KR101214592B1 - devices for borehole resistivity tomography in the soft ground - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연약지반에서의 시추공간 전기비저항 탐사를 위한 토모그래피 장치에 관한 것으로서, 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치에 있어서, 원통형의 PVC 파이프에 전극의 역할을 하는 동판이 부착형성되고, 상기 동판과 전기적으로 연결된 케이블을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 기존의 시추공간 전기비저항 탐사 이외에 연약지반에서의 탐사를 위하여 제작된 PVC 파이프에 동판을 부착하여 전극으로 사용함으로써 공내수가 불필요하고, 시추공벽의 붕괴를 막으면서 효율적이면서 경제적인 탐사를 수행할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a tomography device for exploration of electrical resistivity of a drilling space in a soft ground, wherein in a soft ground borehole electrical resistivity tomography device, a copper plate serving as an electrode is attached to a cylindrical PVC pipe, and the copper plate is electrically connected with the copper plate. Technical grounds of the soft ground borehole electrical resistivity tomography device, characterized in that it comprises a cable connected to the. As a result, by attaching a copper plate to the PVC pipe manufactured for exploration on the soft ground in addition to the existing electrical resistivity exploration of the drilling space, the internal water is unnecessary, and efficient and economical exploration is performed while preventing the collapse of the borehole wall. There is an advantage to this.

Description

연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치{devices for borehole resistivity tomography in the soft ground}Devices for borehole resistivity tomography in the soft ground}

본 발명은 연약지반에서의 시추공간 전기비저항 탐사를 위한 토모그래피 장치에 관한 것으로서, PVC 파이프에 동판을 부착하여 전극으로 사용함으로써 전류를 흘려보내기 위한 공내수가 불필요하고, 시추공벽의 붕괴를 막아 효율적이면서 경제적인 탐사를 수행할 수 있는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tomography device for exploration of electrical resistivity of a drilling space in a soft ground. The copper plate is attached to a PVC pipe and used as an electrode. The present invention relates to a soft ground borehole electrical resistivity tomography device capable of economical exploration.

일반적으로 지하에 전류를 흘려보내면 지하의 전기비저항 분포와 지형에 따라 전위가 분포하게 되는데, 지표 또는 시추공 내에서 측정한 이 전위 분포로부터 지하의 전기비저항 분포를 추정하는 방법이 전기비저항 탐사이다. 여기서 전기비저항이라 함은 전류 흐름의 쉽고 어려운 정도를 표현한 것(Ohm-m, 전기전도도의 역수)으로, 전기비저항이 작을수록 전류는 잘 흐르게 된다. 땅에서는 전류가 흐르기 쉬운 부분과 어려운 부분으로 구성되어 있다.In general, when current flows underground, the electric potential is distributed according to the electric resistivity distribution and topography of the underground. The electric resistivity survey is a method of estimating the electric resistivity distribution underground from the electric potential measured in the surface or borehole. Here, the electrical resistivity is an expression of easy and difficult degree of current flow (Ohm-m, the inverse of the electrical conductivity). The smaller the electrical resistivity, the better the current flows. On the ground, it is composed of the parts which are easy to flow current and the parts which are difficult.

그리고, 겉보기 비저항이란 현장(불균질 대지)에서 전류 I를 주입하여 전위 V(△V)가 측정되었을 때 동일한 반응을 보여줄 수 있는 가상의 균질 등방성 대지의 전기비저항을 말한다. 균일(동일한 전기비저항) 반무한(지표존재) 공간에서 전류원에서 r만큼 떨어진 지점에서의 전위는 V=ρI/2πr, 전기비저항 ρ=2πr(V/I), 따라서 겉보기 비저항은 ρa=2πr(V/I)이다.In addition, the apparent specific resistance refers to the electrical resistivity of the virtual homogeneous isotropic earth which can exhibit the same reaction when the electric potential I is injected at the site (heterogeneous earth) and the potential V (ΔV) is measured. The potential at a point r apart from the current source in a uniform (same electrical resistivity) semi-infinite (surface-present) space is V = ρI / 2πr, electrical resistivity ρ = 2πr (V / I), so the apparent resistivity is ρ a = 2πr ( V / I).

