측 센서와 이동 전달 수단에 의해 상호 연결되어 있고, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브와 맞물리도록 배치되고서, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브의 슬라이딩 이동에 연동적으로 이동되어 상기 이동 전달 수단을 통해 상기 변위 계측 센서에 이동력을 전달하는 슬라이딩 이동부 및, 상기 슬라이딩 이동부의 슬라이딩 이동 상태를 안내하는 슬라이딩 안내관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 슬라이딩 이동이 가능한 슬라이딩 앵커 슬리브와, 그 슬라이딩 앵커 슬리브와 탄성 스프링을 통해 기구적으로 직접 연결된 변위 계측 센서의 조립체를 변위 계측봉을 따라 일정 간격으로 복수개가 배치되도록 하고, 지반의 수직방향 변위 또는 수평방향 변위와 연동적으로 슬라이딩 앵커 슬리브가 슬라이딩 이동됨에 의해 탄성 스프링을 매개로 변위 계측 센서에 슬라이딩 이동에 의한 움직임을 직접적으로 전달해 줄 수 있도록 함에 따라, 지반의 미세한 변위로부터 거대 변위까지 모든 범위의 변위 정도를 정확하게 계측하는 것이 가능함과 더불어, 수직 변위 및 수평 변위의 구분적인 계측이 가능하다는 효과를 갖게 되고, 이로 인해 토목, 건축 공사나 토목, 건축 구조물에 대한 보다 안정적인 운용이 가능하도록 할 수 있다는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에서는 변위 계측 센서와 슬라이딩 앵커 슬리브를 직접 연결할 수 있는 구조로 이루어져 있기 때문에, 변위 계측 장치의 장비에 대한 제조상의 조립 공정 단순화 및 규격화가 가능하여 제조 단가의 절감이 가능하다는 부가적인 효과를 갖게 된다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉, 도 2는 본 발명에 따른 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치는, 지반의 굴착부 내부에 복수의 슬라이딩 센서 조립체(12)가 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치된 변위 측정 장치(10)가 삽입되어 매설되는데, 상기 변위 측정 장치(10)에 일정 간격으로 각각 설치된 슬라이딩 센서 조립체(12)의 사이에는 복수의 보호관(Protective Tube)(14)이 고정적으로 배치되어 있다.
상기 각 보호관(14)은 상기 슬라이딩 센서 조립체(12)가 변위를 감지하는 해당 지반 위치로부터 이탈하지 않도록 고정하는 역할을 수행함과 더불어, 어느 하나의 슬라이딩 센서 조립체(12)가 설치된 지반 영역으로부터 변위가 다른 슬라이딩 센서 조립체로 전달되어 계측 오류를 일으키는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
상기 슬라이딩 센서 조립체(12)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같다.
즉, 도 3은 본 발명에 따른 슬라이딩 센서 조립체의 외관 형상을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 슬라이딩 센서 조립체의 구조를 전반적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩 센서 조립체(12)는 변위 계측 센서(28)가 내장된 고정관(16)이 상기 보호관(14)의 일단과 그 고정홀(16a)을 통해 고정핀(32)이 삽입되어 고정적으로 배치되고, 상기 고정관(16)의 하부에는 슬라이딩 안내관(18)이 다른 하부측 보호관(14)과 그 고정홀(18a)을 통해 고정핀(32)이 삽입되어 고정적으로 배치된다.
상기 슬라이딩 안내관(18)은 상기 하부측 보호관(14)과 연결된 하부측에 슬라이딩 이동의 한계점을 제공하는 걸림부(20)가 형성되어 있고, 그 길이 방향을 따라 안내 슬릿(22)이 길게 통기되어 형성되어 있다.
상기 고정관(16)의 설치 위치 외부에는 지반과 직접 접촉하여 해당 지반의 변동에 연동적으로 슬라이딩 이동되는 일정 길이의 슬라이딩 앵커 슬리브(Sliding Anchor Sleeve)(24)가 관 형상을 가지고 겹쳐서 배치되고, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)와 대향하는 상기 고정관(16)의 하부 끝단에는 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)와 고정핀(32)을 통해 맞물려 결합되어 있는 슬라이딩 이동부(26)가 상기 슬라이딩 안내관(18)을 따라 이동이 가능하게 설치되어 있다.
