KR101492117B1 - Method and System For Bore-hole Integrity Evaluation of Grouting in Umbrella Arch Methods Using Guided Ultrasonic Waves - Google Patents

Method and System For Bore-hole Integrity Evaluation of Grouting in Umbrella Arch Methods Using Guided Ultrasonic Waves Download PDF

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KR101492117B1
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유병철
장현익
채종헌
김성구
이종섭
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한국도로공사
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Abstract

본 발명은 유도초음파를 이용하여 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도를 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 두부에 유도초음파를 발생시키는 단계; Step of the present invention generates a guided wave in the head portion of the steel pipe to be cast-in-place, steel pipes reinforcing the multi-stage grouting method relates to a method and system for evaluating the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound even using a guided wave; 상기 강관의 선단에서 반사되어 상기 두부로 되돌아오는 반사된 유도초음파를 센싱하는 단계; The method comprising sensing reflected by the front end of the steel pipe to a guided wave reflections returning to the head; 센싱된 유도초음파의 주 주파수를 검출하는 단계; Detecting a primary frequency of the guided wave sensing; 및 검출된 주 주파수를 기반으로 건전도를 평가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. And based on the detected main frequency, including the step of evaluating the sound also it is characterized in that formed.

Description

유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법 및 시스템{Method and System For Bore-hole Integrity Evaluation of Grouting in Umbrella Arch Methods Using Guided Ultrasonic Waves} Pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound using a guided wave Evaluation method and system {Method and System For Bore-hole Integrity Evaluation of Grouting in Umbrella Arch Methods Using Guided Ultrasonic Waves}

본 발명은 강관 보강 다단 그라우팅 천공홀의 건전도를 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for evaluating a steel pipe is also reinforced multi-stage grouting hole drilling sound. 보다 구체적으로 본 발명은 유도초음파의 주파수를 분석하여 강관 보강 다단 그라우팅 천공홀의 건전도를 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention more specifically relates to a method and system for evaluating the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound also analyzes the frequency of the guided wave.

지하 구조물인 터널 시공시 상부의 지질이 연약하거나 토피고가 낮으면 아칭 효과를 충분히 발휘할 수 없다. Of the upper during the construction of underground structures tunnel lipid if fragile or expensive low toffee can not sufficiently exhibit the arching effect. 또한 대상 터널 시공부에 다른 구조물이 인접해 있거나 기초 구조물이 있을 때에는 터널 굴착 전에 지반에 대한 보강이 반드시 이루어져야 한다. In addition, the reinforcement must be made on the ground when there is a destination tunnel or to other structures adjacent to a construction part the foundation structure prior to tunneling. 강관보강 다단 그라우팅 공법은 터널이 시공될 지반을 미리 보강하여 굴착 시 발생할 수 있는 위험을 최소화하여 안정성을 확보하기 위하여 이루어진다. Pipe reinforced multi-stage grouting process is done to reinforce the ground in advance to be a tunnel is constructed to ensure stability by minimizing the risks involved in drilling.

강관보강 다단 그라우팅은 강관을 터널의 크라운(crown)부에 설치하는 공법이다. Pipe reinforced multi-stage grouting is a method for installing the steel pipe to the crown (crown) of the tunnel portion. 강관은 길이 12m, 외경이 60.5mm인 소구경관과 113mm인 대구경관이 사용되며, 일정간격 (주로 500mm)의 아치모양으로 설치된다. The steel pipe is 12m long, cod scenery an outer diameter of 60.5mm and a hillock scenery 113mm is used, and is provided with arch-shaped constant intervals (typically 500mm). 강관의 외벽과 천공홀 사이에 충진재를 주입하여 그라우팅에 의한 지반의 고결로 인하여 강관과 지반을 일체화시킨다. Injecting a filling material between the outer wall and the perforations of the steel pipe due to the integrity of the ground by grouting are integrated together the steel pipes and the ground. 터널 굴착 상부에 설치된 강관보강 다단 그라우팅 공법은 강관과 주변지반의 빔작용에 의해 터널에 가해지는 상재하중이나 토압과 같은 외력을 경감시키고 분산시키는 역할을 한다. Pipe reinforced multi-stage grouting method provided in the upper tunnel serves to relieve and distribute the load or external force, such as the overburden soil pressure exerted on the tunnel by the beam action of the steel pipe and the surrounding ground.

이러한 강관보강다단 그라우팅은 연약한 지반에서 터널의 안전성을 확보하기 위하여 시공되어지며, 그 시공품질은 터널 굴착시 요구되는 안정성과 밀접한 관계를 가지지만 시공 후 품질확인을 위한 수단이 없다. These steel pipes reinforcing the multi-stage grouting is becomes construction is to ensure the safety of the tunnel in soft ground, the construction quality has no means to check the quality after construction but have a close relationship with the stability required for tunnel excavation.

현재는 그라우팅은 지반의 물성이나 절리의 분포 등을 고려하지 않고 시공기술자의 경험에 의존하여 시공하는 것이 현실이다. Currently, it is a reality that grouting construction depending on the experience of construction engineer without regard to properties such as the soil or the joint distribution. 현장에서는 터널에서의 현장여건을 고려한 정확한 체크리스트 없이 그라우팅에 대하여 주입압력과 주입량으로 시공에 대한 검측을 하고 있는데 이로 인하여 점성이 많은 토사의 경우 지반상태가 조밀하여 주입이 되지 않는 상태임에도 불구하고 설계된 주입량을 만족하기 위하여 과도한 압력을 가하여 숏크리트가 깨지는 경우가 발생하기도 한다. In the field of inspection for the construction to the injection pressure and injection volume for the grouting without a precise checklist, considering the field conditions in the tunnel and there Due to this, despite the state viscous unless the ground state for many Tosa not dense injected and designed and even if the broken shotcrete applying excessive pressure generated in order to meet the dose.

강관보강다단 그라우팅이 터널 상부의 하중을 제어하고 낙반을 막아 시공 안정성에 기여하는 최고의 방법임에도 품질에 대한 확신이 없으며, 이에 따라 새로운 건전도 평가법의 개발이 요구되고 있다. The steel pipe reinforced multi-stage grouting not have confidence in the quality being the best method to contribute to control the load of the upper and prevent cave-in tunnel construction stability, whereby the development of a new sound evaluation method is required accordingly.

본 발명의 목적은 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a steel pipe reinforced multi-stage grouting perforated sound Evaluation method and system of the hall.

본 발명의 다른 목적은 유도초음파를 이용하여 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도를 평가하는 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention to provide a method and system for evaluating the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound even using a guided wave.

