KR101542419B1 - Device for investigating structure of ground and method for investigating structure of ground using the same - Google Patents

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KR101542419B1
KR101542419B1 KR1020140057670A KR20140057670A KR101542419B1 KR 101542419 B1 KR101542419 B1 KR 101542419B1 KR 1020140057670 A KR1020140057670 A KR 1020140057670A KR 20140057670 A KR20140057670 A KR 20140057670A KR 101542419 B1 KR101542419 B1 KR 101542419B1
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electromagnetic wave
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조계춘
오태민
홍창호
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한국과학기술원
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Abstract

According to the present invention, a subsurface exploration device includes: an exploration part to explore the ground by applying an impact to the surface of the ground and transmitting an elastic or electromagnetic wave signal; and a control part to control the subsurface exploration by transmitting the elastic or electromagnetic wave signal.

Description

지반 탐사 장치 및 이를 이용한 지반 탐사 방법{DEVICE FOR INVESTIGATING STRUCTURE OF GROUND AND METHOD FOR INVESTIGATING STRUCTURE OF GROUND USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a geotechnical exploration apparatus and a geotechnical exploration method using the geotechnical exploration apparatus.

본 발명은 지반 탐사 장치 및 이를 이용한 지반 탐사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a geotechnical exploration apparatus and a geotechnical exploration method using the same.

도시화의 진행으로 인해 도심지에 신설되는 지하철은 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, 이하 TBM)을 이용하여 건설된다. 또한, 미학적 관점을 고려하여 지상에 지나던 송전탑 지중화에도 TBM이 사용된다. 그리고 관로(예를 들어, 상,하수도관, 통신선, 가스관 등)의 건설에도 TBM이 주로 사용되고 있고, 이외에도 장대 산악터널, 하저나 해저처럼 고압수가 발생하는 경우 TBM의 사용을 권장하고 있다. 이와 같이, 점점 TBM을 활용한 터널 굴착이 증가하는 추세에 있다.Due to the progress of urbanization, subways installed in urban areas are constructed using Tunnel Boring Machine (TBM). Also, considering the aesthetic point of view, TBM is also used for underground transmission tower. TBM is also used for the construction of pipelines (eg, sewage pipes, communication lines, gas pipes, etc.). In addition, the use of TBM is recommended in the case of high-pressure water such as a pole mountain tunnel, In this way, tunnel excavation using TBM is gradually increasing.

그리고, TBM을 이용하여 터널을 건설할 때 가장 문제가 되는 것은 건설 도중 발생하는 다운타임(downtime)이다. 다운타임은 TBM이 실제로 굴착하는 시간을 제외한 나머지 시간을 의미하며, 현장의 지반조건 및 TBM의 크기 등 여러 상황에 따라 변화한다. 이러한 다운타임을 최소화하면, 시공 시간의 단축 및 비용의 절감을 얻을 수 있다. 그리고, 다운타임은 크게 지반관련 요소(geological factors), 디자인 관련 요소(design factors), 그리고 건설관리 관련 요소(construction management factors)로 분류된다And the biggest problem when constructing a tunnel using TBM is the downtime that occurs during construction. Downtime refers to the time remaining except for the actual excavation time of the TBM, and it depends on various conditions such as the site conditions and the size of the TBM. Minimizing this downtime can shorten construction time and cost. And downtime is largely classified into geological factors, design factors, and construction management factors.

지반관련 요소로 인한 다운타임은 그 문제를 해결하기 전까지 TBM의 굴진이 정지되므로 가장 중요한 요소이다. 지반 관련 요소로 인해 다운타임이 발생할 수 있다는 것을 예측한다면 대책공법 등을 사전에 준비하여 다운타임을 줄일 수 있다. Downtime due to geotechnical factors is the most important factor because the TBM stopping is stopped until the problem is solved. If you anticipate that downtime may occur due to ground-related factors, you can reduce the downtime by preparing countermeasures in advance.

그리고, 지반 관련 다운타임 요소는 여러 물리탐사의 방법을 통해 알아낼 수 있고 TSP(Tunnel Seismic Prediction)로 대변되는 탄성파 탐사와 TEPS(Tunnel Electrical resistivity Prospecting System)로 대변되는 전자기파 탐사가 자주 사용된다. 여기서, 후술하는 본 발명과 관련된 선행기술문헌으로, 대한민국 공개특허공보 2011-0119402호(2011.11.02. 공개)의 '터널 전기비저항 탐사 방법 및 그 장치'가 있다.In addition, geotechnical downtime factors can be detected through various physical exploration methods, and seismic exploration represented by TSP (Tunnel Seismic Prediction) and electromagnetic wave survey represented by TEPS (Tunnel Electrical Resistivity Prospecting System) are frequently used. Herein, as a prior art document related to the present invention to be described later, there is " Tunnel electrical resistivity survey method and apparatus " in Korean Patent Publication No. 2011-0119402 (published on November 11, 2011).