한편, 상기 고정관(16)의 내부에는 변위 계측 센서(28)가 내장되어 있는데, 상기 변위 계측 센서(28)는 상부에 형성된 고정홀(28a)을 통해서 상기 고정관(16)과 고정핀(32)을 매개로 고정적으로 배치되어 있고, 그 센서로부터부터 신호선(28b)이 인출되어 지상에 설치되어 있는 소정의 계측 장비(도시되지 않음)와 연결되어 있다.
여기서, 상기 변위 계측 센서(28)는 진동현식 VW 변위 센서나 전기식 크랙 게이지, 전기식 스트레인 게이지(Strain Gage) 중에서 어느 것을 사용하여도 적용이 가능하다.
상기 슬라이딩 이동부(26)는 상기 변위 계측 센서(28)의 탄성 스프링(30)을 통해 연결되어 있는데, 상기 탄성 스프링(30)은 그 일단이 상기 변위 계측 센서(28)에 고정적으로 걸려 있는 상태에서, 상기 슬라이딩 이동부(26)의 고정 홀(26a)을 통해서 삽입되는 고정핀(32)을 매개로 상기 슬라이딩 이동부(26)와 고정적으로 연결되어 있는 것으로서, 상기 슬라이딩 이동부(26)의 슬라이딩 이동에 따른 이동력을 상기 변위 계측 센서(28)에 전달하는 이동 전달 수단으로서의 기능을 수행한다.
상기 변위 계측 센서(28)는 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)의 슬라이딩 이동에 따라 상기 슬라이딩 이동부(26)가 이동하면서 상기 탄성 스프링(30)을 잡아 당기게 되면, 상기 탄성 스프링(30)의 작동으로 가해지는 인장력을 감지하여 이를 전기적인 변위 센싱 신호로서 발생하도록 이루어져 있다.
여기서, 상기 슬라이딩 안내관(18)에 길게 형성된 안내 슬릿(22)은 상기 탄성 스프링(30)의 일단과 상기 슬라이딩 이동부(26) 간을 접속하는 고정핀(32)의 이동 경로를 제공하는 구조로 이루어진다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 도 5a 및 도 5b의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 보호관(14)과 고정적으로 결합되어 있는 고정관(16)의 내부에 변위 계측 센서(28)가 고정적으로 내장되어 있고, 상기 변위 계측 센서(28)와 연결된 탄성 스프링(30)이 슬라이딩 앵커 슬리브(24)와 맞물려 배치되어 있는 슬라이딩 이동부(26)와 고정적으로 연결되어 있는 상태이다.
그 상태에서, 주변 지반에 변위가 발생되지 않은 경우에는, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)의 슬라이딩 이동이 발생되지 않게 되어, 그 슬라이딩 앵커 슬리브(24)와 맞물려 배치되어 있는 슬라이딩 이동부(26)는 동작하지 않게 되고, 상기 슬라이딩 이동부(26)와 연결되어 있는 탄성 스프링(30)이 작동되지 않음에 따라, 상기 변위 계측 센서(28)는 지반의 변위 상태를 센싱하지 않게 된다.
한편, 주변 지반에 변위가 발생되는 경우에, 도 5b에 도시된 바와 같이 지반의 변위에 연동하여 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)가 슬라이딩 이동하게 되고, 그 슬라이딩 앵커 슬리브(24)와 맞물려 배치되어 있는 슬라이딩 이동부(26)가 연동적으로 슬라이딩 이동함에 따라, 상기 슬라이딩 이동부(26)와 연결되어 있는 탄성 스프링(30)이 인장된다.
그에 따라, 상기 탄성 스프링(30)과 고정적으로 연결되어 있는 변위 계측 센서(28)는 상기 탄성 스프링(30)에 가해지는 인장력을 센싱하여 이를 전기적인 변위 센싱 신호로서 지상의 변위 계측 장비에 전달하게 되고, 지상의 변위 계측 장비에서는 상기 변위 센싱 신호를 분석하여 지반 내부의 변위 위치 및 변위 정도를 파악하게 된다.