본 발명의 또 다른 목적은 유도 초음파의 주 주파수를 파악하고 이를 통해 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도를 용이하게 평가할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다. A further object of the present invention is to provide a method and system that can easily evaluate the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound even with the state grasp the frequency of the guided wave, and this.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은, 본 발명에 따른 광고 방법에 의해 모두 달성될 수 있다. These and other objects of the present invention, can be achieved by the advertisement method according to the invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법은 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 두부에 유도초음파를 발생시키는 단계; Pipe reinforced multi-stage grouting perforated sound hole Evaluation method using a guided wave according to an embodiment of the present invention comprises the steps of generating a guided wave to the head of the steel pipe by casting steel pipes reinforcing the multi-stage grouting method; 상기 강관의 선단에서 반사되어 상기 두부로 되돌아오는 반사된 유도초음파를 센싱하는 단계; The method comprising sensing reflected by the front end of the steel pipe to a guided wave reflections returning to the head; 센싱된 유도초음파의 주 주파수를 검출하는 단계; Detecting a primary frequency of the guided wave sensing; 및 검출된 주 주파수를 기반으로 건전도를 평가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. And based on the detected main frequency, including the step of evaluating the sound also it is characterized in that formed.

상기 주 주파수 검출 단계에서 푸리에 변환 방법, 특히 고속 푸리에 변환 방법에 의해 주주파수를 검출할 수 있으며, 구체적으로는 상기 센싱된 유도초음파의 첫번째 군의 시간영역을 선택하는 단계; , At the primary frequency detection step may detect a state frequency by the Fourier transform method, in particular high-speed Fourier transform method, specifically, selecting the time domain of the first group of the sensing guided wave; 상기 첫번째 군 신호에 대하여 윈도윙을 적용하여 가중치를 부여하는 단계; The step of weighting by applying windowing with respect to the first group signals; 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 나타내는 단계를 포함하여 이루어 진다. Using a fast Fourier transform to be performed, including the step that indicates a frequency domain.

또한 상기 주 주파수 검출 단계에서 웨이블렛 변환 방법을 사용하여 주 주파수를 검출할 수도 있다. May also be detected using the main frequency wavelet transform method in the main frequency detecting step.

상기 건전도 평가 단계에서, 주 주파수의 주파수 대역이 낮을수록 건전도가 높은 것으로 판단할 수 있으며, 주 주파수의 주파수 대역이 미리 설정된 기준 주파수에 근접하거나 보다 낮을 경우 건전도가 높은 것으로 판단할 수도 있다. In Fig evaluation step the sound, the more of the primary frequency band is low, which can be determined by sound even as high, it may be determined if the frequency band of the main frequency in advance is lower than close to the set reference frequency, or that the sound high . 상기 기준 주파수는 약 30kHz로 설정할 수 있다. The reference frequency can be set at about 30kHz.

또한 건전도를 평가함에 있어서 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 양생 시간 또는 그라우트 배합비를 더 고려할 수 있다. It may also take into account the curing time or grout mixing ratio of the steel pipe by casting steel pipes reinforcing the multi-stage grouting method more in evaluating the soundness FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템은 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 두부에 설치되어 상기 강관의 두부에 제공되고 상기 강관의 선단에서 반사되어 다시 돌아오는 유도초음파를 센싱하는 센서; One steel pipe reinforced multi-stage grouting perforated hole sound according to an embodiment of the present invention evaluate the system steel pipe reinforcement is installed in the multi-stage grouting method head of a cast-in-place steel tubes to be provided in the head portion of the steel pipe is reflected by the front end of the steel pipe coming back a sensor for sensing the guided wave; 및 상기 센서에 의해 센싱된 유도초음파의 주 주파수를 검출하여 제공하는 분석부를 포함하여 이루어진다. And it comprise analysis unit provided to detect the main frequency of the guided wave sensed by the sensor.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 센서에 의해 센싱된 유도초음파를 증폭하는 증폭부 및/또는 증폭된 신호를 필터링하는 필터링부를 더 포함할 수 있다. The system in accordance with one embodiment of the present invention may further include a filter for filtering the amplifier and / or amplified signal for amplifying the guided wave sensed by the sensor.

또한 상기 센서는 AE센서일 수 있으며, AE센서의 검측방향과 상기 강관의 선단에서 반사되어 다시 돌아오는 유도초음파의 진행방향이 서로 나란히 되도록 하는 커플러에 의해 상기 강관과 결합되어 있을 수 있다. In addition, the sensor may be one AE sensor, and, by the coupler for detecting the direction and the guided travel direction of the ultrasonic reflected by the front end coming back of the steel pipe of the AE sensor are side by side to each other coupled with the steel pipe.

본 발명은 강관보강다단 그라우팅의 건전도를 평가할 수 방법 및 시스템을 제공하며, 특히 유도 초음파의 주 주파수를 파악하고 이를 이용함으로써 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도를 용이하게 평가할 수 있는 효과를 갖는다. The present invention has the effect that steel pipes reinforcing the multi-stage and sound also evaluate the grout provides a method and system, in particular, may facilitate the Fig steel pipes reinforcing the multi-stage grouting perforated hole sound evaluated by using this understanding a main frequency of the guided wave.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도평가 방법을 보여주는 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a multi-stage grouting perforated steel pipe reinforcement sound hole Evaluation method in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템을 보여주는 도면이다. 2 is a view showing a multi-stage grouting reinforcing steel pipe perforated sound Evaluation System hole according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도평가 방법을 보여주는 흐름도이다. Figure 3 is a multi-stage grouting reinforcing steel pipe perforated hole sound according to another embodiment of the present invention is also a flowchart showing the evaluation method.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템을 보여주는 도면이다. 4 is a view showing a multi-stage grouting reinforcing steel pipe perforated sound Evaluation System hole according to another embodiment of the present invention.
도 5는 실내 실험을 위한 샘플의 구조를 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a structure of a sample for laboratory tests.
도 6은 자유구속조건에서의 실험 샘플을 보여주는 도면이다. 6 is a view showing a test sample of the free constraint.
도 7은 지중근입조건에서의 실험 샘플을 보여주는 도면이다. 7 is a view showing a test sample of the paper junggeun mouth conditions.
도 8은 센싱된 유도초음파를 보여주는 그래프이다. 8 is a graph showing a guided wave sensing.
도 9는 센싱된 유도초음파의 속도를 보여주는 그래프이다. 9 is a graph showing the velocity of the guided wave sensing.
도 10은 센싱된 유도초음파를 고속푸리에 변환하여 주 주파수를 검출하는 방법을 보여주는 도면이다. 10 is a view showing a method for detecting a primary frequency to a fast Fourier transform a guided wave sensing.
도 11은 고속푸리에 변환 방법을 사용하여 검출한 주 주파수를 보여주는 그래프이다. 11 is a graph showing the frequency state is detected by using the FFT method.
도 12는 센싱된 유도초음파를 웨이브렛 변환하여 주 주파수를 검출하는 것을 보여주는 도면이다. 12 is a view showing the state of detecting the frequency wavelet transform a guided wave sensing.
도 13은 웨이블렛 변환 방법을 사용하여 검출한 주 주파수를 보여주는 그래프이다. 13 is a graph showing the frequency state is detected by using the wavelet transform method.
도 14는 도 11과 도 13의 결과를 비교하여 보여주는 그래프이다. 14 is a graph showing in comparison the results of Figure 13 and Figure 11.
도 15는 실제 현장에 시공한 샘플을 보여주는 사진이다. FIG. 15 is a photograph showing a sample installation on the actual site.

