KR101504845B1 - 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부고정판의 물공급부와 하부슬롯이 동일한 단면적으로 서로 연통하도록 구성하고 상기 물공급부를 투명 재질로 형성하여 배수성능 시험의 장애 요소로 작용하고 배수성능 결과에 영향을 미칠 수 있는 기포 및 난류의 발생을 억제할 수 있도록 하며, 기포 및 난류의 발생을 물공급부의 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조에 관한 것으로, 그 구성은 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조에 있어서, 상기 물공급부의 몸체는, 투명의 합성수지 재질로 형성되고, 상부측으로 하부슬롯과 동일한 형상 및 단면적을 갖는 중공의 출구가 형성되고, 하부측에 저수조로부터 급수관을 통해 물을 공급받는 유입구가 형성되며, 상기 출구와 유입구의 사이에 출구와 동일한 단면적의 내부공간부가 형성된 것이다.

Description

연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조{The water supply part structure of water discharge capacity test equipment for prefabricated vertical drain}

본 발명은 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부고정판의 물공급부와 하부슬롯이 동일한 단면적으로 서로 연통하도록 구성하고 상기 물공급부를 투명 재질로 형성하여 배수성능 시험의 장애 요소로 작용하고 배수성능 결과에 영향을 미칠 수 있는 기포 및 난류의 발생을 억제할 수 있도록 하며, 기포 및 난류의 발생을 물공급부의 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 연약지반개량용 플라스틱 연직배수재(Prefabricated Vertical Drain: PVD)는 지지체인 동시에 배수유로의 확보를 위해 사용되는 플라스틱 코어와, 코어의 둘레를 감싸 유로를 형성하고 연약지반의 흙 입자가 플라스틱 코어의 유로를 막아 배수성능을 저하 시키는 것을 방지하기 위한 부직포 필터로 구성되어 있다.

이러한 구조를 가진 플라스틱 연직배수재는 연약지반 내부에 포함되어 있는 과잉의 간극수를 빠른 시간 내에 배출할 수 있도록 유로를 형성시켜, 점성토 지반의 압밀을 촉진하고 연약지반을 개량하는 목적으로 사용되고 있다.

따라서 연약지반에 시공되는 전체 구조물에 대한 안정성 확보를 위해서는 시공 후 지반 침하가 발생되지 않아야 하므로 플라스틱 연직배수재의 배수성능 평가는 매우 중요하다.

연직배수공법에 사용되는 플라스틱 연직배수재는 실내 시험을 통해 제품의 배수성능을 평가하고 이를 바탕으로 대상 연약지반에 대한 개량공법 설계를 수행하게 된다.

연직배수재의 배수성능에 미치는 외적인 요인으로는 배수재 코어 내부 흐름통로의 체적과 이와 관련한 측방토압 영향, 침하 발생으로 인한 배수재의 굴곡 및 절곡, 미세토사의 내부 유입으로 인한 막힘(clogging) 현상 등이 대표적이고, 내적인 요인으로는 배수재 자체가 가지고 있는 유로의 크기나 재질의 특성에 따른 배수재의 내구성 등이 있다.

이처럼 연약한 점토 속에 설치되는 연직배수재의 성능은 많은 인자에 의해 영향을 받게 되므로, 한정된 실내시험 환경으로 배수재의 성능을 객관적으로 평가하기 위해서는 체계적인 평가절차가 필요하다.

특히, 연직배수재에 의한 지반 안정화가 되면서 발생되는 지반 침하로 인해, 지반 내부에 설치한 연직배수재의 굴곡, 뒤틀림 등 변형이 발생하여 배수성능이 감소할 수 있다. 따라서 연직배수재의 배수성능 평가 결과에 대한 반복성, 재현성 향상을 위해 측정조건(동수구배, 가압방법, 굴곡조건 등)에 대한 최적화가 필요하다.

도 1은 일반적인 직선조건의 배수성능 시험장비를 나타낸 개략 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 직선 조건의 배수성능 시험장비는 수직의 원통형으로 형성된 투명의 압력용기(1)의 상.하부를 상부고정판(2)과 하부고정판(3)으로 밀폐하고, 상부고정판(2)은 압력용기(1) 내부에 수직으로 다수 구비된 서포터(4)에 의해서 하부고정판(3) 상에 지지된다.