그러나, 이러한 탐사 방법은 탄성파 탐사와 전자기파 탐사를 별도로 수행하여 탐사 시간이 오래 걸리는 어려움이 있으며, 각각의 탐사 장치의 사용으로 인해 비용이 증가하는 어려움이 있다.However, such an exploration method has a difficulty in that it takes a long time to perform the seismic surveillance and the electromagnetic wave exploration separately, and it is difficult to increase the cost due to the use of each of the surveying devices.

본 발명은 지반을 탐사할 수 있는 지반 탐사 장치 및 이를 이용한 지반 탐사 방법을 제안하고자 한다.The present invention proposes a ground surveying apparatus capable of exploring the ground and a ground surveying method using the same.

본 발명의 지반 탐사 장치은 지반의 막장면에 충격을 가하여 탄성파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하거나 전자기파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하는 탐사부, 그리고 상기 탄성파 신호 또는 상기 전자기파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하도록 제어하는 제어부를 포함한다.The geotechnical exploration apparatus of the present invention is a geotechnical exploration apparatus that includes an exploration unit that applies an impact to a surface of a ground to transmit an acoustic wave signal to probe the ground or an electromagnetic wave signal to probe the ground, And a control unit for controlling the control unit.

상기 제어부는, 상기 탄성파를 이용한 탐사와 상기 전자기파를 이용한 탐사를 동시에 수행하도록 제어할 수 있다.The control unit may control to simultaneously perform the exploration using the acoustic waves and the exploration using the electromagnetic waves.

상기 탐사부는, 상기 지반에 탄성파 신호를 인가하고, 상기 지반으로부터 반사된 탄성파 신호를 수신하는 탄성파 탐사부, 그리고 상기 지반에 전자기파 신호를 보내고, 상기 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신하는 전자기파 탐사부를 포함할 수 있다.The surveying unit includes an elastic wave probe for applying an elastic wave signal to the ground and receiving an elastic wave signal reflected from the ground, and an electromagnetic wave probe for transmitting the electromagnetic wave signal to the ground and receiving the electromagnetic wave signal passing through the ground .

상기 탄성파 탐사부는, 상기 막장면에 충격을 가하여 지반에 탄성파를 인가하는 제1 탐사부, 그리고 상기 지반으로부터 반사된 탄성파를 수신하는 제2 탐사부를 포함할 수 있다.The elastic wave surveying unit may include a first surveying unit applying an elastic wave to the ground by applying an impact to the closing surface, and a second surveying unit receiving the elastic waves reflected from the ground.

상기 전자기파 탐사부는, 지반의 막장면에 전자기파 신호를 보내는 소스부, 그리고 상기 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신하는 리시버부를 포함할 수 있다.The electromagnetic wave probe unit may include a source unit for transmitting an electromagnetic wave signal to the surface of the ground, and a receiver unit for receiving the electromagnetic wave signal passing through the ground.

상기 탐사부는, 상기 제1 탐사부가 상기 리시버부로 동작하고 상기 제2 탐사부가 상기 소스부로 동작하거나, 상기 제1 탐사부가 상기 소스부로 동작하고 상기 제2 탐사부가 상기 리시버부로 동작할 수 있다.The probe may be configured such that the first probe unit operates as the receiver unit, the second probe unit operates as the source unit, the first probe unit operates as the source unit, and the second probe unit operates as the receiver unit.

상기 탐사부는, 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, TBM)의 전단면 또는 커터 헤드부에 장착될 수 있다.The surveying unit may be mounted on a front end surface of a tunnel boring machine (TBM) or a cutter head.

상기 탐사부는, 복수 개의 센서를 포함하며, 상기 복수 개의 센서 중에 적어도 하나 이상의 센서가 전자기파 탐사를 위한 소스부로 동작하고, 나머지 센서가 리시버부로 동작할 수 있다.The probe includes a plurality of sensors, and at least one of the plurality of sensors may function as a source for electromagnetic wave detection, and the remaining sensors may operate as a receiver.

본 발명의 지반 탐사 방법은 지반 탐사 장치가 지반을 탐사하는 방법에서, 상기 지반의 막장면에 충격을 가하여 탄성파 신호를 보내고, 상기 지반으로부터 반사된 탄성파 신호를 수신하는 탄성파 탐사 단계, 그리고 상기 지반에 전자기파 신호를 보내고, 상기 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신하는 전자기파 탐사 단계를 포함한다.The ground survey method of the present invention includes a seismic exploration step of applying a shock to a surface of a ground and receiving an elastic wave signal reflected from the ground in a method of surveying the ground by a ground survey device, And an electromagnetic wave exploration step of transmitting an electromagnetic wave signal and receiving the electromagnetic wave signal that has passed through the ground.

