KR101713019B1 - 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지반조사 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있는 비파괴식 조사 장치를 도입하여 조사효율을 높이도록 하되, 탄성파를 발생지점으로부터 여러 개소에서 감지할 수 있어 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에 관한 것이다.

Description

공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치{NON-DESTRUCTIVE TWO-DIMENSIONAL APPARATUS FOR INVESTIGATING THE GROUND}

본 발명은 지반조사 기술 분야 중 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감진장치에 의해 지반을 타격하여 탄성파를 발생시키고 지반을 통하여 전달되는 탄성파를 발진장치에 의해 감지할 뿐만 아니라, 탄성파 발진시 삼각대가 탄성파에 의한 영향을 최소한으로 받도록 완충기능을 갖춰 안정적인 지반조사가 가능하도록 개선된 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에 관한 것이다.

지반의 공학적 물성과 층상구조에 대한 규명을 위한 지반조사는 여러 가지 방법으로 수행되고 있다.

현재 가장 일반적인 지반조사에는 시추를 통한 시료채취와 채취한 시료에 대한 실험에 의한 방법이 있다.

시추를 통한 지반조사는 가장 확실하다는 장점이 있으나, 시추공의 설치에 상당한 경비와 시간이 소요되는 단점이 있다.

또한, 시추에 의한 지반조사는 제한된 개소에 의해서만 행해지기 때문에 전체 부지를 대변할 수 없는 문제를 가지고 있었다.

이에, 시추에 의한 지반조사를 보완하고 경제적, 시간적 측면에서 효율적인 공간연속 비파괴 지반조사 기술이 개발되고 있다.

이러한 공간연속 비파괴 지반조사 시스템에는 탄성파를 발생시키기 위한 발진장치와, 탄성파를 감지하기 위한 감진장치가 필요하다.

그러나, 공간연속 비파괴 지반조사를 효율적이고 신속하게 행할 수 있는 발진장치와 감진장치는 개발되지 못하고 있다.

이를 개선하기 위해 선행기술문헌에서는 등록특허에서는 공간연속 비파괴 지반조사 시스템을 개시하고 있다.

그런데, 상기 등록특허의 경우, 탄성파 발진시 삼각대가 탄성파에 의한 영향을 최소한으로 받도록 완충기능을 갖추지 못하므로 안정적인 지반조사가 가능하지 못한 문제가 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0351183호(2002.08.21.) '공간연속 비파괴 지반조사 시스템'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 지반조사 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있는 비파괴식 조사 장치를 도입하여 조사효율을 높이도록 하되, 탄성파를 발생지점으로부터 여러 개소에서 감지할 수 있어 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 탄성파 발진시 삼각대가 탄성파에 의한 영향을 최소한으로 받도록 완충기능을 갖춰 안정적인 지반조사가 가능하도록 한 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 공간연속 비파괴 지반조사를 위하여 탄성파를 발생하여 감지하는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치로서, 하부의 중공형 메인포스트(22)들에 길이방향을 따라 신축시킬 수 있도록 삽입되는 보조포스트(24)들과, 상기 보조포스트(24)들의 상단을 경유하는 로프(40)를 가지며, 지면의 타격위치를 설정할 수 있는 이동이 자유로운 삼각대(10)와; 상기 로프(40)에 연결되고 탄성파를 발생시키기 위하여 지면을 타격하는 원판형 웨이트(42)와; 상기 로프(40)를 감아줄 수 있도록 이동이 자유로운 대차(52)에 탑재되는 권취드럼(58)과, 상기 권취드럼(58)에 연결되는 구동축(64)을 갖는 구동모터(62)와, 상기 권취드럼(58)과 상기 구동모터(62)의 구동축(64)을 단속하는 클러치(66)로 구성되는 권양기(50)와; 상기 원판형 웨이트(42)의 타격에 의해 발생되는 탄성파를 감지할 수 있도록 이동이 자유로운 대차(82)에 제공되어 있는 센서(120)와; 상기 센서(120)를 지면에 대하여 소정의 힘으로 접촉시키는 에어실린더(90)와; 상기 센서(120)를 상기 에어실린더(90)의 로드에 연결하는 승강대(94);를 포함하는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에 있어서;