또한, 상부고정판(2)과 하부고정판(3) 각각의 중앙부에는 폭이 좁은 타원공 형태로 상부슬롯(2a)과 하부슬롯(3a)이 형성되어 상기 상부슬롯(2a)과 하부슬롯(3a)에 시료(100)의 상.하단부가 각각 삽입 관통하도록 구성되고, 시료(100)의 외부는 플랙시블 멤브레인(100a)에 의해 차단되어 압력용기(1) 내부의 주입공기가 시료(100)의 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상부고정판(2)과 하부고정판(3)은 내측에 배수조(8)와 물공급부(7)를 포함하며, 상기 배수조(8)는 상부 일측에 배출관(8a)이 형성되고, 상기 물공급부(7)는 배수조(8)보다 높은 위치에 설치된 저수조(5)에 급수관(6)으로 연결되어 상기 급수관(6)을 통해 저수조(5)로부터 물을 공급받을 수 있도록 구성된 것이다.

이와 함께, 압력용기(1)는 외부의 압력 컨트롤러(1a)와 연결되어 상기 압력 컨트롤러(1a)에 의해 압력용기(1)의 공기 내부압을 조절할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 배수조(8)와 물공급부(7)에 각각 압력계A(8b)와 압력계B(7a)가 연결되어 상기 압력계A(8b)와 압력계B(7a)를 통해 나타난 압력 차이로 수두차(h)를 구할 수 있도록 구성된 것이다. 여기서, 미설명 부호인 9는, 유량측정부이다.

이와 같이 구성된 직선 조건의 배수성능 시험장비는, 시료(100)에 작용하는 외부의 구속압으로 압력용기(1)의 내부에 주입되는 공기압을 이용하여, 압력용기(1) 내부의 공기압에 의한 시료(100)의 가압압력을 일정하게 유지한 상태에서, 시료(100)에 물을 연직상방으로 흘려 보내게 된다.

이러한 물의 흐름은 저수조(5)의 물이 급수관(6)을 통해 하부고정판(3)의 물공급부(7)에 공급됨으로써 이루어지고, 시료(100)의 내부 유로를 통과한 물은 상부고정판(2)의 배수조(8)에 집수되는 것이며, 이렇게 배수조(8)에 집수된 물은 다시 배출관(8a)을 통해 유량측정부(9)로 배출되어 유량 측정에 의한 배수성능을 산출할 수 있도록 한 것이다.

한편, 상기한 연직배수재의 배수성능 시험장비는 도 2에 도시된 바와 같이 하부고정판(3)의 물공급부(7)에서 시료(100)의 하부측으로 물이 유입될 때, 상기 시료(100)의 하부가 삽입 고정된 하부슬롯(3a)이 폭이 좁은 타원 형태로 형성되어 있는 반면에, 상기 물공급부(7)는 도 2에 도시된 바와 같이 상광하협의 원뿔 형태로 형성되어 유로가 갑자기 축소됨으로써 유속의 불안정을 초래하고, 이로 인하여 배수성능 결과에 영향을 미칠 수 있는 기포 및 난류의 발생으로 시험의 정확성이 결여되고, 내부를 육안으로 확인할 수 없는 금속 재질로 형성되어 있어 시험의 비효율성을 초래하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제0908314호 "연직배수재의 통수능력 시험장치"(2009.07.17.공고)

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 하부고정판의 물공급부와 하부슬롯이 동일한 단면적으로 서로 연통하도록 구성하고 상기 물공급부를 투명 재질로 형성하여 배수성능 시험의 장애 요소로 작용하고 배수성능 결과에 영향을 미칠 수 있는 기포 및 난류의 발생을 억제할 수 있도록 하며, 기포 및 난류의 발생을 물공급부의 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조는, 투명의 합성수지 재질로 형성되고, 상부측으로 하부슬롯과 동일한 형상 및 단면적을 갖는 중공의 출구가 형성되며, 하부측에 저수조로부터 급수관을 통해 물을 공급받는 유입구가 형성되고, 상기 출구와 유입구의 사이에 출구와 동일한 단면적의 내부공간부를 갖는 몸체로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체는 서로 대칭을 이루는 제1 몸체와 제2 몸체로 분리 형성되고, 상기 제1 몸체 및 제2 몸체 각각의 양측면 수직의 길이 방향을 따라 서로 접하는 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부가 각각 일체로 형성되어 볼트의 체결에 의해서 서로 결합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체는, 상부측 출구의 하부측에 상기 출구와 형상이 동일하면서 외측으로 돌출되게 출구보다 큰 직경의 고정턱을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 물공급부에서 시료의 하부측으로 물이 공급될 때, 유로의 확장이나 축소없이 하부고정판의 하부슬롯과 동일한 단면적 그대로 시료의 하부측으로 물이 공급되어 연직 상방으로 물이 흐를 수 있도록 함으로써 유속의 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인하여 배수성능 시험의 장애 요소로 작용하고 배수성능 결과에 영향을 미칠 수 있는 기포 및 난류의 발생을 최소화할 수 있어 시험의 정확성을 기할 수 있고, 또한 물공급부의 내부를 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 함으로써 기포 및 난류 발생을 초기에 발견하여 사전에 조치가 가능해 시간 낭비없이 시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 일반적인 연직배수재의 배수성능 시험장비를 나타낸 개략 구성도.
도 2는 종래의 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조를 나타낸 부분 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 결합상태를 나타낸 부분 확대 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