상기 탄성파 탐사 단계는, 제1 탐사부에 연결된 고정 장치를 풀어 막장면을 타격하는 단계, 그리고 상기 제1 탐사부가 지반으로부터 반사된 탄성파를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.The seismic wave exploration step may include a step of blowing a fixing device connected to the first surveying unit to strike a surface to be covered, and the step of measuring the elastic waves reflected from the ground by the first surveying unit.

상기 탄성파 탐사 단계는, 제2 탐사부에 연결된 고정 장치를 풀어 막장면을 타격하는 단계, 그리고 상기 제2 탐사부가 지반으로부터 반사된 탄성파를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The seismic wave exploration step may further include the step of blowing a fixing device connected to the second surveying unit to strike a film surface, and measuring the elastic waves reflected from the ground by the second surveying unit.

상기 전자기파 탐사 단계는, 상기 제1 탐사부 또는 상기 제2 탐사부가 막장면에 전자기파 신호를 전송하는 단계, 그리고 상기 제2 탐사부 또는 상기 제1 탐사부가 상기 막장면으로부터 상기 전자기파 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.The electromagnetic wave exploration step includes the steps of: transmitting the electromagnetic wave signal to the first probe unit or the second probe unit; and receiving the electromagnetic wave signal from the probe face of the second probe unit or the first probe unit . ≪ / RTI >

상기 제1 탐사부 또는 상기 제2 탐사부는, 상기 전자기파 신호를 전송하는 소스부 또는 상기 전자기파 신호를 수신하는 리시버부로 동작할 수 있다.The first probe unit or the second probe unit may operate as a source unit for transmitting the electromagnetic wave signal or a receiver unit for receiving the electromagnetic wave signal.

상기 전자기파 탐사 단계는, 상기 탄성파 탐사 단계와 동시에 수행될 수 있다.The electromagnetic wave exploration step may be performed simultaneously with the seismic wave exploration step.

본 발명에 따르면, 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, TBM)에서 탄성파를 이용한 지반 탐사와 전자기파를 이용한 지반 탐사를 동시에 수행함으로써, 지반 탐사 시간 및 비용을 절약할 수 있는 환경을 제공한다.According to the present invention, a ground boring machine (TBM) can simultaneously perform a ground exploration using an acoustic wave and a ground exploration using an electromagnetic wave, thereby providing an environment that can save time and cost of exploring the ground.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치를 간략히 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치의 단면을 간략히 도시한 단면도이다.
도 3은 지반을 탐사하기 전 터널 굴착 장치와 지반 탐사 장치의 연결 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 지반 탐사 장치가 탄성파 탐사를 수행하는 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 따른 지반 탐사 장치가 전자기파 탐사를 수행하는 예를 도시한 도면이다.
도 6 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치가 지반을 탐사하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a geotechnical exploration apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a cross-sectional view schematically showing a section of a geotechnical exploration apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a connection state between a tunnel excavating apparatus and a ground surveying apparatus before exploration of the ground.
FIG. 4 is a view showing an example in which the geotechnical exploration apparatus according to FIG. 3 performs seismic surveys.
FIG. 5 is a view showing an example in which the ground surveying apparatus according to FIG. 3 performs electromagnetic wave survey.
6 is a flowchart briefly illustrating a process of exploring a ground according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms of " part ", "... module" in the description mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.

이제 도 1 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치 및 이를 이용한 지반 탐사 방법에 대하여 상세하게 설명한다.1 to 6, a geotechnical exploration apparatus and a geotechnical exploration method using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치를 간략히 도시한 도면이다. 이때, 지반 탐사 장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a geotechnical exploration apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. At this time, the geotechnical exploration apparatus only shows a schematic configuration required for explanation according to the embodiment of the present invention, and is not limited to this configuration.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 지반의 막장면에 충격을 가하여 탄성파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하거나 전자기파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하는 장치이다. 여기서, 지반 탐사 장치(100)는 본 발명의 한 실시예에 따라 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, TBM)의 전단면 또는 커터 헤드부에 장착될 수 있다.Referring to FIG. 1, a geotechnical exploration apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is an apparatus for applying an impact to a surface of a ground to transmit an acoustic wave signal to probe the ground or an electromagnetic wave signal to probe the ground. Here, the geotechnical exploration apparatus 100 may be mounted on a front end face or a cutter head of a tunnel boring machine (TBM) according to an embodiment of the present invention.

그리고, 지반 탐사 장치(100)는 본 발명의 한 실시예에 따라 탄성파 탐사부(110), 전자기파 탐사부(120), 센서 보호부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.The ground surveying apparatus 100 includes an elastic wave surveying unit 110, an electromagnetic wave surveying unit 120, a sensor protecting unit 130, and a control unit 140 according to an embodiment of the present invention.

