KR101364166B1 - 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법 - Google Patents

지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법 Download PDF

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한국광물자원공사
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Abstract

본 발명은, 시추기에 회전 가능하게 연결되고, 가압수가 공급되도록 공급유로가 형성되는 회전축과, 회전축의 단부에 설치되고, 복수 개의 비트가 설치되어 지반을 굴착하는 드릴헤드와, 회전축에 설치되고, 드릴헤드에 의해 굴착되는 지반의 시료가 수납되는 공간을 구비하며, 채취홀부가 구비되어 회전축의 축 방향으로 복수 개가 연속되게 설치되는 수납케이스와, 회전축에 착탈 가능하게 설치되고, 수납케이스를 드릴헤드 측으로 가압하여 구속하는 마감블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법 {EXTRACTOR FOR SAMPLE IN GROUND AND EXTRACTING METHOD FOR SAMPLE USING THE SAME}
본 발명은 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사력층, 충적층, 풍화토 및 연약지반 등의 지반을 깊이에 따라 위치되는 시료를 단계적으로 채취할 수 있고, 시료가 유실되는 것을 방지할 수 있는 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법에 관한 것이다.
일반적으로 지반에 시추공을 형성하면서 토양 및 암석 등의 지반 시료를 채취하는 공정은 거의 모든 토목공사 설계에 앞서 설계에 필요한 파라미터를 결정하기 위하여 반드시 수행되어야 하는 것으로서 이러한 지반 시추조사는 토목 구조물이 시공될 대상 지반의 물리 화학적 특성과 층서 구조 등의 다양한 지층 자료를 얻기 위해서 필수적으로 수행되어야 하는 것이다.
종래의 지반 시추기에서 사용되는 드릴링 외부관과 드릴링 비트 및 각종 커플링 부재를 포함하여 구성되는 드릴링 어셈블리와 그리고 이러한 드릴링 어셈블리가 지반을 천공하면서 진행하는 동안 따라가면서 지반 코어를 분리 채취할 수 있도록 드릴링 어셈블리의 내부에 헤드 어셈블리, 강재 내부관, 및 코어 리프트 등으로 구성되는 시료 채취용 코어 배럴 어셈블리가 설치된다.
코어 배럴 어셈블리는, 강재 내부관과 그 내부의 강재 스플릿의 2중 구조로 되어 있으며, 특히 내부의 강재(steel) 스플릿은 시추 과정에서 코어를 형성하면서 수용되는 토양 및 암석 시료를 시추가 종료된 이후에 외부로 반출하기 용이하도록 길이 방향으로 2조각으로 나누어져 이루어져 있는데 이들 조각은 동일한 직경을 가진 반원형 관체를 형성하게 된다.
그러나 이러한 분리형 구조를 가진 강재 스플릿의 경우에는 강재 내부관 내에 설치된 상태에서 전체 길이 방향을 따라서 일정 크기의 틈새가 형성되어서 시추시에 주입되는 압력수가 내부로 침투함으로써 이로 인하여 코어링되는 토양 및 암석 시료의 미립자가 씻겨나가 유실되는 문제점이 발생하며, 또한 시추 작업 시에 코어링되는 시료 중의 작은 알갱이 입자가 그 틈새에 끼이는 경우에는 스플릿 전체가 형성하는 외경이 늘어나는 현상이 발생하여 강재 내부관으로부터 스플릿을 분리하는 과정에 많은 어려움이 있다.
암석 시료가 수용된 스플릿을 강재 내부관으로부터 분리하는 과정을 살펴보면, 코어 리프터 케이스의 체결 상태를 해제시켜 코어 리프트 및 스냅 링 타입의 스톱 링을 분리하더라도 스플릿이 강재 내부관에 협착되어 있어서 강재 내부관 밖으로 쉽게 나오지 않는 경우가 많은데, 이 경우 헤드 어셈블리하단의 압력수 주입 밸브를 통하여 압력수를 주입하여 이에 의해 강재 내부관 내부 상단에 배치되는 코어 이젝션 피스톤을 하방으로 밀어내는 힘을 작용시킴으로써 스플릿이 강재 내부관의 하단부로 밀려나오도록 함이 일반적인데 이로써 어셈블리 구조와 분리 공정이 복잡하게 되는 문제점이 있다.