본 발명은 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전성, 즉 천공홀과 강관 외벽에 주입된 그라우트에 의해 천공홀 내부가 완전히 충진되었는지 여부를 판단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a steel pipe reinforced multi-stage grouting perforation hole quality, i.e., a method and system that can determine whether or not the hole inside is completely filled by injecting grout in the hole and the outer wall steel pipe.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. It will be described in detail about the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법을 보여주는 흐름도로서 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 건전도 평가 방법은 유도 초음파 발생 단계(S100), 유도 초음파 센싱 단계(S110), 주 주파수 검출 단계(S120) 및 건전도 평가 단계(S130)로 이루어진다. Figure 1 is a sound Evaluation method according to one embodiment of the present invention as a flow chart showing the induction steel pipes reinforcing the multi-stage grouting perforated sound Evaluation method hole using ultrasonic waves according to one embodiment of the invention shown in Figure 1 is derived ultrasonic generation step (S100), guided wave sensing step (S110), the main frequency detecting step (S120), and also comprises a sound evaluation step (S130).

상기 유도 초음파 발생 단계(S100)는 강관보강다단 그라우팅 공법으로 시공된 강관에 유도 초음파를 발생시키는 단계로서 도 2에 도시된 바와 같이 강관(10)의 두부를 직접 타격하여 유도초음파를 발생시킨다. The guided wave generating step (S100) generates a guided wave to directly strike the head of the steel pipe 10 as shown in FIG. 2, a step of generating a guided wave to the steel pipe installed by the steel pipe reinforced multi-stage grouting method.

해머 타격에 의한 에너지가 강관(10)의 단면에 균일하게 전달되고 유도초음파의 진행 방향과 동일하게 가진되도록 하기 위해 강관의 일측을 타격하는 것 보다는 도 2에 도시된 바와 같이 강관의 두부에 캡(11)을 설치하고 해머로 캡을 타격하는 것이 바람직하다. Cap on the steel tube head, as illustrated in Figure 2 than the energy of the hammer blow to ensure that with the same and uniformly transmitted to the cross-section being of the guided wave traveling direction of the steel pipe (10) to strike the side of the steel pipe ( 11) it is preferable to provide the cap with a hammer blow and the.

위와 같이 강관의 두부에서 발생된 유도초음파는 강관을 따라 진행하고 강관의 선단에서 반사되어 다시 두부로 되돌아 오고, 도 2에 도시된 바와 같이 강관 두부에 설치된 센서(20)에 의해 센싱된다(S110). As above-induced occurred with the head of the steel pipe ultrasonic wave is reflected by the proceeds and the front end of the steel pipe in accordance with the steel pipe coming back again to the head, and is sensed by a sensor 20 installed in the steel pipe head as shown in Figure 2 (S110) .

상기와 같이 선단에서 반송된 유도초음파를 센싱하는 상기 센서(20)로는 피에조 디스크 엘리먼트의 가진에 의한 저주파수 대역의 탄성파를 수진하기 위해 고감도 Resonant 타입의 AE(Acoustic Emission)센서를 사용할 수 있다. Roneun the sensor 20 for sensing the guided wave carried in the distal end as described above may be used for AE (Acoustic Emission) sensor with high sensitivity to Resonant Type Susan an acoustic wave in the low frequency band by having the piezoelectric disc elements. 이러한 센서로는 공진주파수 30kHz인 Physical Acoustics사의 모델 A3센서가 사용될 수 있고 센서의 민감도는 주파수 영역이 100kHz이내일 때 60~70dB이다. These sensors are the resonance frequency of 30kHz Physical Acoustics Corporation model A3, and the sensor sensitivity of the sensor can be used is 60 ~ 70dB when the frequency domain within 100kHz. 하지만 이러한 센서에 한정되지 않고 적절한 센서를 선택하여 사용할 수 있다. But not limited to such a sensor may be used to select an appropriate sensor.

센서(20)는 센서의 검측 방향과 유도초음파의 진행방향이 서로 나란히 되도록 설치하는 것이 바람직하다. Sensor 20 is preferable to provide the detection direction and the direction of movement of the guided wave in the sensor so that the side by side each other. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 커플러(21)를 제작하여 센서의 검측 방향과 유도초음파의 진행방향이 서로 나란히 되도록 하고 센서가 강관에 완전 결속되게 하는 것이 바람직하다. Thus Figure 4 so that the production of a coupler (21) side-by-side direction and the detected traveling direction of the guided wave in the sensor from each other, as shown in, and it is preferable to make the sensor is completely bound to the steel pipe.

이와 같은 센서(20)에 의해 센싱된 유도초음파는 센서와 연결된 분석부(30)로 제공되어 센싱된 유도초음파의 특징이 분석되며(S120), 분석된 특징을 기반으로 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도가 평가된다(S130). In the same sensed by the sensor 20 is guided wave is provided to analyzing unit 30 connected to the sensor and analyzes the characteristics of the sensing guided wave (S120), steel pipes reinforcing the multi-stage grouting sound perforated hole based on the analyzed characteristics degree is evaluated (S130).

유도 초음파는 체적파와 달리 비교적 낮은 주파수에서 생성되어 에너지 감쇠 없이 비교적 먼 거리를 전파하는 특성을 지니고 있으며, 매질이 상이한 층간의 경계조건에 의해 발생되는 파의 특징이 달라진다. Guided wave is has the properties of different volumetric wave is generated at relatively low frequencies propagate relatively long distances without energy attenuation, different features of the waves generated by the boundary conditions of the different inter-layer medium.

따라서 천공홀이 그라우팅으로 충진된 강관과 공동결함이 발생한 강관에 전파되는 유도초음파는 서로 다른 특징을 가지게 되며, 이를 통해 천공홀의 공동결함 발생을 예측할 수 있다. Thus, guided wave that propagates in the hole a steel pipe and a joint defect occurs steel pipe filled with grouting is to have different characteristics, you can predict the drilling hole cavity defects through.

또한 그라우팅으로 충진되지 않은 공동이 지층 붕괴로 인해 토사로 메워질 경우에도 토사와 그라우트는 서로 상이한 매질이므로 이러한 경우 역시 천공홀이 그라우팅으로 충진되지 않았음을 확인할 수 있다. In addition, if so, even if the quality due to collapse of the joint that is not filled with grouting resin filled with earth and sand quarrying and grout are different from each other such media you can also confirm that the perforation holes have been filled with grout.

