KR101432069B1 - Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring - Google Patents

Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring Download PDF

Info

Publication number
KR101432069B1
KR101432069B1 KR1020140088812A KR20140088812A KR101432069B1 KR 101432069 B1 KR101432069 B1 KR 101432069B1 KR 1020140088812 A KR1020140088812 A KR 1020140088812A KR 20140088812 A KR20140088812 A KR 20140088812A KR 101432069 B1 KR101432069 B1 KR 101432069B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
strain
stress
hole
measuring means
piston
Prior art date
Application number
KR1020140088812A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임백만
정영록
Original Assignee
주식회사 혜안지반
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 혜안지반 filed Critical 주식회사 혜안지반
Priority to KR1020140088812A priority Critical patent/KR101432069B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101432069B1 publication Critical patent/KR101432069B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

The present invention relates to initial stress measuring means capable of accurately measuring rock bed initial stress with improved means and methods applied to be capable of measuring a multi-axis strain with accuracy. The present invention provides initial stress measuring means including a piston unit (200) having a rod portion (220) that is inserted into one side of a drilling hole and is in contact with an end portion side and a body that is formed to extend to the other side of the rod portion; a body portion (100) having an accommodating portion (120) where a body of the piston unit is inserted into an inner circumferential side and a plurality of strain gauges (300) that are arranged in a circumferential direction and are oriented to have at least three angles with respect to a central axis; a cable (130) that extends to the other side of the body portion and outputs strain gauge detection signals to the outside; a first sealing unit (110) that has the shape of a ring which is formed to protrude in an outer circumferential direction on the other side of the body portion and has a radius corresponding to an inner circumference of the drilling hole; and a second sealing unit (210) that has the shape of a ring which is formed to protrude in an outer circumferential direction on one side of the body of the piston unit and allows a curing material to be injected between the second sealing unit and the first sealing unit. Accordingly, accurate fixing with respect to the drilling hole is possible and the strain with respect to multiple directions can be accurately measured.

Description

오버코어링을 이용한 초기응력측정수단 및 이를 통한 암반의 초기응력측정방법{APPARATUS AND METHODE FOR MEASURING IN-SITU STRESS OF ROCK USING OVERCORING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an initial stress measurement method using an overcorling method,

본 발명은 암반의 응력측정에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 다축으로의 정확한 변형률을 측정할 수 있도록 개선된 수단과 방식으로 적용함으로써 암반의 초기응력을 정확하게 측정할 수 있는 초기응력측정수단 및 이를 이용한 암반의 초기응력측정방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to an initial stress measuring means capable of accurately measuring an initial stress of a rock by applying an improved means and a method so as to measure an accurate strain to multiple axes, And a method of measuring the initial stress of the rock.

일반적으로 지하터널 또는 광산터널등과 같은 각종 터널공사시에는 지반, 토질, 암반의 상태 등을 시공 전에 각종측정장치를 이용하여 사전조사하고 이를 토대로 굴착공법, 시공순서, 공정 등에 관한 설계나 시공계획을 한 후에 이러한 자료에 따라 작업을 진행하였다.In general, when various tunnels are constructed such as underground tunnels or mine tunnels, the ground, soil, and rock condition are preliminarily investigated using various measuring devices before construction, and based on this, the design, construction schedule And then worked on these data.

그러나, 이러한 제한된 지반과 암반조사 및 토질시험등의 결과로 부터 얻어진 자료에 근거하여 얻어진 응력 및 굴착 가설 구조물 등은 설계시 추정한 값과 공사현장에서 실제로 측정되는 값과는 상당한 차이를 보이기 때문에 터널작업도중이나 시공이 완료된 후에도 터널주위를 둘러싸고 있는 주변요인인 불량암반과 지반의 움직임변동으로 인한 응력작용으로 일부 지반이 무너지거나 시멘트로 양생한 터널전체가 붕괴되는 등의 예상치 못했던 대형 안전사고의 위험이 발생할 우려가 항상 존재했다.However, since the stresses and excavation structures obtained based on the data obtained from the results of the limited ground, rock excavation, and soil tests show considerable differences from the values estimated at the design stage and the actual measured values at the construction site, Unexpected large-scale safety accidents, such as the collapse of some grounds due to the stresses caused by the motion of the faulty rocks and the ground, which surrounds the tunnel around the tunnel, or the complete cement curing tunnel, There was always a concern to occur.

초기응력이란 굴착 이전에 암반 내에 존재하는 교란받지 않은 상태의 응력을 말하는데, 이러한 초기응력은 굴착 등의 공정으로 인하여 교란되고 재분배된다. 이러한 변수를 예측하고 재분배된 응력에 대한 안정성을 검토하기 위하여서는 초기응력의 정확한 측정이 매우 중요하다. 초기응력의 측정방법은 대표적으로, 수압파쇄법, 응력해방법, 응력보상법으로 구분될 수 있다.Initial stress refers to the unstressed stresses present in the rock before excavation, which is disturbed and redistributed by excavation and other processes. Accurate measurement of the initial stress is very important to predict these variables and to evaluate the stability against redistributed stresses. Typical methods of measuring the initial stress can be classified into hydraulic fracturing method, stress solution method, and stress compensation method.

등록특허 제10-0765973호는 종래기술의 지중 응력측정 방식을 제시한다.Registered Patent No. 10-0765973 proposes a conventional underground stress measurement method.

종래기술의 응력측정방식은 터널과 같은 지중의 내부를 굴착하여 응력계측기를 삽입한 상태로 소정의 압력을 제공하여 지중 홀의 내면과 밀착시킨 이후에 수평 또는 수직의 응력의 변화를 모니터링 하는 방법을 개시하고 있다.A conventional stress measurement method is a method of monitoring a change in horizontal or vertical stress after a predetermined amount of pressure is applied in a state in which a stress meter is inserted into a tunnel such as a tunnel to closely contact the inner surface of the hole. .

그런데, 이러한 경우 어느 일방 또는 제한된 방향의 응력의 측정만 가능하다는 한계를 가질 뿐만 아니라 초기응력 측정으로서의 정확성이 떨어지는 문제를 가진다. 특히, 외부에서 유압을 제공하고 밀착한 상태로 응력의 변화를 측정하기 때문에 지속적인 데이터의 보정이 필요한 문제가 있다.However, in this case, not only is it possible to measure stress in either one direction or a limited direction, but also there is a problem that the accuracy as an initial stress measurement is poor. Particularly, there is a problem in that it is necessary to continuously correct the data because the change of the stress is measured in a state in which the hydraulic pressure is externally applied and closely contacted.

이는 측정자의 숙련도에 따라 실제 응력과 데이터의 괴리의 정도가 달라지므로 정확한 변위량을 감지할 수 없는 문제로 나타날 뿐만 아니라, 오차에 따라 터널공사도중 또는 공사완료 후의 사후관리에 영향을 미쳐 비경제성으로 이어지는 문제를 야기하고, 심각한 경우 일부 지반이 무너지거나 터널전체가 붕괴되는 등의 예상치 못했던 대형 안전사고의 위험이 발생할 우려가 있었다.
This is because the degree of deviation between actual stress and data varies depending on the proficiency of the measurer, so that it is not only a problem that the accurate amount of displacement can not be detected, but also influences the post management of the tunnel construction or completion of the construction depending on the error, And in serious cases there was a risk of an unexpected large safety accident, such as a collapse of some ground or an entire tunnel collapse.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 설계에 적용하였던 측압계수의 값을 굴착단계의 위치에서 정확하고 구체적으로 측정하고 분석함으로써 공사의 안정성을 검증할 수 있는 초기응력측정수단 및 이를 이용한 암반의 초기응력측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an initial stress measuring means which can verify the stability of construction by precisely and specifically measuring and analyzing the value of the side- And an object of the present invention is to provide a method of measuring an initial stress of a used rock mass.

본 발명은, 굴착공의 일측으로 삽입되어 단부측에 접촉되는 로드부(220)와 상기 로드부의 타측으로 연장 형성되는 몸체로 이루어지는 피스톤부(200), 상기 피스톤부의 몸체가 내주측으로 삽입되는 수용부(120)와 원주방향으로 배열되며 중심축에 대해 세 개 이상의 각도로 방향성을 갖는 복수의 스트레인게이지(300)로 이루어지는 바디부(100), 상기 바디부의 타측으로 연장되며 스트레인게이지의 감지신호를 외부로 출력하는 케이블(130), 상기 바디부의 타측의 외주방향으로 돌출 형성되는 링 형태로 이루어지며 굴착공의 내주와 대응되는 반경을 가지는 제1실링부(110) 및 상기 피스톤부의 몸체 일측에 외주방향으로 돌출 형성되는 링 형태로 이루어지며 제1실링부와의 사이의 공간이 경화물질이 주입되도록 하는 제2실링부(210)를 포함하는 초기응력측정수단을 제공한다. 따라서, 굴착공에의 정확한 고정이 가능하고 다방향에 대한 정확한 변형률의 측정이 이루어질 수 있다.The present invention is characterized in that it comprises a rod part (220) inserted into one side of a drill hole and contacting with an end side, a piston part (200) composed of a body extended to the other side of the rod part, (100) comprising a plurality of strain gauges (300) arranged in a circumferential direction with respect to a central axis of the strain gauges (120) and having a direction at three or more angles with respect to a central axis, A first sealing part 110 having a ring shape protruding in the outer circumferential direction of the other side of the body part and having a radius corresponding to the inner circumference of the excavating hole, And a second sealing part (210) formed in a ring shape protruding from the first sealing part and allowing a space between the first sealing part and the second sealing part to be injected with a hardened material, Provided. Therefore, accurate fixation to the excavation hole is possible and accurate strain measurement can be made for multiple directions.