또한, 이 경우에 스플릿에 변형이 발생하여 결국에는 재사용 자체가 불가능하게 되는 문제점도 가지고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0788866호(2008년 1월 4일 공고, 발명의 명칭 : 지반 시추용 코어 배럴 어셈블리를 이용한 지반 시추 코어 시료 채취 방법)에 개시되어 있다.
일반적인 지반용 시료 채취장치는, 채취되는 시료가 저장되는 공간이 별도로 구획되지 않기 때문에 지반의 깊이에 따라 서로 다른 시료가 혼합될 수 있고, 굴착되는 지반의 시료 채취율이 낮아 정확한 지층 자료를 획득하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 지반을 깊이에 따라 위치되는 시료를 단계적으로 채취할 수 있고, 시료가 유실되는 것을 방지할 수 있는 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 시추기에 회전 가능하게 연결되고, 가압수가 공급되도록 공급유로가 형성되는 회전축; 상기 회전축의 단부에 설치되고, 복수 개의 비트가 설치되어 지반을 굴착하는 드릴헤드; 상기 회전축에 설치되고, 상기 드릴헤드에 의해 굴착되는 지반의 시료가 수납되는 공간을 구비하며, 채취홀부가 구비되어 상기 회전축의 축 방향으로 복수 개가 연속되게 설치되는 수납케이스; 및 상기 회전축에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 수납케이스를 상기 드릴헤드 측으로 가압하여 구속하는 마감블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 수납케이스는, 상기 회전축이 삽입되는 관통홀부가 구비되고, 상기 수납케이스에 의해 형성되는 공간을 구획하는 구획패널; 상기 구획패널과 일체로 형성되고, 상기 회전축과 간격을 이루도록 형성되며, 시료가 유입되는 채취홀부가 형성되는 제1케이스; 및 상기 회전축과 간격을 유지하며, 상기 제1케이스와 밀착되게 설치되어 시료가 수납되는 공간을 형성하는 제2케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1케이스의 상단에는 상기 구획패널 또는 상기 마감블록의 하단에 삽입되는 제1삽입단차부가 형성되고, 상기 제2케이스의 상단 및 하단에는 상기 구획패널의 상단, 상기 구획패널의 하단 또는 상기 마감블록의 하단에 삽입되는 제2삽입단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 마감블록의 하단에는 상기 제1삽입단차부 및 상기 제2삽입단차부가 삽입되어 구속되는 마감연결단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 드릴헤드의 상면에는 지지패널이 설치되고, 상기 구획패널의 하단에는 상기 지지패널 또는 상기 제1삽입단차부 및 상기 제2삽입단차부가 삽입되는 하단연결단차부가 형성되며, 상기 구획패널의 상단에는 상기 제2삽입단차부가 삽입되는 상단연결단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1케이스의 상단에는 구속돌기가 형성되고, 상기 마감블록 및 상기 구획패널의 하단에는 상기 구속돌기가 삽입되는 구속홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 회전축에는 상기 수납케이스가 연속되게 설치되고, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스는 상기 회전축을 따라 서로 교호로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 마감블록, 복수 개의 수납케이스 및 드릴헤드가 연속되게 설치되고, 가압수를 공급하도록 중공축 모양의 공급유로가 형성되는 회전축을 시추기에 연결하는 단계; (b) 상기 회전축을 회전시키고, 상기 공급유로를 통해 가압수를 공급하며 상기 드릴헤드를 지반에 삽입하는 단계; (c) 상기 회전축을 지반 내부로 삽입하면서 굴착되는 시료를 상기 수납케이스의 채취홀부를 통해 지반의 깊이에 따라 단계적으로 채취하는 단계; (d) 상기 회전축을 지반 외부로 배출하고 수납케이스를 개방하여 채취된 시료를 시료판에 안착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법은, 연약지반의 시추공사를 용이하게 행할 수 있으므로 