KR101242681B1 - 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치는 1) 이동식 카트, 2) 상기 이동식 카트의 하부에 구비되고, 성토층의 전기비저항을 측정하는 전극부, 및 3) 상기 이동식 카트의 상부에 구비되고, 상기 전극부에서 측정된 성토층의 전기비저항을 분석하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 계측부를 포함한다. 본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법은 스캔 방식의 밀도평가 방법으로서 종래의 고정위치(one point) 방식의 한계를 극복하여 이동식으로써 성토층 전 구역의 상대밀도를 평가할 수 있다. 또한, 성토층의 정확한 특성을 반영하여 과다짐의 가능성을 배제하여 경제적 설계를 도모할 수 있으며, 불확실하고 애매모호한 노상 및 보조기층의 충분한 지지력을 확보할 수 있다. 이에 따라, 노반의 엄격한 품질관리 기준을 준수하여 시공 및 유지관리 측면에서 비용을 절약할 수 있도록 도모할 수 있다.
Description
본 발명은 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 도로와 철도의 안정성을 높이고자 지지력 평가시 기본이 되는 현장의 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법에 관한 내용이다.
산업발전에 따라 복합적으로 개발된 국내의 고속도로와 철도는 현재 운송수단의 발전 및 국토개발에 따라 효율적인 관리기법이 필요한 실정이다. 그에 따라, 도로는 운전자의 안정성과 주행성을 증대시키기 위하여 스마트 하이웨이(smart highway) 연구가 한창 진행되고 있으며, 철도는 2004년 고속철도(Korea Train eXpress)의 등장으로 기존의 운송수단과는 다른 복합적인 설계조건이 연구되고 있다. 따라서, 스마트 하이웨이 및 고속철도의 복합적인 설계조건에 만족하기 위해서는 다양한 부분이 검토되어야 하며, 그 중 지반의 노상 지지력 평가는 도로 및 철도의 수명을 결정하는 중요한 역할을 한다. 만일, 상기 노상 지지력의 평가를 간과하는 경우에는 지지력의 불균일로 인하여 지반의 부등침하와 포장부의 균열 및 라벨링(Ravelling) 파괴 등 다양한 피해가 발생할 수 있다.
노상 지지력 평가는 주로 성토층의 상대밀도를 이용하여 평가하며, 주로 들밀도 방법, TDR 방법, 그리고 감마밀도 검층법 등이 이용되었다. 다짐도는 상대다짐도를 일컫는 말로 현장다짐을 통해 결정된 상대밀도와 실내 실험으로 도출한 상대밀도 값의 비율로 정의된다. 구조물의 중요성, 흙의 종류 그리고 다짐의 목적 등에 따라 적절한 다짐도 값이 제안되고 있으며, 일반적으로 상부 노상의 다짐도는 95% 이상, 하부 노상은 90% 이상으로 규정하고 있다.
상기 들밀도 방법은 측정지반의 흙을 파내어 구멍을 뚫고 그 흙의 중량과 시험구멍의 체적으로 흙의 단위중량을 계산하는 방법이다. 시험구멍의 체적은 KS F 2311에서 제안된 방법으로 모래치환법을 이용하여 산정할 수 있다. 이 방법은 다양한 흙 구조물의 다짐 정도를 측정하는데 이용할 수 있으나, 다음과 같은 한계점이 있다. 큰 압축성의 흙, 굵은 골재 함량이 높은 흙 등의 밀도는 측정이 불가능하고, 시험 수행자의 숙련도에 따라 측정값의 변화폭이 크며, 한 지점의 특성만 파악 가능하여 대상 성토층의 전체적인 다짐도 평가가 어렵다는 문제점이 있다.
상기 TDR(Time Domain Reflectometry) 방법은 전기적 불연속성을 지닌 물체로부터 전자기파의 이동시간을 측정하는 원리를 이용하며, 전자기파의 이동속도를 바탕으로 흙의 유전율을 산정할 수 있다. 상기 유전율은 부피함수비와의 상관관계를 통해 성토층의 밀도를 평가할 수 있으나, 다음과 같은 한계점으로 실제적인 적용에는 제약이 있다. 시료 채취 후 시료에 대한 TDR의 캘리브레이션을 매번 수행해야 하는 번거로움이 있고, 4.75mm 이상의 굵은 골재의 무게비가 30% 이하인 경우에만 수행이 가능하며, 타 평가법에 비해 긴 시간이 소요되고, 한 지점의 특성만 파악 가능하여 대상 성토층의 전체적인 다짐도 평가가 어렵다는 문제점이 있다.
