KR101541237B1 - 압밀시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압밀시험장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 압밀시험장치는 압밀셀 고정홈을 구비한 압밀셀, 상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 하부판, 상기 하부판 위에 배치되어, 상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 압밀링, 상기 압밀링 내부에 배치되는 모형배수재, 상기 모형배수재가 관통되는 상부판 관통홀을 구비한 상부판, 상기 상부판 위에 배치되는 상부캡을 포함한다.

Description

압밀시험장치{APPARATUS OF CONSOLIDATION TEST}

본 발명은 방사방향 배수조건에 대한 압밀시험장치에 관한 것이다.

수평배수 조건에 대한 압밀계수, 응력-변형 관계, 체적변화계수 등의 수평 압밀특성은 연직배수공법이 적용된 연약지반의 설계 및 시공관리시 가장 중요한 요소라 할 수 있다. 즉, 연직배수공법에 의한 지반개량시 압밀속도는 수평배수 조건에 의해 좌우되며, 대상지반의 적정 수평압밀 특성값을 산정하는 것은 최종 설계 및 시공관리의 정확성을 높이는데 가장 중요한 요소라 할 수 있다.

수평배수 압밀특성의 산정은 실내시험 및 현장시험을 통해 가능하며, 콘관입 및 소산시험 등의 현장시험은 특정 시점에서의 지반조건에 대한 수평 압밀계수 산정에는 유용하게 이용될 수 있으나, 수평 압밀계수에 대한 다양한 유효응력 단계별 물질함수 산정 등에는 이용될 수 없다.

수평배수 압밀조건에 대한 압밀특성치 산정에 이용되는 실내시험으로는 기존 수직배수 조건의 표준압밀시험 결과에 방향별 압밀계수비에 관한 경험치를 적용하는 방법과, 실제 압밀과정중 수평배수 조건을 구현하여 수평 압밀계수 등 압밀특성을 평가하는 시험 등을 들 수 있다. 전자의 경우는 다양한 토질특성과 응력조건을 갖는 대상현장에 일반적 경험치를 적용함으로서 압밀거동을 예측하는데 큰 오류를 발생시킬 수 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 수평배수 조건에서의 압축특성 및 투수특성을 파악하기 위한 압밀시험장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 압밀시험장치는 압밀셀 고정홈을 구비한 압밀셀, 상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 하부판, 상기 하부판 위에 배치되어, 상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 압밀링, 상기 압밀링 내부에 배치되는 모형배수재, 상기 모형배수재가 관통되는 상부판 관통홀을 구비한 상부판, 상기 상부판 위에 배치되는 상부캡을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 압밀시험장치는 시료 관통홀을 생성하는 커팅링, 상기 압밀링과 결합하여, 상기 압밀링 내부의 상기 시료배수홀 형성시 수직유지를 위한 배수홀 형성장치를 더 포함할 수 있다.

상기 상부캡은 내부에 상부캡 중앙배수관과 상부캡 배수라인을 포함할 수 있다.

상기 압밀셀 고정홈은 상기 하부판이 결합되는 부분과 상기 압밀링 하부가 결합되는 부분으로 구분된다.

상기 하부판과 상기 상부판은 불투수 재질이며, 상기 상부캡은 상부에 상부캡홀을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압밀시험장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 압밀시험시에 시험비용이 저렴하고, 시험방법이 간편하다.

둘째, 본 발명은 간극비-유효응력, 간극비-투수계수에 대한 물질함수 및 유효응력 단계별 수평 압밀계수와 체적변화계수 등을 분석할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압밀시험장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압밀시험장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅링과 배수홀 형성장치를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압밀시험장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압밀시험장치의 사시도이다.

도 1, 도 2를 참조하면, 압밀시험장치는 압밀셀, 하부판, 압밀링, 모형배수재, 상부판, 시료고정부재, 상부캡, 고정나사를 포함한다. 또한, 압밀시험장치는 배수홀 형성장치와 커팅링을 더 포함할 수 있다. 배수홀 형성장치와 커팅링에 대해서는 이하 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

압밀셀은 압밀시험장치의 본체 부분이다. 압밀셀은 암밀셀 고정홈, 적어도 하나 이상의 압밀셀 결합부재를 포함한다. 압밀셀 고정홈은 하부판이 결합되는 부분과, 압밀링 하부가 결합되는 부분으로 2단으로 형성된다.

압밀셀 결합부재는 압밀셀에 시료고정부재를 결합하는 부재로서, 고정나사를 이용하여 시료고정부재를 압밀셀에 결합할 수 있다. 본 실시예에서는 압밀셀 결합부재가 3개인 경우를 예로하였으나, 압밀셀 결합부재의 개수는 설계에 따라서 다양한 개수가 가능하다.

하부판은 압밀셀 고정홈에 결합되어 압밀링 내부에 존재하는 시료를 하부에서 고정하는 부분이다. 본 발명의 압밀시험장치는 시료의 수평배수 조건에서 압밀 물질함수인 유효응력, 투수계수, 압밀계수, 체적변화계수 등을 산정하기 위한 것으로 하부판은 불투수 재질이다.

압밀링은 지반의 적정 압밀속도 및 압밀침하량 등을 예측하기 위한 시료를 채취하는 것이다. 압밀링 내부에 시료가 포함되면, 모형배수재를 시료를 포함한 압밀링에 삽입하기 위해서 시료에는 시료배수홀을 커팅링을 이용하여 생성한다.

압밀링 하부는 압밀셀의 압밀셀 고정홈에 결합되고, 압밀링 상부로는 상부판이 결합된다. 압밀링은 압밀링 상부의 바깥반경과 압밀링 하부의 바깥반경의 크기가 상이하게 구성될 수 있고, 하부판과 상부판은 압밀링을 관통하는 크기를 가진다.