상기 제1실링부로부터 일측으로 이격되어 배치되며 바디부에 형성되는 보강실링부(111)를 더 포함할 수 있다.And a reinforcing sealing portion 111 formed on the body portion and spaced apart from the first sealing portion.

상기 스트레인게이지(300)는 12개로 이루어지고 각각 중심축의 길이방향 및 원주방향으로 서로 다른 각도로서 배치되는 것이 바람직하다.The strain gauges 300 are preferably composed of twelve strain gages 300 and are arranged at different angles in the longitudinal and circumferential directions of the central axis.

상기 피스톤부의 몸체는, 수용부의 타측으로 압력을 가하면서 경화물질을 유출유로(230)를 통하여 유출부(231)에서 굴착공과의 사이의 공간에 주입할 수 있다.The body of the piston unit can inject the hardened material into the space between the outlet 231 and the excavation hole through the outflow channel 230 while applying pressure to the other side of the receiving unit.

상기 바디부의 타측에 연결되는 두 개 이상의 연결수단(400)을 더 포함하고,Further comprising at least two connecting means (400) connected to the other side of the body portion,

상기 연결수단은 굴착공으로의 삽입시 스트레인게이지들의 중력방향에 대한 원주방향으로의 배치가 유지될 수 있도록 지시부(420)를 구비하는 것이 바람직하다.Preferably, the connecting means is provided with an indicator 420 so that the circumferential placement of the strain gauges relative to the direction of gravity during insertion into the excavator can be maintained.

한편, 본 발명은, 상기 초기응력측정수단을 이용한 초기응력측정방법으로서, 제1깊이(ℓ1)로 외곽공이 굴진 형성되는 외곽공 형성단계, 상기 외곽공의 일단부측으로부터 외곽공의 반경보다 작은 내공이 제2깊이(ℓ2)로 굴진되는 내공 형성단계, 수용부에 경화물질이 충전되는 단계, 수용부에 피스톤부가 결합되는 단계, 내공으로 응력측정수단이 원주방향로 고정된 상태로 삽입되는 단계, 로드부에 제공되는 압력에 의하여 수용부 내부의 경화물질이 몸체와 내공의 사이의 공간에 주입되는 단계, 경화물질이 경화되어 바디부가 내공에 고정배치되는 단계, 내공의 외주측에서 외곽공에 대응되는 내경으로 3차굴진부가 형성되면서 응력 해방에 따른 변형률이 스트레인게이지들로부터 감지되는 오버코어링단계, 3차굴진에 의한 코어블록이 챔버에서 이축가압되면서 변형률이 스트레인게이지들로부터 감지되는 가압측정단계, 가압측정단계에서의 변형률을 통하여 코어의 탄성계수와 포아송비가 산출되는 산출단계 및 오버코어링단계의 변형률과 산출단계의 탄성계수 및 포아송비를 통하여 계산된 주응력의 크기 및 방향과 수평수직응력으로서 측압계수가 산정되는 단계를 포함하는 초기응력측정방법을 제공한다. 상기 굴착공이 외곽공과 내공으로 2단계에 걸쳐서 굴진되고 3차적으로 코어의 분리공정을 위한 굴진이 이루어짐으로써 2가지 종류의 변형률 측정이 용이하게 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring an initial stress using the initial stress measuring means, comprising the steps of: forming an outer hole formed by punching an outer hole with a first depth (? 1) A step of filling the hardened material into the receiving portion, a step of coupling the piston to the receiving portion, a step of inserting the stress measuring means in the circumferential fixed state into the inner hole, A step of injecting a hardening material inside the receiving part into a space between the body and the inner space by the pressure provided on the rod part, a step of hardening the hardened material and fixing the body part to the inner cavity, A step of overcorrection in which a strain due to stress release is detected from strain gauges while a tertiary bulging portion is formed with an inner diameter of the core block, A pressure measuring step in which the strain is detected from the strain gauges as pressure is applied, a calculation step in which the core elastic modulus and Poisson's ratio are calculated through the strain at the pressure measuring step, and the elastic modulus and Poisson's ratio at the over- And calculating a lateral pressure coefficient as a horizontal normal stress and a magnitude and direction of the calculated main stress. The excavation hole is pushed through the outer hole and the inner hole in two steps, and the core is subjected to the excavation for the separation process of the core, so that two types of strain measurements can be easily performed.

상기 외곽공의 직경은 130mm로 이루어지고, 상기 내공의 직경은 38mm로 형성되며, 상기 코어의 직경은 107mm로 형성될 수 있다.The diameter of the outer hole is 130 mm, the diameter of the inner hole is 38 mm, and the diameter of the core is 107 mm.

상기 외곽공 및 내공은 중력에 대해 수평방향에서 0° 초과 1°이하로 상향경사지도록 굴진되는 것이 바람직하다.
It is preferable that the outer hole and the inner hole are pivoted so as to be upwardly inclined from 0 DEG to 1 DEG or less in the horizontal direction with respect to gravity.

본 발명에 따른 초기응력측정수단 및 초기응력측방법에 의하여 응력해방과 채굴된 코어에 대한 가압에 따른 두 가지의 공정을 수행함으로써 응력해방시의 변형률, 탄성계수, 포아송비의 측정이 가능하고, 이를 통하여 최대, 최소수평응력과 연직응력 및 측압계수의 정확한 산출이 가능하다. 따라서, 이를 굴착 공정에 대해 상황에 적절하게 설계 및 시공이 가능하여 공사의 신뢰성이 현저히 향상될 수 있는 효과가 있다.The strain, the elastic modulus and the Poisson's ratio at the time of stress release can be measured by performing the two processes according to the stress release and the pressing of the mined core by the initial stress measurement means and the initial stress side method according to the present invention, This makes it possible to calculate the maximum, minimum horizontal stress, vertical stress and lateral pressure coefficient accurately. Therefore, it is possible to design and construct the excavation process appropriately for the situation, and the reliability of the construction can be remarkably improved.

특히, 삼축변형률 셀의 적용을 통하여 다방향의 정확한 측정이 가능하고, 본 발명의 특징된 바디부와 피스톤부 및 로드부의 결합에 의하여 정확한 심도의 삽입과 밀착고정이 가능하여 정확성의 향상에 더욱 효과가 있다.
Particularly, by applying the triaxial strain cell, it is possible to perform accurate measurement in multiple directions, and by inserting the body part, the piston part, and the rod part of the present invention, it is possible to insert and fix the accurate depth of field, .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초기응력측정수단을 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 초기응력측정수단에 연결수단들이 연결된 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 개념에 따른 초기응력측정방법을 나타내는 순서도.
도 4는 도 3의 공정을 시각적으로 나타내기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 초기응력측정방법에서 응력측정수단의 설치단계를 더욱 구체적으로 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명의 초기응력측정방법에서 가압측정을 위한 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에에서 초기응력측정수단 및 이에 의한 초기응력측정방법에 따른 응력 해방시의 변형률 데이터를 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예에서 초기응력측정수단 및 이에 의한 초기응력측정방법에 따른 가압 측정시의 변형률 데이터를 나타내는 그래프.
1 is a plan view showing an initial stress measuring means according to a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a view showing a state in which connecting means are connected to the initial stress measuring means of Fig. 1; Fig.
3 is a flowchart showing an initial stress measurement method according to the concept of the present invention;
4 is a diagram for visualizing the process of Fig. 3; Fig.
5 is a flowchart specifically showing an installation step of the stress measuring means in the initial stress measuring method of the present invention.
6 is a view showing a configuration for pressure measurement in the initial stress measurement method of the present invention.
7 is a graph showing strain data at the time of stress release according to an initial stress measuring means and an initial stress measuring method therefor according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing strain data at the time of pressure measurement according to the initial stress measuring means and the initial stress measuring method therefor in the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 초기응력측정수단 및 이를 이용한 암반의 초기응력측정방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the initial stress measuring means according to the present invention and the initial stress measuring method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초기응력측정수단을 도시한 도면이다.1 is a view showing an initial stress measuring means according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 기본적으로, 암반의 홀에 삽입 설치되는 응력측정수단(10)으로서, 홀의 일측 단부에 접촉되는 피스톤부(200)와, 상기 피스톤부(200)가 삽입되고 내부에 경화물질이 수용되며 복수의 스트레인게이지(300)를 구비하는 바디부(100)와, 상기 바디부(100)의 타측으로 연장되며 스트레인게이지(300)로부터의 측정된 변형신호를 전송하는 케이블(130)을 포함하여 이루어진다.The present invention basically includes a stress measuring means 10 inserted into a hole of a rock, comprising: a piston portion 200 which is in contact with one end of a hole; a piston portion 200 in which the piston portion 200 is inserted, A body part 100 having a plurality of strain gauges 300 and a cable 130 extending to the other side of the body part 100 and transmitting a measured strain signal from the strain gauge 300 .