하지만 센서에 의해 센싱된 유도초음파의 신호는 경우에 따라 분석하기에 너무 약한 신호이거나 노이즈가 많이 포함되어 있을 수 있다. Or so, but a weak signal for the signals of the guided wave is sensed in some cases, analysis by the sensor may be a lot of noise is included.

이러한 경우에는 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 센서에 의해 센싱된 신호를 증폭기(41)로 증폭하고 필터(42)로 필터링하여 원하는 신호를 용이하게 분석할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. In this case, Fig. 3 and to amplifies a signal sensed by the sensor to the amplifier 41 and filtered by filter 42 facilitates analysis of the desired signal as in the other embodiments of the invention shown in Figure 4 it is preferable to.

본 발명에서는 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전성을 용이하게 평가할 수 있는 유도초음파의 특징을 파악하기 위해 충진률에 따른 실험을 수행하였다. In the present invention, experiments were performed according to the filling rate to determine the steel pipe reinforced multi-stage grouting induction can easily evaluate the perforation hole quality characteristics of ultrasound.

실험을 위해 도 5에 도시된 바와 같이 PVC 파이프 내에 강관(10)을 위치시키고 PVC파이프와 강관 사이에 그라우트를 주입하여 샘플을 제작하였다. A sample by placing the steel tube (10) within the PVC pipe and inject the grout between the PVC pipe and steel pipe as shown in Figure 5 for the experiment were prepared.

이러한 샘플에서 L T 는 천공홀의 길이, L G 는 그라우트가 주입된 영역의 길이, L S 는 그라우트되지 않은 영역의 길이를 나타내며, 아래와 같이 L T 와 L G 의 비가 충진률을 나타낸다. In this sample length L T is punched hole, the length L G, L S of the grout is injected into the area indicates a length of the non-grout areas indicates the ratio of the filling ratio L T L and G, as shown below.

충진률[%]=(L G /L T )×100 Filling rate [%] = (L G / L T) × 100

또한 샘플에 사용된 강관은 실제 강관보강다단 그라우팅 시공에 사용되는 길이 6 m의 KS D 3566 구조용 탄소강관을 사용하였으며, 그라우트는 일반적으로 터널현장에서 사용되는 LW 그라우트재를 사용하였다. In addition, the steel tube used for the samples, we used the actual reinforcing steel pipe of the multi-stage grouting length of 6 m to be used in the construction KS D 3566 of structural carbon steel pipe, the grout was typically use LW grout material used in the tunnel sites. 구체적인 강관의 크기와 그라우트의 배합비는 다음과 같다. The blending ratio of the size of the grout and concrete steel tubes are as follows.

외경 OD 두께 thickness 단위 무게 Unit Weight 길이 Length
50.8 mm 50.8 mm 4.0 mm 4.0 mm 4.62 kg/m 4.62 kg / m 6 m 6 m

주입량 Dose 용액 A Solution A 용액 B Solution B
규산소다 Water glass water 시멘트 cement water W/C W / C
1000 L 1000 L 250 L 250 L 250 L 250 L 250 kg 250 kg 420 L 420 L 168 % 168%

실험은 도 6에 도시된 바와 같이 공기 중에 샘플을 위치시키는 자유구속조건과 도 7에 도시된 바와 같이 토사로 채워진 챔버에 샘플을 위치시키는 지중근입조건에서 각각 충진률 25%, 50%, 75%, 100% 샘플에 대해 진행하였다. Experiments 6 of the respective filling rate of 25%, 50% in the paper junggeun mouth condition of placing the sample in a chamber filled with earth and sand, as 75 shown in Figure 7 also as the free constraint of placing the sample in the air, as shown in %, it was performed for the 100% sample.

강관보강다단 그라우팅 축소모형의 길이는 6 m이며, 길이방향의 그라우팅 충진률에 따른 유도초음파의 변화 양상을 관찰하기 위해 그라우팅 반경을 100 mm로 동일하게 유지한 채, 길이방향 그라우팅 충진률을 25 %, 50 %, 75 %, 100 %로 변화하여 제작하였다. Pipe reinforced multi-stage grouting length of the scale model is 6 m, a grouting radius in order to observe the changes of the guided wave in accordance with the grouting filling rate in the longitudinal direction remains the same to 100 mm while the longitudinal direction grouting the filling rate of 25% , 50%, 75%, was produced by changing to 100%. 충진률이 100 %이면 충진이 완전히 이루어진 상태이고, 충진률 0 %는 빈 강관을 의미한다. If the filling rate is 100% and the filling is fully made up condition, the filling ratio of 0% means an empty pipe.

본 실험에서 앞서 설명한 바와 같이 강관의 두부에 유도초음파를 발생시키고 센서(20)에서 유도초음파를 센싱하였으며, 이러한 유도초음파의 천공홀 충진률에 따른 변화를 파악하기 위해 시간영역, 주파수영역, 시간-주파수 영역에서 해석을 각각 수행하였다. Occurred a guided wave to the head of the steel pipe as described above in this experiment and sense the guided wave from the sensor 20, the time domain to determine these induced changes in the ultrasonic perforation hole filling rate, frequency domain, time- each analysis was performed in the frequency domain.

시간영역 해석 Time Domain Analysis

시간영역 해석은 자유구속조건과 지중근입조건에서 각각의 충진률에 따라 획득된 신호에 대하여 시간영역에서 분석하여 그라우팅 충진률에 따른 유도초음파의 속도변화를 관찰하는 것이다. Time domain analysis is that relative to the signal obtained in accordance with each fill rate at the free constraint and not junggeun mouth condition by analyzing the time domain observed change in velocity of guided wave according to the grout filling rate. 시간영역 해석결과, 도 8에 도시된 바와 같이 약 3 ms에서 충진률에 관계없이 거의 동일하게 반사파가 나타났으며, 속도는 도 9와 같이 약 4000~4400 m/s 사이였다(실내실험 강관의 길이 6 m). Was time-domain analysis, born almost equally receive the reflected wave regardless of the filling rate of about 3 ms 8, the rate was between about 4000 ~ 4400 m / s as shown in Figure 9 (a laboratory steel pipe length 6 m). 충진률 0%, 즉 빈 강관에서의 속도 5300 m/s와 비교하여 확연히 감소하였으나, 각 충진률에 따른 속도의 변화는 작았다. Filling ratio of 0%, that is, although significantly reduced as compared with the rate 5300 m / s in the empty tubes, the speed change in accordance with each fill rate is small.

이와 같이 시간영역 해석을 통하여 반사파의 속도를 산정하였으나, 충진률에 따른 속도 변화가 매우 작으므로 강관보강다단 그라우트 천공홀의 건전성을 평가함에 있어 유도주파수의 속도 특징은 바람직한 지표가 아닌 것으로 판단된다. While estimating the speed of the reflected wave via the time domain analysis in this manner, because the speed changes according to the filling rate is very small in assessing the steel pipe reinforced grout multi-stage perforated hole quality speed characteristic of the induction frequency is determined to not be a preferred indicator.