상기 감마밀도(Gamma Density) 검층법은 감마선의 콤프턴 산란효과를 이용하여 체적밀도를 측정하는 방법이다. 지층의 전자밀도가 지층의 체적밀도와 비례한다는 특성을 이용하여 지층의 체적밀도를 평가할 수 있으나, 다음과 같은 제약조건으로 인하여 실제 적용에는 많은 한계가 있다. 방사능 물질의 취급에 따른 피폭의 우려가 있고, 사용자의 취급숙련도가 필요하며, 과다한 캘리브레이션이 필요하고, 자연 상태의 방사선에 의한 오차가 발생할 수 있으며, 원자번호 20 이상인 원소가 존재하는 경우에는 실제값보다 증폭된 값이 발생할 우려가 있고, Access 튜브 주변의 간극에 크게 영향을 받을 수 있으며, 한 지점의 특성만 파악 가능하여 대상 성토층의 전체적인 다짐도 평가가 어렵다는 문제점이 있다.
상기와 같이, 기존의 방법들은 주로 고정 위치(one point) 방식으로 성토층 전체를 모사하기에는 부적절한 부분이 있으며, 토질 특성에 따라 발생하는 문제점, 시험 수행자의 숙련도, 시료 취급상의 주의, 그리고 위험요소 등의 한계를 가지고 있다. 따라서, 기존 방법들의 단점을 극복하고 성토층의 상대밀도를 정확하고 전체적으로 평가할 수 있는 방법, 현장 성토층의 다짐도를 평가할 수 있는 장비 등의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복하고, 성토층의 상대밀도를 정확하고 전체적으로 평가할 수 있는 장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은,
1) 이동식 카트,
2) 상기 이동식 카트의 하부에 구비되고, 성토층의 전기비저항을 측정하는 전극부, 및
3) 상기 이동식 카트의 상부에 구비되고, 상기 전극부에서 측정된 성토층의 전기비저항을 분석하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 계측부
를 포함하는 성토층의 상대밀도 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 성토층의 상대밀도 측정장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법은 스캔 방식의 밀도평가 방법으로서 종래의 고정위치(one point) 방식의 한계를 극복하여 이동식으로써 성토층 전 구역의 상대밀도를 평가할 수 있다. 또한, 성토층의 정확한 특성을 반영하여 과다짐의 가능성을 배제하여 경제적 설계를 도모할 수 있으며, 불확실하고 애매모호한 노상 및 보조기층의 충분한 지지력을 확보할 수 있다. 이에 따라, 노반의 엄격한 품질관리 기준을 준수하여 시공 및 유지관리 측면에서 비용을 절약할 수 있도록 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극 형상을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극의 회로 연결방식을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극의 배열방법을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극 형상을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극의 회로 연결방식을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극의 배열방법을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
전자기파 탐사는 인위적인 신호를 이용하여 대상 지반 영역을 측정하는 탐사방법으로 해저지형 탐사, 함수비 변화 관측, 지반 오염대 관측 그리고 시설물 관리 등의 다양한 분야에 활용되고 있다. 지반의 임피던스는 전기비저항, 전위차, 캐패시턴스, 컨덕턴스, 인덕턱스, 위상각 그리고 유전률로 환산되어, 탐사 목적에 적합하도록 다양한 방법에 적용되고 있다. 보다 구체적으로, 전기비저항 탐사는 직류나 아주 낮은 저주파의 교류를 통해 전류를 보내고, 이 때 발생하는 전위차를 측정하여 지반의 저항 및 고유저항을 산정하는 방법이고, 유도분극 탐사는 전기비저항 탐사와 유사한 방법으로 흘려 보낸 전류를 차단하여 발생하는 전위차를 이용해 금속 광산이나 지열조사 등의 특성을 평가하는 방법이며, 자연전위 탐사 지표 사이의 두 점에서 발생하는 자연적인 전위차이를 측정하여 자연전위 이상 곡선을 통해 지열 및 수리지질학적 조사에 사용되는 탐사 방법이다. 또한, 전자 탐사는 서로 수직한 벡터량인 전기장과 자기장을 이용하여 지반의 특성을 분석하는 방법으로, 앞서 언급된 방법들과는 달리 비접촉식 측정기법이라 항공기나 선박 등에서 많이 활용되고 있다. 또한, 측정대상의 전기전도도를 고려하여 Ground Penetration Radar(GPR) 탐사, Very Low Frequency(VLF) 탐사 등으로 나뉘어 다양하게 적용되고 있다.