본 발명의 개념에 따른 응력측정수단(10)은 기본적으로 터널 내부의 공사단계에서 암반에 적용되는 응력을 측정하는 경우를 기본적으로 설명하나, 다양한 물성을 가진 지반에 적용될 수 있으며, 경우에 따라 수평방향으로 제공되는 압력이나 중력에 대해 경사진 방향으로의 응력의 측정에도 적용될 수 있다.The stress measuring means 10 according to the concept of the present invention basically explains a case where the stress applied to the rock is measured at the construction stage inside the tunnel, but it can be applied to the ground having various physical properties, The present invention can be applied to the measurement of the stress in the oblique direction with respect to the pressure or gravity provided in the direction.

이러한 응력측정수단(10)은 후술될 초기응력측정방법에서와 같이 기본적으로 암반에 삽입된 상태로서 해방응력을 측정한 이후에, 추가적으로 시추된 암반과 함께 분리되어 압축시험에 사용됨으로써 해방과 압축 두 단계의 측정시험에 함께 적용될 수 있다.The stress measuring means 10 is basically inserted into a rock as in the initial stress measuring method described later. After measuring the release stress, the stress measuring means 10 is separated from the drilled rock and is used for compression test, Step measurement test.

상기 피스톤부(200)는, 후술될 내공에 삽입되되 굴착된 단부측에 접촉되어 소정의 압력을 제공 타측으로 제공하는 로드부(220)와, 상기 로드부(220)로부터 타측으로 연장되어 바디부(100)에 삽입되는 원기둥 형상의 몸체(참조번호 미표시)로 이루어진다.The piston part 200 includes a rod part 220 which is inserted into an inner cavity to be described later and which is brought into contact with an end part of the excavated end to provide a predetermined pressure to the other side and a rod part 220 extending from the rod part 220 to the other side, Shaped body (not shown) inserted into the body 100.

바디부(100)는 실질적으로 암반의 압력을 스트레인게이지(300)로부터 측정할 수 있도록 암반에 직접 밀착되거나 또는 그 사이에 개재되는 경화물질을 통하여 암반에 인접되도록 배치되는데, 실질적으로 바디부(100)의 스트레인게이지(300)가 배치되는 측의 외경은 응력측정수단(10)이 삽입 설치되는 홀인 내공에 대응되는 것이 바람직하다.The body portion 100 is disposed adjacent to the rock mass through a hardening material that is in direct contact with the rock mass or interposed therebetween so that the pressure of the rock mass can be measured substantially from the strain gage 300, Of the strain gauge 300 on the side where the strain gauge 300 is disposed corresponds to the inner hole of the hole into which the stress measuring means 10 is inserted.

이러한 바디부(100)는 상기 피스톤부(200)의 몸체가 내주측으로 삽입될 수 있도록 소정의 수용공간인 수용부(120)를 구비하고, 후술될 바와 같이 수용부(120)에는 경화물질이 수용되어 피스톤부(200), 더욱 정확하게는 내공의 단부측에 접촉되어 압력을 제공하는 로드부(220)에 의한 피스톤부(200)의 타측으로의 이동에 의하여 경화물질을 토출하도록 기능하는데, 이에 따라 수용부(120)의 내경은 실질적으로 피스톤부(200)의 몸체 외경에 대응될 수 있다.The body part 100 includes a receiving part 120 which is a predetermined receiving space so that the body of the piston part 200 can be inserted into the inner side of the receiving part 120, And functions to discharge the cured material by the movement of the piston portion 200, more precisely to the other side of the piston portion 200, by the rod portion 220 which comes into contact with the end portion of the inner side and provides the pressure, The inner diameter of the receiving portion 120 may substantially correspond to the outer diameter of the body of the piston portion 200.

상기된 경화물질의 토출 및 경화와 관련하여 더욱 구체적으로 설명하면, 피스톤부(200)는 외주측으로 돌출된 링 형태의 제2실링부(210)를 구비하고 이러한 제2실링부(210)는 바람직하게는 내공의 내벽에 밀착되는 정도의 크기와 형상으로 이루어질 수 있다.More specifically, the piston 200 has a ring-shaped second sealing portion 210 protruding toward the outer circumference, and the second sealing portion 210 is preferably formed of Can be made in a size and shape to the extent that it is in close contact with the inner wall of the inner cavity.

또한, 상기 제2실링부(210)에 대응되도록 바디부(100)의 타측에도 제1실링부(110)가 구비될 수 있는데, 상기 제1실링부(110)와 제2실링부(210)는 그 사이의 공간에 경화물질이 토출될 때 일측 또는 타측으로 경화물질의 소모를 방지하면서 어느 정도 치밀한 구조를 가지고 경화가 이루어질 수 있도록 실링의 기능을 제공한다.The first sealing part 110 and the second sealing part 210 may be provided on the other side of the body part 100 to correspond to the second sealing part 210. The first sealing part 110 and the second sealing part 210, Provides a function of sealing so that when the curing material is discharged into a space therebetween, the curing material is densely structured to some extent while preventing the consumption of the curing material to one side or the other side.

이를 위하여, 상기 제1실링부(110)와 제2실링부(210)는 복수의 링 형태로 이루어지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 실링이란 유체의 흐름이 완전하게 방지되는 것을 의미하지는 않는다.For this, the first and second sealing portions 110 and 210 are preferably formed in a plurality of ring shapes, but are not limited thereto. Here, sealing does not mean that the flow of the fluid is completely prevented.

또한, 상기 수용부(120)는 실질적으로 내공의 내벽에 대응되는 것이 바람직하고 피스톤부(200)의 몸체는 그보다 작은 직영으로 형성되는데, 수용부(120) 내부에 수용되는 경화물질이 토출되는 유로는 피스톤부(200)의 내부를 통하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 피스톤부(200)는 수용부(120)의 내주측으로 형성되는 유출유로(230)와, 몸체의 일측에 인접되고 상기 유출유로(230)의 말단인 유출부(231)로 이루어질 수 있다.In addition, the accommodating portion 120 preferably substantially corresponds to the inner wall of the inner cavity, and the body of the piston portion 200 is formed in a straight shape smaller than the inner wall of the accommodating portion 120, May be formed through the interior of the piston portion 200. [ Accordingly, the piston 200 may include an outflow channel 230 formed on the inner circumferential side of the accommodating portion 120 and an outflow portion 231 adjacent to one side of the body and being an end of the outflow channel 230 .

또한, 상기 바디부(100)는 타측으로 케이블(130)이 연장되기 때문에 실링성의 향상을 위하여 제1실링부(110)에서 일측으로 이격되어 추가적으로 보강실링부(111)가 더 형성되는 것이 바람직하다.In addition, since the cable 130 extends to the other side of the body 100, it is preferable that the reinforcing sealing portion 111 is additionally formed to be spaced apart from the first sealing portion 110 in order to improve the sealing property .

본 발명의 응력측정수단(10)는 실질적으로 터널이나 입식의 지반에 대해 수평방향으로 삽입되어 상하방향으로 형성되는 압력 또는 변형률을 측정하게 되는데, 다양한 방향의 변형률의 측정을 위하여 복수의 스트레인게이지(300)들이 바디부(100)의 원주방향으로 배열될 수 있다.The stress measuring means 10 according to the present invention measures a pressure or a strain which is inserted in a horizontal direction substantially in a tunnel or standing-up soil and formed in a vertical direction. In order to measure strain in various directions, a plurality of strain gauges 300 may be arranged in the circumferential direction of the body 100.

이러한 스트레인게이지(300)들은 소정의 방향성을 가지고 변형률을 측정하게 되는데, 본 발명에서는 기본적으로 12개의 스트레인게이지(300)가 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 스트레인게이지(300)의 배치는 그 구성상의 형태가 아닌 변형률 측정의 방향성에 대한 것임에 유의하여야 한다.The strain gauges 300 have predetermined directionality and measure the strain. In the present invention, twelve strain gauges 300 can be used basically, but the present invention is not limited thereto. Here, it should be noted that the arrangement of the strain gages 300 is directed to the direction of the strain measurement rather than the configuration thereof.