사광상탐광을 위한 충적층, 풍화층, 사력층 및 연약지반의 시추공사에 사용할 수 있으며, 하상 및 해상의 사력층, 연약지반의 시추공사에 적용될 수 있고, 붕적층, 풍화토 및 연약지반의 시추공사에 사용될 수 있으며, 연암 이하의 물성을 갖는 풍화대 및 극심한 파쇄지반의 시추공사에 적용될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법은, 서로 구획되는 복수 개의 수납케이스가 연속적으로 설치되어 드릴헤드에 의해 굴착되는 지반이 단계적으로 수납케이스에 채취되므로 지반에 깊이에 따른 시료가 서로 혼합되지 않게 시료를 채취할 수 있어 정확한 지층 자료를 획득할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법은, 드릴헤드의 회전축을 따라 가압수가 공급되므로 가압수에 의해 시추공을 따라 상승하는 시료가 복수 개의 수납케이스에 단계적으로 채취되어 시료의 채취율을 향상시킬 수 있고, 시료가 유실되는 것을 방지할 수 있어 정확한 지층 자료를 얻을 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법은, 시료의 채취율을 향상시켜 지반의 깊이에 따라 단계적으로 시료를 채취할 수 있으므로 20m 이상 깊은 지반의 시료를 채취할 수 있어 사금이 포함되는 감토층의 시료를 용이하게 취득할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 사용 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치를 이용하는 시료 채취방법이 도시된 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 설치된 시추기가 도시된 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치의 시료 채취 후 시료 수거 작업이 도시된 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치의 시료 채취 후 시료판에 시료를 수납하는 작업이 도시된 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 정면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 도시된 사용 상태도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치는, 시추기에 회전 가능하게 연결되고, 가압수가 공급되도록 공급유로(12)가 형성되는 회전축(10)과, 회전축(10)의 단부에 설치되고, 복수 개의 비트(32)가 설치되어 지반을 굴착하는 드릴헤드(30)와, 회전축(10)에 설치되고, 드릴헤드(30)에 의해 굴착되는 지반의 시료가 수납되는 공간을 구비하며, 채취홀부(54a)가 구비되어 회전축(10)의 축 방향으로 복수 개가 연속되게 설치되는 수납케이스(50)와, 회전축(10)에 착탈 가능하게 설치되고, 수납케이스(50)를 드릴헤드(30) 측으로 가압하여 구속하는 마감블록(70)을 포함한다.
본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치는, 사력층, 충적층, 풍화토 및 연약지반을 대상으로 사용하며, 사력층, 충적층 및 풍화통 내에 옥석이 존재하여도 드릴헤드에 설치되는 비트에 의해 옥석이 파쇄되어 굴착되므로 지반의 시교 채취가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치는, 시추기의 스핀들로부터 전달되고, 스핀들의 회전수를 최저 단계인 120rpm 정도로 하여 굴착작동을 행하고, 굴착 심도는 30m 정도 굴착이 가능하다.
본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치의 수납케이스(50)는 복수 개가 연속되게 설치되어 약 1m 정도의 길이를 이루도록 설치되는 것이 바람직하며, 1m 정도의 지반을 굴착하여 시료를 채취한 후에는 수납케이스(50)를 지반으로부터 배출시켜 시료를 채취하고, 재차 시료 채취공정을 진행하게 된다.
.본 발명에 따른 지반용 시료 채취장치의 회전축(10)은 축 방향으로 길게 공급유로(12)가 형성되는 중공축 모양으로 형성되고, 상단 및 하단에 나사산이 형성되어 회전축(10)의 하단에는 드릴헤드(30)가 결합되고, 회전축(10)의 상단에는 마감블록(70)이 설치된다.