주파수 영역 해석 Frequency Domain Analysis

강관보강다단 시스템에서 전달되는 유도초음파, 특히 가진 후 반사파가 잡히기 전까지의 유도초음파 신호는 비정상신호로써 광역의 주파수 성분을 갖는 파들이 중첩된 파군형태이다. Steel pipe reinforcement guided wave signal of the guided wave, the reflected wave is caught until after having passed especially in multi-stage systems is pagun form of the waves having a frequency component of a wide area as the abnormal signal overlap.

고속 푸리에 변환은 많은 이산 푸리에 변환 계산을 빠르고 효과적으로 계산할 수 있어 신호에서 주파수 성분을 찾는데 효과적으로 이용할 수 있다. The fast Fourier transform can effectively use it to calculate the number of discrete Fourier transform calculated quickly and efficiently find the frequency components in the signal.

따라서 고속 푸리에 변환을 적용하여 주파수 영역을 해석하였다. Therefore, the frequency-domain was analyzed by applying a fast Fourier transform. 하지만 이산 푸리에 변환을 물론 적용할 수도 있다. But it may be applied to a discrete Fourier transform, of course.

고속 푸리에 변환을 적용하여 주파수 영역을 해석하는 방법은 실내실험에서 측정된 신호에 대하여 윈도윙(windowing)을 적용하고, 고속 푸리에 변환에 의한 주파수 분석을 실시하는 것이다. How to interpret the frequency domain by applying a fast Fourier transform is to with respect to the signal measured in the laboratory apply windowing (windowing), and subjected to frequency analysis by fast Fourier transform.

보다 구체적으로는 도 10에 도시된 바와 같이 먼저 원신호에서 첫 번째 반사파군의 시간영역을 선택하고, 그 반사파군 신호에 대하여 윈도윙을 적용하여 가중치를 주고, 변환된 신호를 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 나타낸다. More specifically, the select time-domain of the first reflected wave group, and by applying a windowing with respect to the reflected wave group signal to give a weight, the high-speed Fourier transform on the converted signal from the first original signal as shown in Figure 10 to indicate to the frequency domain.

고속 푸리에 변환을 적용한 결과, 강관을 타고 전파되어 강관 선단부에서 반사되어 돌아오는 반사파의 경우, 일정한 주파수 대역에서 큰 진폭값을 갖는 경향이 관찰되었다. If the result of applying a Fast Fourier Transform, a reflected wave coming propagate take the steel pipe is reflected back in the steel tube distal end, a tendency was observed with a large amplitude value in a certain frequency band.

구체적으로는 자유구속조건의 길이방향 충진률이 25 %, 50 %, 75 %, 100 %인 경우, 각각 55.5 kHz, 34.0 kHz, 31.6 kHz, 31.5 kHz에 반사파의 주 주파수가 나타났다. More specifically, showed a main frequency of a case where the filling rate of 25% longitudinal freedom constraint, 50%, 75% and 100%, respectively, the reflected wave to 55.5 kHz, 34.0 kHz, 31.6 kHz, 31.5 kHz. 한편, 지중근입조건의 결과에서, 길이방향 충진률이 25 %, 50 %, 75%, 100 %인 경우 각각 47.5 kHz, 34.9 kHz, 30.8 kHz, 27.2 kHz로 나타났다. On the other hand, if the results of junggeun mouth condition, the longitudinal axis filling rate of 25%, 50%, 75%, 100% were respectively 47.5 kHz, 34.9 kHz, 30.8 kHz, 27.2 kHz.

이와 같이, 실내실험에서 반사파군의 주파수 분석결과, 도 11(a)와 같이 길이방향 충진률이 증가함에 따라 반사파군의 주파수가 낮아짐을 관찰할 수 있었다. In this manner, the reflected wave group in laboratory frequency analysis result, the frequency of the reflected wave group can be observed becomes lower, as Figure 11 (a) is the longitudinal direction, as filling rate increase.

시간-주파수 영역 해석 A time-frequency domain analysis

앞서 고속 푸리에 변환으로 반사파군의 주주파수를 파악하였으나 비파괴탐사에서의 손상영역 탐지에는 멀티스케일 특성을 지닌 신호가 주로 나타나는데 푸리에 변환은 시간에 따라 주파수가 변화하는 멀티스케일 특성을 갖는 신호의 주파수 정보를 효과적으로 표현하지 못하는 문제가 있다. While previously identified the primary frequencies of the reflected wave group as a fast Fourier transform damaged region detected in non-destructive sensing, the signal having a multi-scale characteristic mainly appears Fourier transform is a frequency information of the signal of the multi-scale nature of the frequency change with time there are problems that do not express effectively.

반면 웨이브렛 변환은 신호에 포함된 스케일에 대한 뛰어난 분해능을 지니고 있으며, 이에 따라 "시간-스케일" 변환이라고도 불리운다. On the other hand the wavelet transform, and has an excellent resolution for the scale contained in the signal, so that - also known as "time-scale" conversion. 웨이브렛 변환은 분산성을 갖는 신호나 비정상신호를 분석하는데 적합하고 매우 효과적이다. Wavelet transformation is a suitable and very effective in analyzing the signal or an abnormal signal having a dispersibility. 멀티스케일의 특성을 지닌 신호의 시간영역에서 측정된 신호파에 대하여 시간-주파수 특성을 파악하기 위한 웨이브렛 변환식은 아래와 같이 표현된다. With respect to the wave signal measured in the time domain of the signals having the characteristics of the multi-scale time-wavelet transformation to identify the frequency characteristic it is expressed as follows.

Figure 112013057300362-pat00001

여기서 f(t)는 측정된 원신호이고, 함수 Ψ(t)는 모웨이브렛 함수(mother wavelet function)이며, Ψ * (t)는 모웨이브렛 함수 Ψ(t)의 복소 공액(complex conjugate)을 의미한다. Where f (t) is the measured source signal, the function Ψ (t) is the parent wavelet is a function (mother wavelet function), Ψ * (t) is the complex conjugate (complex conjugate) of the mother wavelet function Ψ (t) It means. 상기 수식에서 u는 시간영역의 모웨이브렛 함수를 u만큼 평행이동시키는 기능을 하며, s는 함수의 신축을 나타내는 변수로 임의의 축척(scale)으로 모웨이브렛을 팽창 또는 압축시키는 기능을 한다. In the above formula, u is, and the function of the translation by u a parent wavelet function in the time domain, s is a function of expanding or compressing the mother wavelet in any scale (scale) to a variable indicating a new function. 따라서, 웨이브렛 변환시 시간(또는 주파수) 스케일이 신호의 주파수 대역에 따라 압축 또는 팽창되어 높은 해상도와 정확성을 갖는 결과를 얻을 수 있으며, 신호가 포함하는 모든 스케일 성분을 하나의 공간에 표현할 수 있다. Therefore, it is possible to represent the wavelet conversion time (or frequency) all scale components that scale is compressed or expanded in accordance with the frequency band of the signal including the can obtain results with high resolution and accuracy, the signal to a single room.

