KR101502423B1 - Apparatus for measuring suction stress of unsaturated soil - Google Patents

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송영석
김경수
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한국지질자원연구원
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring the suction stress of unsaturated soil for measuring the suction stress characteristics used to predict and evaluate moisture content-specific earth foundation strength and evaluate the stress state of the unsaturated soil. In the related art, the suction stress characteristic curve (SSCC) of unsaturated soil is obtained by obtaining the capillary absorption force and the volumetric water content of the unsaturated soil with different measurement devices and methods and obtaining the suction stress by means of calculation using the respective measurement values, which results in cumbersome and inconvenient measurement processes. According to the present invention, however, the capillary absorption force and the volumetric water content can be measured at the same time by means of a single device and the suction stress of the soil can be automatically calculated based on the measured values. Accordingly, the SSCC of the soil can be easily obtained.

Description

불포화 토양의 흡입응력 측정장치{Apparatus for measuring suction stress of unsaturated soil} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 토양의 흡입응력(suction stress)을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 토양의 응력상태를 평가하고 함수량에 따른 지반의 강도를 예측 및 평가하기 위해 사용되는 흡입응력 특성(suction stress characteristic)을 측정하기 위한 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for measuring the suction stress of a soil, and more particularly, to an apparatus for measuring the suction stress of a soil, suction stress characteristic of an unsaturated soil.

또한, 본 발명은, 종래의 지반구조물 설계는 주로 포화토 및 건조토만을 대상으로 하여 설계가 진행됨으로 인해 불포화상태일 때보다 지지력이 작은 상태로 설계되어 필요 이상으로 과다한 설계가 이루어져 비용이 낭비되는 문제를 해결하기 위해, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)을 구하기 위하여 불포화 토양의 흡입응력을 정확하고 용이하게 측정 가능하도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 관한 것이다. In addition, since the design of a conventional geotechnical structure is mainly performed on only saturated soil and dry soil, the present invention is designed to have a smaller supporting force than that in the unsaturated state, so that excessive design is unnecessarily required and the cost is wasted The present invention relates to an apparatus for measuring the suction stress of unsaturated soils, which can accurately and easily measure the suction stress of an unsaturated soil to obtain a suction stress characteristic curve (SSCC) of the unsaturated soil.

아울러, 본 발명은, 종래, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위한 토양의 모관흡수력(matric suction)과 체적함수비(volumetric water content) 를 각각 별개의 측정장치 및 방법으로 구하고 각 측정값을 이용한 연산에 의해 흡입응력을 구함으로써, 측정과정이 번거롭고 불편함이 많았던 종래의 흡입응력 측정방법의 문제점을 해결하기 위해, 단일의 장치로 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정 가능하도록 구성하여 용이하게 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 관한 것이다.
In the present invention, the matric suction and the volumetric water content of the soils for obtaining the suction stress characteristic curves (SSCC) of the unsaturated soil are obtained by separate measuring devices and methods, respectively, In order to solve the problem of the conventional suction stress measurement method in which the measurement process is troublesome and inconvenient by calculating the suction stress by calculation using the use of a single apparatus, the capillary absorption capacity and the volumetric water content of the unsaturated soil can be simultaneously measured (SSCC) of an unsaturated soil. The present invention relates to an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil.

일반적으로, 흙은 지하수위 위치, 강우 침투 등에 따라 포화토, 불포화토 및 건조토로 구분할 수 있으며, 종래부터 현재까지, 지반구조물 설계시에는 주로 포화토 및 건조토 만을 대상으로 한 지반구조물의 설계가 진행되어 왔다. Generally, soil can be classified into saturated soil, unsaturated soil, and dry soil depending on groundwater level, rainfall infiltration, and so on. So far, in designing a geotechnical structure, the design of a geotechnical structure It has been progressed.

이는, 자연지반을 포화상태로 간주하면 비교적 안정해석이 간단할 뿐만 아니라, 포화상태의 지반은 불포화상태일 대보다 응력이 작으므로 지지력이 작은 상태로 설계되어 안전측 설계가 이루어지기 때문이나, 이러한 경우, 필요 이상으로 과다한 설계가 이루어지게 되어 비용이 낭비되는 문제가 있다. This is because, when the natural ground is assumed to be saturated, relatively stable analysis is simple. In addition, since the ground in saturated state is less in stress than the unsaturated state, it is designed to have a small supporting force, , There is a problem that excessive design is unnecessarily required and the cost is wasted.

더욱이, 실제 지반은 포화토가 아닌 경우가 많으므로 고전적인 포화토의 개념과 원리로는 실제 지반에서 발생하는 현상과 거동을 합리적으로 해석 및 예측하기 어려우며, 그로 인해서도 많은 문제점이 발생하고 있다. Furthermore, since the actual ground is not a saturated soil, it is difficult to reasonably analyze and predict the phenomenon and behavior occurring in the actual ground with the concept and principle of a classical saturated soil, resulting in many problems.

더 상세하게는, 불포화토는, 건조토(dry soil)와 포화토(saturated soil)의 중간영역으로서 부분적으로 포화된 흙(partially saturated soil)으로 표현하기도 하며, 이러한 불포화토는 고전적인 포화토의 이론으로는 설명할 수 없는 다른 거동특성을 보인다. More specifically, unsaturated soils are sometimes expressed as partially saturated soil as the mid-region between dry soil and saturated soil, and these unsaturated soils are classified into the classical saturated soil theory Which is not explained by the above.

따라서 불포화 지반의 거동을 이해하기 위해서는 흙-함수 특성곡선(Soil Water Characteristic Curve, SWCC), 불포화 투수계수, 불포화 전단강도 등과 같은 불포화 지반정수를 정확하게 산정하는 것이 가장 중요하다. Therefore, in order to understand the behavior of unsaturated soil, it is most important to accurately calculate unsaturated soil parameters such as Soil Water Characteristic Curve (SWCC), unsaturated permeability coefficient, and unsaturated shear strength.

여기서, 불포화토의 거동을 이해하는데 가장 중요한 요소는 흙-함수 특성곡선(SWCC)이며, 이러한 흙-함수 특성곡선(SWCC)의 정의는 함수비 또는 포화도와 모관흡수력의 관계 또는 응력상태 변수로 규정할 수 있다. Here, the most important factor to understand the behavior of the unsaturated soil is the soil-water characteristic curve (SWCC), and the definition of the soil-water characteristic curve (SWCC) can be defined by the relationship between water content or saturation degree have.

또한, 흙-함수특성곡선(SWCC)에 있어서, 흡입응력은 모관흡수력과 체적함수비의 곱으로 정의할 수 있으며, 이러한 흡입응력과 모관흡수력 또는 체적함수비와의 상관관계를 나타내는 것이 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)으로, 불포화토의 응력상태를 평가하는 중요한 지표로 사용된다. In addition, in the soil-water characteristic curve (SWCC), the suction stress can be defined as the product of the capillary absorption force and the volumetric water content, and the correlation between the suction stress and the capillary suction force or volumetric water content is represented by the suction stress characteristic curve Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) is used as an important index to evaluate the stress state of unsaturated soil.

따라서 이러한 토양의 흡입응력을 구하기 위해서는 모관흡수력과 체적함수비를 알아야 하며, 먼저, 체적함수비를 구하기 위해 토양의 수분함량, 즉, 토양의 함수율을 측정하는 방법으로는, 크게 나누어, 직접법과 간접법이 있다. In order to obtain the suction stress of the soil, it is necessary to know the absorption capacity of the capillary and the volume water content. First, the water content of the soil to determine the volumetric water content, namely, the water content of the soil is divided into direct and indirect methods .

더 상세하게는, 직접법은, 토양시료 건조 전후의 중량차로부터 수분함량을 구하는 방법이고, 간접법은 중성자 이용법, TDR(Time Domain Reflectometry)법, 건습구(Psychrometry)법 등과 같이 별도의 측정장치를 이용한 방법이다. More specifically, the direct method is a method of obtaining the moisture content from the difference in weight before and after drying the soil sample, and the indirect method is a method using a separate measuring device such as a neutron method, a TDR (Time Domain Reflectometry) method, a psychrometry method, Method.

여기서, 중성자법(Neutron Scattering)은, 중성자 수분 측정기의 중성자 방출원(방사능 소스)으로부터 나오는 중성자가 토양 내의 여러 원자와 충돌 산란에 의해 느린 중성자(Slow Neutron)로 되면 더 이상 에너지를 잃지 않고 토양내에서 확산하게 되는데, 이와 같이 빠른 중성자를 느린 중성자로 감속시키는데 가장 효과적인 원소는 중성자와 크기와 질량이 비슷한 핵을 가지는 수소 원자이며, 토양 내에서 토양수분의 감소는 수소원자를 가장 많이 감소시키는 원리를 이용하여, 느린 중성자를 방사능 탐지기(Detector)로 감지, 계수화하여 용적수분함량을 측정하는 것이다. Neutron Scattering is a method in which a neutron emitted from a neutron source (a radioactive source) of a neutron meter is converted into a slow neutron by collision scattering with various atoms in the soil, The most effective element for decelerating such a fast neutron with a slow neutron is a hydrogen atom having a nucleus similar in size and mass to a neutron. The reduction of soil moisture in the soil leads to the principle of decreasing the hydrogen atom most , The slow neutrons are detected and digitized by a radiation detector to measure the volume water content.