한편, 흙에서 측정된 전자기파는 주로 포화도, 공극률, 간극수의 전기전도도, 세립분 및 점토함유량 등의 영향요인으로 인하여 결정된다. 결정적인 영향요소를 역으로 이용하면 전자기파로 각각의 영향인자를 산출할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 장비개발 외에 체계적인 분석기법을 구축하도록 전자기파, 포화도 그리고 공극률에 대한 이론적인 모델도 정립하고자 한다. 이는 포화도 변화에 따라 전자기파와 공극률간의 관계를 이론적으로 확립할 수 있어 학문적인 도약도 꾀할 수 있다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 일구체예는 1) 이동식 카트, 2) 상기 이동식 카트의 하부에 구비되고, 성토층의 전기비저항을 측정하는 전극부, 및 3) 상기 이동식 카트의 상부에 구비되고, 상기 전극부에서 측정된 성토층의 전기비저항을 분석하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 계측부를 포함한다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치에 있어서, 상기 1) 이동식 카트는 종래의 고정위치(one point) 방식의 한계를 극복하여 이동식으로써 성토층 전 구역의 상대밀도를 평가하기 위한 것이다. 상기 1) 이동식 카트는 손수레 형태의 이동식 카트를 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치에 있어서, 상기 2) 전극부는 상기 1) 이동식 카트의 하부에 구비될 수 있고, 성토층의 전기비저항을 측정하는 4개의 전극을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 2) 전극부는 1) 이동식 카트의 하부와 스프링으로 연결되는 전극 고정대, 상기 전극 고정대의 말단에 구비되는 4개의 전극 프레임, 상기 4개의 전극 프레임 각각의 말단에 구비되는 4개의 전극, 및 상기 4개의 전극 프레임 각각의 간격유지용 바(bar)를 포함할 수 있다.
상기 4개의 전극 프레임 각각의 말단에 구비되는 4개의 전극은 성토층과의 접촉이 수월할 수 있도록 갈고리 형상으로 구부러진 형태인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극 형상을 하기 도 2에 나타내었다.
상기 4개의 전극은 일직선 상으로 배치되고, 이 중 양끝 말단의 2개의 전극은 전류를 흘려보내는 전극이고, 내부의 2개의 전극은 전압강하를 측정하는 전극일 수 있다.
상기 4개의 전극은 웨너 배열(Wenner array), 슐럼버져 배열(Schlumberger array) 또는 쌍극자 배열(Dipole-Dipole array)의 전극 배열로 형성될 수 있다. 상기 웨너 배열은 전극 4개를 동일 간격으로 일렬로 배열하는 방법이고, 상기 슐럼버저 배열은 내부 전위전극의 간격이 외부 전류전극의 간격보다 좁게 배열하는 방법이며, 상기 쌍극자 배열은 한 쌍의 전류전극 간격과 다른 한쌍의 전위전극의 간격이 같도록 배열하는 방법이다.
상기 4개의 전극의 배열방법의 일구체예를 하기 도 4에 나타내었다. 도 4의 (a)는 웨너 배열을 나타낸 것이고, (b)는 슐럼버져 배열을 나타낸 것이며, (c)는 쌍극자 배열을 나타낸 것이다.
상기 2) 전극부는 전극의 안정성을 위해 평상시에는 1) 이동식 카트의 안쪽으로 접힐 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 2) 전극부는 상대밀도를 측정하고자 하는 성토층의 위치에서 스프링을 이용하여 자동적으로 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치에 있어서, 상기 3) 계측부는 상기 이동식 카트의 상부에 구비되어, 상기 전극부에서 측정된 성토층의 전기비저항을 분석하여 성토층의 상대밀도를 계산할 수 있다.
