KR101437655B1

KR101437655B1 - 시추코어 경사측정기

Info

Publication number: KR101437655B1
Application number: KR1020130030215A
Authority: KR
Inventors: 이병주; 채병곤; 최정해
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-04

Abstract

본 발명은 시추코어 경사측정기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시추코어 경사측정기는, 본체와, 본체에 회전가능하게 설치되어 자기력에 의해 항상 정북방향을 가리키는 자침과, 원형으로 형성되어 자침을 둘러싸며 자침의 회전중심을 기준으로 본체에 자전가능하게 설치되며 표면에 0~360°사이의 각도가 표시되어 있는 다이얼을 구비하는 제1측정유닛 및 제1측정유닛에 결합되는 플레이트와, 플레이트 내부에 반원호 형상으로 밀폐되게 형성된 채널부와, 채널부의 특정 지점에 대한 각도를 상기 플레이트 위에 표시한 스케일부와, 밀폐된 채널부에 수용되어 플레이트가 기울어지는 정도에 따라 채널부를 따라 이동되는 구슬을 구비하여, 측정 대상물의 경사각을 측정할 수 있는 제2측정유닛을 구비한다.

Description

시추코어 경사측정기{Apparatus for measuring gradient of drilling core}

본 발명은 지질 및 지층 조사에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 특히 지반을 시추하여 얻어진 시추코어에서 불연속면의 경사를 측정하기 위한 시추코어 경사 측정기에 관한 것이다.

시추조사는 지하상황을 조사하는 가장 보편화 된 방법으로 암반의 지층 구성상태 및 지반공학적 특성을 파악하여 지반에 대한 기초자료를 제공함으로써 가장 합리적인 안정대책을 강구하기 위한 것이다. 시추조사는 도로, 터널 등과 같은 토목공사를 위한 지반조사, 광산지역의 지반안정성 조사 등에 활용되고 있다.

시추조사에서 중요한 항목 중 하나는 지반 내의 불연속면을 파악하는 것이다. 불연속면이란 절리, 단층, 벽개면 등 암반에서 상대적으로 약한 면을 통칭하는 것인데, 이는 암반의 전체 강도(bulk strength of rock mass)에 큰 영향을 미치며, 암반의 안정성에 큰 영향을 준다.

보링 작업에 의하여 시추코어를 뽑아낸 후 불연속면이 수직면에 대하여 이루는 경사각을 측정해야 하는데, 종래에는 현장에서 손쉽게 경사각을 정확하면서도 쉽게 측정할 수 있는 휴대용 경사측정기가 개발되지 않았다. 이에 고전적인 각도기를 이용하여 경사를 측정해야 하므로 불편함이 많았으며, 육안관찰에 의해 경사각을 추정하는 식으로 조사가 이루어져 정확성에 대한 신뢰성도 문제시되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시추코어를 시추 현장에서 직접 간편하게 측정할 수 있으며 정확성을 보장할 수 있는 시추코어 경사측정기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시추코어 경사측정기는, 본체와, 상기 본체에 회전가능하게 설치되어 자기력에 의해 항상 정북방향을 가리키는 자침과, 원형으로 형성되어 상기 자침을 둘러싸며 상기 자침의 회전중심을 기준으로 상기 본체에 자전가능하게 설치되며 표면에 0~360°사이의 각도가 표시되어 있는 다이얼을 구비하는 제1측정유닛; 및 상기 제1측정유닛에 결합되는 플레이트와, 상기 플레이트 내부에 반원호 형상으로 밀폐되게 형성된 채널부와, 상기 채널부의 특정 지점에 대한 각도를 상기 플레이트 위에 표시한 스케일부와, 상기 밀폐된 채널부에 수용되어 상기 플레이트가 기울어지는 정도에 따라 상기 채널부를 따라 이동되는 구슬을 구비하여, 측정 대상물의 경사각을 측정할 수 있는 제2측정유닛;을 구비하는 것에 특징이 있다. 그리고, 상기 제1측정유닛과 제2측정유닛은 상호 힌지가능하게 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 제2측정유닛에는 상기 플레이트로부터 수평하게 돌출되어 상기 측정대상물의 특정한 2지점을 각각 짚을 수 있도록 상기 플레이트의 평면상에서 회전가능하게 상기 플레이트에 결합되는 한 쌍의 보조포인터를 더 구비한다. 그리고 상기 보조포인터는 상기 플레이트에 회동가능하게 결합되는 제1스틱과, 상기 제1스틱의 단부에 회동가능하게 결합되는 제2스틱으로 이루어진다. 또한, 상기 한 쌍의 보조포인터는 상기 플레이트의 일측면에 설치되어, 상호 접근 및 이격되는 방향을 따라 슬라이딩 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2측정유닛의 플레이트에는 길이를 잴 수 있는 눈금부가 표시되어 있다.