상기 메인포스트(22)들의 하단에는 고정판(28)이 부착되고, 상기 고정판(28)에는 세개의 고정대(30)들이 볼트(32)로 체결되어 삼각대(20)에 의한 3점 지지의 균형이 유지되도록 구성하며, 상기 고정판(28)의 하면에는 삼각대(20)의 이동을 자유롭게 하는 바퀴(34)가 장착되고;

상기 고정대(30)에는 삼각대 고정유닛(200)을 더 구비하되, 상기 삼각대 고정유닛(200)은 고정대(30)에 끼워지는 'ㄹ'형상의 제1고정구(210)와, 상기 제1고정구(210)를 고정대(30)에 견고히 고정하는 제1조임볼트(220)와, 상기 제1고정구(210)의 일측면에 볼조인트되는 제1고정로드(230)와, 상기 제1고정로드(230)의 일단에서 돌출되고 외주면에는 나사산이 형성된 고정나사부(232)와, 상기 제1고정구(210)와 대향되는 형상을 갖고 고정대(30)에 끼워지는 제2고정구(240)와, 상기 제2고정구(240)를 고정대(30)에 견고히 고정하는 제2조임볼트(250)와, 상기 제2고정구(240)의 일측면에 볼조인트되는 제2고정로드(260)와, 상기 제2고정로드(230)의 일단에 형성되고 내주면에는 나사산이 형성되어 상기 고정나사부(232)가 체결되는 고정나사홈(262)과, 상기 고정나사홈(262)이 형성된 쪽 제2고정로드(230)의 일단 외주면에 일정길이 형성된 스플라인(SPL)과, 상기 제2고정로드(230) 상에 스플라인 결합되며 판상의 지지플레이트(270)를 갖는 결속원통(280)과, 상기 지지플레이트(270)를 관통하여 높이조절가능하게 나사결합되는 고정포스트(290)와, 상기 고정포스트(290)의 상단에 일체로 고정된 핸들(HD)과, 상기 고정포스트(290)의 하단에 볼조인트되는 받침대(BP)와, 상기 고정포스트(290)의 길이 일부에 장착된 쇽업저버(SOK)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 지반조사 작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있는 비파괴식 조사 장치를 도입하여 조사효율을 높이도록 하되, 탄성파를 발생지점으로부터 여러 개소에서 감지할 수 있어 데이터의 신뢰성을 향상시키고, 또한 탄성파 발진시 삼각대가 탄성파에 의한 영향을 최소한으로 받도록 완충기능을 갖춰 안정적인 지반조사가 가능하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치의 예시적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치의 감진장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 감진장치를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 감진장치에서 센서와 클램핑유닛을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 클램핑유닛에 의하여 센서가 클램핑된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에서 여러 대의 감진장치가 연결된 상태의 예를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 감진장치의 커플링수단을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 삼각대 고정유닛의 설치예를 보인 부분 발췌 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 삼각대 고정유닛의 예시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 삼각대 고정유닛의 부분 발췌 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 바퀴 완충유닛을 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이때, 본 발명은 상술한 등록특허 제10-0351183호의 기본 구성을 그대로 포함하기 때문에 이하 설명중 대부분은 등록특허의 설명을 그대로 따르며 개량된 부분에 대해서는 후반부에서 집중 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공간연속 비파괴 지반조사 장치는 지면을 타격하여 탄성파를 발생시키는 발진장치(10)를 포함하며, 또한 상기 발진장치(10)는 타격위치를 설정하는 삼각대(20)를 구비한다.

이때, 상기 삼각대(20)는 하부에 배치되는 세개의 중공형 메인포스트(22)들과, 이 메인포스트(22)들에 길이방향을 따라 신축시킬 수 있도록 삽입되는 세개의 보조포스트(24)들로 구성된다.

그리고, 상기 메인포스트(22)들의 상단과 서브포스트(24)들의 하단을 관통하여 볼트(26)가 체결되며, 이에 따라 보조포스트(24)들은 메인포스트(22)들에 대하여 견고하게 고정된다.

또한, 상기 메인포스트(22)들의 하단에는 고정판(28)이 부착되고, 상기 고정판(28)에는 세개의 고정대(30)들이 볼트(32)로 체결되어 삼각대(20)에 의한 삼점 지지의 균형이 유지되도록 구성된다.