탄성파 탐사부(110)는 지반에 탄성파 신호를 인가하고, 지반으로부터 반사된 탄성파 신호를 수신한다. 그리고, 탄성파 탐사부(110)는 본 발명의 한 실시예에 따라 스프링부(111), 스프링 가이드부(112), 스프링 고정부(113), 스프링 회수부(114) 및 충격부(115)를 포함한다.The elastic wave probe 110 applies an elastic wave signal to the ground and receives the elastic wave signal reflected from the ground. The elastic wave probe 110 includes a spring portion 111, a spring guide portion 112, a spring fixing portion 113, a spring return portion 114, and a shock portion 115 according to an embodiment of the present invention. .

탄성파 탐사부(110)는 여러 강성을 가지는 스프링부(111)에 일정 질량을 가지는 도체 물체인 충격부(115)를 달아 탄성파의 에너지원으로 사용한다. 이때, 탄성파 에너지는 스프링부(111)의 스프링을 압축하는 정도를 달리하여 변화시킬 수 있다. 그리고, 실제 충격을 가하는 부분의 기하학적 형상을 변화시킴으로써, 탄성파 에너지의 패턴을 변화시킬 수 있다. The elastic wave probe 110 uses a shock portion 115, which is a conductive object having a certain mass, as a spring portion 111 having various rigidities and is used as an energy source of elastic waves. At this time, the elastic wave energy can be changed by varying the degree of compression of the spring of the spring portion 111. [ By changing the geometric shape of the portion to which the actual impact is applied, the pattern of the acoustic wave energy can be changed.

탄성파 탐사부(110)는 압축된 스프링의 외력을 제거하고, 충격부(115)가 앞으로 튀어나가 터널 막장에 충격을 가한다. 그리고, 충격부(115)의 충격과 동시에 탄성파가 발생하고, 충격부(115) 내부에 설치된 측정센서를 통해 탄성파를 측정한다.The elastic wave probe 110 removes the external force of the compressed spring, and the impact portion 115 protrudes forward and impacts the tunnel surface. An elastic wave is generated simultaneously with the impact of the impact portion 115, and the elastic wave is measured through the measurement sensor provided inside the impact portion 115.

전자기파 탐사부(120)는 지반에 전자기파 신호를 보내고, 상기 지반을 통과한 전자기파 신호를 수신한다. 그리고, 전자기파 탐사부(120)는 본 발명의 한 실시예에 따라 전선 연결부(122), 절연부(124), 스프링 커버부(126) 및 전극부(128)를 포함한다.The electromagnetic wave probe unit 120 sends an electromagnetic wave signal to the ground and receives an electromagnetic wave signal passing through the ground. The electromagnetic wave exploration unit 120 includes a wire connection part 122, an insulation part 124, a spring cover part 126 and an electrode part 128 according to an embodiment of the present invention.

센서 보호부(130)는 탄성파 탐사부(110) 및 전자기파 탐사부(120)의 센서를 보호한다. 이때, 센서 보호부(130)는 지반 탐사 장치(100)가 TBM의 전단면에 장착된 경우, 터널을 굴착하며 발생되는 파편들로부터 탐사 장치를 보호하기 위한 전면부 차단부(132)를 포함한다.The sensor protection unit 130 protects the sensors of the seismic exploration unit 110 and the electromagnetic wave exploration unit 120. The sensor protecting unit 130 includes a front blocking unit 132 for protecting the probe from the fragments generated by excavating the tunnel when the ground surveying apparatus 100 is installed on the front end of the TBM .

그리고, 본 발명의 한 실시예에 따라 전자기파 탐사부(120)는 탄성파 탐사부(110)가 충격 후 터널 막장에 고정되면, 2개 이상의 센서가 지반에 고정되어 있으므로, 탄성파 탐사부(110)의 충격부(115)를 전자기파 탐사에서 소스와 리시버 센서로 활용될 수 있다.When the acoustic wave probe unit 110 is fixed to the tunnel surface after the shock, the electromagnetic wave probe unit 120 is fixed to the ground. Therefore, the acoustic wave probe unit 110 The impact portion 115 can be utilized as a source and a receiver sensor in electromagnetic wave exploration.

그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 압출식 센서를 제작하여 탄성파 탐사와 전자기파 탐사를 동시에 수행하는 소스 및 센서로 사용할 수 있다.The geotechnical exploration apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can be used as a source and a sensor for simultaneously performing a seismic wave survey and an electromagnetic wave survey by manufacturing an extrusion type sensor.

또한, 제어부(140)는 탄성파 탐사부(110) 및 전자기파 탐사부(120)가 탄성파 신호 또는 전자기파 신호를 보내 지반을 탐사하도록 제어한다. 이때, 제어부(140)는 탄성파를 이용한 탐사와 전자기파를 이용한 탐사를 동시에 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit 140 controls the seismic wave survey unit 110 and the electromagnetic wave survey unit 120 to transmit seismic signals or electromagnetic wave signals to probe the ground. At this time, the control unit 140 may control to simultaneously perform the exploration using acoustic waves and the exploration using electromagnetic waves.