본 발명은 전체적으로 응력측정수단(10)이 원기둥 형태로 이루어지고, 마찬가지고 후술될 굴착공이 원통 형태로 형성되기 때문에 소정의 중심축이 존재할 수 있다. 상기 스트레인게이지(300)의 방향성은 상기 중심축에 대한 것으로 이해될 수 있다.In the present invention, the stress measuring means 10 as a whole is formed in a columnar shape, and a predetermined central axis may exist because the drilling hole to be described later is formed in a cylindrical shape. The orientation of the strain gage 300 may be understood to be about the central axis.

이러한 스트레인게이지(300)들은 바디부(100)의 원주방향으로 배열되되, 각각 중심축에 대해 소정의 각도를 형성함으로써 다방향의 암반 변형률을 측정하여 초기응력을 산출하도록 하는데, 바람직한 실시예로서 축방향에 대한 각도가 각각 45도, 90도 및 135도로 정의될 수 있다. 이러한 축방향에 대한 각도는 길이방향의 각도를 의미하며 추가적으로 원주방향으로의 중심축에 대한 각도도 정의될 수도 있다. 이에 따라 12개의 스트레인게이지(300)들은 서로 다른 반경 또는 중심축의 길이에 대한 각도로서 배치되며 서로 다른 의미를 가진 데이터를 송부하게 된다. 중심축에 대한 각도의 구분을 이하 각각 45계열, 90계열 및 135계열로 정의하여 설명하도록 한다. 여기서, 축방향에 대한 90계열의 스트레인게이지(300)들이 가장 큰 변형률을 가짐을 예측할 수 있는데 이와 관련하여 구체적인 데이터로서 별도로 설명하도록 한다.The strain gauges 300 are arranged in the circumferential direction of the body 100, and each of the strain gauges 300 forms a predetermined angle with respect to the central axis to measure the multi-directional rock strain to calculate the initial stress. In a preferred embodiment, Direction may be defined as 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees, respectively. The angle with respect to the axial direction means an angle in the longitudinal direction, and an angle with respect to the central axis in the circumferential direction may also be defined. Accordingly, the twelve strain gauges 300 are arranged as angles with respect to different radii or lengths of the central axes, and data having different meanings are transmitted. The angles of the center axis are defined as 45 series, 90 series and 135 series, respectively. Here, it can be predicted that strain strain gauges 300 of 90 series with respect to the axial direction have the largest strain, and this will be explained separately as specific data in this regard.

본 발명의 스트레인게이지(300)의 다방향성으로 인하여 굴착공으로의 삽입시 원주방향으로의 배치상태는 결과에 중요한 영향을 미친다. 즉, 삽입상태에서 응력측정수단(10)이 회전되면 전혀 다른 의미의 해석이 나올 수밖에 없으므로 종래기술에서 설명한 바와 같이 부실시공의 문제를 야기할 수 있다.Due to the multi-directionality of the strain gauge 300 of the present invention, the circumferential disposition upon insertion into the drill hole has a significant effect on the results. That is, when the stress measuring means 10 is rotated in the inserted state, an interpretation of a completely different meaning can not be obtained. Therefore, it is possible to cause a problem of poor construction as described in the related art.

도 2는 본 발명의 추가적인 개념에 따른 초기응력측정단을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing an initial stress measurement stage according to a further concept of the present invention.

응력측정수단(10)의 삽입을 위하여 하나 이상의 연결수단(400)이 바디부(100)의 타측 단부측에 결합될 수 있고, 상기한 바와 같이 응력측정수단(10)의 원주방향으로의 정확한 삽입을 위하여 상기 연결수단(400)들은 지시부(420)를 구비할 수 있다.One or more connecting means 400 may be coupled to the other end side of the body part 100 for insertion of the stress measuring means 10 and the correct insertion in the circumferential direction of the stress measuring means 10, The connection means 400 may include an instruction unit 420. [

상기 지시부(420)는 바람직하게는 중력방향을 지시하는 것이 바람직한데, 구체적으로는 응력측정수단(10)의 정확한 상부 또는 하부를 지시할 수 있다. 이러한 지시부(420)는 연결수단(400)이 상호간에 연결될 때 응력측정수단(10)의 정확한 원주방향으로의 위치를 확인할 수 있도록 한다. 또한, 상기 응력측정수단(10)의 연결수단(400)과 결합되는 위치에도 이러한 지시부(420)가 배치될 수 있다.The indicator 420 preferably indicates the direction of gravity, and may specifically indicate the upper or lower portion of the stress measuring means 10. The indicating part 420 enables the accurate measurement of the circumferential position of the stress measuring means 10 when the connecting means 400 are connected to each other. Also, the indicator 420 may be disposed at a position where the stress measuring means 10 is coupled to the connecting means 400.

상기 지시부(420)는 소정의 돌기나 각인 등의 다양한 표시수단이 적용될 수 있으며, 경우에 따라 지시부 자체가 소정의 결합수단에서 스토퍼 내지는 홀 또는 홈으로서 형성되어 결합과정에서 위치를 정확하게 결정하도록 할 수도 있다.The indication unit 420 may be a variety of display means such as a predetermined projection or engraving. In some cases, the indication unit itself may be formed as a stopper, a hole or a groove in a predetermined coupling means, have.

한편, 연결수단(400) 상호간의 지시부(420)의 위치를 일치시키면서 결합이 가능하도록 연결수단(400)을 상호 연결하는 앵커부(410)를 더 구비할 수도 있다.The anchor part 410 may further include an anchor part 410 connecting the connecting parts 400 to each other so that the connecting parts 400 can be coupled while aligning the positions of the indicating parts 420.

상기 연결수단(400)들은 내주측에 케이블(130)이 삽입되어 외부로 인출되면서 안내될 수 있도록 중공의 형태로 이루어지며, 후술될 바와 같이 오버코어링 공정에서 연결수단(400)은 응력측정수단(10)으로부터 이탈될 수 있도록 일측방향으로의 힘에 의하여 응력측정수단(10)에 결합되고 타측방향으로의 힘에 의하여 결합이 해제되는 것이 바람직하다.The connecting means 400 is formed in a hollow shape so that the cable 130 can be guided while being inserted into the inner circumferential side and guided out to the outside. As will be described later, in the overcoring process, It is preferable to be coupled to the stress measuring means 10 by a force in one direction so as to be able to be detached from the test piece 10, and to be released by force in the other direction.

이하, 상술된 초기응력측정수단에 의한 초기응력측정방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, the initial stress measurement method by the initial stress measuring means described above will be described.

도 3은 본 발명의 개념에 따른 초기응력측정방법을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart showing an initial stress measurement method according to the concept of the present invention.

본 발명의 개념에서는 응력측정수단(10)을 통하여 골착공 내부에서의 해방에 따른 응력을 측정하는 방법을 제시한다.In the concept of the present invention, a method of measuring the stress due to release in the osteotomy through the stress measuring means 10 is presented.

이를 위하여, 먼저 소정 비트와 굴착장치를 이용하여 소정 깊이까지 1차적으로 굴진함으로써 외곽공을 형성(S110)한 이후에, 상기 외곽공의 일단부측에서 외곽공보다 직경이 작은 내공을 2차적으로 굴진 형성(S120)하게 된다.In order to achieve this, first, an outer hole is formed by firstly pouring a predetermined bit and a drilling device to a predetermined depth to form an outer hole (S110), and then the inner hole having a diameter smaller than that of the outer hole is secondarily pushed (S120).

상기 내공은 응력측정수단(10)이 삽입될 수 있는 직경과 깊이로써 형성될 수 있는데, 상기 내공의 직경은 실질적으로 응력측정수단(10)의 전체적인 외경에 대응되고, 깊이는 응력측정수단(10)의 로드부(220)를 포함한 전체적인 길이보다 길게 형성될 수 있다.The inner cavity can be formed with a diameter and a depth into which the stress measuring means 10 can be inserted, the diameter of the inner cavity substantially corresponding to the overall outer diameter of the stress measuring means 10, The length of the rod portion 220 of the first embodiment.