드릴헤드(30)의 상면에는 지지패널(34)이 설치되고, 지지패널(34)과 마감블록(70) 사이에는 복수 개의 수납케이스(50)가 설치된다.
본 실시예는 4개의 수납케이스(50)가 연속되게 배치되어 지반 내부의 시료를 4단계로 구획하여 채취할 수 있게 된다.
공급유로(12)를 통해 공급되는 가압수는 드릴헤드(30)에 의해 굴착되는 지반의 시료를 지반 외측으로 가압하여 배출하게 되는데, 이때, 지반 외측으로 가압되는 시료는 수납케이스(50)의 외벽을 따라 상승하다가 수납케이스(50)에 구비되는 채취홀부(54a)를 통해 수납케이스(50) 내부로 유입된다.
가압수에 의해 수납케이스(50) 외벽을 따라 상승하는 시료는 회전축(10) 하단에 배치되는 수납케이스(50)에 먼저 유입되고, 회전축(10) 하단에 배치되는 수납케이스(50)에 시료의 충진이 완료되면 상측으로 다음의 수납케이스(50)에 시료가 충진되기 시작하고, 회전축(10)의 상측 방향으로 단계적으로 시료의 충진이 이루어지게 된다.
따라서 수납케이스(50)를 개방하여 시료를 시료판에 안착시킬 때에는 회전축(10)의 하단에 채취된 시료는 지반의 상부의 시료이며, 지반의 가장 깊은 곳에서 채취된 시료는 회전축(10)의 상단에 배치되는 수납케이스(50)에 채취된다.
상기한 바와 같은 순서로 시료판에 시료를 안착시키면 작업자는 지반의 지층 자료를 육안으로 쉽게 인지할 수 있게 된다.
본 실시예의 시료 채취장치는 다수 개의 수납케이스(50)가 연속되도록 회전축(10)에 설치되므로 시추기를 구동시켜 수납케이스(50)를 지반 내부로 20m 이상 깊게 삽입할 수 있어 종래기술의 시료 채취장치와 비교하여 보다 깊은 곳의 시료를 채취할 수 있게 된다.
따라서 본 실시예의 시료 채취장치를 사용하여 사금이 포함되는 감토층의 지층 자료를 얻을 수 있게 된다.
수납케이스(50)는, 회전축(10)이 삽입되는 관통홀부(52a)가 구비되고, 수납케이스(50)에 의해 형성되는 공간을 구획하는 구획패널(52)과, 구획패널(52)과 일체로 형성되고, 회전축(10)과 간격을 이루도록 형성되며, 시료가 유입되는 채취홀부(54a)가 형성되는 제1케이스(54)와, 회전축(10)과 간격을 유지하며, 제1케이스(54)와 밀착되게 설치되어 시료가 수납되는 공간을 형성하는 제2케이스(56)를 포함한다.
구획패널(52)은 회전축(10)이 삽입되는 관통홀부(52a)가 중앙부에 형성되는 원판 모양으로 형성되고, 테두리 중 반원에 해당되는 부분에 제1케이스(54)가 축 방향으로 연장되도록 일체로 형성된다.
제1케이스(54)는 단면 형상이 반원 모양으로 이루어지는 곡면패널로 이루어지고, 상부에 좌우방향으로 길게 채취홀부(54a)가 형성된다.
제2케이스(56)는 구획패널(52) 또는 마감블록(70)에 의해 구속되어 제1케이스(54)와 밀착되면서 시료가 수납되는 공간을 형성하게 되고, 제1케이스(54)와 동일한 곡면패널 모양으로 형성된다.
따라서 제1케이스(54)와 제2케이스(56)의 양단부가 서로 밀착되도록 배치되면 회전축(10)을 감싸는 원기둥 모양의 공간을 형성하게 된다.