도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치의 단면을 간략히 도시한 단면도이다. 이때, 지반 탐사 장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.2 is a cross-sectional view schematically showing a section of a geotechnical exploration apparatus according to an embodiment of the present invention. At this time, the geotechnical exploration apparatus only shows a schematic configuration required for explanation according to the embodiment of the present invention, and is not limited to this configuration.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 스프링부(111)와 연결된 충격부(115)로 지반에 충격을 가해 탄성파 탐사를 수행할 수 있다. 또한, 지반 탐사 장치(100)는 충격부(115)가 지반에 고정된 경우, 도체 물체로 구성된 충격부(115)를 전극부(128)로 활용하여 전자기파 탐사를 수행할 수 있다.As shown in FIG. 2, the ground surveying apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can perform seismic surveys by impacting the ground with the impact portion 115 connected to the spring portion 111. When the impact portion 115 is fixed to the ground, the ground surveying apparatus 100 can perform the electromagnetic wave survey using the impact portion 115 composed of a conductive object as the electrode portion 128.

도 3은 지반을 탐사하기 전 터널 굴착 장치와 지반 탐사 장치의 연결 상태를 도시한 도면이다.3 is a view showing a connection state between a tunnel excavating apparatus and a ground surveying apparatus before exploration of the ground.

지반 탐사 장치(100)는 본 발명의 한 실시예에 따라 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, 이하 TBM)(200)의 전단면에 배치한다. 도 3을 참조하면, 지반 탐사 장치(100)는 탄성파 탐사를 위한 적어도 하나 이상의 충격부(115a, 115b)를 TBM(200)의 전단면에 배치한다. 이때, 적어도 하나 이상의 충격부(115a, 115b)는 전자기파 탐사를 위한 전극부(128)로 동작될 수 있다.The geotechnical exploration apparatus 100 is disposed on a front surface of a tunnel boring machine (TBM) 200 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the geotechnical exploration apparatus 100 disposes at least one impact portion 115a and 115b for the seismic wave survey on the front end surface of the TBM 200. At this time, at least one of the impact portions 115a and 115b may be operated as an electrode portion 128 for an electromagnetic wave probe.

도 4는 도 3에 따른 지반 탐사 장치가 탄성파 탐사를 수행하는 예를 도시한 도면이다. 도 5는 도 3에 따른 지반 탐사 장치가 전자기파 탐사를 수행하는 예를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a view showing an example in which the geotechnical exploration apparatus according to FIG. 3 performs seismic surveys. FIG. 5 is a view showing an example in which the ground surveying apparatus according to FIG. 3 performs electromagnetic wave survey.

본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 탄성파 탐사부(110)가 충격부(115)로 터널 막장에 충격을 가해 탄성파를 발생시키고, 탄성파 탐사부(110)가 지반의 연약대에서 반사된 탄성파를 측정한다. The geotechnical exploration apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the seismic exploration unit 110 generates an elastic wave by applying an impact to the tunnel surface by the impact unit 115, The reflected elastic waves are measured.

도 4를 참조하면, 탄성파 탐사부(110)는 제1 충격부(115a)로 막장면을 타격해 탄성파 신호를 지반에 인가하고, 또 다른 제2 충격부(115b)로 연약대에서 반사된 탄성파 신호를 측정한다. 이때, 각각의 충격부(115a, 115b)는 충격부 내부에 설치된 측정센서를 통해 탄성파를 측정할 수 있다. 4, the seismic wave probing unit 110 applies a seismic wave signal to the ground by striking the surface of the cladding with the first impact portion 115a, and applies the elastic wave signal reflected from the weak point to another second impact portion 115b . At this time, each of the impact portions 115a and 115b can measure the elastic wave through the measurement sensor installed inside the impact portion.

여기서, 탄성파 탐사를 수행하는 충격부(115a, 115b)가 전자기파 탐사를 수행하는 전극부(128a, 128b)로 동작할 수 있다.Here, the impact portions 115a and 115b performing the seismic wave survey can operate as the electrode portions 128a and 128b performing the electromagnetic wave probe.