이렇게 내공이 형성된 이후에, 상기된 응력측정수단(10)을 로드부(220)부터 순차적으로 설치(S200)한 이후에, 3차의 굴진(S130)이 이루어지는데, 이는 오버코어링(Overcoring)으로 정의될 수 있다. After the inner hole is formed, the stress measurement means 10 is sequentially installed from the load unit 220 (S200), and then the third stage of bending (S130) is performed. . ≪ / RTI >

즉, 내공에 삽입된 응력측정수단(10)을 감싼 암반의 주변으로 다시 구경이 큰 비트를 통하여 겹쳐서 굴진함으로써 주변 암반에서 응력측정수단(10)으로 가해지는 압력을 해방하면서 길이방향으로 순차적으로 변형률을 측정하여 해방응력의 산출이 가능한 것이다.That is, the stress measuring means 10 inserted in the inner hole is pushed back to the periphery of the rock around the rock by means of a bit having a large diameter, thereby releasing the pressure applied to the stress measuring means 10 in the surrounding rock mass, It is possible to calculate the release stress.

이렇게, 3차의 굴진(S130) 과정과 동시에 오버코어링 변형률 측정(S140)이 이루어지고, 이렇게 복수의 스트레인게이지(300)로부터 감지된 변형률은 케이블(130)을 통하여 외부의 데이터산출수단(미도시)로 송출되는 것이다.In this manner, the overcoring strain measurement S140 is performed at the same time as the third pushing step S130, and the strain detected from the plurality of strain gages 300 is transmitted to the external data calculating means City).

상기의 과정은 1차적인 응력측정과정으로서 해방응력을 측정하는 방식이 설명되었다. 이에 추가적으로, 3차적으로 굴진이 이루어진 이후에 3차 굴진시 형성된 응력측정수단(10)과 이를 감싸는 암반은 코어(core)로서 후술될 바와 같이 가압측정(S300)에 사용된다. The above procedure was described as a method of measuring the release stress as a primary stress measurement process. In addition, the stress measuring means 10 formed in the third pivoting after the third pivoting and the rock surrounding it are used as the core for the pressure measurement (S300), as described below.

도 4는 상기된 초기응력측정방법을 시각적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining the above-described initial stress measurement method visually.

상기한 바와 같이 본 발명의 개념은 1차 내지 3차의 굴진과정을 통하여 해방응력의 측정이 이루어지는데, 이 경우 1차 굴진된 외곽공(1010)의 깊이는 측정이 필요한 깊이에 의하여 결정된다.As described above, the concept of the present invention is that the release stress is measured through the first to third pumping processes. In this case, the depth of the first punched hole 1010 is determined by the depth required for measurement.

예를 들어, 7.8m에서 8.4m 사이의 구간이 측정구간이 되는 경우, 외곽공(1010)의 제1깊이(ℓ1)는 7.8m로 형성되고, 내공(1020)은 외곽공(1010)의 일단부측에서 2차적으로 굴진되어 0.6m에 대응되는 제2깊이(ℓ2)로 형성되는 것이다.For example, when the interval between 7.8 m and 8.4 m is the measurement interval, the first depth (l 1) of the outer hole 1010 is formed to be 7.8 m, and the inner hole 1020 is formed at a portion of the outer hole 1010 And is formed in a second depth l2 corresponding to 0.6 m.

따라서, 도 4의 (a)는 1차 굴진인 외곽공(1010)의 형성과정을 나타내며, (b)는 내공(1020)의 형성과정을 나타낸다.Accordingly, FIG. 4A shows a process of forming the outer hole 1010, which is the first step, and FIG. 10B shows a process of forming the inner hole 1020.

상기 외곽공(1010)의 직경은 예를 들어, 130mm로 결정될 수 있다. 이때, 원기둥 형태의 굴착수단에 의하여 굴진이 이루어지는데, 후술할 바와 같이 외곽공(1010)과 3차굴진부(1030)가 동일하므로 동일한 장비에 의하여 이루어질 수 있고, 상기 굴착수단의 두께는 11.5mm로 형성될 수 있다. 즉, 굴착수단은 외경 130mm로, 내경 107mm로 설정될 수 있다.The diameter of the outer hole 1010 may be determined to be, for example, 130 mm. At this time, the excavation is performed by a cylindrical excavation means. As described later, the outer hole 1010 and the third excavation portion 1030 are the same and can be made of the same equipment. The thickness of the excavation means is 11.5 mm . That is, the excavating means can be set to an outer diameter of 130 mm and an inner diameter of 107 mm.

한편, 본 발명의 개념에서는 해방응력의 측정을 위하여 실질적으로 수평면에 대해 응력측정수단(10)의 저면을 유지한 상태에서의 삽입이 요청된다.On the other hand, in the concept of the present invention, in order to measure the release stress, insertion is required in a state in which the bottom surface of the stress measuring means 10 is maintained substantially on the horizontal plane.

다만, 삽입공정을 고려하여 미소한 상향 경사의 굴진이 요청될 필요성이 있고, 0°초과 1°이하의 상향 각도가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 상향 각도에 의하여 천공 및 장비의 삽입시 수분이나 이물질들이 배출되어 원활한 진입이 가능하다. 이보다 과도하게 큰 경우 본 발명의 응력측정수단의 특성상 측정오차가 발생될 우려가 있다.However, in consideration of the inserting process, it is necessary to request a slight upward upward inclination and an upward angle of more than 0 DEG and less than 1 DEG is preferably formed. Due to this upward angle, water and foreign substances are discharged when perforating and inserting the equipment, so that smooth entry is possible. If it is excessively large, a measurement error may occur due to the characteristics of the stress measuring means of the present invention.

도 4의 (c)는 내공(1020)의 형성이 완료된 이후에 외곽공(1010)을 거쳐 내공(1020)의 내주측에 대응되도록 응력측정수단(10)을 삽입하는 공정을 나타낸다.4C shows a step of inserting the stress measuring means 10 so as to correspond to the inner circumferential side of the inner cavity 1020 through the outer hole 1010 after the formation of the inner cavity 1020 is completed.

상기 내공(1020)의 경우 응력측정수단(10)의 외주에 대응되도록 형성되는데, 본 발명의 설명에서는 외경 38mm의 굴착수단에 의하여 형성될 수 있다.In the case of the inner cavity 1020, it is formed to correspond to the outer periphery of the stress measuring means 10, and in the description of the present invention, it can be formed by an excavating means having an outer diameter of 38 mm.

이때, 소정의 깊이로의 삽입이 필요하므로 복수의 연결수단(400)을 통한 삽입이 필요하고, 이러한 연결수단(400)들은 앵커부(410)에 의하여 상호간에 정확한 위치의 연결이 이루어질 수 있음은 상기한 바와 같다. 이때, 연결수단(400) 상호 간의 마주보는 측에는 지시부(420)가 형성되어 다방향의 측정을 위한 스트레인게이지(300)의 배열을 삽입과정에서 효과적으로 유지할 수 있게 된다.In this case, since insertion into a predetermined depth is required, insertion through a plurality of connection means 400 is required, and the connection means 400 can be accurately connected to each other by the anchor portion 410 As described above. At this time, the directing part 420 is formed on the opposite side of the connecting means 400, so that the arrangement of the strain gauges 300 for multi-directional measurement can be effectively maintained in the inserting process.

도 4의 (d)는 응력측정수단(10)의 삽입이 완료된 상태를 나타내는데, 이때 내공(1020)의 일측단부에 로드부(220)의 단말이 접촉된 상태로 외부에서 연결수단(400)에 의한 일측으로의 압력이 형성되면 로드부(220)에 연결된 피스톤부(200)의 몸체가 타측으로 이동되고 이 과정에서 수용부(120) 내부의 경화물질에 압력을 제공하게 된다. 이에 따라 피스톤부(200)가 타측으로 이동되면서 유출유로(230) 내부를 통하여 경화물질이 유출부(231)로 토출되어 주로 피스톤부(200)를 감싸는 형태로 내공(1020)의 내벽과의 사이에 주입된다.4 (d) shows a state in which the insertion of the stress measuring means 10 is completed. At this time, in the state where the end of the rod portion 220 is in contact with one end of the inner hole 1020, The body of the piston unit 200 connected to the rod unit 220 is moved to the other side and the pressure is applied to the cured material in the receiving unit 120 during the process. The piston 200 is moved to the other side and the hardened material is discharged to the outflow portion 231 through the inside of the outflow channel 230 to cover the piston portion 200 mainly, .

이러한 경화물질이 경화되면 정확한 내공(1020)의 정확한 위치에 응력측정수단(10)이 고정될 수 있어, 아래에 설명될 3차굴진부(1030)에 의한 굴진시 위치와 접촉부위가 유지될 수 있게 된다.When the hardened material is hardened, the stress measuring means 10 can be fixed at the correct position of the inner cavity 1020, so that the position and the contact portion at the time of the pushing by the third- do.

이때, 연결수단(400)은 타측으로 인출되어 제거되고 케이블(130)이 외부로 신호를 전송하게 된다.At this time, the connecting means 400 is drawn out to the other side, and the cable 130 transmits a signal to the outside.