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본 발명에 따른 시추코어 경사측정기는 폴더형으로 접어지므로 휴대가 간편할 뿐만 아니라, 매우 간단한 조작만으로도 경사각을 정확하게 측정할 수 있으므로, 기존의 평범한 각도계를 이용한 방식보다 훨씬 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추코어 경사측정기의 개략적 사시도이다.
도 2는 시추코어가 보관함에 놓여진 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 4는 제1측정유닛을 이용하여 시추코어의 절리면 경사각을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 제2측정유닛을 이용하여 시추코어를 세워 놓은 상태에서 시추코어의 절리면 경사각을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제2측정유닛에서 보조포인터를 이용하여 시추코어의 절리면 경사각을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추코어 경사측정기에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시추코어 경사측정기는 코어링(coring)을 통해 지반으로부터 뽑아 올려진 원통형의 시추코어에 나타나 있는 불연속면의 경사각을 측정하기 위한 것이다. 불연속면은 절리, 단층 등 암반을 상호 분리하고 있는 불연속 구조를 말한다.

암반의 불연속면을 정확하게 탐지하기 위해서는 불연속면의 주향(방위), 경사에 대해서 모두 측정되어야 하며, 이를 위해서는 3차원 seismic 검사가 요청된다.

본 발명에 따른 경사측정기는 경사에 대해서만 측정한다. 시추코어는 코어링 과정에서 방향성을 상실하기 때문에 주향에 대해서는 다른 수단을 통해서 측정할 수 있다.

또한 시추의 방식은 중력방향, 즉 지평면에 대하여 수직한 방향으로 시추하는 수직시추와, 지평면에 대하여 경사진 방향으로 시추하는 경사시추로 나누어지는데, 본 발명에서는 시추의 종류와 무관하게 시추의 결과물로 얻어진 시추코어 내의 절리의 경사각을 측정한다. 경사시추를 한 경우 시추코어도 경사진 방향으로 얻어지기 때문에 실제 지반구조에서 불연속면의 경사는 시추코어의 불연속면의 경사각에 경사시추시의 시추 각도를 고려하여 얻어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추코어 경사측정기의 개략적 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추코어 경사측정기(100)는 제1측정유닛(50)과 제2측정유닛(90)을 구비한다.

제1측정유닛(50)은 나침반을 이용한 것인데 시추코어(c)를 도 2에 도시되어 있는 보관함(9)에 수납한 상태에서, 제2측정유닛(90)은 시추코어(c)를 세운 상태에서 각각 시추코어(c) 불연속면(s)의 경사각을 측정하기 위한 것이다.

제1측정유닛(50)은 실제 나침반과 동일한 구성으로 이루어진다. 제1측정유닛(50)은 본체(10), 자침(20), 다이얼(30)을 구비한다.

본체(10)는 자침(20)과 다이얼(30)을 지지하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 투명한 플레이트 형상으로 이루어진다. 본체(10)의 상면 일측에는 길이를 잴 수 있도록 눈금(미도시)이 표시될 수 있다.

자침(20)은 자석 소재로서 본체(10) 위에 놓여지며, 본체(10) 상면과 회전가능하게 지지된다. 자침(20)의 중심 부분이 예컨대 얇은 핀 위에 놓여져서 마찰력이 최소화된 상태로 지지된다. 자침(20)은 자석 소재로서 지자기에 의해 언제나 정북 방향을 가르친다.

다이얼(30)은 원형의 고리형으로 형성되어 자침(20)을 둘러싸며 본체(10) 위에 회전가능하게 결합된다. 다이얼(30)의 상면에는 원주방향을 따라 0~360°사이의 각도가 표시 1°단위의 눈금으로 표시되어 있다(단 도면에는 복잡함을 피하기 위해 30°단위로만 눈금을 도시하였다). 다이얼(30)은 자침(20)과 동축적으로 배치되어, 자침(20)의 회전중심점을 기준으로 본체(10) 위의 평면 상에서 자전된다. 그리고 다이얼의 상부에는 자침(20)을 보호하기 위한 투명한 재의 보호캡(31)이 결합된다.