그리고, 고정판(28)의 하면에는 삼각대(20)의 이동을 자유롭게 하는 바퀴(34)가 장착된다.

뿐만 아니라, 상기 보조포스트(24)의 상단은 힌지(36)를 중심으로 회전시킬 수 있도록 풀리세트(38)에 삼각으로 배치되어 연결되며, 풀리세트(38)의 풀리(38a)에 감겨져 걸리는 로프(40)의 일단에는 타격수단으로 원판형 웨이트(42)의 고리(42a)가 매인다.

특히, 상기 로프(40)의 타단은 보조포스트(24)들중 하나의 상단에 장착되어 있는 제1가이드풀리세트(44)와, 메인포스트(22)들중 하나의 하단에 각각 장착되어 있는 제2가이드풀리세트(46)에 의해 안내된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 발진장치(10)는 로프(42)의 타단을 권양하는 권양기(50)를 구비한다.

이때, 상기 권양기(50)는 대차(52)를 포함하며, 상기 대차(52)는 손잡이(54a)가 구비되어 있는 프레임(54)의 하면에 장착되는 바퀴(56)에 의해 자유롭게 이동시킬 수 있으며, 상기 대차(52)의 상면에는 삼각대(20)의 풀리세트(38)를 경유하는 로프(40)의 타단을 감아주는 권취드럼(58)이 회전할 수 있도록 설치된다.

그리고, 상기 권취드럼(58)의 일측에는 제2가이드풀리세트(46)을 지난 로프(40)를 권취드럼(58)으로 안내하여 감길 수 있도록 하는 가이드롤러(60)가 설치되고, 상기 권취드럼(58)은 구동모터(62)의 구동축(64)과 커플링되고, 권취드럼(58)과 구동축(64)은 클러치(66)에 의해 단속된다.

이와 같은 구동모터(62)의 구동에 의해 권취드럼(58)이 회전되어 로프(40)를 감게 되면, 웨이트(42)는 지면으로부터 상승된다.

그리고, 웨이트(42)가 상승된 상태에서 클러치(66)의 작동에 의해 권취드럼(58)과 구동모터(62)의 구동축(64)이 단절되면, 웨이트(42)가 자중에 의해서 낙하됨과 동시에 로프(40)가 자유롭게 풀려지므로, 웨이트(42)는 지면을 타격한다.

또한, 구동모터(62)의 인접위치에 클러치(66)와 구동모터(62)의 구동을 제어하는 컨트롤유닛(70)이 탑재되며, 컨트롤유닛(70)에는 컨트롤콘솔(Control Console:72)이 소정 길이의 케이블(76)에 의해 연결된다.

따라서, 작업자는 컨트롤콘솔(72)의 조작에 의해 클러치(66)와 구동모터(62)의 구동을 제어할 수 있으므로, 타격지점으로부터 원거리에서 안전하게 작업할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 공간연속 비파괴 지반조사 장치는 발진장치(10)의 타격에 의해 지반으로부터 발생되는 탄성파를 측정하는 감진장치(80)를 구비한다.

상기 감진장치(80)는 대차(82)를 포함하며, 상기 대차(82)는 프레임(84)의 하면에 장착되는 바퀴(86)에 의해 자유롭게 이동될 수 있고, 상기대차(82)의 상면에는 고정판(88)이 설치된다.

그리고, 상기 고정판(88)의 중앙에는 관통구멍(88a)이 형성되고, 이 관통구멍(88a)의 양쪽에 두개의 가이드구멍(88b)이 각각 형성된다.

이때, 상기 고정판(88)의 관통구멍(88a)을 관통하여 가압수단으로 에어실린더(90)의 로드(92)가 수직하게 관통하도록 설치되며, 로드(92)의 하단에는 승강대(94)가 장착되고, 고정판(88)의 가이드구멍(88b)에 가이드바(96)가 안내되도록 수직하게 설치되며, 가이드바(96)의 하단은 승강대(94)의 상면에 고정된다.