제1케이스(54)의 상단에는 구획패널(52) 또는 마감블록(70)의 하단에 삽입되는 제1삽입단차부(54b)가 형성되고, 제2케이스(56)의 상단 및 하단에는 구획패널(52)의 상단, 구획패널(52)의 하단 또는 마감블록(70)의 하단에 삽입되는 제2삽입단차부(56a)가 형성된다.
제1삽입단차부(54b)는 제1케이스(54)의 외경보다 작에 형성되어 제1케이스(54)의 내측 방향으로 오목한 단차를 이루도록 형성되어 구획패널(52)의 하단 또는 마감블록(70)의 하단에 삽입되어 제1케이스(54)의 상단이 구속되도록 한다.
제2삽입단차부(56a)는 제2케이스(56)의 외경보다 작게 형성되어 제2케이스(56)의 내측 방향으로 오목한 단차를 이루도록 형성되어 구획패널(52)의 하단, 마감블록(70)의 하단 또는 마감블록(70)의 상단에 삽입되어 제2케이스(56)의 상단 및 하단이 구속되도록 한다.
제1케이스(54)와 제2케이스(56)는 제1삽입단차부(54b) 및 제2삽입단차부(56a)에 의해 상단 및 하단이 구속되어 회전축(10)과 간격을 유지하는 원통 모양을 이루게 되므로 시료가 수납되는 공간을 이루게 된다.
마감블록(70)의 하단에는 제1삽입단차부(54b) 및 제2삽입단차부(56a)가 삽입되어 구속되는 마감연결단차부(72)가 형성되고, 마감연결단차부(72)는 제1삽입단차부(54b) 및 제2삽입단차부(56a)의 외경과 비교하여 크게 형성되어 제1케이스(54)와 제2케이스(56)의 상단이 회전축(10)으로부터 외측으로 벌어지는 것을 방지하여 수납케이스(50)에 수납된 시료가 유실되는 것을 방지하도록 한다.
드릴헤드(30)의 상면에는 지지패널(34)이 설치되고, 구획패널(52)의 하단에는 지지패널(34) 또는 제1삽입단차부(54b) 및 상기 제2삽입단차부(56a)가 삽입되는 하단연결단차부(52c)가 형성되며, 구획패널(52)의 상단에는 제2삽입단차부(56a)가 삽입되는 상단연결단차부(52b)가 형성된다.
상단연결단차부(52b)와 하단연결단차부(52c)는, 제1삽입단차부(54b) 및 제2삽입단차부(56a)의 외경과 비교하여 크게 형성되어 제1케이스(54)와 제2케이스(56)의 상단이 회전축(10)으로부터 외측으로 벌어지는 것을 방지하여 수납케이스(50)에 수납된 시료가 유실되는 것을 방지하도록 한다.
제1케이스(54)의 상단에는 구속돌기(54c)가 형성되고, 마감블록(70) 및 구획패널(52)의 하단에는 구속돌기(54c)가 삽입되는 구속홈부(52d)가 형성된다.
따라서 구속돌기(54c) 및 구속홈부(52d)에 의해 제1케이스(54)와 제2케이스(56)가 회전축(10)을 중심으로 공회전되는 것을 방지하여, 제1케이스(54)와 제2케이스(56)가 구획패널(52)과 함께 회전되도록 한다.
회전축(10)에는 수납케이스(50)가 연속되게 설치되고, 제1케이스(54)와 제2케이스(56)는 회전축(10)을 따라 서로 교호로 배치되므로 회전축(10)의 하단에 배치되는 수납케이스(50)는 일측으로 제2케이스(56)가 분리되면서 개방되고, 그 상측에 배치되는 수납케이스(50)는 타측으로 제2케이스(56)가 분리되면서 개방된다.