제1측정유닛의 자침(20)과 다이얼(30)을 이용하여 시추코어(c) 절리면(s) 경사를 측정할 수 있는데 이에 대해서는 뒤에서 설명하기로 한다.

제2측정유닛(90)은 플레이트(60), 채널부(71), 구슬(72) 및 스케일부로 이루어진다. 플레이트(60)는 투명한 소재의 판 형상으로 이루어진다. 플레이트(60)의 일측에는 회동핀(69)이 마련되어 제1측정유닛(50)의 본체(10)와 힌지결합된다. 이에 제1측정유닛(50)과 제2측정유닛(90)은 서로에 대하여 회동되는 구조로 이루어져, 반지갑처럼 접어지거나 펼쳐질 수 있다. 그리고 플레이트(60)의 상면 일측에는 길이를 잴 수 있도록 눈금(67)이 표시될 수 있다.

플레이트(60)에는 채널부(71)가 마련된다. 채널부(71)는 플레이트(60)의 내부에 반원호 형상의 홈으로 형성된다. 보다 구체적으로 설명하면, 플레이트(60)는 하판부(61)와 상판부(62)로 이루어지는데, 하판부(61)에 반원호 형상으로 홈을 형성한 후, 상판부(62)가 하판부(61) 위에 밀착되게 결합됨으로써, 플레이트(60) 내부에 채널부(71)를 형성한다. 그리고 플레이트(60)의 상면에는 채널부(71)의 원호를 따라 0~180°의 각도가 1°단위의 눈금(스케일부)으로 표시되어 있다(단, 도면에는 복잡함을 피하기 이해 30°단위로만 표시).

채널부(71) 내부에는 구슬(72)이 수용된다. 구슬(72)은 구형으로 플레이트(60)의 자세에 따라 채널부(71) 내부에서 이동된다. 즉, 구슬(72)은 중력의 영향을 받아 플레이트(60)가 기울어진 각도만큼 이동하므로, 구슬(72)이 위치한 지점의 각도를 읽으면 수평면을 기준으로 플레이트(60)가 얼마나 기울어져 있는지를 알 수 있다.

제2측정유닛의 채널부(71)와 구슬(72)을 이용하여 시추코어(c) 절리면(s)의 경사를 측정하는 방법에 대해서는 뒤에서 상술하기로 한다.

한편, 제2측정유닛(90)은 한 쌍의 보조포인터(80)를 구비한다. 보조포인터(80)는 플레이트(60)로부터 돌출되어 측정대상물인 절리면(s)의 특정한 2지점을 짚을 수 있다. 시추코어(c) 절리면(s)의 경사각을 정확하게 측정하기 위해서는 절리면(s)의 최고점과 최저점을 연결한 라인의 각도를 읽어야 하는데, 휴대성을 고려한 제2측정유닛(90)의 사이즈(대략 가로*세로=90*60mm)에서는 절리면이 위아래로 길게 형성되어 있을 때에는 측정이 곤란한 문제가 있다. 또한, 시추코어(c)는 원통형으로 이루어지는데 비하여, 제2측정유닛(90)은 평면적 형상이므로 절리면의 최고점과 최저점을 상호 연결하는 라인을 정확하게 짚어내지 못할 수 있다.

이에 보조포인터(80)와 같이 플레이트(60)로부터 연장되는 구조물을 이용하여 절리면의 최고점과 최저점을 정확하게 짚어 절리면의 경사각을 정확하게 측정할 수 있다.

상기한 역할을 수행하기 위한 각 보조포인터(80)는 길게 형성된 하나의 봉으로 이루어질 수도 있지만, 본 실시예에서는 제1스틱(81)과 제2스틱(82)의 관절구조로 이루어져 휴대성과 연장성을 증대시켰다.

제1스틱(81)은 플레이트(60)의 측면에 회동 및 슬라이딩 가능하게 결합된다. 플레이트(60)의 측면을 따라 오목하게 레일부(65)가 형성된다. 제1스틱(81)은 예컨대 레일부(65)을 따라 이동가능한 연결핀(미도시)에 회동가능하게 끼워짐으로써 플레이트(60)의 측면에서 슬라이딩 되며, 연결핀을 기준으로 회동될 수 있다. 제2스틱(82)도 회동핀(85)에 의하여 제1스틱(81)에 회동가능하게 결합된다.

다만, 제1스틱(81)이 플레이트(60)에 대하여 회동결합이나, 제1스틱(81)과 제2스틱(82)의 회동결합은 마찰력이 중력보다 크게 작용하는 구조로 크게 작용하므로 사용자가 일정한 힘 이상을 가해야 움직일 수 있도록 구성된다.