이렇게, 응력측정수단(10)의 삽입 및 고정이 완료되면 3차굴진이 이루어지는데 이러한 3차굴진은 외곽공(1010)의 반경에 대응되도록 형성되는 것이 공정과 장비의 단순성을 위하여 바람직하다.When the insertion and fixing of the stress measuring means 10 is completed, the third bending is performed. The third bending is preferably made to correspond to the radius of the bushing 1010 for simplicity of the process and the equipment.

도 4의 (d)는 3차굴진부(1030)에 의한 해방응력측정과정을 나타낸다. 이때, 연속적인 측정은 사실상 어려운 문제가 있고, 바람직하게는 상기 3차굴진부(1030)는 50mm 간격으로 굴진되면서 단계적으로 해방변형률의 감지가 이루어진다.FIG. 4D shows a process of measuring the release stress by the third-order leak portion 1030. At this time, there is a difficult problem in continuous measurement, and preferably, the third leaked portion 1030 is pushed at intervals of 50 mm, and the release strain is detected step by step.

이렇게 3차굴진이 완료되면 응력측정수단(10)과 이를 감싸는 암반의 코어가 분리될 수 있고, 이러한 코어는 별도의 가압변형률의 측정단계(S300)를 거치게 된다.When the third pivoting is completed, the stress measuring means 10 and the core of the surrounding rock mass can be separated from each other, and the core is subjected to a separate pressure strain measurement step S300.

도 5는 상술된 해방응력 측정방법에서 응력측정수단을 설치하는 단계(S200)을 더욱 구체적으로 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart specifically showing the step S200 of installing the stress measuring means in the above-described release stress measuring method.

도 1을 참고하여 설명하면, 바디부(100)와 피스톤부(200)가 분리된 상태에서 준비단계가 마련되면, 바디부(100)의 수용부(120) 내부로 경화물질이 주입(S210)된다. 이때, 경화물질은 경화성과 암반 및 응력측정수단(10)과의 접착성을 고려하여 에폭시로 이루어지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.1, a hardening material is injected (S210) into the receiving portion 120 of the body portion 100 when the body portion 100 and the piston portion 200 are separated from each other, do. In this case, it is preferable that the cured material is made of epoxy in consideration of curability and adhesion with the rock and stress measuring means 10, but it is not limited thereto.

이렇게 경화물질의 충전이 완료된 이후, 피스톤부(200)의 몸체가 바디부(100)의 수용부(120)에 일부 삽입된 상태에서 준비되어 내공(1020)으로의 삽입(S230)이 이루어진다.After the filling of the hardened material is completed, the body of the piston 200 is partially inserted into the receiving part 120 of the body part 100 and inserted into the inner cavity 1020 (S230).

이때, 상기 응력측정수단(10)과 연결수단(400) 및 연결수단(400) 사이의 연결(S260)이 이루어질 수 있음은 상기한 바와 같고 응력측정수단(10)의 원주방향의 정확한 위치의 확인을 위하여 지시부(420)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 지시부(420)는 연결수단(400)의 양단부측에 원주방향의 동일한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the connection (S260) between the stress measuring means 10 and the connecting means 400 and the connecting means 400 can be performed as described above, and the accurate measurement of the circumferential direction of the stress measuring means 10 An instruction unit 420 may be formed. At this time, it is preferable that the instruction unit 420 is formed at the same position in the circumferential direction on the both end sides of the connection unit 400.

내공(1020)에의 응력측정수단(10)의 삽입이 완료되면 로드부(220)에 가해지는 압력으로 인하여 내공(1020)과 응력측정수단(10) 사이의 공간으로 경화물질(S240)이 주입(S250)되고, 소정의 시간 경과에 따라 경화물질이 경화(S250)되어 밀착고정이 완료된다. 이러한 경화의 공정은 물질의 온도나 조성 또는 환경에 의하여 좌우될 수 있으나, 에폭시로 이루어지는 경우 대략 12시간에서 24시간 사이에 경화가 완료된 것으로 볼 수 있다.When the insertion of the stress measuring means 10 into the inner cavity 1020 is completed, the hardening substance S240 is injected into the space between the inner cavity 1020 and the stress measuring means 10 due to the pressure applied to the rod portion 220 S250), and the cured material is hardened (S250) with a lapse of a predetermined period of time, and the close fixation is completed. This curing process can be controlled by the temperature, composition or environment of the material, but it can be considered that the curing is completed between about 12 hours and 24 hours when it is made of epoxy.

도 6은 본 발명의 추가적인 개념에 따른 초기응력측정방법의 가압측정을 위한 구성을 나타낸다.6 shows a configuration for pressure measurement of an initial stress measurement method according to a further concept of the present invention.

상기한 바와 같이 3차굴진부(1030)에 의하여 코어가 굴착 부위로부터 분리되면, 내주측에 응력측정수단(10)을 결합한 상태에서 챔버부(20)에 삽입된다.As described above, when the core is separated from the excavation site by the third excavation part 1030, it is inserted into the chamber part 20 with the stress measuring means 10 coupled to the inner circumferential side.

상기 챔버부(20)는 대략 코어의 외경에 대응되는 내경을 양측이 관통된 원기둥 형태로 이루어질 수 있고, 상기 실시예에 의할 때 코어의 외경은 107mm로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The chamber 20 may have a substantially cylindrical shape with an inner diameter corresponding to the outer diameter of the core, and the outer diameter of the core may be 107 mm according to the embodiment. However, the present invention is not limited thereto .

이때, 상기 챔버부(20)는 내부에 유압유로를 형성하게 되고, 유압라인(510)을 통하여 압력공급부(500)의 유압을 공급받아 코어블록(1100)의 내주방향으로의 압력을 제공하게 된다.At this time, the chamber part 20 forms a hydraulic oil path therein, and is supplied with the hydraulic pressure of the pressure supply part 500 through the hydraulic line 510 to provide the pressure in the inner circumferential direction of the core block 1100 .

해방응력측정과 반대로 다시 압력을 가하면서 응력측정수단(10)에 의하여 변형률을 측정하게 되면 코어의 탄성계수와 포아송비(Poisson's ratio)의 산출이 가능하다.When the stress is measured by the stress measuring means 10 while pressure is applied again as opposed to the release stress measurement, the modulus of elasticity of the core and the Poisson's ratio can be calculated.

이렇게 응력의 해방에 따른 변형률과, 암반 코어의 탄성계수 및 포아송비의 산출이 완료되면 주응력의 크기 및 방향의 분석이 가능하고, 이러한 주응력을 통하여 수평 및 수직방향으로의 응력과, 측압계수의 산출이 가능하게 된다. 상기 포아송비는 신장률에 대한 수축률의 비를 의미하며, 측압계수는 이러한 포아송비에 근거한 지반 중의 어느 부분에서의 수평방향 응력과 수직방향 응력과의 비율을 의미한다.When the calculation of the strain due to stress release, the elastic modulus of the rock core and the Poisson's ratio are completed, the magnitude and direction of the principal stress can be analyzed, and the stress in the horizontal and vertical directions and the calculation of the lateral pressure coefficient Lt; / RTI > The Poisson's ratio means the ratio of the shrinkage ratio to the elongation, and the lateral pressure coefficient means the ratio of the horizontal stress to the vertical stress in any part of the ground based on the Poisson's ratio.

도 7은 본 발명의 실시예에에서 초기응력측정수단 및 이에 의한 초기응력측정방법에 따른 응력 해방시의 변형률 데이터를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing strain data at the time of stress release according to the initial stress measuring means and the initial stress measuring method therefor in the embodiment of the present invention.

도면에서와 같이 중심축에 대해 수직한 90계열의 팽창변위가 45계열 및 135계열보다 더 큰 것이 확인된다. As shown in the drawing, it is confirmed that the expansion deviations of 90 series perpendicular to the central axis are larger than that of the 45 series and 135 series.

이때, 내공(1020)의 10cm 내지 20cm 사이의 구간에서는 변형율의 증가가 반전되는 경우와 그 이후 구간에 비하여 변형률의 증감 정도가 비교적 큰 것을 확인할 수 있다. 이는 내공(1020)의 초기 구간에서 스트레인게이지(300)가 배치되는 부위보다 먼 위치의 타단부측에 의한 영향을 나타내는데, 데이터의 산출시 이러한 구간의 해석은 배제되는 것이 바람직하다. At this time, it can be seen that the degree of increase and decrease of strain is relatively large in the case where the increase of the strain rate is reversed in the interval of 10 cm to 20 cm of the cavity 1020 and in the case of the interval thereafter. This indicates the influence of the other end portion farther from the portion where the strain gauge 300 is disposed in the initial section of the inner cavity 1020. It is preferable that the analysis of this section is excluded when calculating the data.