효과적인 전기비저항 탐사를 수행하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같은, 4전극 배열법이 가장 많이 이용되는데, 이때 전류는 두 개의 전류전극(C1, C2)에 의해 지하에 공급되고, 다른 두 개의 전위전극(P1, P2)에 의해 전위차가 측정되게 된다. 측정되는 지층의 전기비저항은 지표 하부 매질이 균질한 경우에 이 매질의 비저항 값을 나타낸다.In order to perform an effective electrical resistivity exploration, as shown in Figure 1, the four-electrode array method is most used, where the current is supplied underground by the two current electrodes (C1, C2), the other two potential electrodes ( The potential difference is measured by P1 and P2). The measured electrical resistivity of the strata represents the resistivity of the medium when the underlying surface of the media is homogeneous.

한편, 시추공 전기비저항 토모그래피란 지표와 시추공을 이용하여 탐사 대상 영역을 둘러싸도록 전극을 설치하고, 지하에 전류를 흘려 발생한 전위를 측정하는 방법으로, 측정한 전류와 전위의 관계로부터 지하의 전기비저항 구조를 해석하게 된다. 측정 및 해석의 기본 개념은 2차원 전기비저항 탐사와 동일하지만, 전극을 시추공 내에 설치하여 탐사 대상에 근접시킨다는 점과 탐사 영역을 전극으로 둘러싼다는 점에서 2차원 전기비저항 탐사에 비하여 해석 정밀도 또는 분해능의 해석을 기대할 수 있게 된다.On the other hand, the borehole resistivity tomography is a method of measuring an electric potential generated by flowing an electric current underground by installing an electrode so as to surround an area to be explored using an indicator and a borehole. Will be interpreted. The basic concept of measurement and analysis is the same as that of two-dimensional electrical resistivity exploration, but compared to two-dimensional electrical resistivity exploration in that the electrode is installed in the borehole to be close to the object to be explored and the exploration area is surrounded by the electrode. Interpretation can be expected.

이와 같이 기존의 탐사 방법은 시추공을 뚫어야 하고, 시추공간의 전기비저항 탐사를 위해 시추공 내에 전극케이블을 삽입하기 위해서는 지반의 강도 여하에 따라 공벽이 흘러내리는 것을 막기 위해 PVC로 구성된 파이프를 삽입하게 된다. 또한, 전류를 흘려 보내기 위해서는 공내수가 존재해야 하므로, 공내수 주입에 필요한 시간, 인건비의 상승, 작업의 복잡화를 초래하게 된다. 또한, 이러한 공내 탐사조건 때문에 연약대 구간에 설치되어 있는 PVC 케이싱 구간은 전기비저항 토모그래피 탐사가 불가능하게 되는 문제점이 있다.As described above, the conventional exploration method requires drilling a borehole, and inserting an electrode cable into the borehole for the electrical resistivity exploration of the drilling space inserts a pipe made of PVC to prevent the hollow wall from flowing down depending on the strength of the ground. In addition, since the internal water must be present to flow the electric current, the time required for the internal water injection, the labor cost increases, and the work is complicated. In addition, the PVC casing section installed in the fragile zone due to such an indoor exploration condition has a problem that the electrical resistivity tomography exploration is impossible.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 PVC 파이프에 동판을 부착하여 전극으로 사용함으로써 전류를 흘려보내기 위한 공내수가 불필요하고, 시추공벽의 붕괴를 막아 효율적이면서 경제적인 탐사를 수행할 수 있는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention attaches a copper plate to a PVC pipe and uses the electrode as an electrode, so that no internal water is required for flowing current, and soft ground boreholes can prevent the collapse of borehole walls and perform efficient and economical exploration. An object of the present invention is to provide an electrical resistivity tomography device.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치에 있어서, 원통형의 PVC 파이프에 전극의 역할을 하는 동판이 부착형성되고, 상기 동판과 전기적으로 연결된 케이블을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the soft ground borehole electrical resistivity tomography device, characterized in that the copper plate which serves as an electrode attached to the cylindrical PVC pipe is formed, including a cable electrically connected to the copper plate. A soft ground borehole electrical resistivity tomography device is used.