그러나 상기한 중성자법은, 간편하고 신속하게 비파괴적으로 동일지점의 수분함량을 수시로 깊이별로 측정할 수 있는 장점을 가지나, 중성자 수분측정기(Neutron Moisture Meter)가 고가이고, 방사선의 위험이 있다는 문제가 있다. However, the above-mentioned neutron method has the advantage of easily and quickly non-destructively measuring the moisture content at the same point from time to time, but the problem of the neutron moisture meter (neutron moisture meter) have.

이에 비해, TDR법은, 계측기(TDR Trace)로부터 고주파를 발생하면 한 쌍의 평형 막대선으로 구성된 센서막대를 타고 고주파가 흘러갔다가 막대의 끝에서 다시 되돌아오게 되는데, 이때, 센서막대 주위의 토양수분함량에 따라 전파속도가 달라지는 원리를 이용하여 전파속도를 통해 토양수분함량을 측정하는 것으로, 측정오차가 상당히 작은 장점이 있어 최근 토양의 체적함수비를 구하기 위한 대표적인 장비로서 많이 사용되고 있다. On the other hand, in the TDR method, when a high frequency is generated from a TDR trace, a high frequency is flowed on a sensor bar composed of a pair of equilibrium film preserters and then comes back from the end of the rod. At this time, The water content of the soil is measured by the propagation velocity using the principle that the propagation speed varies according to the content. Since the measurement error is considerably small, it is widely used as a representative equipment for obtaining the volumetric water content of the soil in recent years.

또한, 토양의 모관흡수력을 구하기 위한 방법으로는, 예를 들면, 텐시오미터(Tensiometer)를 이용하는 방법이 있다. As a method for obtaining the capillary absorption force of the soil, for example, there is a method using a tensiometer.

더 상세하게는, 텐시오미터는, 다공성 세라믹컵과 이에 연결되어 물로 채워진 관 및 압력계로 구성되며, 텐시오미터와 같은 지름을 가지는 금속관이나 오거를 사용하여 원하는 깊이까지 구멍을 파고, 약간의 물(약 50mL)과 같은 양의 토양을 넣어 토양 슬러리를 만든 다음, 텐시오미터를 구멍에 넣고 약간 비틀어 고정시키며, 이때, 토양과 텐시오미터 사이에 틈이 있다면 관 주위를 다시 토양으로 채워 관을 따라 물이 흐르지 않게 하고, 이와 같이 하여 매설이 끝나면 탈기된 증류수(또는 끓이고 여과한 용수)를 사용하여 텐시오미터 튜브를 채우고 토양과 텐시오미터가 평형을 이룰 때(약 3 ~ 6시간)까지 기다린 후 처음 값을 읽음으로써 토양의 모관흡수력을 측정할 수 있다. More specifically, the tensiometer is composed of a porous ceramic cup and a tube filled with water and a pressure gauge connected thereto, and a metal tube or auger having the same diameter as the tensiometer is used to pierce the hole to a desired depth, (About 50 mL) to make a soil slurry, then put the tensiometer in the hole and fix it with a little twist. If there is a gap between the soil and the tensiometer, In order to prevent the water from flowing, and when the burial is completed, the degassed water (or boiled and filtered water) is used to fill the tensiometer tube and the soil and the tensiometer are equilibrated (about 3 to 6 hours) You can measure the absorption capacity of the soil by reading the initial value after waiting.

아울러, 상기한 바와 같은 토양의 모관흡수력 또는 체적함수비를 구하기 위한 측정장치에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 공개실용신안공보 제20-2013-0006510호에는, 본체의 하부를 분리 교체방식으로 교환할 수 있도록 구성하여 측정기의 본체를 토양에 박을 때 파손될 것을 대비할 수 있도록 구성되는 토양 수분측정기가 제시된 바 있고, 한국 등록실용신안공보 제20-0433817호에 따르면, 소형 화분 내 상토의 수분상태를 원활하게 관리할 수 있어 작물 생산성을 향상시킬 수 있는 분화재배용 소형 텐시오미터가 제시된 바 있다. For example, Korean Unexamined Utility Model Publication No. 20-2013-0006510 discloses an example of a conventional measuring apparatus for obtaining a capillary absorption force or a volumetric water content of a soil as described above, The soil moisture meter is constructed so that the body of the measuring instrument can be exchanged and prepared so as to be protected from being damaged when it is put on the soil. According to the Korean Registered Utility Model No. 20-0433817, There has been proposed a small tensiometer which can improve the productivity of crops by smoothly controlling the moisture state.

더욱이, 한국 등록특허공보 제10-0860010호에는, 작은 기공크기의 다공컵을 제조함으로써 100KPa 이상까지 수분장력을 측정할 수 있는 다공컵 및 그의 다공질 세라믹 소결방법에 관한 기술내용이 제시되어 있고, 국제공개특허공보 WO 2001/46681호에 따르면, 측정대상의 토양에 대하여 미리 pF값과 체적 함수율과의 상관관계를 구하고 토양의 체적 함수율을 측정한 후, 측정된 토양의 체적 함수율을 토양의 pF값으로 환산하여, pF값에 의거하여 토양의 관수제어를 행하는 방법 및 장치가 제시된 바 있다. In addition, Korean Patent Registration No. 10-0860010 discloses a porous cup capable of measuring water tension up to 100 KPa or more by producing a porous cup having a small pore size, and a technical content of the porous ceramic sintering method thereof. According to WO 2001/46681, the correlation between the pF value and the volumetric water content is determined in advance for the soil to be measured, and the volumetric water content of the soil is measured. Then, the volumetric water content of the soil is measured as the pF value of the soil A method and an apparatus for controlling the irrigation of the soil based on the pF value have been proposed.

상기한 바와 같이, 종래, 토양의 함수율을 측정하기 위한 장치나 텐시오미터에 대한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 종래기술의 내용들은 대부분 토양의 함수율 측정장치나 텐시오미터의 한쪽에만 관련된 것이라는 점에서 그 한계가 있는 것이었다. As described above, conventionally, various technical descriptions have been presented for a device and a tensiometer for measuring the water content of soil, but the contents of the prior art are mostly related to only one side of a soil moisture meter or a tensometer. The point was that there was a limit.

즉, 상기한 바와 같이, 불포화토의 응력상태를 평가하는 중요한 지표로 사용되는 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위해 토양의 흡입응력을 측정하기 위해서는 모관흡수력과 체적함수비를 알아야 하나, 종래의 방법은, 이러한 모관흡수력과 체적함수비를 각각 별도로 측정하고, 측정된 값들을 연산하여 흡입응력을 구해야 하므로, 각각의 값을 별도의 장치로 따로 측정해야 하는 번거로움과 비용증가에 더하여, 반복측정에 따른 오차발생의 우려도 증가하는 문제가 있는 것이었다. That is, as described above, in order to obtain the suction stress characteristic curve (SSCC) used as an important index for evaluating the stress state of the unsaturated soil, it is necessary to know the absorption capacity of the crown and the volume water content in order to measure the suction stress of the soil. , It is necessary to separately measure the capillary absorption force and the volumetric water content and to calculate the suction stress by calculating the measured values. Therefore, in addition to the cumbersome and cost-intensive measurement of each value by a separate device, There has been a problem that the risk of occurrence also increases.

따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여는, 단일의 장치로 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고, 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출할 수 있는 새로운 구성의 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
Therefore, in order to solve the problems of the prior art as described above, it is necessary to simultaneously measure the absorption capacity and volumetric water content of the unsaturated soils by a single device and automatically calculate the suction stress characteristic curve (SSCC) It is desirable to provide an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil of a new constitution, but a device or a method that satisfies all of the requirements is not yet provided.