도 8은 본 발명의 실시예에서 초기응력측정수단 및 이에 의한 초기응력측정방법에 따른 가압 측정시의 변형률 데이터를 나타내는 그래프이다. 본 발명의 실시예에서는 이축압축시험을 수행한 결과를 나타내는데, 상기 챔버부(20)에 의한 가압이 이루어진다.8 is a graph showing strain data at the time of pressure measurement according to the initial stress measuring means and the initial stress measuring method therefor in the embodiment of the present invention. The embodiment of the present invention shows a result of performing a biaxial compression test, in which pressurization by the chamber part 20 is performed.

본 발명의 가압은 길이 50mm, 직경 107mm의 코어에 이축 압축력을 제공하고, 15MPa까지 2.5MPa 단위로서 증가시킬 때의 변형률을 도시하였다.The pressing of the present invention shows the strain when a biaxial compressive force is applied to a core having a length of 50 mm and a diameter of 107 mm and is increased in units of 2.5 MPa up to 15 MPa.

마찬가지로 90계열의 스트레인게이지(300)의 변형률이 가장 큰 것이 확인되는데, 3차굴진부(1030)의 굴진과정에 의한 간섭의 문제의 경우와 달리 1차 직선 형태로 변형률이 나타난다.In the same way, it is confirmed that the strain of the 90 strain strain gages 300 is the largest. Unlike the case of the interference due to the pivoting process of the third strain relief portion 1030, the strain is shown as a first straight line.

이에 의하여 산출된 탄성계수는 12.6GPa, 포아송비는 0.218로 나타난다.The calculated elastic modulus is 12.6 GPa and Poisson 's ratio is 0.218.

상기한 데이터에 근거하여 초기응력의 측정결과를 계산하면, 아래의 표로 나타난다.The calculation results of the initial stress based on the above data are shown in the following table.

구분division 주응력(MPa)Primary stress (MPa) 방향(°)Direction (°) 경사(°)Slope (°) 최대 주응력(σ1)The maximum principal stress (σ1) 2.62.6 054054 2424 중간 주응력(σ2)Intermediate principal stress (σ2) 2.42.4 228228 6565 최소 주응력(σ3)Minimum principal stress (σ3) 1.31.3 320320 0303

최대수평응력(MPa)Maximum horizontal stress (MPa) 최소수평응력(MPa)Minimum horizontal stress (MPa) 연직응력(MPa)Vertical stress (MPa) 측압계수(Ko)Side pressure coefficient (Ko) 1.971.97 1.741.74 1.021.02 1.821.82

여기서, 측압계수는 다음과 같은 식으로 표시된다.Here, the lateral pressure coefficient is expressed by the following equation.

Figure 112014066193284-pat00001
Figure 112014066193284-pat00001

본 발명의 개념에 따른 초기응력측정수단 및 초기응력측방법에 의하여 응력해방과 채굴된 코어에 대한 가압에 따른 두 가지의 공정을 수행함으로써 응력해방시의 변형률, 탄성계수, 포아송비의 측정이 가능하고, 이를 통하여 최대, 최소수평응력과 연직응력 및 측압계수의 정확한 산출이 가능하다. 따라서, 이를 굴착 공정에 대해 상황에 적절하게 설계 및 시공이 가능하여 공사의 신뢰성이 현저히 향상될 수 있다.The strain, elastic modulus and Poisson's ratio at stress release can be measured by performing two processes according to the concept of the present invention according to the initial stress measurement means and the initial stress side method according to the stress release and the pressing on the mined core And it is possible to calculate the maximum, minimum horizontal stress, vertical stress and lateral pressure coefficient accurately. Therefore, it is possible to design and construct the excavation process appropriately for the situation, and the reliability of the construction can be remarkably improved.

특히, 삼축변형률 셀의 적용을 통하여 다방향의 정확한 측정이 가능하고, 본 발명의 특징된 바디부와 피스톤부 및 로드부의 결합에 의하여 정확한 심도의 삽입과 밀착고정이 가능하여 정확성의 향상에 더욱 이점을 가진다.Particularly, by applying the triaxial strain cell, it is possible to perform accurate measurement in multiple directions, and by inserting the body part, the piston part, and the rod part of the present invention, it is possible to insert and fix the accurate depth, .

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.

10...응력측정수단 20...챔버부
100...바디부 110...제1실링부
111...보강실링부 120...수용부
130, 131...케이블 200...피스톤부
210...제2실링부 220...로드부
230...유출유로 231...유출부
250...센서부 300...스트레인게이지
400...연결수단 410...앵커부
420...지시부 500...압력공급부
510...유압라인 1100...코어블록
10 ... stress measuring means 20 ... chamber portion
100: Body part 110: First sealing part
111 ... reinforced sealing portion 120 ... accommodating portion
130, 131 ... Cable 200 ... Piston part
210 ... second sealing portion 220 ... rod portion
230 ... outflow channel 231 ... outflow channel
250 ... sensor part 300 ... strain gauge
400 ... connection means 410 ... anchor portion
420 ... command unit 500 ... pressure supply unit
510 ... hydraulic line 1100 ... core block

Claims (8)

굴착공의 일측으로 삽입되어 단부측에 접촉되는 로드부(220)와 상기 로드부의 타측으로 연장 형성되는 몸체로 이루어지는 피스톤부(200);
상기 피스톤부의 몸체가 내주측으로 삽입되는 수용부(120)와 원주방향으로 배열되며 중심축에 대해 세 개 이상의 각도로 방향성을 갖는 복수의 스트레인게이지(300)로 이루어지는 바디부(100);
상기 바디부의 타측으로 연장되며 스트레인게이지의 감지신호를 외부로 출력하는 케이블(130);
상기 바디부의 타측의 외주방향으로 돌출 형성되는 링 형태로 이루어지며 굴착공의 내주와 대응되는 반경을 가지는 제1실링부(110); 및
상기 피스톤부의 몸체 일측에 외주방향으로 돌출 형성되는 링 형태로 이루어지며 제1실링부와의 사이의 공간이 경화물질이 주입되도록 하는 제2실링부(210);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기응력측정수단.
A piston unit 200 including a rod unit 220 inserted into one side of the excavation hole and contacting the end side, and a body extending from the other side of the rod unit;
A body part 100 comprising a plurality of strain gauges 300 arranged in a circumferential direction with respect to a receiving part 120 into which the body of the piston part is inserted to the inner periphery and having a direction at three or more angles with respect to the central axis;
A cable 130 extending to the other side of the body and outputting a detection signal of the strain gage to the outside;
A first sealing part 110 formed in a ring shape protruding in the outer circumferential direction of the other side of the body part and having a radius corresponding to the inner circumference of the excavating hole; And
And a second sealing part 210 formed in a ring shape protruding in a circumferential direction on one side of the body of the piston part and allowing a space between the first sealing part and the hardened material to be injected, Measuring means.
제1항에 있어서,
상기 제1실링부로부터 일측으로 이격되어 배치되며 바디부에 형성되는 보강실링부(111);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기응력측정수단.
The method according to claim 1,
And a reinforcing sealing part (111) formed on the body part and spaced apart from the first sealing part to one side.
제1항에 있어서,
상기 스트레인게이지(300)는 12개로 이루어지고 각각 중심축의 길이방향 및 원주방향으로 서로 다른 각도로서 배치되는 것을 특징으로 하는 초기응력측정수단.
The method according to claim 1,
Wherein the strain gages (300) are composed of twelve strain gages (300) and are arranged at different angles in the longitudinal and circumferential directions of the central axis.
제1항에 있어서,
상기 피스톤부의 몸체는,
수용부의 타측으로 압력을 가하면서 경화물질을 유출유로(230)를 통하여 유출부(231)에서 굴착공과의 사이의 공간에 주입하는 것을 특징으로 하는 초기응력측정수단.
The method according to claim 1,
The body of the piston portion includes:
And the hardened material is injected into the space between the outflow portion (231) and the excavated hole through the outflow passage (230) while applying pressure to the other side of the accommodating portion.
제1항에 있어서,
상기 바디부의 타측에 연결되는 두 개 이상의 연결수단(400);을 더 포함하고,
상기 연결수단은 굴착공으로의 삽입시 스트레인게이지들의 중력방향에 대한 원주방향으로의 배치가 유지될 수 있도록 지시부(420)를 구비하는 것을 특징으로 하는 초기응력측정수단.
The method according to claim 1,
And two or more connection means (400) connected to the other side of the body portion,
Characterized in that the connecting means comprises an indicator (420) so that the circumferential placement of the strain gauges relative to the direction of gravity during insertion into the drill hole can be maintained.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 초기응력측정수단을 이용한 초기응력측정방법으로서,
제1깊이(ℓ1)로 외곽공이 굴진 형성되는 외곽공 형성단계;
상기 외곽공의 일단부측으로부터 외곽공의 반경보다 작은 내공이 제2깊이(ℓ2)로 굴진되는 내공 형성단계;
수용부에 경화물질이 충전되는 단계;
수용부에 피스톤부가 결합되는 단계;
내공으로 응력측정수단이 원주방향로 고정된 상태로 삽입되는 단계;
로드부에 제공되는 압력에 의하여 수용부 내부의 경화물질이 몸체와 내공의 사이의 공간에 주입되는 단계;
경화물질이 경화되어 바디부가 내공에 고정배치되는 단계;
내공의 외주측에서 외곽공에 대응되는 내경으로 3차굴진부가 형성되면서 응력 해방에 따른 변형률이 스트레인게이지들로부터 감지되는 오버코어링단계;
3차굴진에 의한 코어블록이 챔버에서 이축가압되면서 변형률이 스트레인게이지들로부터 감지되는 가압측정단계;
가압측정단계에서의 변형률을 통하여 코어의 탄성계수와 포아송비가 산출되는 산출단계; 및
오버코어링단계의 변형률과 산출단계의 탄성계수 및 포아송비를 통하여 계산된 주응력의 크기 및 방향과 수평수직응력으로서 측압계수가 산정되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기응력측정방법.
7. An initial stress measuring method using the initial stress measuring means according to any one of claims 1 to 5,
An outer hole forming step of forming an outer hole with a first depth (? 1);
Forming an inner hole having a radius smaller than a radius of the outer hole from the one end side of the outer hole by a second depth (? 2);
Filling a curing material in the receiving portion;
Coupling the piston portion to the receiving portion;
Inserting the stress measuring means in a fixed state in the circumferential direction;
Injecting a hardening material inside the receiving part into a space between the body and the inner space by the pressure provided to the rod part;
The hardened material is hardened and the body part is fixedly disposed in the hollow;
An overcooling step in which a strain due to stress release is detected from strain gauges while a tertiary bulging portion is formed from an outer circumferential side of the inner hole to an inner diameter corresponding to the outer circumferential hole;
A pressure measuring step in which strain is detected from the strain gauges while the core block due to the third bending is biaxially pressed in the chamber;
A calculation step of calculating a modulus of elasticity of the core and a Poisson's ratio through the strain at the pressure measuring step; And
And calculating a lateral pressure coefficient as a horizontal normal stress and a magnitude and direction of the principal stress calculated through the elastic modulus of the overcoring step, the elastic modulus of the calculation step, and the Poisson's ratio.
제6항에 있어서,
상기 외곽공의 직경은 130mm로 이루어지고,
상기 내공의 직경은 38mm로 형성되며,
상기 코어의 직경은 107mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 초기응력측정방법.
The method according to claim 6,
The diameter of the outer hole is 130 mm,
The diameter of the inner hole is 38 mm,
Wherein the core has a diameter of 107 mm.
제6항에 있어서,
상기 외곽공 및 내공은 중력에 대해 수평방향에서 0° 초과 1°이하로서 상향경사지도록 굴진되는 것을 특징으로 하는 초기응력측정방법.
The method according to claim 6,
Wherein the outer hole and the inner hole are pushed so as to be inclined upwards by more than 0 DEG and less than 1 DEG in the horizontal direction with respect to gravity.
KR1020140088812A 2014-07-15 2014-07-15 Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring KR101432069B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140088812A KR101432069B1 (en) 2014-07-15 2014-07-15 Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140088812A KR101432069B1 (en) 2014-07-15 2014-07-15 Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101432069B1 true KR101432069B1 (en) 2014-08-21