본 발명에서는 도 12에 도시된 바와 같이 이러한 웨이블렛 변환을 통해 시간-주파수영역에 대한 분석을 실시하였다. Was analyzed for the frequency domain in the present invention, the time through these wavelet transform as shown in Fig. 웨이브렛 변환시 앞의 시간영역 해석결과에서 획득한 반사파가 나타나는 시간대에서의 주파수를 관찰하였으며, 각각의 길이방향 충진률에 따라 최대에너지를 갖는 주파수가 변화하였다. Was observed in the frequency of the wavelet conversion is a reflected wave obtained at the previous time-domain analysis of the displayed time, the frequency having the maximum energy was changed according to the longitudinal direction of the filling rate.

상기 실험 샘플에서 각각 측정된 신호에 대한 웨이브렛 변환을 수행하여 길이방향 충진률에 따른 시간-주파수영역을 해석한 결과는 도 13(a)에 도시된 바와 같다. Time to perform the wavelet transform according to a longitudinal filling rate for each of the measured signals in the experimental samples the results obtained by analyzing the frequency domain is as shown in 13 (a) FIG.

자유구속조건의 길이방향 충진률이 25 %, 50 %, 75 %, 100 %인 경우에 반사파의 주파수는 각각 57 kHz, 36kHz, 33kHz, 31kHz로 측정되었다. Longitudinal filling rate of the free constraint is 25%, 50%, 75%, and the frequency of the reflected wave in the case of 100% was measured in each 57 kHz, 36kHz, 33kHz, 31kHz. 지중근입조건의 결과, 길이방향 충진률이 25%, 50%, 75%, 100%인 경우에 반사파의 주파수는 각각 44 kHz, 36kHz, 32kHz, 29kHz로 나타났다. If a result, the frequency of the reflected wave when the length in a direction filling rate is 25%, 50%, 75% and 100% of junggeun mouth condition is found to be respectively 44 kHz, 36kHz, 32kHz, 29kHz.

상기 샘플에서 획득한 데이터에 대해 고속 푸리에 변환과 웨이브렛 변환을 이용하여 주파수 분석을 실시한 결과, 도 14에 도시된 바와 같이 자유구속조건(도 14(a)) 및 지중근입조건(도 14(b))에서 웨이블렛 변환과 고속푸리에 변환을 통해 획득한 주주파수가 거의 유사하게 충진률이 증가함에 따라 낮아짐을 확인할 수 있었다. Freedom constraint (FIG. 14 (a)) and not junggeun mouth conditions as described for the data obtained from the samples subjected to a frequency analysis using a fast Fourier transform and the wavelet conversion results, shown in Figure 14 (Figure 14 ( as b)) Note frequency obtained through the wavelet transform and fast Fourier transform is substantially similar to the filling rate is increased in was confirmed that lower.

따라서 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도가 평가 단계(S130, S240)에서 주 주파수의 주파수 대역이 낮을수록 건전도가 높은 것으로 평가할 수 있다. Therefore, the more the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound also lower the frequency band of the primary frequency in the evaluation step (S130, S240) can be estimated that the sound is also high.

또한 본 발명에 따른 강광보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법의 적용성을 검증하기 위해 도 14와 같이 현장에 터널의 갱구부에 위치한 6개의 실험체를 대상으로 실험을 진행하였다. Was also conducted an experiment on six specimens in the shaft section of the tunnel in the field as shown in Figure 14 to verify the ganggwang reinforced multi-stage grouting perforated sound Evaluation method of applying holes sex according to the present invention. 대상현장의 지반조건은 풍화의 발달 정도가 불규칙하며, 기존에 이미 붕락이 이뤄졌던 만큼 지질조건이 열악한 상태였다. Geotechnical conditions of the target site is developed and the degree of weathering irregular geological conditions as had been already accomplished collapse the existing conditions were harsh.

실험을 수행하기 전 갱구부는 터널단면 굴착전 상태로 강관보강다단 그라우팅, 록볼트, 숏크리트 등으로 보강작업이 이루어진 상태였다. Performing the experiment before the shaft portion tunnel section steel pipe reinforced by the trench before the multi-stage grouting state, the lock bolt, this reinforcement operation was made with conditions such as shotcrete. 강관보강다단 그라우팅 보강범위 120 o 인 두 줄의 아치형태로 시공되었으며, 아래 표3과 같이 외경 60.5 mm, 길이는 12 m 단본의 강관이 사용되었다. Pipe reinforced multi-stage grouting has been applied by arches in the form of two lines of the reinforcing range of 120 o, 60.5 mm outside diameter as shown in Table 3 below, and the length of 12 m was used danbon steel pipe.

외경 OD 두께 thickness 단위 무게 Unit Weight 길이 Length
60.5 mm 60.5 mm 3.8 mm 3.8 mm 5.57 kg/m 5.57 kg / m 12 m 12 m

도 15와 같이 1, 2, 3번 실험체는 아랫줄에, 4, 5, 6번 실험체는 윗줄에 위치하였다. 1, 2 and 3 as specimens 15 is in the bottom row, four, five, six specimens were located in the top row. 아랫줄과 윗줄의 그라우팅 주입일은 4일 차이났으며, 아랫줄의 경우 주입일로부터 16일 경과, 윗줄의 경우 12일 경과된 시점에 실험이 수행되었다. Was born on the 4th day injection grouting difference in the bottom line and top line, these experiments were conducted in the elapsed time of 12 days, if in the case of lower line 16 days has elapsed from the injection one, row.

센서의 설치 및 해머의 타격을 위하여 돌출된 강관 표면에 남아있는 숏크리트를 제거하고 강관을 약 10 cm정도 외부로 노출시켰으며, 실내 실험과 동일한 방식으로 실험을 수행하였다. Stylized to the blow of the hammer and the installation of the sensor to remove the shotcrete remaining on the steel pipe surface projecting and exposing the steel tube approximately 10 cm to the outside, an experiment was carried out in the same manner as in laboratory experiments.

현장 실험의 경우, 1, 2, 3번 실험체는 약 20 kHz의 주파수 부근에서 반사파의 세기가 크게 나타난 반면, 4, 5, 6 번 실험체는 약 29 kHz부근에서 크게 나타났다. For the field experiments, 1, 2, and 3 specimens, whereas the intensity of the reflected wave in the vicinity of a frequency of about 20 kHz appears largely, 4, 5, and 6 specimens was higher in the vicinity of approximately 29 kHz.