이 연직배수재의 배수성능 시험장비는 도 1에 도시된 바와 같이 시료(100)의 상.하부를 고정하는 상부고정판(2) 및 하부고정판(3)과, 시료(100)의 좌.우측 전후 한 쌍으로 상기 상부고정판(2)과 하부고정판(3)의 사이에 수직으로 설치되는 서포터(4)와, 상기 상부고정판(2) 및 하부고정판(3)에 의해 상.하부가 밀폐되는 압력용기(1)와, 상기 하부고정판(3)의 하부에 구비되어 저수조(5)로부터 급수관(6)을 통해 공급된 물이 시료(100)의 하부측으로 유입되게 하는 물공급부(7)와, 상기 상부고정판(2)의 내부에 구비되어 시료(100)의 하부에서 상부측으로 통과한 물을 받아 저장하고 배출관(8a)을 통해 저장된 물이 외부의 유량측정부(9)측으로 배출될 수 있게 하는 배수조(8)로 구성된다.

이러한 연직배수재의 배수성능 시험장비에 있어, 본 발명에 의한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부(7)는, 도 3에 도시된 바와 같이 물공급부(7)에서 시료(100)의 하부측으로 물이 공급될 때, 유로의 확장이나 축소없이 하부고정판(3)의 하부슬롯(3a)과 동일한 단면적 그대로 하부슬롯(3a)을 통해 시료(100)의 하부측으로 물이 공급될 수 있도록 하여 유속의 안정성을 확보할 수 있도록 하고, 이로 인하여 기포 및 난류의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하며, 물공급부(7)의 내부를 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 함으로써 미세 기포 및 난류 발생시 사전에 조치하여 기포 및 난류 발생을 미연에 방지하여 시험의 효율성 및 정확성을 기할 수 있도록 하는데 그 특징이 있다.

이를 위해, 본 발명에 의한 물공급부의 구조는, 도 3에 도시된 바와 같이 상부측으로 하부슬롯(3a)과 동일한 형상 및 단면적을 갖는 중공의 출구(14)가 형성되고, 하부측에 저수조(5)로부터 급수관(6)을 통해 물을 공급받는 유입구(15)가 형성되며, 상기 출구(14)와 유입구(15)의 사이에 출구(14)와 동일한 단면적의 내부공간부(16)를 갖는 몸체(10)를 이룬다.

이에 따라 상기 유입구(15)를 통해 몸체(10)의 내부로 유입된 물은 상부측 출구(14)를 통해 시료(100)의 하부측으로 공급될 때까지 유로의 변경없이 하부슬롯(3a)의 단면적 그대로 시료(100)에 유속의 변화없이 안정되게 물을 공급할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 몸체(10)의 내부를 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 몸체(10)는 투명의 합성수지 재질로 형성되는 것이며, 몸체(10)를 하부고정판(3)의 밑면에 고정할 수 있도록 상부측 출구(14)의 하부측에 상기 출구(14)와 형상이 동일하면서 외측으로 돌출되게 출구(14)보다 큰 직경의 고정턱(13)이 일체로 형성된다.

또한, 상기 몸체(10)의 제조 및 조립이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 몸체(10)는 서로 대칭을 이루는 제1 몸체(11a)와 제2 몸체(11b)로 분리 구성되고, 상기 제1 몸체(11a) 및 제2 몸체(11b) 각각의 양측면 수직의 길이 방향을 따라 서로 접하는 제1 플랜지부(12a) 및 제2 플랜지부(12b)가 각각 일체로 형성되며, 상기 제1 플랜지부(12a) 및 제2 플랜지부(12b)는 서로 일치하는 복수개의 체결공(18)이 각각 형성된다.