Family

ID=51750870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140088812A KR101432069B1 (en) 2014-07-15 2014-07-15 Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101432069B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105318824A (en) * 2015-11-20 2016-02-10 安徽理工大学 A method for measuring loose circles of surrounding rocks based on distributed resistance strain gauges
KR101723942B1 (en) * 2015-12-23 2017-04-06 한국지질자원연구원 Probe for initial rock stress measurement having self operatable fixture
KR101836192B1 (en) * 2015-12-23 2018-03-08 한국지질자원연구원 Method for initial rock stress measurement and apparatus therefor
CN109487772A (en) * 2018-12-29 2019-03-19 河海大学 A kind of sound detecting pipe distribution method of air bubble mix light-textured soil roadbed
JP2020063552A (en) * 2018-10-15 2020-04-23 国立大学法人東北大学 Method for sampling core from bedrock
CN113670491A (en) * 2021-08-17 2021-11-19 中国矿业大学 Chemical expansion rubber-pushing type hollow capsule geostress meter and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09203646A (en) * 1996-01-29 1997-08-05 Hazama Gumi Ltd Apparatus for measuring deformation of crack part of bedrock
JP2005083878A (en) 2003-09-08 2005-03-31 Sumiko Consultant Kk Method for burying measuring device
JP2006112102A (en) 2004-10-14 2006-04-27 Sumiko Consultant Kk Method and device for burying measuring device underground
KR100618443B1 (en) 2005-07-06 2006-09-01 한국지질자원연구원 Borehole wall sensor attachment device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09203646A (en) * 1996-01-29 1997-08-05 Hazama Gumi Ltd Apparatus for measuring deformation of crack part of bedrock
JP2005083878A (en) 2003-09-08 2005-03-31 Sumiko Consultant Kk Method for burying measuring device
JP2006112102A (en) 2004-10-14 2006-04-27 Sumiko Consultant Kk Method and device for burying measuring device underground
KR100618443B1 (en) 2005-07-06 2006-09-01 한국지질자원연구원 Borehole wall sensor attachment device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105318824A (en) * 2015-11-20 2016-02-10 安徽理工大学 A method for measuring loose circles of surrounding rocks based on distributed resistance strain gauges
CN105318824B (en) * 2015-11-20 2018-07-10 安徽理工大学 A kind of method that wall rock loosening ring is measured based on distributed resistance foil gauge
KR101723942B1 (en) * 2015-12-23 2017-04-06 한국지질자원연구원 Probe for initial rock stress measurement having self operatable fixture
KR101836192B1 (en) * 2015-12-23 2018-03-08 한국지질자원연구원 Method for initial rock stress measurement and apparatus therefor
JP2020063552A (en) * 2018-10-15 2020-04-23 国立大学法人東北大学 Method for sampling core from bedrock
JP7085734B2 (en) 2018-10-15 2022-06-17 国立大学法人東北大学 How to collect core from bedrock
CN109487772A (en) * 2018-12-29 2019-03-19 河海大学 A kind of sound detecting pipe distribution method of air bubble mix light-textured soil roadbed
CN113670491A (en) * 2021-08-17 2021-11-19 中国矿业大学 Chemical expansion rubber-pushing type hollow capsule geostress meter and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101432069B1 (en) Apparatus and methode for measuring in-situ stress of rock using overcoring
US11236612B2 (en) Advanced monitoring device for whole-process deformation curve of surrounding rock of tunnel excavation and implementation method thereof
CN108489435B (en) Steel string type sensor system for monitoring well wall and deformation early warning method
CN101922985B (en) Measurement method for stress change of rocks during TBM tunneling
CN103410516B (en) Minor diameter tunnel full face tunneling surrouding rock deformation early warning engineering method
KR101294136B1 (en) Device for prediction underground dynamic behavior by using acoustic emission sensor and producing method thereof
CN103901180A (en) Method for indirectly obtaining stress and deformation state of underground roadway surrounding rock
WO2019000906A1 (en) Integrated monitoring system for wall rock stress field and fracture field and quantitative determination method
CN111781069A (en) Capsule pressure testing method and testing device
JP2011185620A (en) Measuring device of elastic modulus of concrete
CN110174503A (en) A method of determining that country rock weakens development range based on tunnel deformation
CN111075119B (en) Grouting sleeve for quality monitoring of fabricated building node, monitoring device, monitoring system, method and application
KR100765973B1 (en) instrument measuring underground stress and method measuring of ground movements in case of build in tunnel
CN106767357A (en) Wall body structure deformation measuring device
CN103591880A (en) Monitoring instrument and method for deformation of tunnel surrounding rocks
KR200406965Y1 (en) instrument used to measuring underground stress of ground movements in case of build in tunnel
CN113432769A (en) Contact load testing device and method for tunnel lining and supporting structure
CN113281176A (en) Method for verifying measurement result of hydrofracturing method and loading device
Małkowski et al. Automatic monitoring system designed for controlling the stability of underground excavation
CN111963150A (en) Coal bed gas pressure measuring device and using method
CN109357935A (en) Broken soft rock tunnel relaxation zone test method based on glass anchor pole microstrain analysis
Tuncay et al. A new abutment angle equation for deep cover coal mines
CN217233502U (en) Proposed tunnel external water pressure monitoring structure based on reconnaissance stage
CN112504920B (en) Method for testing permeability of grouting slurry of surrounding rock of roadway
KR102579074B1 (en) Finished Rock-Bolt tensometer performance verification device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180813

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190813

Year of fee payment: 6