즉, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 탄성파 탐사부(110)의 충격부(115a, 115b)들을 전자기파 탐사에서 소스와 리시버 센서로 활용한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 전극부(128b)가 전자기파 신호를 발생시키고, 또 다른 전극인 제1 전극부(128a)가 지반을 통과한 전자기파 신호를 측정한다. 탄성파 탐사부(110)의 제1 충격부(115a) 및 제2 충격부(115b)는 전자기파 탐사부(120)의 제1 전극부(128a) 및 제2 전극부(128b)로 동작한다. That is, the ground surveying apparatus 100 according to an embodiment of the present invention utilizes the impact portions 115a and 115b of the seismic exploration unit 110 as a source and a receiver sensor in electromagnetic wave exploration. As shown in FIG. 5, the second electrode unit 128b generates an electromagnetic wave signal, and the first electrode unit 128a, which is another electrode, measures an electromagnetic wave signal that has passed through the ground. The first impact portion 115a and the second impact portion 115b of the seismic wave survey part 110 operate as the first electrode part 128a and the second electrode part 128b of the electromagnetic wave probe part 120. [

따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 탄성파를 이용한 지반 탐사와 전자기파를 이용한 지반 탐사를 동시에 수행함으로써, 지반 탐사 시간 및 비용을 절약할 수 있는 환경을 제공한다.Therefore, the ground surveying apparatus 100 according to an embodiment of the present invention provides an environment that can save time and cost of ground surveying by simultaneously performing ground survey using acoustic waves and ground survey using electromagnetic waves.

도 6 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치가 지반을 탐사하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이때, 이하의 흐름도는 도 1 및 도2의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.6 is a flowchart briefly illustrating a process of exploring a ground according to an embodiment of the present invention. At this time, the following flow chart will be described using the same reference numerals in conjunction with the configurations of FIG. 1 and FIG.

도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치(100)는 지반의 막장면에 충격을 가하여 탄성파 신호를 보내고, 상기 지반으로부터 반사된 탄성파 신호를 수신한다(S110).Referring to FIG. 6, a ground surveying apparatus 100 according to an embodiment of the present invention transmits an acoustic wave signal by applying an impact to a surface of a ground, and receives an acoustic wave signal reflected from the ground (S110).

예를 들어, 지반 탐사 장치(100)는 TBM의 커터헤드부에 2개 이상의 탐사 장치를 설치한다. 이때, 탐사 장치는 탄성파 탐사부(110)의 충격부(115) 및 전자기파 탐사부(120)의 전극부(128)로 포함한다. For example, the geotechnical exploration apparatus 100 installs two or more probing devices on the cutter head portion of the TBM. At this time, the probe is included in the impact portion 115 of the seismic wave survey part 110 and the electrode part 128 of the electromagnetic wave survey part 120.

그리고, 지반 탐사 장치(100)는 전면부 차단부(132)를 제거한다. 그리고, 지반 탐사 장치(100)는 제1 탐사 장치의 고정부를 풀어 제1 충격부(115a)로 막장을 타격해 탄성파를 발생시켜 제1 충격부(115a)로 탄성파를 측정한다. 그리고, 지반 탐사 장치(100)는 제2 탐사 장치의 고정부를 풀어 제2 충격부(115b)로 막장을 타격해 탄성파를 발생시키고, 제1 충격부(115a) 및 제2 충격부(115b)로 탄성파를 동시에 측정할 수 있다. Then, the ground surveying apparatus 100 removes the front portion blocking portion 132. The ground surveying apparatus 100 measures the seismic waves with the first impact portion 115a by generating seismic waves by blowing the fixed portion of the first surveying device and hitting the surface with the first impact portion 115a. Then, the ground surveying apparatus 100 generates a seismic wave by blowing the fixed portion of the second surveying device and hitting the surface with the second impacting portion 115b, and the first impacting portion 115a and the second impacting portion 115b, It is possible to simultaneously measure the elastic waves.

또한, 지반 탐사 장치(100)는 지반에 전자기파 신호를 보내고, 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신한다(S120). 이때, 지반 탐사 장치(100)는 탄성파 탐사부(110)의 제1 충격부(115a) 및 제2 충격부(115b)를 전자기파 탐사부(120)의 제1 전극부(128a) 및 제2 전극부(128b)로 동작시킴으로써 전자기파 탐사를 수행한다.The ground surveying apparatus 100 sends an electromagnetic wave signal to the ground and receives the electromagnetic wave signal that has passed through the ground (S120). The ground surveying apparatus 100 includes a first impact portion 115a and a second impact portion 115b of the seismic exploration part 110. The first impact part 115a and the second impact part 115b of the seismic exploration part 110 are connected to the first electrode part 128a and the second electrode part 115b of the electromagnetic wave probe part 120, And performs an electromagnetic wave search by operating as a unit 128b.