[선행기술문헌] [Prior Art Literature]

1. 한국 공개실용신안공보 제20-2013-0006510호(2013.11.13.) 1. Korean Utility Model Publication No. 20-2013-0006510 (November 13, 2013)

2. 한국 등록실용신안공보 제20-0433817호 (2006.12.07.) 2. Korean Utility Model Registration Bulletin No. 20-0433817 (Dec. 7, 2006)

3. 한국 등록특허공보 제10-0860010호 (2008.09.18.) 3. Korean Patent Registration No. 10-0860010 (September 18, 2008)

4. 국제공개특허공보 WO 2001/46681호 (2001.06.28.)
4. International Patent Publication No. WO 2001/46681 (Jun. 28, 2001)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 종래의 지반구조물 설계는 주로 포화토 및 건조토만을 대상으로 하여 설계가 진행됨으로 인해 불포화상태일 때보다 지지력이 작은 상태로 설계되어 필요 이상으로 과다한 설계가 이루어짐으로써 비용이 낭비되는 문제를 해결하기 위해, 단일의 장치로 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)을 구하기 위하여 토양의 흡입응력을 정확하고 용이하게 측정 가능하도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 제공하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of designing a geotechnical structure and a method of designing the same in an unsaturated state, In order to solve the problem of wasting cost by designing with a small bearing capacity and over designing more than necessary, in order to obtain Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) of unsaturated soil with a single device, The present invention provides an apparatus for measuring the stress of an unsaturated soil which is configured to accurately and easily measure stress.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 각각 별개의 측정장치 및 방법으로 구하고 각 측정값을 이용한 연산에 의해 흡입응력을 구함으로써 측정과정이 번거롭고 불편함이 많았던 종래의 흡입응력 측정방법의 문제점을 해결하기 위해, 단일의 장치로 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위하여 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고, 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출할 수 있도록 구성하여 용이하게 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 제공하고자 하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for measuring the absorption capacity and the volumetric water content of an unsaturated soil by means of separate measurement apparatuses and methods and calculating the suction stress by calculation using each measured value, In order to solve the problem of the suction stress measurement method, in order to obtain the suction stress characteristic curve (SSCC) of the soil with a single device, the suction force and the volumetric water content are measured simultaneously and the suction stress characteristic curve (SSCC) (SSCC) of the unsaturated soil can be obtained by easily calculating the suction stress characteristic curve (SSCC) of the unsaturated soil.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 단일의 장치로 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출하는 것에 더하여, 측정위치 및 측정 데이터를 실시간으로 무선통신 등을 통해 전송할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method for measuring unsaturated soils by simultaneously measuring the absorption capacity and the volumetric water content of unsaturated soils and automatically calculating the suction stress characteristic curve (SSCC) from the measured values, And an object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil which is configured to transmit position and measurement data in real time via wireless communication or the like.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 단일의 장치로 불포화 토양(unsaturated soil)의 흡입응력(Suction Stress)을 구하기 위하여 모관흡수력(matric suction)과 체적함수비(volumetric water content)를 함께 측정하고, 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)을 자동으로 산출할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 있어서, 토양의 모관흡수력을 측정하기 위한 모관흡수력 측정부; 상기 토양의 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 측정부; 상기 모관흡수력 측정부와 상기 체적함수비 측정부에 의해 측정된 값에 근거하여 상기 토양의 흡입응력을 산출하고, 산출된 상기 흡입응력에 근거하여 흡입응력 특성곡선을 작성하는 처리를 수행하도록 구성되는 데이터처리부; 측정지점의 위치에 대한 정보를 수집하기 위한 위치확인부; 상기 모관흡수력 측정부, 상기 체적함수비 측정부, 상기 데이터처리부 및 상기 위치확인부에 의해 각각 얻어진 데이터를 외부의 단말장치로 송신하고 상기 외부 단말장치로부터의 신호를 수신하기 위한 통신부; 및 상기 측정장치의 전체적인 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, a matric suction and a volumetric water content are measured in order to obtain a suction stress of an unsaturated soil with a single device (SSCC) from the measured values, the method comprising the steps of: measuring an absorption capacity of the soil to measure the absorption capacity of the capillary, part; A volumetric water content ratio measuring unit for measuring a volumetric water content of the soil; And calculating a suction stress of the soil on the basis of the values measured by the capillary suction force measurement unit and the volumetric water content ratio measurement unit and generating an suction stress characteristic curve based on the calculated suction stress A processor; A position checking unit for collecting information on the position of the measurement point; A communication unit for transmitting the data obtained by the capillary absorption force measurement unit, the volumetric water content ratio measurement unit, the data processing unit and the position confirmation unit to an external terminal apparatus and receiving a signal from the external terminal apparatus; And a control unit for controlling the overall operation of the measuring apparatus. The apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil is provided.

여기서, 상기 모관흡수력 측정부는 텐시오미터(Tensiometer)를 이용하여 구성되고, 상기 체적함수비 측정부는 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the capillary absorption force measuring unit is configured by using a tensometer, and the volumetric water ratio measuring unit is configured by using a TDR (Time Domain Reflectometry) sensor.

또한, 상기 위치확인부는 GPS 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The location checking unit may include a GPS module.

아울러, 상기 통신부는, 이동통신망을 포함하는 무선통신을 이용하여 원격 위치의 컴퓨터나 전용의 단말기와 통신을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the communication unit is configured to communicate with a remote location computer or a dedicated terminal using wireless communication including a mobile communication network.

더욱이, 상기 제어부는, 상기 모관흡수력 측정부와 상기 체적함수비 측정부에 의해 측정된 측정값과, 상기 데이터 처리부에 의해 산출된 데이터 및 상기 위치확인부에 의해 얻어진 측정지점의 위치와 시간에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 함께 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Further, the control unit may be configured to calculate the measured value by the capillary absorption force measurement unit and the volumetric water content ratio measurement unit, the data calculated by the data processing unit, and the position and time information of the measurement point obtained by the position determination unit Are transmitted together via the communication unit.

또한, 상기 측정장치는, 상기 모관흡수력 측정부와 상기 체적함수비 측정부에 의해 측정된 측정값과, 상기 데이터처리부에 의해 산출된 흡입응력 및 흡입응력 특성곡선과, 상기 위치확인부에 의해 얻어진 측정위치와 시간에 대한 정보 및 상기 측정장치의 전체적인 동작상태를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The measurement device may further include a measurement value measured by the capillary absorption force measurement unit and the volumetric water content ratio measurement unit, an absorption stress and an absorption stress characteristic curve calculated by the data processing unit, a measurement obtained by the position determination unit And a display unit for displaying information on position and time and an overall operating state of the measuring apparatus.

아울러, 상기 모관흡수력 측정부, 상기 체적함수비 측정부, 상기 데이터처리부, 상기 위치확인부, 상기 통신부 및 상기 제어부는, 원통 형태로 형성되어 상기 측정장치의 본체를 형성하는 하우징 내에 설치되고, 상기 모관흡수력 측정수단 및 상기 체적함수비 측정수단의 탐침(probe) 부분은 평상시에는 상기 하우징 내부에 위치되고 측정시에만 상기 하우징 내부에서 각각의 상기 탐침이 슬라이드 방식으로 이동되어 상기 하우징 외부로 노출될 수 있도록 구성되며, 상기 하우징은, 속이 빈 원통 형태로 형성되어 상기 하우징의 말단에서 상기 탐침이 노출되는 부분만큼 연장되는 가이드부를 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 측정장치의 보관이나 이동 및 측정중에 상기 탐침이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the capillary absorption force measuring unit, the volumetric water content ratio measuring unit, the data processing unit, the position confirming unit, the communication unit, and the control unit are formed in a cylindrical shape and are provided in a housing forming a main body of the measuring device, The probe portion of the absorption force measuring means and the volume water ratio measuring means is positioned inside the housing at normal times and each of the probes is moved in the slide manner inside the housing only during the measurement so as to be exposed to the outside of the housing Wherein the housing further comprises a guiding part formed in a hollow cylindrical shape and extending by a portion of the housing at which the probe is exposed at the end thereof so that the probe is broken during storage or movement of the measuring device and measurement And the like.

더욱이, 상기 측정장치는, 상기 위치확인부 및 상기 통신부가 상기 하우징의 외부에 설치되거나, 상기 위치확인부 및 상기 통신부 중 하나는 상기 하우징의 내부에 설치되고 다른 하나는 상기 하우징의 외부에 설치되는 것을 특징으로 한다. Further, in the measuring apparatus, the position confirming unit and the communicating unit are installed outside the housing, or one of the position confirming unit and the communicating unit is installed inside the housing and the other is installed outside the housing .

또한, 상기 측정장치는, 강우센서(rain gauge)를 포함하여 상기 측정장치의 외부에 설치되는 강우측정수단을 더 포함하여, 시간대별로 강우량에 대한 데이터를 수집하고 흡입응력을 측정하여 비교함으로써, 강우량에 따른 흡입응력의 변화를 측정할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. The measuring apparatus may further include rainfall measuring means installed on the outside of the measuring apparatus including a rain gauge to collect data on rainfall by time zone and measure and compare the suctioning stress to calculate a rainfall amount The change of the suction stress due to the suction force can be measured.

아울러, 상기 측정장치는, 복수의 상기 측정장치를 각각의 측정위치에 설치하여 측정을 행함으로써, 넓은 지역에 대한 지속적인 측정이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the measurement apparatus is configured such that a plurality of the measurement apparatuses are installed at respective measurement positions and measurement is performed, whereby continuous measurement can be performed over a wide area.

더욱이, 상기 측정장치는, 상기 흡입응력의 측정이 완료된 후 미리 정해진 일정 간격으로 측정 깊이를 더 깊게 하여 측정을 반복함으로써, 하나의 측정지점에 대하여 깊이별로 상기 흡입응력의 측정이 가능하도록 것을 특징으로 한다. Further, the measurement device may measure the suction stress by depth for one measurement point by repeating measurement with deeper measurement depth at predetermined intervals after the measurement of the suction stress is completed. do.