여기서, 지반의 변위가 지속적으로 발생되면서 슬라이딩 앵커 슬리브(24)가 계속적으로 슬라이딩 이동하여 상기 슬라이딩 이동부(26)를 슬라이딩 안내관(18)의 끝단까지 밀더라도, 상기 슬라이딩 안내관(18)의 끝단에 형성되어 있는 걸림부(20)에 의해 걸려서 슬라이딩 이동부(26)가 이탈되거나 변형 또는 파손되지 않게 된다.
한편, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)는 도 6에 도시된 바와 같이, 지반의 수직방향 변위에 대해 반응하여 슬라이딩 이동하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 수평방향으로 지반 변위가 발생되는 경우에도 지반의 접촉 부위가 수평방향으로 해당 슬라이딩 앵커 슬리브(24)를 밀어냄에 따라, 지반의 수평방향 밀어냄의 정도에 대 응하는 슬라이딩 이동이 가능하여 수평방향의 변위 계측이 가능하도록 이루어져 있다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 지중변위 측정 장치의 일부 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치의 전체적인 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 슬라이딩 센서 조립체의 외관 형상을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 슬라이딩 센서 조립체의 구조를 전반적으로 나타낸 분해 사시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 지반 변위에 연동적으로 슬라이딩 앵커 슬리브가 슬라이딩 이동되어 변위 상태가 계측되는 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 지중변위 측정 장치를 사용하여 지반의 수직방향 변위 및 수평방향 변위가 계측 가능한 상태를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:변위 측정 장치, 12:슬라이딩 센서 조립체,
14:보호관, 16:고정관,
18:슬라이딩 안내관, 20:걸림부,
22:안내 슬릿, 24:슬라이딩 앵커 슬리브,
26:슬라이딩 이동부, 28:변위 계측 센서,
30:탄성 스프링, 32:고정핀.

Claims (4)

  1. 지중에 매설되어 주변 지반의 변위를 측정하는 지중변위 측정 장치에 있어서,
    지반의 변위를 센싱하는 변위 계측 센서(28)가 고정적으로 내장 설치되어 있는 고정관(16)과;
    상기 고정관(16)의 외부에 슬라이딩 이동 가능하게 겹치도록 결합되어 지반의 접촉 부위의 변위에 연동적으로 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 앵커 슬리브(24);
    상기 변위 계측 센서(28)와 이동 전달 수단에 의해 상호 연결되어 있고, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)와 맞물리도록 배치되고서, 상기 슬라이딩 앵커 슬리브(24)의 슬라이딩 이동에 연동적으로 이동되어 상기 이동 전달 수단을 통해 상기 변위 계측 센서(28)에 이동력을 전달하는 슬라이딩 이동부(26); 및
    상기 슬라이딩 이동부(26)의 슬라이딩 이동 상태를 안내하는 슬라이딩 안내관(18)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 이동부(26)와 상기 변위 계측 센서(28) 간을 연결하는 이동 전달 수단은 인장이 가능하게 상호 연결되어 있는 탄성 스프링(30)이고,
    상기 변위 계측 센서(28)는 상기 탄성 스프링(30)의 인장에 따라 가해지는 인장력을 센싱하도록 된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 안내관(18)은 그 끝단에 상기 슬라이딩 이동부(26)의 슬라이딩 이동에 따른 한계점을 제공하는 걸림부(20)가 형성되어 있고, 그 길이 방향을 따라 상기 슬라이딩 이동부(26)와 탄성 스프링(30)의 연결부위를 안내하는 안내 슬릿(22)이 길게 통기되어 형성된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정관(16)과, 슬라이딩 앵커 슬리브(24), 슬라이딩 이동부(26), 슬라이딩 안내관(18)이 결합된 슬라이딩 센서 조립체(12)가 일정 간격을 두고 적어도 하나 이상 배치되고, 각 슬라이딩 센서 조립체(12) 사이에는 보호관(14)이 고정적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 방식의 앵커를 장착한 지중변위 측정 장치.
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