그리고, 지반 탐사 장치(100)는 스프링 회수부(114)를 이용해 제1 충격부(115a) 및 제2 충격부(115b)를 회수하고, 전면부를 차단에 지반구성물질의 유입을 차단하다. 그리고, TBM은 커터헤드를 회전시키고, 지반의 다른 부분에서 지반 탐사 장치(100)로 상기 탐사 절차를 반복한다. The ground surveying apparatus 100 recovers the first impact portion 115a and the second impact portion 115b by using the spring recovery portion 114 and blocks the inflow of the ground constituent material into the front portion. Then, the TBM rotates the cutter head and repeats the above-described exploration procedure to the ground survey apparatus 100 at another part of the ground.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치 및 지반 탐사 방법은 서로 다른 탐사 시스템을 융합하고, 하나의 시스템을 이용하여 탄성파 탐사 및 전자기파 탐사를 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치 및 지반 탐사 방법은 탄성파 탐사와 전자기파 탐사를 동시에 수행하여 정확한 탐사 결과를 얻을 수 있다.As described above, the geotechnical exploration apparatus and the geotechnical exploration method according to an embodiment of the present invention can combine different exploration systems and perform seismic surveys and electromagnetic waves exploration using one system. Therefore, in the ground surveying apparatus and the ground surveying method according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain accurate survey results by simultaneously performing the seismic survey and the electromagnetic survey.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치는 TBM 장비 운용중에도 사용할 수 있고 추가적인 공정(예를 들어, 천공 등)이 사라져 TBM의 다운타임을 절감하여 시간절약하고, 추가적인 장비(예를 들어, 천공장비, 진동기 등)이 없어 비용을 절감할 수 있다.In addition, the geotechnical exploration apparatus according to an embodiment of the present invention can be used while the TBM equipment is in operation and time is saved by eliminating additional processes (for example, drilling) and thus reducing the downtime of the TBM, , Punching equipment, vibrator, etc.), so that the cost can be reduced.

그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치는 탄성파 탐사와 전자기파 탐사의 센서를 하나로 통합함으로써, 두 가지 탐사를 따로 진행할 때에 비해 공간의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 지반 탐사 장치는 TBM의 커터헤드부에 장착할 수 있을 정도로 소형화가 가능하므로 많은 공간이 필요하지 않다.In addition, the geotechnical exploration apparatus according to an embodiment of the present invention can integrate the sensors of the seismic exploration and the electromagnetic wave exploration into one, thereby increasing the space efficiency compared to the case where the two surveys are separately performed. Also, since the ground surveying apparatus can be miniaturized enough to be mounted on the cutter head portion of the TBM, a lot of space is not required.

본 발명에 따르면, 본 발명의 한 실시예에 따른 지반 탐사 장치 및 지반 탐사 방법은 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, TBM)에서 탄성파를 이용한 지반 탐사와 전자기파를 이용한 지반 탐사를 동시에 수행함으로써, 지반 탐사 시간 및 비용을 절약할 수 있는 환경을 제공한다.According to the present invention, the ground surveying apparatus and the ground surveying method according to an embodiment of the present invention can perform the ground survey using the acoustic wave and the ground survey using the electromagnetic wave simultaneously in the tunnel boring machine (TBM) It provides an environment that saves time and money.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다. 이러한 기록 매체는 서버뿐만 아니라 사용자 단말에서도 실행될 수 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and method, but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Such a recording medium can be executed not only on a server but also on a user terminal.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. 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, It belongs to the scope of right.

Claims (14)