포화된 지반의 전기전도도는 흙 입자 자체를 통하여 흐르는 전기전도도(particle conductivity), 점도와 같이 흙 입자 표면의 이중층수를 따라서 흐르는 전기전도도(surface conductivity), 및 간극수를 따라 흐르는 전기전도도(electrolyte conductivity)에 의해 결정될 수 있다. 해안연약지반의 경우에는 간극수의 농도가 높기 때문에 흙 입자 자체와 흙 표면의 이중층수를 따라 흐르는 전기전도도는 무시할 수 있다. 전기비저항은 전기전도도의 역수로써 하기 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
F = ρb/ρf = a · n-m
상기 수학식 1에서,
F는 포화된 지반의 전기비저항과 간극수의 전기비저항과의 관계를 나타내는 변수이고,
ρb 및ρf는 각각 포화된 지반과 간극수의 전기비저항을 나타내며,
n은 간극률을 나타내고,
a는 비례상수로서 흙에 따라 결정되는 상수이며,
m은 형상상수로서 흙에 따라 결정되는 상수이다.
상기 a 값은 비압밀 지반의 경우 대략 1의 값으로 알려져 있으며, 상기 m 값은 다양한 종류의 지반 재료에 대하여 여러 가지 값이 알려져 있다. 예컨대, 모래(m = 1.5), 점토(m = 1.8 ~ 3), 사암(m = 1.73), 다공질 돌로마이트(m = 1.09), 글라스비드(m = 1.3), 균질하고 깨끗한 모래(m = 1.3 ~ 1.6), 불균질한 침전물(m = 1.5 ~ 2.3) 등에 대한 m 값이 알려져 있다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치에 있어서, 전기저항은 4개의 전극 중 전류와 전압강하를 이용하여 계산되며, 이 때 계산한 전기저항은 전극의 형태 및 케이블 등의 외부적인 요소에 쉽게 영향을 받아 보정과정으로 최종적인 전기비저항 값을 획득할 수 있다. 상기 전기비저항 값으로부터 상기 수학식 1을 이용하여 지반의 간극률(n) 값을 구할 수 있다. 상기 간극률(n) 값은 간극비(e)와 하기 수학식 2와 같은 상관관계가 있으며, 이 때 구한 간극비(e) 값은 하기 수학식 3에 대입하여 지반의 상대밀도(Dr)를 계산할 수 있다.
[수학식 2]
[수학식 3]
여기서, emax 및 emin은 각각 간극비의 최대값 및 최소값으로서 실내실험을 통해서 구할 수 있다.
상대밀도(Dr)를 구하면 하기 표 1을 이용하여 지층의 상태를 판단할 수 있다.
| 상대밀도(%) | 흙의 상태 |
| 0 ~ 15 | 매우 느슨함 |
| 15 ~ 50 | 느슨함 |
| 50 ~ 70 | 중간 |
| 70 ~ 85 | 밀함 |
| 85 ~ 100 | 매우 밀함 |
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치는 성토층의 전기비저항을 측정하고, 상기 전기비저항으로부터 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 성토층의 상대밀도를 계산할 수 있다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치는 상기 1) 이동식 카트 상에 모니터를 추가로 포함하여, 상기 모니터상에 상기 3) 계측부로부터 분석된 성토층의 상대밀도를 즉각적으로 표시 및 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 성토층의 상대밀도 측정장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법은 스캔 방식의 밀도평가 방법으로서 종래의 고정위치(one point) 방식의 한계를 극복하여 이동식으로써 성토층 전 구역의 상대밀도를 평가할 수 있다. 또한, 성토층의 정확한 특성을 반영하여 과다짐의 가능성을 배제하여 경제적 설계를 도모할 수 있으며, 불확실하고 애매모호한 노상 및 보조기층의 충분한 지지력을 확보할 수 있다. 이에 따라, 노반의 엄격한 품질관리 기준을 준수하여 시공 및 유지관리 측면에서 비용을 절약할 수 있도록 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 도면을 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치를 개략적으로 나타낸 도이다. 종래의 고정위치(one point) 방법에서 벗어나 대상 영역의 전체적인 양상을 반영하고 사용자의 편리성이 증대되도록 전자기파 전극에 손수레 형태의 접이식 이동식 카트(30)를 결합시켰다. 사용자는 신속하고 간편하게 원하는 위치에 카트(30)를 이동시켜 하단에 설치된 전극부(10)와 계측부(20)를 이용하여 전자기파 특성을 획득할 수 있으며, 자동으로 분석된 결과는 즉각적으로 모니터(40)에서 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극 형상을 나타낸 도이다. 본 발명의 전극 체계는 낙엽이나 곡물을 긁어모을 때 사용하는 갈고리처럼 구부러져 있는 부채꼴 모양의 갈퀴 형상에서 착안하였다. 