또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 이용한 불포화 토양의 흡입응력 측정방법에 있어서, 측정하고자 하는 위치에 수직 방향으로 굴착하여 관측공을 형성하는 단계; 상기 관측공에 상기 흡입응력 측정장치를 위치시킨 후 탐침을 토양 내부로 삽입하여 모관흡수력과 체적함수비를 각각 측정하는 단계; 상기 측정하는 단계에서 얻어진 측정값에 근거하여 흡입응력을 산출하고, 상기 측정값 및 산출된 데이터를 무선통신을 통하여 전송하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정방법이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the suction stress of an unsaturated soil using an apparatus for measuring an unsaturated soil suction stress, the method comprising: excavating the unsaturated soil in a vertical direction to form an observation hole; Measuring the capillary absorption force and the volumetric water content by inserting the probe into the soil after positioning the suction stress measuring device on the observation hole; And calculating the suction stress based on the measured value obtained in the measuring step and transmitting the measured value and the calculated data through wireless communication. do.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 단일의 장치로 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)을 구하기 위하여 토양의 흡입응력을 정확하고 용이하게 측정 가능하도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공됨으로써, 종래의 지반구조물 설계는 주로 포화토 및 건조토만을 대상으로 하여 설계가 진행됨으로 인해 불포화상태일 때보다 지지력이 작은 상태로 설계되어 필요 이상으로 과다한 설계가 이루어져 비용이 낭비되는 문제를 해결할 수 있다. As described above, according to the present invention, in order to obtain the suction stress characteristic curves (SSCC) of an unsaturated soil with a single apparatus, the suction of the unsaturated soil configured to accurately and easily measure the suction stress of the soil Since the stress measurement device is provided, the design of the conventional geotechnical structures is mainly designed for the saturated soil and the dry soil, so that the bearing capacity is designed to be smaller than that in the unsaturated state, Can be solved.

또한, 본 발명에 따르면, 단일의 장치로 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위하여 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하며, 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출할 수 있도록 구성하여 용이하게 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구할 수 있는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공됨으로써, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위한 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 각각 별개의 측정장치 및 방법으로 구하고 각 측정값을 이용한 연산에 의해 흡입응력을 구함으로 인해 측정과정이 번거롭고 불편함이 많았던 종래의 흡입응력 측정방법의 문제점을 해결할 수 있다. According to the present invention, in order to obtain the suction stress characteristic curve (SSCC) of soil with a single device, the suction force and the volume water content can be simultaneously measured and the suction stress characteristic curve (SSCC) can be automatically calculated from the measured values (SSCC) of an unsaturated soil can be obtained by easily obtaining an absorption stress curve (SSCC) of an unsaturated soil by providing an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil, Is obtained by a separate measuring device and method, and the suction stress is calculated by calculation using each measured value, thereby solving the problem of the conventional suction stress measuring method in which the measuring process is troublesome and inconvenient.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 단일의 장치로 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위하여 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출하는 것에 더하여, 측정위치 및 측정 데이터를 실시간으로 무선통신 등을 통해 전송할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공됨으로써, 측정 현장이 아닌 실험실 등과 같은 원격 위치에서도 시간과 장소에 상관없이 용이하게 측정결과를 얻을 수 있다.
In addition, according to the present invention, in order to obtain the suction stress characteristic curve (SSCC) of soil with a single device as described above, the suction force characteristic curve and the volumetric water content ratio are simultaneously measured and the suction stress characteristic curve (SSCC) In addition, it is possible to provide an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil, which is configured to transmit measurement positions and measurement data in real time via radio communication or the like, The measurement result can be easily obtained.

도 1은 흙-함수특성곡선(SWCC)과 흡입응력특성곡선(SSCC)을 함께 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 모관흡수력 측정수단과 체적함수비 측정수단의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 강우측정수단을 구비하여 강우에 따른 흡입응력의 변화를 측정하는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
1 is a view showing the soil-water characteristic curve (SWCC) and the suction stress characteristic curve (SSCC) together.
2 is a block diagram schematically showing an overall configuration of an apparatus for measuring an unsaturated soil suction stress according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically showing the overall configuration of an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view schematically showing a concrete configuration of a capillary absorption force measuring means and a volumetric water content ratio measuring means of an apparatus for measuring an unsaturated soil suction stress according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 3;
5 is a view schematically showing a configuration for measuring a change in suction stress due to rainfall with a rainfall measuring means.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a specific embodiment of an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. In the following description of the embodiments of the present invention, parts that are the same as or similar to those of the prior art, or which can be easily understood and practiced by a person skilled in the art, It is important to bear in mind that we omit.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 종래의 지반구조물 설계는 주로 포화토 및 건조토만을 대상으로 하여 설계가 진행됨으로 인해 불포화상태일 때보다 지지력이 작은 상태로 설계되어 필요 이상으로 과다한 설계가 이루어져 비용이 낭비되는 문제를 해결하기 위해, 단일의 장치로 불포화 토양의 흡입응력을 정확하고 용이하게 측정하고, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)의 산정이 가능하도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 관한 것이다. That is, according to the present invention, the design of a conventional geotechnical structure is designed mainly for saturated soot and dried soot, so that the supporting force is designed to be smaller than that in the unsaturated state, In order to solve the problem of wasting costs, it is necessary to accurately and easily measure the suction stress of the unsaturated soil with a single device, and to calculate the Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) of the unsaturated soil And to an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위하여 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 각각 별개의 측정장치 및 방법으로 구하고 각 측정값을 이용한 연산에 의해 흡입응력을 구함으로써 측정과정이 번거롭고 불편함이 많았던 종래의 흡입응력 측정방법의 문제점을 해결하기 위해, 단일의 장치로 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고, 측정된 값으로부터 흡입응력을 자동으로 산출할 수 있도록 구성하여 용이하게 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 관한 것이다. Further, in order to obtain an absorption stress characteristic curve (SSCC) of an unsaturated soil, as described later, the present invention is characterized in that a capillary absorption capacity and a volumetric water content of an unsaturated soil are obtained by separate measuring devices and methods, respectively, In order to solve the problem of the conventional suction stress measurement method which is troublesome and inconvenient in measuring the suction stress by measuring the suction force and the volumetric water content of the unsaturated soil at the same time, (SSCC) of an unsaturated soil can be easily obtained by automatically calculating the absorption stress curve of an unsaturated soil.

아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 단일의 장치로 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출하는 것에 더하여, 측정위치 및 측정 데이터를 실시간으로 무선통신 등을 통해 전송할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 관한 것이다. In addition, the present invention, as described later, is capable of simultaneously measuring the cementedial absorption capacity and volumetric water content of an unsaturated soil with a single apparatus and automatically calculating the suction stress characteristic curve (SSCC) from the measured values, And more particularly, to an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil which is configured to transmit data through wireless communication or the like in real time.

계속해서, 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. Subsequently, a specific embodiment of an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to the present invention will be described.

여기서, 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명하기 전에, 먼저, 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하는 과정에 대하여 설명한다. Hereinafter, a specific example of the apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to the present invention will be described. First, the process of obtaining the suction stress characteristic curve (SSCC) will be described.

즉, 불포화토에 관한 연구는 1900년 초부터 모관흡수력(matric suction) 개념의 도입으로부터 시작되었으며, 지반 내에서 물은 흙의 간극 속에서 물리-화학적 작용에 의하여 보유된다. In other words, studies on unsaturated soot started from the introduction of the concept of matric suction from early 1900, and water is retained by physical - chemical action in the soil gap in the ground.

이와 같이 흙이 물을 보유하게 되는 것은 간극 내 공기와 물의 접촉면에서 발생하는 모관력과 물분자를 흡착하는 흙 입자의 반데르발스 인력, 전기이중층 척력, 고결작용 등의 표면력 때문이며(Lu and Likos, 2006), 불포화토를 다루는 토질역학에서는 이러한 모관력을 "모관흡수력"이라고 한다. The reason why the soil retains water is due to the magnetic force generated at the interface between air and water in the gap, the van der Waals attraction of the soil particles adsorbing water molecules, electric double layer repulsive force, and the surface force such as cementation (Lu and Likos, 2006). In soil mechanics, which deals with unsaturated soil, this modeling power is called "capillary absorption power".

또한, 불포화토의 거동을 이해하는데 가장 중요한 요소는 흙-함수특성곡선(Soil Water Characteristic Curve, SWCC) 이며, 흙-함수특성곡선(SWCC)의 정의는, 함수비 또는 포화도와 모관흡수력의 관계, 또는, 응력상태 변수로 규정할 수 있다(Fredlund and Rahardjo, 1993). Soil water characterization curves (SWCC) are the most important factors in understanding the behavior of unsaturated soils. SWCC is defined as the relationship between water content or saturation and capillary absorption, Stress state variables (Fredlund and Rahardjo, 1993).

아울러, Bishop(1954, 1959)은, 이하의 [수학식 1]에 나타낸 바와 같이, 불포화토의 유효응력(σ')을 제안한 바 있다.
In addition, Bishop (1954, 1959) proposed the effective stress (σ ') of the unsaturated soil as shown in the following formula (1).

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112014030323954-pat00001

Figure 112014030323954-pat00001

여기서, χ는 유효응력계수, ua는 간극공기압, uw는 간극수압, (ua - uw)는 모관흡수력이다.
Where χ is the effective stress coefficient, u a is the gap air pressure, u w is the pore water pressure, and (u a - u w ) is the capillary absorption force.