지반의 막장면에 충격을 가하여 탄성파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하거나 전자기파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하는 탐사부, 그리고
상기 탄성파 신호 또는 상기 전자기파 신호를 보내 상기 지반을 탐사하도록 제어하는 제어부
를 포함하며,
상기 탐사부는,
복수 개의 센서를 포함하며, 상기 복수 개의 센서 중에 적어도 하나 이상의 센서가 전자기파 탐사를 위한 소스부로 동작하고, 나머지 센서가 리시버부로 동작하는 지반 탐사 장치.An exploration part for applying an impact to the surface of the ground to transmit an acoustic wave signal to probe the ground or an electromagnetic wave signal to probe the ground;
A control unit for transmitting the seismic wave signal or the electromagnetic wave signal to probe the ground,
/ RTI >
Wherein,
Wherein at least one of the plurality of sensors operates as a source portion for electromagnetic wave detection and the remaining sensor operates as a receiver portion. 제1항에서,
상기 제어부는,
상기 탄성파를 이용한 탐사와 상기 전자기파를 이용한 탐사를 동시에 수행하도록 제어하는 지반 탐사 장치.The method of claim 1,
Wherein,
Wherein the control unit controls to simultaneously perform the exploration using the acoustic wave and the electromagnetic wave. 제1항에서,
상기 탐사부는,
상기 지반에 탄성파 신호를 인가하고, 상기 지반으로부터 반사된 탄성파 신호를 수신하는 탄성파 탐사부, 그리고
상기 지반에 전자기파 신호를 보내고, 상기 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신하는 전자기파 탐사부
를 포함하는 지반 탐사 장치.The method of claim 1,
Wherein,
A seismic wave exploration part for applying an elastic wave signal to the ground and receiving an elastic wave signal reflected from the ground, and
An electromagnetic wave probe unit for transmitting an electromagnetic wave signal to the ground and receiving the electromagnetic wave signal that has passed through the ground,
And a ground surface. 제3항에서,
상기 탄성파 탐사부는,
상기 막장면에 충격을 가하여 지반에 탄성파를 인가하는 제1 탐사부, 그리고
상기 지반으로부터 반사된 탄성파를 수신하는 제2 탐사부
를 포함하는 지반 탐사 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the seismic wave exploration unit comprises:
A first probe for applying an elastic wave to the ground by applying an impact to the surface,
A second surveying unit for receiving the elastic waves reflected from the ground,
And a ground surface. 제4항에서,
상기 전자기파 탐사부는,
지반의 막장면에 전자기파 신호를 보내는 소스부, 그리고
상기 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신하는 리시버부
를 포함하는 지반 탐사 장치.5. The method of claim 4,
The electromagnetic wave probe includes:
A source portion for sending an electromagnetic wave signal to the surface of the ground, and
A receiver unit for receiving the electromagnetic wave signal that has passed through the ground;
And a ground surface. 제5항에서,
상기 탐사부는,
상기 제1 탐사부가 상기 리시버부로 동작하고 상기 제2 탐사부가 상기 소스부로 동작하거나, 상기 제1 탐사부가 상기 소스부로 동작하고 상기 제2 탐사부가 상기 리시버부로 동작하는 지반 탐사 장치.The method of claim 5,
Wherein,
Wherein the first exploration part operates as the receiver part and the second exploration part operates as the source part or the first exploration part operates as the source part and the second exploration part operates as the receiver part. 제1항에서,
상기 탐사부는,
터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine, TBM)의 전단면 또는 커터 헤드부에 장착되는 지반 탐사 장치.The method of claim 1,
Wherein,
A geotechnical surveying device mounted on a front end of a tunnel boring machine (TBM) or a cutter head. 삭제delete 지반 탐사 장치가 지반을 탐사하는 방법에서,
상기 지반의 막장면에 충격을 가하여 탄성파 신호를 보내고, 상기 지반으로부터 반사된 탄성파 신호를 수신하는 탄성파 탐사 단계, 그리고
상기 지반에 전자기파 신호를 보내고, 상기 지반을 통과한 상기 전자기파 신호를 수신하는 전자기파 탐사 단계
를 포함하며,
상기 탄성파 탐사 단계는,
제1 탐사부에 연결된 고정 장치를 풀어 막장면을 타격하는 단계, 그리고
상기 제1 탐사부가 지반으로부터 반사된 탄성파를 측정하는 단계
를 포함하는 지반 탐사 방법.In the method of exploring the ground,
A seismic wave exploration step of applying an impact to the surface of the ground to transmit an acoustic wave signal and receiving an acoustic wave signal reflected from the ground,
An electromagnetic wave surveying step of sending an electromagnetic wave signal to the ground and receiving the electromagnetic wave signal that has passed through the ground
/ RTI >
In the seismic wave exploration step,
Releasing the fixation device connected to the first probe and hitting the surface of the probe, and
The first surveying unit measures the elastic waves reflected from the ground
Wherein the method comprises the steps of: 삭제delete 제9항에서,
상기 탄성파 탐사 단계는,
제2 탐사부에 연결된 고정 장치를 풀어 막장면을 타격하는 단계, 그리고
상기 제2 탐사부가 지반으로부터 반사된 탄성파를 측정하는 단계
를 더 포함하는 지반 탐사 방법.The method of claim 9,
In the seismic wave exploration step,
Releasing the fixing device connected to the second probe and hitting the surface of the probe, and
Measuring the elastic waves reflected from the ground by the second surveying unit
Further comprising the steps of: 제11항에서,
상기 전자기파 탐사 단계는,
상기 제1 탐사부 또는 상기 제2 탐사부가 막장면에 전자기파 신호를 전송하는 단계, 그리고
상기 제2 탐사부 또는 상기 제1 탐사부가 상기 막장면으로부터 상기 전자기파 신호를 수신하는 단계
를 포함하는 지반 탐사 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the electromagnetic wave exploration step comprises:
Transmitting the electromagnetic wave signal to the first probe unit or the second probe unit,
Wherein the second probe unit or the first probe unit receives the electromagnetic wave signal from the surface of the barrier face
Wherein the method comprises the steps of: 제11항에서,
상기 제1 탐사부 또는 상기 제2 탐사부는,
상기 전자기파 신호를 전송하는 소스부 또는 상기 전자기파 신호를 수신하는 리시버부로 동작하는 지반 탐사 방법.12. The method of claim 11,
The first or second search unit may include:
And a receiver unit for receiving the electromagnetic wave signal, wherein the source unit transmits the electromagnetic wave signal. 제9항에서,
상기 전자기파 탐사 단계는,
상기 탄성파 탐사 단계와 동시에 수행되는 지반 탐사 방법.The method of claim 9,
Wherein the electromagnetic wave exploration step comprises:
Wherein the method is performed simultaneously with the seismic wave exploration step.
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