4개의 전극으로 구성된 측정 시스템은 흙과의 접촉이 수월할 수 있도록 갈퀴 형상과 유사하게 끝부분이 갈고리처럼 구부러져 있으며, 평상시에는 전극의 안전성을 위해 카트 안쪽으로 접힐 수 있도록 설계하였다. 전극(50)은 탐사 위치에서 스프링(80)을 이용하여 자동적으로 돌출하도록 하였으며, 각 전극(50)은 일정 간격을 유지하도록 간격유지 목적의 바(70)도 설치하였다. 보다 구체적으로, 전극부(10)는 이동식 카트(30)의 하부와 스프링(80)으로 연결되는 전극 고정대(90), 상기 전극 고정대(90)의 말단에 구비되는 4개의 전극 프레임(60), 상기 4개의 전극 프레임(60) 각각의 말단에 구비되는 4개의 전극(50), 및 상기 4개의 전극 프레임(60) 각각의 간격유지용 바(bar)(70)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극의 회로 연결방식을 나타낸 도이다. 4 단자 회로 연결방식으로 4개의 전극에 각각 1개의 케이블이 결합된 형태이다. 이는 전극 간에 산화-환원반응으로 발생할 수 있는 극성화 작용을 억제할 수 있어 흙의 정확한 전기적인 특성을 평가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따른 성토층의 상대밀도 측정장치의 전극의 배열방법을 나타낸 도이다. 도 4의 (a)는 웨너 배열을 나타낸 것이고, (b)는 슐럼버져 배열을 나타낸 것이며, (c)는 쌍극자 배열을 나타낸 것이다.
10: 전극부 20: 계측부
30: 이동식 카트 40: 모니터
50: 전극 60: 전극 프레임
70: 간격유지용 바 80: 스프링
90: 전극 고정대
30: 이동식 카트 40: 모니터
50: 전극 60: 전극 프레임
70: 간격유지용 바 80: 스프링
90: 전극 고정대
Claims (10)
1) 이동식 카트,
2) 상기 이동식 카트의 하부에 구비되고, 성토층의 전기비저항을 측정하는 전극부, 및
3) 상기 이동식 카트의 상부에 구비되고, 상기 전극부에서 측정된 성토층의 전기비저항을 분석하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 계측부;를 포함하고,
상기 2) 전극부는 상기 1) 이동식 카트의 하부와 스프링으로 연결되는 전극 고정대, 상기 전극 고정대의 말단에 구비되는 4개의 전극 프레임, 상기 4개의 전극 프레임 각각의 말단에 구비되는 4개의 전극, 및 상기 4개의 전극 프레임 각각의 간 격유지용 바(bar)를 포함하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
2) 상기 이동식 카트의 하부에 구비되고, 성토층의 전기비저항을 측정하는 전극부, 및
3) 상기 이동식 카트의 상부에 구비되고, 상기 전극부에서 측정된 성토층의 전기비저항을 분석하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 계측부;를 포함하고,
상기 2) 전극부는 상기 1) 이동식 카트의 하부와 스프링으로 연결되는 전극 고정대, 상기 전극 고정대의 말단에 구비되는 4개의 전극 프레임, 상기 4개의 전극 프레임 각각의 말단에 구비되는 4개의 전극, 및 상기 4개의 전극 프레임 각각의 간 격유지용 바(bar)를 포함하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 2) 전극부는 성토층의 전기비저항을 측정하는 4개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
상기 2) 전극부는 성토층의 전기비저항을 측정하는 4개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 4개의 전극은 각각 갈고리 형상으로 구부러진 형태인 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
상기 4개의 전극은 각각 갈고리 형상으로 구부러진 형태인 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 4개의 전극은 일직선 상으로 배치되고, 양끝 말단의 2개의 전극은 전류를 흘려보내는 전극이고, 내부의 2개의 전극은 전압강하를 측정하는 전극인 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
상기 4개의 전극은 일직선 상으로 배치되고, 양끝 말단의 2개의 전극은 전류를 흘려보내는 전극이고, 내부의 2개의 전극은 전압강하를 측정하는 전극인 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 4개의 전극은 웨너 배열(Wenner array), 슐럼버져 배열(Schlumberger array) 또는 쌍극자 배열(Dipole-Dipole array)의 전극 배열로 형성되는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