또한, Lu and Likos(2006)는 흡입응력항(σs)을 적용하여 불포화토의 유효응력을 이하의 [수학식 2]에 나타낸 바와 같이 Terzaghi(1943)의 유효응력과 유사한 형태로 제안하였다.
In addition, Lu and Likos (2006) proposed the effective stress of the unsaturated soil by applying the suction stress term (σ s ) in a form similar to the effective stress of Terzaghi (1943) as shown in the following equation (2).

[수학식 2] &Quot; (2) "

Figure 112014030323954-pat00002

Figure 112014030323954-pat00002

여기서 σs는 흡입응력이고, 이때, σs = -(-ua - uw)χ이 된다.
Where σ s is the suction stress, and σ s = - (- u a - u w ) χ.

그러나, Lu and Likos(2006)는, 불포화토의 흡입응력을 이하의 [수학식 3]에 나타낸 바와 같이 제안하였다.
However, Lu and Likos (2006) proposed the suction stress of the unsaturated soil as shown in the following equation (3).

[수학식 3] &Quot; (3) "

Figure 112014030323954-pat00003

Figure 112014030323954-pat00003

여기서, Se는 유효포화도, Sr은 잔류포화도, Θ는 유효체적함수비, θr은 잔류체적함수비, θs는 포화체적함수비 이다.
Where S e is the effective saturation, S r is the residual saturation, Θ is the effective volumetric water content, θ r is the residual volumetric water content, and θ s is the saturated volumetric water content.

또한, [수학식 2]에 [수학식 3]을 대입하여 Bishop(1959)과 Terzaghi(1943)의 유효응력 공식을 확장하여 나타내면, 이하의 [수학식 4]와 같다.
The effective stress formulas of Bishop (1959) and Terzaghi (1943) can be expanded by substituting [Equation 3] into [Equation 2] to obtain Equation 4 below.

[수학식 4] &Quot; (4) "

Figure 112014030323954-pat00004

Figure 112014030323954-pat00004

따라서 [수학식 4]에 제시된 불포화토의 유효응력 공식은 Bishop(1959)에 의한 불포화토의 유효응력 공식과 서로 상이함을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the effective stress formulas of the unsaturated soils presented in [4] are different from the effective stress formulas of the unsaturated soils by Bishop (1959).

아울러, 이 식은 유효응력에 대한 포화도의 영향을 나타낼 수 있으며, 모든 포화조건에 따른 유효응력을 제시할 수 있고, 포화토일 경우 Terzaghi(1943)의 유효응력 공식과 동일하게 된다. In addition, this equation can show the effect of saturation on the effective stress, and it can present the effective stress according to all the saturation conditions, and it becomes the same as the effective stress formula of Terzaghi (1943) in case of saturated soil.

더욱이, Lu and Likos (2006)에 의하면, 흡입응력은 고결작용, 반데르발스 인력, 전기이중층 척력에 기인한 입자간의 물리화학적 응력과, 표면장력 및 부간극수압으로 인하여 발생되는 모관흡수력의 결과로 개념화시킬 수 있으며, 흡입응력을 구성하는 이러한 입자간 응력들은 함수비, 포화도 또는 모관흡수력의 함수로 나타낼 수 있다. Furthermore, according to Lu and Likos (2006), the suction stresses are the result of physicochemical stresses between particles due to cementation, Van der Waals attraction, electric double layer repulsion and surface tension and capillary absorption due to negative pore pressure These intergranular stresses constituting the suction stress can be expressed as a function of water content, saturation or capillary absorption.

따라서 흡입응력은 흙-함수 시스템의 특성함수로 나타낼 수 있고, 즉, 흡입응력은, 모관흡수력 또는 체적함수비와 특정한 상관관계를 가지게 되며, 이를 흡입응력특성곡선(SSCC) 이라고 한다. Therefore, the suction stress can be expressed as a characteristic function of the soil-function system, that is, the suction stress has a specific correlation with the capillary absorption force or volumetric water content and is called the suction stress characteristic curve (SSCC).

더 상세하게는, 도 1을 참조하면, 도 1은 흙-함수특성곡선(SWCC)과 흡입응력특성곡선(SSCC)을 함께 도시한 도면이다. More specifically, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a view showing a soil-water characteristic curve (SWCC) and an absorption stress characteristic curve (SSCC) together.

도 1에 나타낸 바와 같이, 흡입응력은, 상기한 [수학식 4]에 나타낸 바와 같이 모관흡수력과 체적함수비의 곱으로 정의할 수 있으므로, 흙-함수특성곡선(SWCC)에서의 면적(회색 음영 부분)을 의미한다. As shown in Fig. 1, the suction stress can be defined as the product of the capillary absorption force and the volumetric water content, as shown in the above-mentioned expression (4), and therefore, the area in the soil-water characteristic curve (SWCC) ).

따라서 흡입응력 특성곡선(SSCC)은 불포화토의 응력상태를 평가하는 중요한 지표로 사용할 수 있으며, 함수량에 따른 지반의 강도를 예측 및 평가할 수 있다. Therefore, the suction stress characteristic curve (SSCC) can be used as an important index to evaluate the stress state of the unsaturated soil, and the strength of the soil can be predicted and evaluated according to the water content.

이에, 본 발명자들은, 후술하는 바와 같이, 단일의 장치로 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정할 수 있는 흡입응력 측정장치를 제안하였다. Thus, the inventors of the present invention have proposed a suction stress measuring device capable of simultaneously measuring a capillary absorption force and a volumetric water content with a single device as described later.

즉, 본 발명자들은, 휴대가 가능하고, 현장에서 직접 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하여 1대의 측정장치를 이용하여 여러 위치 및 깊이의 흡입응력을 산출 가능하며, 무선통신 시스템을 구비하여 기존 센서와 동일하게 설치한 후 무선통신을 이용하여 측정위치와 측정자료의 실시간 전송 및 데이터 저장이 가능한 흡입응력 측정장치를 개발하였다. That is, the inventors of the present invention have made it possible to carry out portable measurement and simultaneously measure the suction force of the capillary tube and the volumetric water content directly in the field to calculate suction stresses at various positions and depths by using one measuring device, And developed a suction stress measuring device that can transmit data and save data in real time by using wireless communication.

또한, 상기한 흡입응력 측정장치는, 복수 개의 측정장치를 설치하여 실시간으로 흡입응력을 지속적으로 산출 가능하고, 데이터 수집장치에서 강우를 동시에 측정하여 강우에 따른 흡입응력 변화를 산정 가능하도록 구성된다. In addition, the above-described suction stress measuring apparatus is configured to continuously measure the suction stress in real time by providing a plurality of measuring apparatuses, and to measure the suction stress due to the rainfall at the same time by measuring the rainfall in the data collecting apparatus.

계속해서, 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 구체적인 내용에 대하여 설명한다. Next, specific contents of the apparatus for measuring the suction stress of the unsaturated soil according to the present invention will be described.

먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. Referring first to FIG. 2, FIG. 2 is a block diagram schematically showing an overall configuration of an apparatus for measuring an unsaturated soil suction stress according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치(20)는, 크게 나누어, 토양의 모관흡수력을 측정하기 위한 모관흡수력 측정부(21)와, 토양의 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 측정부(22)와, 모관흡수력 측정부(21)와 체적함수비 측정부(22)에 의해 측정된 값을 이용하여 해당 토양의 흡입응력을 산출하고 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 산정하는 데이터처리부(23)와, 측정지점의 정확한 위치를 파악하기 위한 위치확인부(24)와, 상기한 모관흡수력 측정부(21), 체적함수비 측정부(22), 데이터처리부(23) 및 위치확인부(14)에 의해 각각 얻어진 데이터를 외부의 단말장치로 송신하고 상기 외부 단말장치로부터의 신호를 수신하기 위한 통신부(25) 및 상기한 각 부의 동작을 제어하여 측정장치(10)의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(26)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 2, an apparatus 20 for measuring an unsaturated soil suction stress according to an embodiment of the present invention roughly includes a capillary absorption force measurement unit 21 for measuring a capillary absorption force of a soil, a volumetric water content ratio And a suction force characteristic curve (SSCC) for calculating the suction stress of the corresponding soil using the values measured by the capillary suction force measurement unit 21 and the volumetric water content ratio measurement unit 22, A position determination unit 24 for determining an accurate position of the measurement point, a data processing unit 23 for measuring the volume of water based on the above-mentioned capillary absorption force measurement unit 21, the volumetric water content ratio measurement unit 22, And a position confirming unit 14 to an external terminal apparatus and receiving a signal from the external terminal apparatus, and a communication unit 25 for controlling the operation of each of the above- Lt; RTI ID = 0.0 > It comprises a portion (26).

여기서, 상기한 모관흡수력 측정부(21)는, 예를 들면, 텐시오미터(Tensiometer)를 이용하여 구성될 수 있고, 또한, 체적함수비 측정부(22)는, 예를 들면, TDR(Time Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 구성될 수 있다. The volumetric water content ratio measuring unit 22 may be constructed by using a Tensiometer, for example, and a TDR (Time Domain) Reflectometry sensors.