아울러, 상기 고정대(88)의 가이드구멍(88b)의 상부에는 가이드바(96)의 승강을 보조하는 부시(98)가 장착되고, 부시(98)는 내면에 다수의 볼이 길이방향을 따라 내장되어 있는 볼부시를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 가압수단은 에어실린더(90)의 작동에 필요한 압축공기를 공급하는 압축공기공급유닛(100)을 구비한다.

뿐만 아니라, 상기 압축공기공급유닛(100)은 압축공기가 충전되어 있는 탱크(102)와, 이 탱크(102)로부터 에어실린더(90)에 압축공기를 규정의 압력으로 공급하는 에어컨트롤러(104)와, 탱크(102)의 압력을 측정하는 압력계(106)와, 탱크(102)에 압축공기를 충전할 수 있도록 제공되는 충전밸브(108)로 구성된다.

나아가, 상기 탱크(102)의 외주 상단에 손잡이(102a)가 형성되고 외주 하단에는 탱크(102)를 지지하는 다리(102b)가 연장되어 형성된다.

그리고, 상기 압축공기공급유닛(100)의 에어컨트롤러(104)와 에어실린더(90)는 일반적인 에어호스로 구성되는 에어라인에 의해 연결되며, 충전밸브(108)는 일반적인 에어컴프레서에 연결되어 압축공기를 탱크(102)에 충전한다.

또한, 상기 탱크(102)는 대차(82)의 프레임(84)에 장착되어 있는 받침대(110)에 착탈가능하게 설치되고, 탱크(102)의 다리(102b)는 로킹기구(112)의 로킹에 의해 받침대(110)에 고정된다.

특히, 본 발명의 감진장치(80)에서 에어실린더(90)는 유압공급유닛에 의해 작동하는 유압실린더를 사용할 수 있다.

아울러, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 승강대(94)의 일측면에는 지면에 접촉되어 탄성파를 감지하는 센서(120)가 클램핑유닛(130)의 클램핑에 의해 설치된다.

이때, 상기 센서(120)는 원통형 몸체(122)와, 이 몸체(122)의 상면 중앙에 연장되어 형성되는 소직경부(124)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 클램핑유닛(130)은 승강대(94)의 일측면 상하에 고정되는 제1고정블록(132)과 제2고정블록(134)을 구비한다.

이 경우, 상기 제1고정블록(132)의 외측에 센서(120)의 몸체(122)의 상면을 지지하는 지지턱(132a)을 갖는 반원형 절취부(132b)가 형성되며, 제2고정블록(134)의 외측에는 센서(120)의 몸체(122)의 외면을 지지하는 반원형 지지부(134a)가 형성된다.

또한, 상기 제1고정블록(132)의 절취부(132b)와 제2고정블록(134)의 지지부(134a)의 양쪽에 각각 형성되어 있는 구멍(132c,134b)을 관통하여 한 쌍의 제1가이드바(136)와 제2가이드바(138)가 승강대(94)에 서로 나란하게 고정되며, 제1및 제2가이드바(136, 138)의 끝단에는 나사(136a, 138a)가 각각 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 클램핑유닛(130)은 제1및 제2고정블록(132,134)과 협동하여 센서(120)를 클램핑하는 제1가동블록(140)과 제2고정블록(142)을 구비한다.

이때, 상기 제1고정블록(132)과 마주하는 제1가동블록(140)의 내측에는 제1고정블록(132)과 마찬가지로 센서(120)의 몸체(122)의 상면을 지지하는 지지턱(140a)을 갖는 반원형 절취부(140b)가 형성된다.

그리고, 제2고정블록(134)과 마주하는 제2가동블록(142)의 내측에는 제2고정블록(134)과 마찬가지로 센서(120)의 몸체(122)의 외면을 지지하는 반원형 지지부(140a)가 형성된다.

또한, 제1 및 제2가동블록(140,142) 각각에는 제1 및 제2가이드바(136,138)를 따라 이동시킬 수 있도록 구멍(140c,142b)이 형성된다.

아울러, 상기 제1 및 제2가동블록(132,134)은 제1 및 제2가이드바(136,138)의 나사(136a,138a)에 체결되는 너트(144)의 체결력에 의해 제1 및 제2고정블록(132,134)과 협동하여 센서(120)를 클램핑한다.