상기 4개의 전극은 웨너 배열(Wenner array), 슐럼버져 배열(Schlumberger array) 또는 쌍극자 배열(Dipole-Dipole array)의 전극 배열로 형성되는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 2) 전극부는 1) 이동식 카트의 안쪽으로 접히는 형태인 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
상기 2) 전극부는 1) 이동식 카트의 안쪽으로 접히는 형태인 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 3) 계측부는 하기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치:
[수학식 1]
F = ρb/ρf = a · n-m
[수학식 2]
[수학식 3]
상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3에서,
F는 포화된 지반의 전기비저항과 간극수의 전기비저항과의 관계를 나타내는 변수이고,
ρb 및ρf는 각각 포화된 지반과 간극수의 전기비저항을 나타내며,
n은 간극률을 나타내고,
a는 비례상수로서 흙에 따라 결정되는 상수이며,
m은 형상상수로서 흙에 따라 결정되는 상수이며,
e는 간극비를 나타내고,
Dr은 성토층의 상대밀도이며,
emax 및 emin은 각각 간극비의 최대값 및 최소값으로서 실내실험을 통해서 구할 수 있다.
상기 3) 계측부는 하기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 성토층의 상대밀도를 계산하는 것을 특징으로 하는 성토층의 상대밀도 측정장치:
[수학식 1]
F = ρb/ρf = a · n-m
[수학식 2]
[수학식 3]
상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3에서,
F는 포화된 지반의 전기비저항과 간극수의 전기비저항과의 관계를 나타내는 변수이고,
ρb 및ρf는 각각 포화된 지반과 간극수의 전기비저항을 나타내며,
n은 간극률을 나타내고,
a는 비례상수로서 흙에 따라 결정되는 상수이며,
m은 형상상수로서 흙에 따라 결정되는 상수이며,
e는 간극비를 나타내고,
Dr은 성토층의 상대밀도이며,
emax 및 emin은 각각 간극비의 최대값 및 최소값으로서 실내실험을 통해서 구할 수 있다.
제1항에 있어서,
상기 성토층의 상대밀도 측정장치는 상기 1) 이동식 카트 상에 모니터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 상대밀도 측정장치.
상기 성토층의 상대밀도 측정장치는 상기 1) 이동식 카트 상에 모니터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 상대밀도 측정장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020100083152A KR101242681B1 (ko) | 2010-08-26 | 2010-08-26 | 성토층의 상대밀도 측정장치 및 이를 이용한 성토층의 상대밀도 측정방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150137494A (ko) | 2014-05-29 | 2015-12-09 | 한국철도기술연구원 | Ｔｄｒ을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템 및 그 방법 |
| KR101873657B1 (ko) | 2016-12-22 | 2018-08-03 | 현대건설주식회사 | 탄성파 속도를 이용한 성토지반 다짐특성 측정장치와 이를 활용한 다짐관리 방법 |
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| US5861751A (en) * | 1996-05-13 | 1999-01-19 | Anderson; Dennis M. | Electrical geophysical methods and apparatus for determining the in-situ density of porous material |
| JP2001288749A (ja) | 2000-04-04 | 2001-10-19 | Dai Nippon Construction | 盛土施工の管理方法および管理装置 |
| JP2002062362A (ja) * | 2000-08-24 | 2002-02-28 | Nishimatsu Constr Co Ltd | 盛土土工部の検査方法 |
| KR100684116B1 (ko) | 2000-11-10 | 2007-02-16 | 주식회사 다안전자 | 3차원 칼라 이동식 지표 레이다 장치 및 탐침 방법 |
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- 2010-08-26 KR KR1020100083152A patent/KR101242681B1/ko not_active IP Right Cessation
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