따라서 다수 개의 수납케이스(50)를 개방하여도 인접하게 배치되는 수납케이스(50)와 서로 다른 방향으로 제2케이스(56)가 분리되면서 수납케이스(50)가 개방되어 각각의 수납케이스(50)에 담긴 시료가 서로 섞이는 것을 방지하게 된다.
본 실시예의 드릴헤드(30)의 저면에는 드릴헤드(30)의 내측으로 오목한 굴착홈부(36)가 형성되고, 분사홀부(38a) 및 비트(32)가 구비되는 굴착블록(38)이 굴착홈부(36)에 설치된다.
굴착블록(38)은 드릴헤드(30)의 저면과 비교하여 드릴헤드(30)의 내측으로 오목하게 형성되는 굴착홈부(36)의 상면에 설치되고, 굴착블록(38)의 바닥면은 드릴헤드(30)의 바닥면과 비교하여 높게 형성된다.
따라서 드릴헤드(30)에 의해 지반이 굴착되는 경우에 굴착블록(38)은 지면과 간격을 유지하게 되므로 분사홀부(38a)로부터 분사되는 압력수가 분사되는 공간을 형성하게 된다.
굴착블록(38)의 중앙부에는 압력수가 분사되는 분사홀부(38a)가 형성되고, 분사홀부(38a)의 주변에 다수 개의 비트(32)가 형성되므로 굴착홈부(36) 내측으로 유입되는 지반 및 옥석을 비트(32)에 의해 분쇄할 수 있게 된다.
드릴헤드(30)의 바닥면 테두리는 굴착홈부(36)와 비교하여 하측으로 돌출된 모양을 이루며, 저면 형상은 링 모양을 이루게 된다.
링 모양으로 이루어지는 드릴헤드(30)의 바닥면에도 다수 개의 비트(32)가 연속되게 형성되므로 드릴헤드(30)가 회전되면 지반을 굴착하게 된다.
또한, 분사홀부(38a)로부터 분사되는 압력수가 드릴헤드(30) 외측으로 배출되어 지반의 상측으로 이동되므로 굴착된 지반이 압력수와 함께 드릴헤드(30)의 외벽을 따라 상승하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치를 이용하는 시료 채취방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치를 이용하는 시료 채취방법이 도시된 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치가 설치된 시추기가 도시된 사진이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치의 시료 채취 후 시료 수거 작업이 도시된 사진이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치의 시료 채취 후 시료판에 시료를 수납하는 작업이 도시된 사진이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지반용 시료 채취장치를 이용하는 시료 채취방법은, 마감블록(70), 복수 개의 수납케이스(50) 및 드릴헤드(30)가 연속되게 설치되고, 가압수를 공급하도록 중공축 모양의 공급유로(12)가 형성되는 회전축(10)을 시추기에 연결하는 단계(S10)와, 회전축(10)을 회전시키고, 공급유로(12)를 통해 가압수를 공급하며 드릴헤드(30)를 지반에 삽입하는 단계(S20)와, 회전축(10)을 지반 내부로 삽입하면서 굴착되는 시료를 수납케이스(50)의 채취홀부(54a)를 통해 지반의 깊이에 따라 단계적으로 채취하는 단계(S30)와, 회전축(10)을 지반 외부로 배출하고 수납케이스(50)를 개방하여 채취된 시료를 시료판에 안착시키는 단계(S40)를 포함한다.
먼저, 시료 채취장치를 조립할 때에는 지지패널(34)의 상단부를 구획패널(52)의 하단연결단차부(52c)가 감싸도록 드릴헤드(30)가 설치된 회전축(10)을 구획패널(52)의 관통홀부(52a)에 삽입하고, 제1케이스(54)의 제1삽입단차부(54b)가 다음의 구획패널(52) 하단연결단차부(52c)에 삽입되도록 회전축(10)을 연속하여 구획패널(52)에 삽입한다.
상기한 바와 같이 다수 개의 구획패널(52) 및 제1케이스(54)와 회전축(10)을 조립한 후에 회전축(10)의 상단에 마감블록(70)을 결합하고, 이때, 구획패널(52)과 제1케이스(54) 사이에 간격이 형성되도록 마감블록(70)의 조립을 완전히 완료하지 않는다.