한편, 상기 몸체(10)는 출구(14)에서 유입구(15) 전까지 하부슬롯(3a)과 동일하게 폭이 좁고 길이가 긴 타원 형태로 형성되는 것인데 반해, 상기 유입구(15)는 원통형으로 형성되는 것이므로 유입구(15)와 내부공간부(16)의 사이에 유입구(15)측으로 경사진 테이퍼(17)가 형성되나, 이는 실질적으로 유입구(15)를 통해 몸체(1)의 내측으로 공급되어 출구(14)측으로 물을 공급할 때, 하부슬롯(3a)과 동일한 단면적을 갖는 중공의 내부공간부(16)에 의해서 유로의 크기 변화없이 일정한 유속으로 공급되게 하는 것에는 아무런 장애나 문제가 없다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 의한 물공급부의 구조는, 먼저 투명의 합성수지 재질로 형성되어 분할된 제1 몸체(11a)와 제2 몸체(11b)를 서로 대칭되게 접한다. 이때 상기 제1 몸체(11a)의 제1 플랜지부(12a) 및 제2 몸체(11b)의 제2 플랜지부(12b)에 각각 형성된 복수개의 체결공(18)이 서로 일치되게 접하게 한 다음, 볼트(B)를 각각의 체결공(18)에 삽입하여 체결함으로써 본 발명에 의한 물공급부의 몸체(10)를 이루게 한다.

그런 다음, 상기 몸체(10)를 하부고정판(3)의 밑면에 고정 및 설치하게 되는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(10)의 출구(14)가 하부고정판(3)의 하부슬롯(3a)에 일치되게 접한 후, 상기 출구(14)의 하부측에 형성된 고정턱(13)을 하부고정판(3)의 밑면에 볼트로 체결함으로써 상기 몸체(10)를 하부고정판(3)에 고정 및 설치할 수 있게 되는 것이다.

이때, 도 4에서는 하부고정판(3)의 하부측에 몸체(10)의 상부측 돌출된 출구(14)가 하부에서 상부측으로 안착될 수 있도록 출구 안착홈(31)을 형성하고, 다시 상기 출구 안착홈(31)의 하부측에 고정턱(13)이 출구(14)와 함께 하부에서 상부측으로 안착될 수 있는 고정턱 안착홈(32)을 형성할 수 있다. 그리고, 필요한 경우에는 출구(14)와 출구 안착홈(31)의 사이와, 고정턱(13)과 고정턱 안착홈(32)의 사이에 기밀 유지를 위해 가스켓(gasket)의 적용도 가능하다.

이같이 본 발명은 물공급부에서 시료의 하부측으로 물이 공급될 때, 유로의 확장이나 축소없이 하부고정판의 하부슬롯과 동일한 단면적 그대로 시료의 하부측으로 물이 공급되어 연직 상방으로 물이 흐를 수 있도록 함으로써 유속의 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인하여 배수성능 시험의 장애 요소로 작용하고 배수성능 결과에 영향을 미칠 수 있는 기포 및 난류의 발생을 최소화할 수 있어 시험의 정확성을 기할 수 있고, 또한 물공급부의 내부를 외부에서 육안으로 확인할 수 있도록 함으로써 기포 및 난류 발생을 초기에 발견하여 사전에 조치가 가능해 시간 낭비없이 시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명에 의한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의한 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

10: 몸체 11a,11b: 제1,2 몸체
12a,12b: 제1,2 플랜지부 13: 고정턱
14: 출구 15: 유입구
16: 내부공간부 17: 테이퍼
18: 체결공 B: 볼트

Claims (3)

1. 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조에 있어서,
   상기 물공급부(7)의 몸체(1)는, 투명의 합성수지 재질로 형성되고, 상부측으로 하부슬롯(3a)과 동일한 형상 및 단면적을 갖는 중공의 출구(14)가 형성되고, 하부측에 저수조(5)로부터 급수관(6)을 통해 물을 공급받는 유입구(15)가 형성되며, 상기 출구(14)와 유입구(15)의 사이에 출구(14)와 동일한 단면적의 내부공간부(16)가 형성된 것을 특징으로 한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(1)는 서로 대칭을 이루는 제1 몸체(11a)와 제2 몸체(11b)로 분리 형성되고, 상기 제1 몸체(11a) 및 제2 몸체(11b) 각각의 양측면 수직의 길이 방향을 따라 서로 접하는 제1 플랜지부(2a) 및 제2 플랜지부(2b)가 각각 일체로 형성되어 볼트(B)의 체결에 의해서 서로 결합된 것을 특징으로 한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 몸체(1)는, 상부측 출구(14)의 하부측에 상기 출구(14)와 형상이 동일하면서 외측으로 돌출되게 출구(14)보다 큰 직경의 고정턱(13)을 더 포함하는 것을 특징으로 한 연직배수재의 배수성능 시험장비의 물공급부 구조.
   

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