이 경우, 상기 제1 및 제2가동블록(140,142)과 너트(144) 사이에는 너트(144)의 체결력을 보강하는 압착판(146b)이 각각 개재된다.

이와 같은 구성의 클램핑유닛(130)에 있어서는, 제1고정블록(132)의 지지턱(132a)과 제1가동블록(140)의 지지턱(140a)에 센서(120)의 몸체(122)의 상면이 지지되고, 제2고정블록(134)의 지지부(134a)와 제2가동블록(142)의 지지부(142a)에 의해 몸체(122)의 외면이 지지되도록 제1 및 제2가이드바(136,138)의 나사(136a,138a)에 너트(144)를 체결한다.

그리고, 상기 압착판(146)은 너트(144)의 체결에 의해 제1 및 제2가동블록(140,142)을 제1 및 제2고정블록(132,134)쪽으로 가압하며, 이에 따라 제1 및 제2고정블록(132,134)과 제1 및 제2가동블록(140,142)이 협동하여 센서(120)를 클램핑한다.

도 7 및 도 8에 보이는 바와 같이, 감진장치(80)의 대차(82)는 일정한 길이의 커플러(150)에 의해 여러 대가 배치되어 연결된다.

이때, 커플러(150)은 제1플랜지(152)를 구비하며, 제1플랜지(152)의 중앙에 나사구멍(152a)이 형성된다.

그리고, 제1플랜지(152)의 나사구멍(152a)에는 대차(82)의 프레임(84)의 각 측면 중앙에 형성되어 있는 관통구멍(84a)을 통하여 볼트(154)가 체결된다.

따라서, 커플러(150)의 제1플랜지(152)는 대차(82)의 프레임(84)에 착탈가능하게 조립된다.

또한, 제1플랜지(152)의 일측면에 플렉시블샤프트(Flexible Shaft: 156)의 일단이 고정적으로 부착된다. 플렉시블샤프트(156)에 의해 대차(82)의 위치를 조정할 수 있음은 물론이고, 대차(82) 사이에서의 진동 및 충격의 전달이 차단된다.

아울러, 상기 플렉시블샤프트(156)의 타단에 제2플랜지(158)의 일측면이 고정적으로 부착되고, 제2플랜지(158)의 타측면에는 커플링샤프트(160)의 일단이 고정적으로 부착된다.

커플링샤프트(160)의 타단에는 대차(82)의 프레임(84)에 착탈가능하게 조립시킬 수 있도록 앞에서 설명한 것과 동일한 제1플랜지(152), 볼트(154), 플렉시블샤프트(156), 그리고 제2플랜지(158)가 제공된다.

이러한 구성의 커플러(150)의 연결에 의해 여러 대의 대차(82)가 일정한 간격으로 배치된다.

따라서, 본 발명의 감진장치(80)는 탄성파의 발생지점으로부터 반경방향의 여러 지점에서 탄성파를 감지할 수 있다.

특히, 본 발명의 감진장치(80)는 커플러(150)에 의해 여러 대의 대차(82)를 연결시킬 경우, 대차(82)중 한대에만 압축공기공급유닛(100)을 설치하고, 나머지 대차(82)에 구비되어 있는 에어실린더(90)와 압축공기공급유닛 (100)은 일반적인 에어호스로 구성되는 에어라인에 의해 연결한다.

지금부터는 본 발명에 따른 공간연속 비파괴 지반조사 장치에 대한 작동을 설명한다.

도 1 및 도 2, 그리고 도 3 및 도 4를 참조하면, 작업자는 지면의 타격위치에 발진장치(10)의 삼각대(20)를 설치하고, 타격위치로부터 탄성파의 측정위치를 설정하여 감진장치(80)의 대차(82)를 배치한다.

그리고, 압축공기공급유닛(100)의 에어컨트롤러(104)를 조작하여 압축공기를 탱크(102)로부터 에어실린더(90)에 공급하면, 에어실린더(90)의 로드(92)가 신장되어 승강대(94)를 하강시키며, 클램핑유닛(130)에 클램핑되어 있는 센서(120)는 지면에 접촉된다.