이후에, 구획패널(52)의 상단연결단차부(52b)에 제2케이스(56)의 제2삽입단차부(56a)가 삽입되도록 각각의 구획패널(52)에 제2케이스(56)를 조립하고, 마감블록(70)의 결합을 완료하여 다수 개의 수납케이스(50)를 지지패널(34) 측으로 가압시킨다.
따라서 각각의 제1삽입단차부(54b) 및 제2삽입단차부(56a)는 구획패널(52)의 하단연결단차부(52c) 또는 마감블록(70)의 마감연결단차부(72) 내부로 삽입되면서 제2케이스(56)와 제1케이스(54)의 양단부가 서로 밀착되도록 결합된다.
상기한 바와 같이 조립된 시료 채취장치를 시추기에 연결하고, 시추기를 구동시켜 지반 내부로 시료 채취장치를 삽입하면 회전축(10)이 회전면서 수납케이스(50)가 지반 내부로 삽입되고, 공급유로(12)를 따라 가압수가 회전축(10)의 하단부 측으로 공급된다.
드릴헤드(30)에 구비되는 다수 개의 비트(32)에 의해 지반이 굴착되고, 굴착된 지반의 시료는 가압수에 의해 수납케이스(50) 외벽을 따라 지반 상측으로 배출된다.
수납케이스(50)의 외벽을 따라 지반 외측으로 상승되는 시료는 채취홀부(54a)를 통해 수납케이스(50) 내부로 유입되고, 회전축(10)의 하단에 배치되는 수납케이스(50)에 시료가 충진된 후에는 그 다음 상측에 배치되는 수납케이스(50)에 시료가 유입된다.
상기한 바와 같은 작동이 지속되면서 지반 상부의 시료는 회전축(10) 하단에 배치되는 수납케이스(50)에 충진되고, 지반의 깊이가 깊어질수록 단계적으로 회전축(10) 상측에 배치되는 수납케이스(50)에 충진된다.
시료 채취가 완료되면 시추기로부터 시료 채취장치를 분리시킨 후에 마감블록(70)을 회전축(10)으로부터 상측으로 이동시키면 수납케이스(50)와 수납케이스(50) 사이에 간격이 형성되면서 제2삽입단차부(56a)가 하단연결단차부(52c) 또는 마감연결단차부(72)로부터 분리되어 수납케이스(50)가 개방된다.
각각의 수납케이스(50)로부터 배출되는 시료는 작업자가 시료판에 안착시켜 지반의 지층 자료를 작업자가 쉽게 인지할 수 있게 된다.
이때, 회전축(10)의 하단에 배치되는 수납케이스(50)에서 배출되는 시료는 시료판의 상단에 안착시키고, 회전축(10)의 상단에 배치되는 수납케이스(50)에 배출되는 시료는 시료판의 하단에 안착시켜 지반의 깊이에 따른 지층 자료를 확인할 수 있도록 한다.
상기한 바와 같은 시료 채취방법에 의해 지반 내부에 위치하는 감토층의 지층 자료를 얻을 수 있고, 감토층에 포함되는 사금을 쉽게 채취할 수 있는 효과가 나타나게 된다.