또한, 상기 PVC 파이프에는 둘레 방향으로 상기 동판의 너비와 두께에 대응되는 결합홈이 형성되어 상기 동판이 부착형성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 결합홈은 상기 PVC 파이프 둘레 일부에만 형성되고, 양단부에는 결합홀이 형성되어, 상기 결합홀에 상기 동판의 단부가 각각 삽입 고정되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the PVC pipe has a coupling groove corresponding to the width and thickness of the copper plate in the circumferential direction is preferably formed to be attached to the copper plate, the coupling groove is formed only in a portion of the PVC pipe circumference, both ends It is more preferable that coupling holes are formed so that end portions of the copper plate are inserted into and fixed to the coupling holes.

또한, 상기 동판은 상기 PVC 파이프 길이 방향으로 다수 개 형성되어 상기 케이블에 다중으로 각각 연결되는 것이 바람직하다.In addition, the copper plate is preferably formed in plural in the length direction of the PVC pipe is connected to each of the cable in multiple.

여기에서, 상기 동판과 케이블의 연결지점에는 주변과의 전기적 절연을 위한 케이블 보호덮개가 더 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a cable protective cover for electrical insulation from the periphery is further formed at the connection point of the copper plate and the cable.

상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 기존의 시추공간 전기비저항 탐사 이외에 연약지반에서의 탐사를 위하여 제작된 PVC 파이프에 동판을 부착하여 전극으로 사용함으로써 공내수가 불필요하고, 연약지반의 경우 시추공벽의 붕괴가 예상되지만 고안된 방법은 시추공벽의 붕괴를 막으면서 효율적이면서 경제적인 탐사를 수행할 수 있는 효과가 있다.In accordance with the above problem solving means, the present invention, in addition to the existing drilling space electrical resistivity exploration, by attaching a copper plate to the PVC pipe manufactured for exploration in the soft ground to use as an electrode, the internal water is unnecessary, in the case of a soft ground borehole wall Although the collapse is expected, the proposed method has the effect of efficient and economical exploration while preventing the collapse of the borehole wall.

도 1 - 기본적인 전기비저항 탐사의 모식도를 나타낸 도(C1, C2는 전류전극, P1, P2는 전위전극을 나타낸 것임).
도 2 - 기존의 탐사법과 본 발명에 따른 PVC 파이프 접지 전극을 이용한 탐사법 간의 차이점을 나타낸 모식도.
도 3 - 본 발명의 실시예에 따른 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치를 나타낸 도.1-Schematic diagram of basic electrical resistivity exploration (C1, C2 is a current electrode, P1, P2 is a potential electrode).
Figure 2-Schematic diagram showing the difference between the existing exploration method and the exploration method using the PVC pipe ground electrode according to the present invention.
3 is a view showing a soft ground borehole electrical resistivity tomography device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 기존의 전기비저항 탐사(도 2(a))와 본 발명에 따른 PVC 파이프 접지 전극을 이용한 탐사법(도 2(b)) 간의 차이점을 나타낸 모식도이다. 도시된 바와 같이, 기존 방법은 암반층의 경우에는 공벽의 붕괴가 일어나지 않기 때문에 케이싱이 불필요하나 연약지반(토사층)의 경우에는 공벽의 붕괴가 일어날 수 있으므로 대부분 PVC 파이프 케이싱을 하게 된다. 케이싱을 하게 될 경우 PVC 파이프는 절연체이므로 연약지반의 탐사가 불가능하게 되는 것이다. 하지만 본 발명에 따른 PVC 파이프 접지 전극을 이용하게 되면 아래쪽의 암반층의 나공상태에서 탐사뿐 아니라 연약지반의 붕괴를 막으면서 접지전극을 이용하여 탐사를 수행할 수 있게 되는 것이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the difference between the conventional electrical resistivity exploration (Fig. 2 (a)) and the exploration method (Fig. 2 (b)) using the PVC pipe ground electrode according to the present invention. As shown, the existing method does not require the casing because the collapse of the hollow wall does not occur in the case of the rock layer, but in the case of soft ground (soil layer), most of the PVC pipe casing because the collapse of the empty wall can occur. When casing, PVC pipe is an insulator, so the exploration of soft ground becomes impossible. However, when the PVC pipe ground electrode according to the present invention is used, the exploration can be performed using the ground electrode while preventing the collapse of the soft ground as well as the exploration in the porous state of the lower rock layer.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치를 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에서는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치에 있어서 본 발명의 중요부위인 PVC 파이프를 중심으로 설명하고자 한다.3 is a view showing a soft ground borehole electrical resistivity tomography apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown, the present invention will be described based on the PVC pipe which is an important part of the present invention in the soft ground borehole electrical resistivity tomography apparatus.