시간영역 해석결과, 약 6 ms에서 반사파가 관찰되었으며, 실내실험과 마찬가지로 유도초음파의 속도는 약 4000 m/s로 실내실험의 결과와 유사하였다(현장실험 강관의 길이가 실내실험 강관의 2배디므로 시간은 약 2배이며, 속도는 거의 동일함). A time domain analysis, which was the reflected wave observed at about 6 ms, as with laboratory tests of the guided wave velocity is therefore about 4000 m / s as was similar to the results of the laboratory tests (2 baedi the field test steel pipe length laboratory steel pipe time is about 2 times, is also substantially the same speed).

실내실험과 마찬가지로 현장실험에서도 시간영역 해석을 통하여 산정한 반사파의 속도의 변화가 모든 충진률에 대해 큰 차이를 갖지 않아 앞서 설명한 바와 같이 속도는 건전성 평가의 좋은 지표가 아님을 확인할 수 있었다. As the speed of change of the rate of the reflected wave calculated by the time domain analysis in the field experiments as well as laboratory tests described above do not have a big difference for all filling rate was confirmed that it is not a good indicator of the quality assessment.

반면, 고속푸리에 변환 방법에 의해 획득된 주 주파수는 도 10(b)에 도시된 바와 같이 1번, 2번, 3번 실험체의 경우 각각 15.8 kHz, 18.5 kHz, 17.8 kHz에서 주 주파수가 나타났으며, 4번, 5번, 6번 실험체에 대해서는 26.7 kHz, 30.7 kHz, 25.1 kHz에서 주 주파수가 관찰되었다. On the other hand, was the main frequency is appeared that the times, 2 times 1 and 3, if the specimen main frequencies at 15.8 kHz, 18.5 kHz, 17.8 kHz, respectively, as shown in 10 (b) is also obtained by the fast Fourier transform method , the fourth, the main frequency at 26.7 kHz, 30.7 kHz, 25.1 kHz for a 5, 6 specimens were observed.

또한 웨이블렛 변환 방법에 의해 획득된 주 주파수는 도 12(b)에 도시된 바와 같이 1, 2, 3번 실험체는 약 20 kHz의 주파수 부근에서 반사파의 세기가 크게 나타난 반면, 4, 5, 6 번 실험체는 약 29 kHz부근에서 크게 나타났다. Further, while 1, 2, and 3 specimens as shown in the main frequency. 12 (b) obtained by the wavelet transform method is the intensity of the reflected wave largely in the vicinity of a frequency of about 20 kHz appears, 4, 5, 6 specimens were larger at about 29 kHz.

도 13(a), (b)에 도시된 바와 같이 충진률이 100%였을 때 주주파수가 약 30kHZ에 수렴하며, 현장실험에서 측정된 주주파수 역시 도 13(c)에 도시된 바와 같이 모두 30kHZ 이하로 나타났다. Figure 13 (a), (b) a, and the primary frequency convergence to about 30kHZ when filling rate This was a 100% As shown, the main frequency measured in the field test also the both as 30kHZ shown in Figure 13 (c) shown in It is shown below.

구체적으로는 1, 2, 3번 실험체는 약 15~20 kHz의 주파수 부근에서 반사파의 세기가 크게 나타난 반면, 4, 5, 6 번 실험체는 약 25~30 kHz에서 크게 나타났다. Specifically, one, two, three specimens, whereas the intensity of the reflected wave in the vicinity of the frequency of approximately 15 ~ 20 kHz appears largely, 4, 5, and 6 specimens were larger at about 25 ~ 30 kHz.

실내실험에서는 현장과 비교했을 때 상대적으로 작은 스케일로써 풍화토로 토조를 채워 넣어 현장조건을 모사하였으나, 실제 풍화암 현장 지반에서의 구속조건 및 상재하중에 대한 영향은 훨씬 클 것으로 판단된다. In laboratory experiments, but put as a relatively small scale compared to the field filled with the Tojo punghwato simulate field conditions, the influence of the constraint condition, and weight of the merchandise in real punghwaam field soil it is estimated to be much greater.

따라서, 현장에서 그라우팅 충진이 잘 이루어졌다면 실내실험결과의 주파수보다 작을 것으로 판단되므로, 약 20 kHz의 주파수를 갖는 1, 2, 3번 실험체는 충진이 잘 되었다고 판단할 수 있다. Accordingly, the grout filling Reporting done well in the field as judged by smaller than the frequency of laboratory tests results, one, two, three specimens having a frequency of about 20 kHz may be determined that the filling well.

그러나, 윗줄에 위치한 4, 5, 6번 실험체의 경우, 아랫줄에 위치한 1, 2, 3번 실험체의 주파수보다 높은 약 30 kHz의 주파수를 나타내었고, 이 결과는 실내실험에서의 충진률 100 %의 경우와 비슷한 주파수를 나타내었다. However, in the case of 4, 5, and 6 specimens located in the upper line, showed a frequency of about 30 kHz higher than the frequency of the 1, 2, and 3 specimens located in the bottom row, the result is 100% filling rate in laboratory for showed a similar frequency.

이러한 차이는 양생기간이 서로 다르기 때문에 발생된 것으로서 양생이 진행될수록 그라우팅과 강관의 결합이 단단해져 강관내의 유도초음파의 고주파수 성분이 그라우팅과 강관의 결합에 의해 제어되며, 아랫줄의 실험체(양생기간 16일)가 윗줄(양생기간 12일)보다 양생 기간이 4일 앞서기 때문에 아랫줄의 실험체가 더 낮은 주파수 대역을 보이는 것으로 판단된다. This difference is the more the curing as caused by a different, curing time progress is controlled by the combination of a grouting and steel tube high-frequency component of the guided wave in the steel pipe is a combination of grouting and steel pipe hardened, specimens of the lower line (curing time 16 days ) since the above four days curing time than the upper row (curing time 12 days) the specimens of the lower line is determined to exhibit a lower frequency band.

실내실험과 현장실험에서의 주파수 차이는 현장 지반의 구속조건과 상재하중이 실내실험보다 더 큰 영향으로 작용하기 때문으로 사료되며, 일반적으로 약 30kHZ를 기준 주파수로 정하고 기준 주파수 보다 검출된 주 주파수가 낮을 경우 건전도가 높은 것으로 판단할 수 있다. A frequency difference in the laboratory and field experiments were feed with because the constraints and overburden load of field soil to act as a greater effect than the laboratory, typically decide about 30kHZ the reference frequency is the main frequency detection than the reference frequency If low, it can be determined that the high sound. 하지만 기준 주파수는 30kHZ에 한정되지 않고 현장 환경, 양생기간, 그라우트 배합비 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. However, the reference frequency is in consideration of not only the 30kHZ-site environment, curing time, grout mixing ratio and so on may be appropriately selected.