모형배수재는 시료에서 배출되는 물을 배수하기 위한 부분이다. 모형배수재는 시료를 포함한 압밀링 내부, 특히, 시료배수홀에 배치되어 시료에서 수평배수되는 물을 상부캡을 통해서 배출하게 된다.

모형배수재는 수평배수를 위해 원통형의 모양이고, 다공질 재질이 가능하며, 설계에 따라서 7.0mm, 10.0mm, 12.0mm 등 다양한 직경크기로 제작 가능하다. 여기서, 모형배수재의 모양, 재질, 직경크기는 설계에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.

상부판은 압밀링 상부에 결합되어 상부캡으로부터의 압력을 시료에 전달하여 시료에서 물이 배출되도록 하는 부분이다.

상부판은 모형배수재가 관통하는 상부판 관통홀을 포함하고, 불투수 재질이라, 시료에서 배출되는 물은 상부판 위로 돌출되는 모형배수재를 통해서 상부캡으로 배출된다.

시료고정부재는 하부판, 압밀링, 모형배수재, 상부판, 상부캡을 압밀셀에 고정하는 부분이다.

시료고정부재는 시료고정부재 관통홀을 포함하여, 압밀셀 결합부재가 시료고정부재 관통홀을 통과하여 돌출되면, 고정나사를 이용하여 결합한다.

상부캡은 상부판 위에 결합되어 모형배수재에서 배출되는 물을 배수시키는 부분이다. 상부캡은 하부를 기준으로 중앙부분에 모형배수재의 관입을 유도하여, 모형배수재의 일 끝단이 삽입되고 물이 배수되는 상부캡 중앙배수관과, 상부캡 중앙배수관의 물을 수직방향으로 배수되도록 유도하는 적어도 하나 이상의 상부캡 배수라인을 포함한다. 여기서, 상부캡 배수라인은 모형배수재로 유도된 물에 의한 압력생성을 방지하는 기능이 있다.

상부캡은 상부에 상부캡홈을 더 포함한다. 상부캡홈은 상부에서 하중(압력)을 주는 부분으로, 이러한 압력으로 시료에 포함된 물이 모형배수재로 수평배수되게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅링과 배수홀 형성장치를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 3은 커팅링과 배수홀 형성장치를 이용하여 시료의 시료배수홀을 생성하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 커팅링은 커팅링 손잡이와 커팅링 하단부를 포함한다. 또한, 커팅링은 내부에 커팅링 관통홀을 포함한다. 커팅링 하단부의 직경크기는 모형배수재의 직경크기에 따라 다양한 크기의 실시예가 가능하다.

배수홀 형성장치는 압밀링을 이용하여 채취한 시료에 수직인 시료배수홀을 형성하기 위해서 사용하는 것으로, 시료를 포함한 압밀링이 삽입된다. 배수홀 형성장치는 압밀링이 삽입되는 압밀링 삽입부와 커팅링이 삽입되는 커팅링 삽입부를 포함하는데 커팅링 삽입부는 모형배수재의 직경크기에 따라 다양한 크기의 실시예가 가능하다.

먼저, 압밀링을 이용하여 시료를 채취하고, 배수홀 형성장치의 압밀링 삽입부로 압밀링을 삽입하고, 커팅링 하단부를 커팅링 삽입부로 삽입하여, 압밀링 내부의 시료에 시료배수홀을 형성한다. 이후, 커팅링 관통홀 내부에 있는 시료는 외부로 버리면 된다.

이와 같이, 배수홀 형성장치와 커팅링을 사용하여 시료배수홀을 형성하여 수직인 시료배수홀을 생성할 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

10: 압밀셀
11: 압밀셀 고정홈
13: 압밀셀 결합부재
20: 하부판
30: 압밀링
40: 모형배수재
50: 상부판
51: 상부판 관통홀
60: 시료고정부재
65: 시료고정부재 관통홀
70: 상부캡
71: 상부캡 중앙배수관
73: 상부캡 배수라인
75: 상부캡홈
85: 고정나사
210: 배수홀 형성장치
211: 압밀링 삽입부
213: 커팅링 삽입부
220: 커팅링
221: 커팅링 손잡이
223: 커팅링 하단부
225: 커팅링 관통홀

Claims (5)

1. 압밀셀 고정홈을 구비한 압밀셀,
   상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 하부판,
   상기 하부판 위에 배치되어, 상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 압밀링,
   상기 압밀링 내부에 배치되는 모형배수재,
   상기 모형배수재가 관통되는 상부판 관통홀을 구비한 상부판,
   상기 상부판 위에 배치되는 상부캡,
   시료 관통홀을 생성하는 커팅링,
   상기 압밀링과 결합하여, 상기 압밀링 내부의 시료배수홀 형성시 수직유지를 위한 배수홀 형성장치를 포함하는 압밀시험장치.
2. 삭제
3. 압밀셀 고정홈을 구비한 압밀셀,
   상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 하부판,
   상기 하부판 위에 배치되어, 상기 압밀셀 고정홈에 결합되는 압밀링,
   상기 압밀링 내부에 배치되는 모형배수재,
   상기 모형배수재가 관통되는 상부판 관통홀을 구비한 상부판,
   상기 상부판 위에 배치되는 상부캡을 포함하되,
   상기 상부캡은 내부에 상부캡 중앙배수관과 상부캡 배수라인을 포함하는 압밀시험장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 압밀셀 고정홈은 상기 하부판이 결합되는 부분과 상기 압밀링 하부가 결합되는 부분으로 구분되는 압밀시험장치.
5. 제4항에 있어서
   상기 하부판과 상기 상부판은 불투수 재질이며,
   상기 상부캡은 상부에 상부캡홀을 더 포함하는 압밀시험장치.
   

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