도시된 바와 같이, 본 발명은 연약지반 붕괴를 막기 위해 삽입된 원통형의 PVC 파이프(100)에 전극(접지 전극)의 역할을 하는 동판(200)이 부착형성되고, 상기 동판(200)과 전기적으로 연결된 케이블(300)로 크게 구성된다. 이에 의해 시추공벽의 붕괴를 막음과 동시에 기존의 시추공간 즉 암반층의 전기비저항 탐사 이외에 연약지반에서의 탐사가 가능하여, 전류를 흘리기 위한 별도의 공내수가 필요하지 않아 경제적이면서 효율적인 탐사를 수행할 수 있게 된다.As shown in the present invention, the copper plate 200 serving as an electrode (ground electrode) is attached to the cylindrical PVC pipe 100 inserted to prevent soft ground collapse, and is electrically connected to the copper plate 200. It is largely composed of a cable 300 connected. This prevents the collapse of the borehole wall and enables the exploration in the soft ground in addition to the existing drilling space, that is, the electrical resistivity exploration of the rock bed, and thus does not require separate internal water to flow the current. Will be.

상기 PVC 파이프(100)에 부착되는 동판(200)은 작업환경에 따라 적절한 형태로 형성되어, 다양한 방법으로 부착될 수 있으며, 바람직하게는 상기 PVC 파이프(100)의 둘레 방향으로 상기 동판(200)의 너비 및 두께에 대응되는 결합홈(110)을 형성하여, 상기 결합홈(110)에 동판(200)이 부착형성되도록 한다. 이에 의해 상기 동판(200)이 결합홈(110)에 부착형성되면, 동판(200)이 부착된 부위와 PVC 파이프(100)의 다른 부위가 직경이 동일하게 형성되도록 하여, 시추작업 시 동판(200)이 떨어지는 문제점을 막고, PVC 파이프(100) 시추작업이 원활히 이루어지도록 하기 위한 것이다.The copper plate 200 attached to the PVC pipe 100 may be formed in an appropriate shape according to a working environment, and may be attached in various ways, and preferably, the copper plate 200 in the circumferential direction of the PVC pipe 100. Forming the coupling groove 110 corresponding to the width and the thickness of the, so that the copper plate 200 is attached to the coupling groove 110. As a result, when the copper plate 200 is attached to the coupling groove 110, the copper plate 200 is attached to the other portion of the PVC pipe 100 to have the same diameter, and the copper plate 200 during drilling. ) To prevent the falling problem, the PVC pipe 100 is to be made smoothly drilling work.

또한, 상기 결합홈(110)은 상기 PVC 파이프(100) 둘레를 따라 전체적으로도 부분적으로도 형성할 수 있지만, 동판(200)의 결합력을 높이기 위해 부분적으로 형성되는 것이 바람직하며, 이 경우에 결합홈(110)의 양단부에는 상기 PVC 파이프(100)를 관통하는 일자 형태의 결합홀(120)을 더 형성하여, 상기 결합홀(120)에 상기 동판(200)의 단부가 각각 삽입고정되도록 한다. 즉, 상기 결합홈(110)이 상기 PVC 파이프(100)의 둘레를 따라 일부만 형성되고 그 양단부에는 결합홀(120)을 형성하여 결합홈(110)에 부착된 동판(200)이 결합홀(120) 지점에서 꺾여서 결합홀(120)로 끼워져 PVC 파이프(100) 내부로 단부가 삽입되도록 형성되는 것으로, 동판(200)과 PVC 파이프(100)의 결합력을 더 높인 것이다.In addition, the coupling groove 110 may be formed entirely or partially along the circumference of the PVC pipe 100, but is preferably formed partially to increase the coupling force of the copper plate 200, in this case the coupling groove Both ends of the 110 are further formed to form a coupling hole 120 of the date passing through the PVC pipe 100, so that the end of the copper plate 200 is inserted into the coupling hole 120, respectively. That is, only a portion of the coupling groove 110 is formed along the circumference of the PVC pipe 100, and both ends thereof form a coupling hole 120 so that the copper plate 200 attached to the coupling groove 110 is coupled to the coupling hole 120. It is bent at the point to be inserted into the coupling hole 120 is formed so that the end is inserted into the PVC pipe 100, the coupling force between the copper plate 200 and the PVC pipe 100 is higher.