한 쌍의 보조포인터(80)는 레일부(65)를 따라 상호 접근 및 이격되는 방향으로 슬라이딩되거나, 제1스틱(81) 및 제2스틱(82)이 회동됨으로써 원통형 시추코어(c) 절리면(s)의 최고점과 최저점을 정확하게 짚을 수 있다.

이하, 도면을 참고하여, 제1측정유닛(50) 및 제2측정유닛(90)을 이용한 절리면(s)의 경사를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 제1측정유닛(50)을 이용한 측정방법을 설명한다.

도 2는 시추코어가 보관함에 수용된 상태의 도면이며, 도 3내지 도 4는 제1측정유닛을 이용하여 시추코어의 절리면 경사각을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

제1측정유닛(50)은 시추코어(c)가 보관함(9)에 수납된 상태에서 절리면(s)의 경사를 측정한다. 시추코어(c)는 상태에 따라서 외력에 의해 쉽게 파손될 수 있기 때문에 시추코어(c)를 빼낸 후에는 보관함(9)에 수납하는 것이 일반적이다. 제1측정유닛(50)은 시추코어(c)가 보관함(9)에 수납된 상태에서 절리면(s)의 경사각을 측정한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 우선 제1측정유닛(50)의 일측면(a)을 사각형상의 보관함(9)의 일측에 접촉시켜 보관함(9)과 나란하게 배치시킨다. 그리고 다이얼(30)을 돌려 자침(20)이 가리키는 정북방향을 0°가 되도록 설정한다.

이러한 상태에서, 제1측정유닛(50)의 일측면(a)을 시추코어(c)의 절리면(s)의 최고점과 최저점을 연결한 라인에 맞춘다. 자침(20)은 언제나 정북방향을 가르치므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 절리면(s)의 경사각은 자침(20)이 가리키는 각도(k)와 동일하다.

기존에는 시추코어(c)를 보관함(9)에 수납시킨 상태에서 일반적인 각도계로 경사를 측정하는 방식에 비하여, 본 발명의 제1측정유닛(50)을 사용하는 경우 매우 간단하면서도 정확하게 경사각을 측정할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에서는 제1측정유닛과 제2측정유닛이 하나로 조합된 형태에 대해서 청구하고 있지만, 다이얼을 돌려서 각도 스케일을 조절할 수 있는 나침반 형태의 제1측정유닛만으로도 현장에서 시추코어(c) 절리면(s) 경사를 측정할 수 있으며, 본 발명은 제1측정유닛만을 사용하는 경우로도 권리범위가 확대될 수 있을 것이다.

특히, 본 발명에서 제1측정유닛(50)은 보관함(9)에 시추코어가 수납된 상태에서의 측정을 주역할로 하지만, 시추코어(c)를 세운 상태에서도 측정이 가능하다. 이 경우, 시추코어(c)의 형성방향을 0°가 되도록 설정한 후 절리면의 경사를 측정할 수 있다.

이에 본 발명에서 제1측정유닛만으로도 시추코어(c)가 보관함에 수납된 상태와 세워 놓은 상태에서 모두 절리면의 경사각을 측정할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참고하여, 제2측정유닛(90)을 이용한 절리면(s)의 경사각을 측정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 5 내지 도 6은 제2측정유닛을 이용하여 시추코어를 세워 놓은 상태에서 시추코어의 절리면 경사각을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 제2측정유닛에서 보조포인터를 이용하여 시추코어의 절리면 경사각을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

앞에서 설명한 제1측정유닛(50)의 경우 시추코어(c)가 보관함(9)에 수납된 상태이므로, 측정자가 시추코어(c)의 전면만을 볼 수 있으며, 후면은 육안으로 식별할 수 없다. 그러나 절리면(s)의 최고점과 최저점 중 적어도 어느 하나가 시추코어(c)의 배면에 놓인 경우라면 절리면(s)의 경사를 제대로 측정하지 못하고, 위경사를 측정하게 된다. 특히, 시추코어(c)의 최고점과 최저점 사이의 간격이 제1측정유닛(50)의 일측면의 길이범위를 벗어나 있거나, 시추코어가 원통형인 이유로 최고점과 최저점을 연결한 라인에 제1측정유닛의 일측면(a)을 정확하게 일치시키기 어려운 경우에는 제2측정유닛을 사용한다.