지금까지 본 발명에 따른 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법 및 시스템을 구체적인 실시예, 실험예를 참고하여 상세히 설명하였다. So far, the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting perforated sound Evaluation method and system of holes according to the present invention has been described in detail with reference to specific examples, experimental examples. 하지만 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 이하의 특허청구범위에서 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다. However, the present invention is to be understood that the stand can have various changes and modifications without departing from the spirit and the scope of the invention claimed in the claims below rather than being limited to the embodiments described above.

10 : 강관 11 : 캡 10: steel pipe 11: Cap
20 : 센서 21 : 커플러 20: Sensor 21: Coupler
30 : 분석부 41 : 증폭기 30: analyzer 41: amplifier
42 : 필터 42: Filter

Claims (15)

  1. 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 두부에 유도초음파를 발생시키는 단계; Generating a guided wave to the head of the steel pipe by casting steel pipes reinforcing the multi-stage grouting method;
    상기 강관의 선단에서 반사되어 상기 두부로 되돌아오는 반사된 유도초음파를 센싱하는 단계; The method comprising sensing reflected by the front end of the steel pipe to a guided wave reflections returning to the head;
    센싱된 유도초음파의 주 주파수를 검출하는 단계; Detecting a primary frequency of the guided wave sensing; And
    검출된 주 주파수를 기반으로 건전도를 평가하는 단계;를 포함하며, Includes; evaluating the sound also based on the detected frequency state
    상기 건전도를 평가하는 단계는, 검출된 상기 주 주파수의 주파수 대역이 미리 설정된 기준 주파수에 근접하거나 상기 기준 주파수보다 낮을 경우, 강관보강다단 그라우팅 천공홀이 건전한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. Evaluating the sound also is the case close to the reference frequency bands preset in the detected said primary frequency, or lower than the reference frequency, the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting induction characterized in that it is determined that the sound perforations ultrasonic Pipe reinforced multi-stage grouting perforated sound assessment method using the hole.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 주 주파수 검출 단계는 센싱된 유도초음파를 푸리에 변환하여 상기 주 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. The main frequency detecting step steel pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound Assessment method using a guided wave comprising the step of detecting the primary frequency by applying a Fourier transform to the guided wave sensing.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 주 주파수 검출 단계는 The main frequency detecting step
    상기 센싱된 유도초음파의 첫번째 군의 시간영역을 선택하는 단계; Selecting a time-domain of the first group of the sensed guided wave;
    상기 첫번째 군 신호에 대하여 윈도윙을 적용하여 가중치를 부여하는 단계; The step of weighting by applying windowing with respect to the first group signals;
    고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 나타내는 단계; Stage indicating the frequency domain using a fast Fourier transform;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. Pipe reinforced multi-stage grouting perforated sound hole Evaluation method using a guided wave, it characterized in that it comprises a.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 주 주파수 검출 단계는 센싱된 유도초음파를 웨이블렛 변환하여 상기 주 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. The main frequency detecting step steel pipe reinforced multi-stage grouting perforated sound hole Evaluation method using a guided wave, characterized in that for detecting the primary frequency wavelet transform a guided wave sensing.
  5. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 건전도 평가 단계에서, 상기 주 주파수의 주파수 대역이 낮을수록 건전한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. The sound also in the evaluation step, the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting perforated sound hole Evaluation method using a guided wave, characterized in that to determine that the lower the frequency band of the main frequency sound.
  6. 삭제 delete
  7. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 기준 주파수는 30kHz인 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. The reference frequency is the multi-stage grouting reinforcing steel pipe perforated sound hole Evaluation method using a guided wave, characterized in that 30kHz.
  8. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 건전도 평가 단계에서, 상기 건전도를 평가함에 있어서 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 양생 시간 또는 그라우팅 배합비를 더 고려하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 방법. The sound also in the evaluation step, the sound is also evaluated as in steel pipes reinforcing the multi-stage grouting method steel pipe reinforced multi-stage grouting perforated hole sound also viewed using a guided wave to the curing time or grouting the blending ratio of the cast-in-place steel pipe characterized in that it further considered to be a Way.
  9. 강관보강다단 그라우팅 공법으로 타설된 강관의 두부에 설치되어 상기 강관의 두부에 제공되고 상기 강관의 선단에서 반사되어 다시 돌아오는 유도초음파를 센싱하는 센서; Steel pipe reinforcement is installed in the head portion of the steel pipe by casting the multi-stage grouting process sensor provided on the head of the steel pipe and senses the guided wave that comes back is reflected by the front end of the steel pipe;
    상기 센서에 의해 센싱된 유도초음파의 주 주파수를 검출하여 제공하는 주 주파수 제공부; Note frequency supply unit provided to detect the primary frequency of the guided wave sensed by the sensor; And
    상기 주 주파수의 주파수 대역이 미리 설정된 기준 주파수에 근접하거나 상기 기준 주파수보다 낮을 경우, 강관보강다단 그라우팅 천공홀이 건전한 것으로 평가하는 분석부; If the reference frequency is close to the frequency band of the main frequency or a preset lower than the reference frequency, the steel pipes reinforcing the multi-stage grouting the analyzer for evaluation as sound perforations;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. Pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave comprising the.
  10. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 센서에 의해 센싱된 유도초음파를 증폭하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. Pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave according to claim 1, further comprising an amplifier for amplifying the guided wave sensed by the sensor.
  11. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 증폭된 신호를 필터링하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. Pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave according to claim 1, further comprising a filter for filtering the amplified signal.
  12. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 주 주파수 제공부는 센싱된 유도초음파를 푸리에 변환하여 상기 주 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. It said main unit providing frequency steel pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave to the sensed guided wave characterized in that for detecting the primary frequency by Fourier transformation.
  13. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 주 주파수 제공부는 센싱된 유도초음파를 웨이블렛 변환하여 상기 주 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. It said main unit providing frequency steel pipe reinforced multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave, characterized in that for detecting the primary frequency wavelet transform a guided wave sensing.
  14. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 센서는 AE센서인 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. The sensor steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave, characterized in that the AE sensor.
  15. 제14항에 있어서, 15. The method of claim 14,
    상기 AE센서의 검측방향과 상기 강관의 선단에서 반사되어 다시 돌아오는 유도초음파의 진행방향이 서로 나란히 되도록 하는 커플러를 더 포함하고 Further comprising a coupler for detecting the direction and reflected by the front end guided coming back traveling direction of the ultrasound of the steel pipe of said AE sensor such that next to each other
    상기 AE센서는 상기 커플러에 의해 상기 강관과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅 천공홀의 건전도 평가 시스템. The AE sensor steel pipes reinforcing the multi-stage grouting hole drilling sound Evaluation system using a guided wave, characterized in that by the coupler is combined with the steel pipe.






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