또한, 상기한 데이터처리부(23)는, 각각의 텐시오미터(Tensiometer)와 TDR 센서로부터 측정된 모관흡수력과 체적함수비의 측정값을 이용하여 흡입응력을 산출하고, 산출된 흡입응력에 근거하여 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 작성하는 처리를 수행하도록 구성될 수 있다. The data processing section 23 calculates the suction stress using the measurement values of the capillary absorption force and the volumetric water content ratio measured by the respective Tensiometers and TDR sensors and calculates the suction stress based on the calculated suction stress To form a stress characteristic curve (SSCC).

아울러, 위치확인부(24)는, 예를 들면, GPS 모듈 등을 이용하여, 흡입응력의 측정시 측정지점의 정확한 위치와 시간 등의 정보를 측정값과 함께 기록하도록 구성됨으로써, 측정위치나 시간 등을 별도로 관리할 필요가 없게 되어 사용의 편의성을 높일 수 있다. In addition, the position check unit 24 is configured to record information such as the precise position and time of the measurement point together with the measurement value at the time of measurement of the suction stress using, for example, a GPS module, It is not necessary to separately manage the user and the user.

더욱이, 통신부(25)는, 예를 들면, 이동통신망과 같은 무선통신을 이용하여, 실험실과 같은 원격 위치의 컴퓨터나 전용의 단말기에 측정위치와 시간 및 측정값 등의 데이터를 송신함으로써, 별도의 장비를 휴대하지 않아도 측정현장에서 즉각적으로 데이터의 저장 및 처리가 용이하도록 구성될 수 있다. Furthermore, the communication unit 25 can transmit data such as a measurement position, a time, and a measurement value to a computer at a remote location such as a laboratory or a dedicated terminal using wireless communication such as a mobile communication network, It can be configured to facilitate the storage and processing of data immediately on the measurement site without carrying the equipment.

여기서, 상기한 측정장치(20)는, 도시되지는 않았으나, 모관흡수력 측정부(21)와 체적함수비 측정부(22)에 의해 측정된 측정값과, 데이터처리부(23)에 의해 산출된 흡입응력 및 흡입응력 특성곡선과, 위치확인부(24)에 의해 측정된 측정위치 및 시간 등의 측정결과와, 장치 전체의 동작상태를 표시하는 디스플레이를 포함하여 구성되는 표시부를 더 포함하여 구성될 수 있다. Although not shown in the drawing, the measurement apparatus 20 described above may be configured so that the measured values measured by the capillary absorbency measurement unit 21 and the volumetric water content ratio measurement unit 22 and the suction stresses calculated by the data processing unit 23 And a suction force characteristic curve, a measurement result such as a measurement position and time measured by the position confirmation unit 24, and a display for displaying an operation state of the entire apparatus .

더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. More specifically, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a diagram schematically showing the overall configuration of an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치(30)는, 크게 나누어, 측정장치(30)의 본체를 이루는 하우징(31), 흡입응력을 측정하기 위한 모관흡수력 측정수단(32) 및 체적함수비 측정수단(33), 측정위치를 확인하고 데이터를 송수신하기 위한 위치확인 및 통신수단(34)을 각각 포함하여 구성된다. 3, the apparatus 30 for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to the embodiment of the present invention roughly includes a housing 31 constituting the main body of the measuring apparatus 30, a capillary tube 33 for measuring the suction stress, An absorption force measuring means 32 and a volumetric water content ratio measuring means 33, and a position confirming and communicating means 34 for confirming the measurement position and transmitting and receiving data.

여기서, 상기한 하우징(31)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원통 형태로 형성되어 그 내부에 모관흡수력 측정수단(32) 및 체적함수비 측정수단(33)과 함께, 도시되지 않은 데이터 처리수단과 제어수단 등이 일체로 설치되고, 또한, 위치확인 및 통신수단(34)은, 필요에 따라 상기 하우징(31)의 내부 또는 외부에 적절히 설치될 수 있다. 2, the housing 31 is formed in a cylindrical shape and includes therein a capillary absorption force measuring means 32 and a volumetric water content ratio measuring means 33 as well as data processing means A control means and the like may be integrally provided and the positioning and communication means 34 may be suitably installed inside or outside the housing 31 as required.

아울러, 상기한 위치확인 및 통신수단(34)은, 위치확인을 위한 GPS 모듈 및 데이터 송수신을 위한 무선통신모듈이 일체로 형성되어 설치될 수도 있고, GPS 모듈과 무선통신모듈이 각각 별개로 설치될 수도 있으며, GPS 모듈과 무선통신모듈 중 한쪽은 하우징(31)에 내장하고 다른 쪽은 하우징(31)의 외부에 설치할 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다. The GPS module and the wireless communication module for data transmission and reception may be integrally formed and installed in the positioning and communication means 34. Alternatively, the GPS module and the wireless communication module may be separately installed And one of the GPS module and the wireless communication module may be installed in the housing 31 and the other may be installed outside the housing 31. In this case,

더욱이, 모관흡수력 측정수단(32) 및 체적함수비 측정수단(33)은, 상기한 바와 같이 텐시오미터와 TDR 센서로 각각 구성될 수 있으며, 이때, 측정시에 텐시오미터와 TDR 센서의 탐침(probe) 부분만이 하우징(31) 외부로 노출될 수 있도록, 텐시오미터와 TDR 센서의 탐침이 각각 하우징(31)의 내부에서 외부로 슬라이드 가능하도록 설치된다. Further, the capillary absorption force measuring means 32 and the volumetric water content ratio measuring means 33 may be constituted by a tensometer and a TDR sensor, respectively, as described above. At this time, the probe of the tensometer and the TDR sensor the probe of the tensiometer and the TDR sensor are respectively installed so as to be slidable from the inside of the housing 31 to the outside so that only the probe portion of the probe 31 can be exposed to the outside of the housing 31.

즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치(30)의 모관흡수력 측정수단(32)과 체적함수비 측정수단(33)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 4, there is shown a specific example of the capillary absorption force measuring means 32 and the volumetric water content ratio measuring means 33 of the apparatus 30 for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to the embodiment of the present invention shown in FIG. Fig.

더 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치(30)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하우징(31)의 내부에 탐침이 슬라이드 이동 가능한 구조를 형성하고, 하우징(31)의 말단에서 탐침이 노출되는 부분만큼 연장하도록 하여 속이 빈 원통 형태의 가이드부(41)를 설치함으로써, 탐침의 손상을 최소화할 수 있도록 구성될 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 4, an apparatus 30 for measuring the suction stress of an unsaturated soil according to an embodiment of the present invention includes a structure in which a probe is slidably movable in a housing 31, 31 can be extended by the exposed portion of the probe at the distal end of the probe, so that damage to the probe can be minimized.

따라서 상기한 바와 같이, 모관흡수력 측정수단(32) 및 체적함수비 측정수단(33)에 각각 설치되는 텐시오미터와 TDR 센서의 탐침이 각각 하우징(31)의 내부에서 외부로 슬라이드 가능하도록 구성됨으로써, 측정시에만 탐침이 노출되고 평상시에는 탐침이 하우징 내부에 위치하므로, 보관이나 이동중에 탐침이 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. Therefore, as described above, the probe of the tensiometer and the TDR sensor provided respectively in the capillary absorption force measuring means 32 and the volumetric water content ratio measuring means 33 are configured to be slidable from the inside to the outside of the housing 31, respectively, The probe is exposed only at the time of measurement. Normally, the probe is located inside the housing, thereby effectively preventing the probe from being damaged during storage or movement.

여기서, 기후변화에 따라 토양의 수분함량 등이 달라지게 되며, 즉, 예를 들면, 비나 눈이 오는 경우를 고려하면, 강수량에 따라 흡입응력도 변화하게 되므로 이러한 변화를 반영하여 측정을 행하는 것이 바람직하다. Here, the moisture content of the soil and the like change depending on the climate change, that is, for example, in consideration of rain or snow, it is preferable that the suction stress is changed in accordance with the amount of precipitation, .

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치(30)는, 별도의 강우측정수단을 구비하여 강우에 따른 흡입응력의 변화를 반영할 수 있도록 구성될 수 있다. To this end, the apparatus 30 for measuring the suction stress of the unsaturated soil according to the embodiment of the present invention may be provided with a separate rainfall measuring means to reflect a change in suction stress due to rainfall.

즉, 도 5를 참조하면, 도 5는 강우측정수단을 구비하여 강우에 따른 흡입응력의 변화를 측정하는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. That is, referring to FIG. 5, FIG. 5 is a view schematically showing a configuration for measuring a change in suction stress due to rainfall with a rainfall measuring means.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치(50)는, 강우센서(rain gauge)를 포함하여 구성되는 별도의 강우측정수단(51)을 구비하여 강우량에 대한 데이터를 수집하고 시간별로 흡입응력을 측정하여 비교함으로써, 강우량에 따른 흡입응력의 변화를 측정할 수 있다. As shown in FIG. 5, an apparatus for measuring an unsaturated soil suction stress 50 according to an embodiment of the present invention includes a separate rainfall measuring unit 51 including a rain gauge, And the suction stress is measured and compared by time, so that the change of the suction stress according to the amount of rainfall can be measured.