또한, 일반적으로 탐사 현장의 경우 지역에 따라 다르긴 하지만 대략 토사층(연약지반)의 두께가 20m에서 50m에 이르기 때문에 PVC 파이프(100)에 하나의 동판(200), 즉 하나의 접지 전극을 이용하여 탐사를 하기에는 무리가 따르므로, 탐사하고자 하는 깊이나 심도, 지반의 환경에 따라 PVC 파이프(100)의 길이 방향으로 동판(200)을 다수 개 형성하여 상기 케이블(300)에 다중으로 연결되도록 한다. In addition, in the case of the exploration site in general, although the thickness of the soil layer (soft ground) is approximately 20m to 50m, the exploration using one copper plate 200, that is, one ground electrode in the PVC pipe 100, In order to follow a bunch, so to form a plurality of copper plate 200 in the longitudinal direction of the PVC pipe 100 in accordance with the depth or depth, the environment of the ground to be connected to the cable 300 multiplexed.

또한, 상기 동판(200)과 케이블(300)의 연결지점에는 케이블(300)을 보호하기 위한 케이블 보호덮개(310)가 더 형성되며, 이는 케이블(300)과 동판(200)의 연결지점에서의 주변과의 전기적 절연을 위한 것으로, 실리콘이나 기타 절연재로 형성한다.In addition, a cable protective cover 310 for protecting the cable 300 is further formed at the connection point of the copper plate 200 and the cable 300, which is the connection point of the cable 300 and the copper plate 200 For electrical insulation from the surroundings, it is made of silicon or other insulating material.

이와 같이 제작된 PVC 파이프(100) 접지 전극을 일정 간격의 시추공 2지점에 설치하여 여러가지 배열법을 이용하여 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피를 실시하게 된다.Thus prepared PVC pipe 100 ground electrode is installed at two points of boreholes at a predetermined interval to perform the soft ground borehole electrical resistivity tomography using various arrangement methods.

100 : PVC 파이프 110 : 결합홈
120 : 결합홀 200 : 동판
300 : 케이블 310 : 보호덮개100: PVC pipe 110: coupling groove
120: coupling hole 200: copper plate
300: cable 310: protective cover

Claims (5)

연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치에 있어서,
원통형의 PVC 파이프에 전극의 역할을 하는 동판이 부착형성되고, 상기 동판과 전기적으로 연결된 케이블을 포함하여 구성되는 것이되,
상기 PVC 파이프에는 둘레 방향으로 상기 동판의 너비와 두께에 대응되는 결합홈이 형성되어 상기 동판이 부착형성되는 것
을 특징으로 하는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치.In the soft ground borehole electrical resistivity tomography apparatus,
The copper plate is attached to the cylindrical PVC pipe and serves as an electrode, and comprises a cable electrically connected to the copper plate,
The PVC pipe has a coupling groove corresponding to the width and thickness of the copper plate is formed in the circumferential direction so that the copper plate is attached
Soft ground borehole electrical resistivity tomography device. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 결합홈은 상기 PVC 파이프 둘레 일부에만 형성되고, 양단부에는 결합홀이 형성되어, 상기 결합홀에 상기 동판의 단부가 각각 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치.The soft ground borehole electrical resistivity tomography of claim 1, wherein the coupling groove is formed only in a portion of the PVC pipe, and coupling holes are formed at both ends thereof, and ends of the copper plate are inserted into and fixed to the coupling holes. Device. 제 1항에 있어서, 상기 동판은 상기 PVC 파이프 길이 방향으로 다수개 형성되어 상기 케이블에 다중으로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치.The method of claim 1, wherein the copper plate is formed in a plurality of PVC pipe longitudinal direction is characterized in that the soft ground borehole electrical resistivity tomography apparatus, characterized in that connected to the cable in multiple. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 동판과 케이블의 연결지점에는 케이블 보호덮개가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 시추공 전기비저항 토모그래피 장치.5. The resistivity tomography apparatus of any one of claims 1, 3 and 4, wherein a cable protective cover is further formed at a connection point of the copper plate and the cable.
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