제2측정유닛(90)은 시추코어(c)를 빼낸 후 즉시 현장에서 경사각을 측정할 때 사용한다.

시추코어(c)를 세워 놓은 상태에서 경사각을 정확하게 측정하기 위해서는 우선 시추코어(c)가 수평면에 대하여 수직하게 배치되었는지를 확인하여야 한다. 시추코어(c)가 경사지게 배치되어 있으면 경사각도 시추코어가 기울어진 만큼 영향을 받기 때문이다.

이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2측정유닛(90)의 일측면(b)을 시추코어(c)에 나란하게 배치시켜 구슬이 90°의 위치에 배치되는지를 확인하다. 이 때 시추코어(c)의 일측면만을 측정하는 것이 아니라, 양측면을 모두 측정해서 양측면에 대해서 모두 구슬이 90°가 되는지를 확인한다.

상기한 과정을 통해 시추코어(c)가 정확하게 수직으로 세워진 것을 확인하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2측정유닛(90)의 일측면(b)을 절리면(s)의 최고점과 최저점을 연결한 라인에 맞춘 후 구슬이 배치된 각도(k)를 읽으면 된다.

무엇보다도, 제2측정유닛(90)을 사용할 때 한 쌍의 보조포인터(80)를 사용하면 시추코어(c)의 최고점과 최저점을 정확하게 짚을 수 있으므로 경사 측정의 정확성이 향상된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 절리면(s)의 최고점과 최저점이 시추코어(c)의 정반대쪽에 각각 배치되어 있다면, 제1측정유닛이나 제2측정유닛의 일측면과 최고점과 최저점을 연결한 라인을 정확하게 일치시키기가 곤란하다. 이 경우, 한 쌍의 보조포인터(80)를 각각 최고점과 최저점을 짚게 한 상태에서 절리면(s)의 경사각을 정확하게 측정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시추코어 경사측정기는 폴더형으로 휴대가 간편할 뿐만 아니라, 매우 간단한 조작만으로도 경사각을 정확하게 측정할 수 있으므로, 기존의 평범한 각도계를 이용한 방식보다 훨씬 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 ... 시추코어 경사측정기 10 ... 본체
20 ... 자침 30 ... 다이얼
50 ... 제1측정유닛 60 ... 플레이트
71 ... 채널부 72 ... 구슬
80 ... 보조포인터 90 ... 제2측정유닛
c ... 시추코어 s ... 절리면

Claims

본체와, 상기 본체에 회전가능하게 설치되어 자기력에 의해 항상 정북방향을 가리키는 자침과, 원형으로 형성되어 상기 자침을 둘러싸며 상기 자침의 회전중심을 기준으로 상기 본체에 자전가능하게 설치되며 표면에 0~360°사이의 각도가 표시되어 있는 다이얼을 구비하는 제1측정유닛; 및
상기 제1측정유닛에 결합되는 플레이트와, 상기 플레이트 내부에 반원호 형상으로 밀폐되게 형성된 채널부와, 상기 채널부의 특정 지점에 대한 각도를 상기 플레이트 위에 표시한 스케일부와, 상기 밀폐된 채널부에 수용되어 상기 플레이트가 기울어지는 정도에 따라 상기 채널부를 따라 이동되는 구슬을 구비하여, 측정 대상물의 경사각을 측정할 수 있는 제2측정유닛;을 구비하며,
상기 제2측정유닛에는 상기 플레이트로부터 수평하게 돌출되어 상기 측정대상물의 특정한 2지점을 각각 짚을 수 있도록 상기 플레이트의 평면상에서 회전가능하게 상기 플레이트에 결합되는 한 쌍의 보조포인터를 더 구비하고,
상기 보조포인터는 상기 플레이트에 회동가능하게 결합되는 제1스틱과, 상기 제1스틱의 단부에 회동가능하게 결합되는 제2스틱으로 이루어지며,
상기 한 쌍의 보조포인터는 상기 플레이트의 일측면에 설치되어, 상호 접근 및 이격되는 방향을 따라 이동가능한 것을 특징으로 하는 시추코어 경사측정기.
제1항에 있어서,
상기 제1측정유닛과 제2측정유닛은 상호 힌지가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 시추코어 경사측정기.
제1항에 있어서,
상기 제2측정유닛의 플레이트는 투명한 판형으로 형성된 것을 특징으로 하는 시추코어 경사측정기.
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제1항에 있어서,
상기 제2측정유닛의 플레이트에는 길이를 잴 수 있는 눈금부가 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 시추코어 경사측정기.
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