이상, 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 구현할 수 있으며, 또한, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 이용한 흡입응력 측정방법은, 먼저, 측정하고자 하는 위치에 수직 방향으로 굴착하여 관측공을 형성하고, 관측공에 흡입응력 측정장치를 위치시킨 다음, 텐시오미터와 TDR 센서의 탐침을 토양 내부로 삽입하여 각각 측정을 행하면, 측정값에 근거하여 흡입응력이 자동으로 산출되고, 측정된 측정값 및 산출된 데이터는 무선통신을 통하여 전송된다. As described above, the apparatus for measuring the suction stress of the unsaturated soil according to the embodiment of the present invention can be implemented, and the apparatus for measuring the suction stress of the unsaturated soil according to the embodiment of the present invention, The suction stress measurement method used is as follows. First, an observation obturator is formed by excavating in a vertical direction at a position to be measured, a suction stress measuring device is placed in an observation hole, and a probe of a tensiometer and a TDR sensor is inserted into the soil When the measurement is performed, the suction stress is automatically calculated based on the measured value, and the measured value and the calculated data are transmitted through wireless communication.

계속해서, 관측공의 깊이를 일정 간격으로 깊게 하면서 측정을 반복함으로써, 특정 지점에 대한 깊이별 흡입응력을 구할 수 있다. Subsequently, by repeating the measurement while deepening the depth of the observer at a predetermined interval, the suction stress at a specific point can be obtained.

이때, 복수의 흡입응력 측정장치를 각각의 측정위치에 설치하여 넓은 지역에 대한 지속적인 측정도 가능하며, 또한, 비나 눈이 오는 경우는 강우측정수단을 통하여 강우량에 따른 흡입응력의 변화를 측정할 수 있다. In this case, a plurality of suction stress measuring apparatuses can be installed at the respective measurement positions to continuously measure a wide area, and in the case of rain or snow, a change in the suction stress according to the rainfall amount can be measured have.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 구현할 수 있다. Therefore, the apparatus for measuring the suction stress of the unsaturated soil according to the present invention can be implemented as described above.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치를 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 단일의 장치로 불포화 토양의 흡입응력을 정확하고 용이하게 측정하고, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)의 산정이 가능하도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공됨으로써, 종래의 지반구조물 설계는 주로 포화토 및 건조토만을 대상으로 하여 설계가 진행됨으로 인해 불포화상태일 때보다 지지력이 작은 상태로 설계되어 필요 이상으로 과다한 설계가 이루어지는 것에 의해 비용이 낭비되는 문제를 해결할 수 있다. Further, by implementing the apparatus for measuring the suction stress of unsaturated soil according to the present invention as described above, according to the present invention, it is possible to accurately and easily measure the suction stress of an unsaturated soil with a single apparatus, Since the apparatus for measuring the suction stress of the unsaturated soil is constructed so that the stress characteristic curve (SSCC) can be calculated, the design of the conventional geotechnical structures is mainly designed for saturated soil and dry soil only, It is possible to solve the problem that the cost is wasted because the design is designed with a small supporting force and the excessive design is performed more than necessary.

아울러, 본 발명에 따르면, 단일의 장치로 불포화 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고, 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출할 수 있도록 구성하여 용이하게 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공됨으로써, 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위한 토양의 모관흡수력과 체적함수비를 각각 별개의 측정장치 및 방법으로 구하고 각 측정값을 이용한 연산에 의해 흡입응력을 구함으로 인해 측정과정이 번거롭고 불편함이 많았던 종래의 흡입응력 측정방법의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to simultaneously measure the capillary absorption capacity and the volumetric water content of an unsaturated soil with a single device, and to automatically calculate the suction stress characteristic curve (SSCC) from the measured values, The present invention relates to an apparatus and method for measuring an SSCC of an unsaturated soil, and a method for measuring the SSCC of an unsaturated soil, And the suction stress is calculated by the calculation using each measurement value, thereby solving the problem of the conventional suction stress measurement method in which the measurement process is troublesome and inconvenient.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 단일의 장치로 불포화 토양의 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 구하기 위하여 모관흡수력과 체적함수비를 동시에 측정하고 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 자동으로 산출하는 것에 더하여, 측정위치 및 측정 데이터를 실시간으로 무선통신 등을 통해 전송할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치가 제공됨으로써, 측정 현장이 아닌 실험실 등과 같은 원격 위치에서도 시간과 장소에 상관없이 용이하게 측정결과를 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, in order to obtain the suction stress characteristic curve (SSCC) of the unsaturated soil with a single device as described above, the suction force characteristic curve and the volumetric water content ratio are simultaneously measured and the suction stress characteristic curve (SSCC) It is possible to provide an apparatus for measuring the suction stress of an unsaturated soil which is configured to transmit measurement positions and measurement data in real time via wireless communication or the like so that it is possible to measure The measurement results can be obtained easily.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 불포화 토양의 흡입응력 측정장치의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes, substitutions, and alterations can be made herein without departing from the scope of the present invention as set forth in the following claims.

20. 흡입응력 측정장치 21. 모관흡수력 측정부
22. 체적함수비 측정부 23. 데이터처리부
24. 위치확인부 25. 통신부
26. 제어부 30. 흡입응력 측정장치
31. 하우징 32. 모관흡수력 측정수단
33. 체적함수비 측정수단 34. 위치확인 및 통신수단
41. 가이드부 51. 강우측정수단
20. Suction stress measuring device 21. Capillary absorption force measuring part
22. Volumetric water ratio measuring part 23. Data processing part
24. Location check section 25. Communication section
26. Control part 30. Suction stress measuring device
31. Housing 32. Capillary absorption force measuring means
33. Volumetric water ratio measuring means 34. Positioning and communication means
41. Guide section 51. Rainfall measuring means

Claims (12)