이로써, 지반을 깊이에 따라 위치되는 시료를 단계적으로 채취할 수 있고, 시료가 유실되는 것을 방지할 수 있는 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 지반용 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 시료 채취장치 및 이를 이용하는 시료 채취방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 회전축 12 : 공급유로
30 : 드릴헤드 32 : 비트
34 : 지지패널 50 : 수납케이스
52 : 구획패널 52a : 관통홀부
52b : 상단연결단차부 52c : 하단연결단차부
52d : 구속홈부 54 : 제1케이스
54a : 채취홀부 54b : 제1삽입단차부
54c : 구속돌기 56 : 제2케이스
56a : 제2삽입단차부 70 : 마감블록
72 : 마감연결단차부

Claims (10)

  1. 시추기에 회전 가능하게 연결되고, 가압수가 공급되도록 공급유로가 형성되는 회전축;
    상기 회전축의 단부에 설치되고, 복수 개의 비트가 설치되어 지반을 굴착하는 드릴헤드;
    상기 회전축에 설치되고, 상기 드릴헤드에 의해 굴착되는 지반의 시료가 수납되는 공간을 구비하며, 채취홀부가 구비되어 상기 회전축의 축 방향으로 복수 개가 연속되게 설치되는 수납케이스; 및
    상기 회전축에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 수납케이스를 상기 드릴헤드 측으로 가압하여 구속하는 마감블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수납케이스는,
    상기 회전축이 삽입되는 관통홀부가 구비되고, 상기 수납케이스에 의해 형성되는 공간을 구획하는 구획패널;
    상기 구획패널과 일체로 형성되고, 상기 회전축과 간격을 이루도록 형성되며, 시료가 유입되는 채취홀부가 형성되는 제1케이스; 및
    상기 회전축과 간격을 유지하며, 상기 제1케이스와 밀착되게 설치되어 시료가 수납되는 공간을 형성하는 제2케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1케이스의 상단에는 상기 구획패널 또는 상기 마감블록의 하단에 삽입되는 제1삽입단차부가 형성되고, 상기 제2케이스의 상단 및 하단에는 상기 구획패널의 상단, 상기 구획패널의 하단 또는 상기 마감블록의 하단에 삽입되는 제2삽입단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마감블록의 하단에는 상기 제1삽입단차부 및 상기 제2삽입단차부가 삽입되어 구속되는 마감연결단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 드릴헤드의 상면에는 지지패널이 설치되고, 상기 구획패널의 하단에는 상기 지지패널 또는 상기 제1삽입단차부 및 상기 제2삽입단차부가 삽입되는 하단연결단차부가 형성되며, 상기 구획패널의 상단에는 상기 제2삽입단차부가 삽입되는 상단연결단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1케이스의 상단에는 구속돌기가 형성되고, 상기 마감블록 및 상기 구획패널의 하단에는 상기 구속돌기가 삽입되는 구속홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 회전축에는 상기 수납케이스가 연속되게 설치되고, 상기 제1케이스와 상기 제2케이스는 상기 회전축을 따라 서로 교호로 배치되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 드릴헤드의 저면에는 상기 드릴헤드의 내측으로 오목한 굴착홈부가 형성되고, 분사홀부 및 상기 비트가 구비되는 굴착블록이 상기 굴착홈부에 설치되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치.
  9. (a) 마감블록, 복수 개의 수납케이스 및 드릴헤드가 연속되게 설치되고, 가압수를 공급하도록 중공축 모양의 공급유로가 형성되는 회전축을 시추기에 연결하는 단계;
    (b) 상기 회전축을 회전시키고, 상기 공급유로를 통해 가압수를 공급하며 상기 드릴헤드를 지반에 삽입하는 단계;
    (c) 상기 회전축을 지반 내부로 삽입하면서 굴착되는 시료를 상기 수납케이스의 채취홀부를 통해 지반의 깊이에 따라 단계적으로 채취하는 단계;
    (d) 상기 회전축을 지반 외부로 배출하고 수납케이스를 개방하여 채취된 시료를 시료판에 안착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치를 이용하는 시료 채취방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 드릴헤드에 의해 굴착되는 시료는 상기 회전축의 하단부에 위치되는 상기 수납케이스에서부터 수납이 이루어지고, 지반의 굴착이 진행될수록 상기 회전축의 상측 방향의 상기 수납케이스에 단계적으로 시료가 수납되는 것을 특징으로 하는 지반용 시료 채취장치를 이용하는 시료 채취방법.
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