  1. 단일의 장치로 불포화 토양(unsaturated soil)의 흡입응력(Suction Stress)을 구하기 위하여 모관흡수력(matric suction)과 체적함수비(volumetric water content)를 함께 측정하고, 측정된 값으로부터 흡입응력 특성곡선(Suction Stress Characteristic Curve ; SSCC)을 자동으로 산출할 수 있도록 구성되는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치에 있어서,
    토양의 모관흡수력을 측정하기 위한 모관흡수력 측정부;
    상기 토양의 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 측정부;
    상기 모관흡수력 측정부와 상기 체적함수비 측정부에 의해 측정된 값에 근거하여 상기 토양의 흡입응력을 산출하고, 산출된 상기 흡입응력에 근거하여 흡입응력 특성곡선을 작성하는 처리를 수행하도록 구성되는 데이터처리부;
    측정지점의 위치에 대한 정보를 수집하기 위한 위치확인부;
    상기 모관흡수력 측정부, 상기 체적함수비 측정부, 상기 데이터처리부 및 상기 위치확인부에 의해 각각 얻어진 데이터를 외부의 단말장치로 송신하고 상기 외부 단말장치로부터의 신호를 수신하기 위한 통신부; 및
    상기 측정장치의 전체적인 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 모관흡수력 측정부, 상기 체적함수비 측정부, 상기 데이터처리부, 상기 위치확인부, 상기 통신부 및 상기 제어부는, 원통 형태로 형성되어 상기 측정장치의 본체를 형성하는 하우징 내에 설치되고,
    상기 모관흡수력 측정수단 및 상기 체적함수비 측정수단의 탐침(probe) 부분은 평상시에는 상기 하우징 내부에 위치되고 측정시에만 상기 하우징 내부에서 각각의 상기 탐침이 슬라이드 방식으로 이동되어 상기 하우징 외부로 노출될 수 있도록 구성되며,
    상기 하우징은, 속이 빈 원통 형태로 형성되어 상기 하우징의 말단에서 상기 탐침이 노출되는 부분만큼 연장되는 가이드부를 더 포함하여 구성됨으로써,
    상기 측정장치의 보관이나 이동 및 측정중에 상기 탐침이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    In order to obtain the suction stress of unsaturated soil with a single device, the matric suction and the volumetric water content were measured together and the Suction Stress Curve (Suction Stress) 1. An apparatus for measuring an aspiration stress of an unsaturated soil constructed to automatically calculate a characteristic curve (SSCC)
    A capillary absorption force measuring unit for measuring the capillary absorption force of the soil;
    A volumetric water content ratio measuring unit for measuring a volumetric water content of the soil;
    And calculating a suction stress of the soil on the basis of the values measured by the capillary suction force measurement unit and the volumetric water content ratio measurement unit and generating an suction stress characteristic curve based on the calculated suction stress A processor;
    A position checking unit for collecting information on the position of the measurement point;
    A communication unit for transmitting the data obtained by the capillary absorption force measurement unit, the volumetric water content ratio measurement unit, the data processing unit and the position confirmation unit to an external terminal apparatus and receiving a signal from the external terminal apparatus; And
    And a control unit for controlling the overall operation of the measurement apparatus,
    Wherein the capillary absorption force measurement unit, the volumetric water content ratio measurement unit, the data processing unit, the position confirmation unit, the communication unit, and the control unit are formed in a cylindrical shape and provided in a housing forming a main body of the measurement device,
    The probe portion of the capillary absorption force measuring means and the volumetric water content ratio measuring means is normally located inside the housing and each of the probes is moved in a sliding manner inside the housing only at the time of measurement to be exposed to the outside of the housing Respectively,
    The housing further includes a guide portion formed in a hollow cylindrical shape and extending by a portion of the housing at which the probe is exposed at an end thereof,
    Wherein the probe is configured to prevent damage to the probe during storage, movement, and measurement of the measurement device.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모관흡수력 측정부는 텐시오미터(Tensiometer)를 이용하여 구성되고,
    상기 체적함수비 측정부는 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    The capillary absorption force measuring unit is constructed using a tensiometer,
    Wherein the volumetric water ratio measuring unit is constructed using a TDR (Time Domain Reflectometry) sensor.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위치확인부는 GPS 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the positioning unit comprises a GPS module. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는,
    이동통신망을 포함하는 무선통신을 이용하여 원격 위치의 컴퓨터나 전용의 단말기와 통신을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein,
    Wherein the apparatus is configured to communicate with a computer at a remote location or a dedicated terminal using wireless communication including a mobile communication network.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모관흡수력 측정부와 상기 체적함수비 측정부에 의해 측정된 측정값과, 상기 데이터 처리부에 의해 산출된 데이터 및 상기 위치확인부에 의해 얻어진 측정지점의 위치와 시간에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 함께 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein,
    Wherein the measurement data is obtained by measuring the measurement values measured by the capillary absorption force measurement unit and the volumetric water content ratio measurement unit, the data calculated by the data processing unit, and the position and time of the measurement points obtained by the position determination unit Wherein the apparatus is configured to transmit the measured stress to the soil.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 측정장치는,
    상기 모관흡수력 측정부와 상기 체적함수비 측정부에 의해 측정된 측정값과, 상기 데이터처리부에 의해 산출된 흡입응력 및 흡입응력 특성곡선과, 상기 위치확인부에 의해 얻어진 측정위치와 시간에 대한 정보 및 상기 측정장치의 전체적인 동작상태를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    The measuring device includes:
    A measurement value measured by the capillary absorption force measurement unit and the volumetric water content ratio measurement unit; an intake stress and suction stress characteristic curve calculated by the data processing unit; information on a measurement position and time obtained by the position determination unit; Further comprising a display unit for displaying an overall operation state of the measuring apparatus.
  7. 삭제delete
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 위치확인부 및 상기 통신부가 상기 하우징의 외부에 설치되거나,
    상기 위치확인부 및 상기 통신부 중 하나는 상기 하우징의 내부에 설치되고 다른 하나는 상기 하우징의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the position confirming unit and the communicating unit are provided outside the housing,
    Wherein one of the position confirming unit and the communicating unit is installed inside the housing and the other is installed outside the housing.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 측정장치는,
    강우센서(rain gauge)를 포함하여 상기 측정장치의 외부에 설치되는 강우측정수단을 더 포함하여, 시간대별로 강우량에 대한 데이터를 수집하고 흡입응력을 측정하여 비교함으로써, 강우량에 따른 흡입응력의 변화를 측정할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    The measuring device includes:
    The rain gauge further includes a rain gauge measurement unit installed outside the measurement apparatus. The gauge measurement unit collects data on rainfall by time zone and measures and compares the suction stress to calculate a change in suction stress according to the rainfall amount. Wherein the measuring device is configured to measure the suction stress of the unsaturated soil.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 측정장치는,
    복수의 상기 측정장치를 각각의 측정위치에 설치하여 측정을 행함으로써, 넓은 지역에 대한 지속적인 측정이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    The measuring device includes:
    Wherein a plurality of the measuring apparatuses are installed at respective measurement positions and measurement is carried out so that continuous measurement of a wide area is possible.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 측정장치는,
    상기 흡입응력의 측정이 완료된 후 미리 정해진 일정 간격으로 측정 깊이를 더 깊게 하여 측정을 반복함으로써, 하나의 측정지점에 대하여 깊이별로 상기 흡입응력의 측정이 가능하도록 것을 특징으로 하는 불포화 토양의 흡입응력 측정장치.
    The method according to claim 1,
    The measuring device includes:
    Wherein the measurement of the suction stress of the unsaturated soil is performed by repeating the measurement by deeper measurement depth at predetermined intervals after completion of the measurement of the suction stress, Device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105527190A (en) * 2016-01-18 2016-04-27 江苏圣泰环境科技股份有限公司 Device and method for determining soil water characteristic curve under constant pressure
CN105823864A (en) * 2016-03-04 2016-08-03 江苏大学 Method for detecting inherent water suction of soil
KR101779017B1 (en) * 2017-02-22 2017-09-19 한국지질자원연구원 Monitoring system and method for predicting urban sinkhole measured by suction stress and pore water pressure
WO2019124828A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 주식회사 이콘비즈 Soil component analysis device and system
KR20190075777A (en) * 2017-12-21 2019-07-01 주식회사 이콘비즈 Apparatus and system for soil composition analysis
KR102047206B1 (en) 2018-10-31 2019-11-20 한국과학기술원 Swcc-hyperspectral cam test method and apparatus for measuring reflectance by volumetric water content
KR102204789B1 (en) 2019-03-11 2021-01-19 한국철도기술연구원 Method and device for estimate soil water characteristic curve and unsaturated permeability of ground

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106323734A (en) * 2016-09-07 2017-01-11 兰州理工大学 Method for predicting liquid limit and plastic limit through suction stress feature curve
CN109001431B (en) * 2017-05-02 2020-08-25 中国水利水电科学研究院 Automatic soil moisture punching and measuring device
CN107389473A (en) * 2017-07-21 2017-11-24 武汉轻工大学 The assay method and Special direct shear apparatus of unsaturated soil shear strength parameter
CN109799140B (en) * 2019-03-12 2020-11-10 海南大学 On-site test determination method for strength characteristic of unsaturated soil
CN109898489B (en) * 2019-03-18 2020-09-22 长沙理工大学 Method for calculating ultimate bearing capacity of homogeneous foundation under equal rainfall intensity infiltration effect

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100766070B1 (en) * 2007-06-28 2007-10-12 (주)한성유아이엔지니어링 Geographical features monitoring system
KR20120007238A (en) * 2010-07-14 2012-01-20 서명훈 Device for measuring water content of soil

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7367218B2 (en) * 2005-12-08 2008-05-06 Board Of Regents, The University Of Texas System Centrifuge permeameter for unsaturated soils system
CN201464406U (en) * 2009-07-21 2010-05-12 上虞市新华电器有限公司 Soil tester with slideable probe
CN101672761A (en) * 2009-09-29 2010-03-17 长安大学 Device and method for testing soil-water characteristic curve of sandy soil
DE102011056754A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 Klaus Spohrer Soil moisture sensor for measuring water content and suction power, attached to irrigation plant, has sensors whose pore sizes are set different from each other
CN102749276B (en) * 2012-06-14 2014-06-11 三峡大学 Device and method for determining permeation coefficient of unsaturated soil
GB201210625D0 (en) * 2012-06-15 2012-08-01 Bennett Clive P A test method for estimating a solis megative pore water pressure (matric suction)
CN103235108B (en) * 2013-04-27 2015-08-19 山东省农业科学院科技信息研究所 A kind of Distributed localization monitoring system of soil moisture content and method thereof
CN103335912A (en) * 2013-07-09 2013-10-02 三峡大学 High-precision soil-water characteristic curve automatic measuring system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100766070B1 (en) * 2007-06-28 2007-10-12 (주)한성유아이엔지니어링 Geographical features monitoring system
KR20120007238A (en) * 2010-07-14 2012-01-20 서명훈 Device for measuring water content of soil

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
송영석 등, The Journal of Engineering Geology, Vol.22, No.2, June, 2012, pp.145-155 *
송영석 등, The Journal of Engineering Geology, Vol.22, No.2, June, 2012, pp.145-155*

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105527190A (en) * 2016-01-18 2016-04-27 江苏圣泰环境科技股份有限公司 Device and method for determining soil water characteristic curve under constant pressure
CN105823864A (en) * 2016-03-04 2016-08-03 江苏大学 Method for detecting inherent water suction of soil
KR101779017B1 (en) * 2017-02-22 2017-09-19 한국지질자원연구원 Monitoring system and method for predicting urban sinkhole measured by suction stress and pore water pressure
WO2019124828A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 주식회사 이콘비즈 Soil component analysis device and system
KR20190075777A (en) * 2017-12-21 2019-07-01 주식회사 이콘비즈 Apparatus and system for soil composition analysis
KR101995322B1 (en) * 2017-12-21 2019-07-03 주식회사 이콘비즈 Apparatus and system for soil composition analysis
KR102047206B1 (en) 2018-10-31 2019-11-20 한국과학기술원 Swcc-hyperspectral cam test method and apparatus for measuring reflectance by volumetric water content
KR102204789B1 (en) 2019-03-11 2021-01-19 한국철도기술연구원 Method and device for estimate soil water characteristic curve and unsaturated permeability of ground

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