이와 같이 발진장치(10)와 감진장치(80)를 배치한 후, 권양기(50)의 구동모터(62)를 구동시켜 구동축(64)을 회전시키면, 구동축(64)의 회전력이 클러치(66)에 의해 권취드럼(58)에 전달되고, 권취드럼(58)의 회전에 의해 로프(40)가 감겨지면서웨이트(42)가 지면으로부터 상승된다. 이때, 로프(40)는 제1 및 제2가이드풀리세트 (44,46)와 가이드롤러(60)의 안내를 받아 권취드럼(58)에 감겨진다.

그리고, 작업자는 웨이트(42)가 소정 높이에 도달하면, 구동모터(62)의 구동을 정지시키고, 클러치(66)를 작동시켜 구동축(64)과 권취드럼(58)을 단절시킨다.

이에 따라, 권취드럼(58)는 자유 회전 상태가 되며, 웨이트(42)는 자중에 의해서 낙하되어 지면을 타격하게 된다.

이와 같은 웨이트(42)의 타격으로 인하여 지면에 충격 에너지가 가해져 지반으로부터 탄성파가 발생된다.

이러한 탄성파는 지면에 접촉하고 있는 감진장치(80)의 센서(120)에 의해 감지되며, 센서(120)의 감지에 의해 획득된 데이터를 분석하여 지반의 공학적 물성과 층상구조를 조사할 수 있다.

도 7에 보이는 바와 같이, 본 발명의 감진장치(80)는 대차(82)를 커플러 (150)에 의해 여러 대로 연결하면, 탄성파 발생지점으로부터 여러 개소에서 탄성파를 감지할 수 있어 지반조사작업을 효율적으로 수행할 수 있으며, 데이터의 신뢰성이 향상된다.

한편으로, 발진장치(10)의 삼각대(20)와 권양기(50), 그리고 감진장치(80)는 인력과 차량 등의 동력에 의해 견인하여 이동시킬 수 있으므로, 조사작업을 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.

특히, 삼각대(20)는 메인포스트(22)들 각각의 내측에 서브포스트(24)들을 삽입시켜 삼각대(20)의 전체 길이를 줄이고, 고정대(30)를 분리시켜 힌지(36)를 중심으로 메인포스트(22)들을 접으면, 운반 및 보관이 간편해진다.

이에 더하여, 본 발명은 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같은 삼각대 고정유닛(200)을 더 포함한다.

상기 삼각대 고정유닛(200)은 바퀴(34)의 지면 고정성을 더욱 높여 지반조사를 위해 발진장치(10)를 가동시킬 때 움직임을 방지하고 완충기능을 갖춰 삼각대(20)가 발진장치(10)의 타격에너지로부터 영향을 최소화시키기 위한 것이다.

이를 위해, 상기 삼각대 고정유닛(200)은 고정대(30)에 끼워지는 'ㄹ'형상의 제1고정구(210)와, 상기 제1고정구(210)를 고정대(30)에 견고히 고정하는 제1조임볼트(220)와, 상기 제1고정구(210)의 일측면에 볼조인트되는 제1고정로드(230)와, 상기 제1고정로드(230)의 일단에서 돌출되고 외주면에는 나사산이 형성된 고정나사부(232)와, 상기 제1고정구(210)와 대향되는 형상을 갖고 고정대(30)에 끼워지는 제2고정구(240)와, 상기 제2고정구(240)를 고정대(30)에 견고히 고정하는 제2조임볼트(250)와, 상기 제2고정구(240)의 일측면에 볼조인트되는 제2고정로드(260)와, 상기 제2고정로드(230)의 일단에 형성되고 내주면에는 나사산이 형성되어 상기 고정나사부(232)가 체결되는 고정나사홈(262)과, 상기 고정나사홈(262)이 형성된 쪽 제2고정로드(230)의 일단 외주면에 일정길이 형성된 스플라인(SPL)과, 상기 제2고정로드(230) 상에 스플라인 결합되며 판상의 지지플레이트(270)를 갖는 결속원통(280)과, 상기 지지플레이트(270)를 관통하여 높이조절가능하게 나사결합되는 고정포스트(290)와, 상기 고정포스트(290)의 상단에 일체로 고정된 핸들(HD)과, 상기 고정포스트(290)의 하단에 볼조인트되는 받침대(BP)와, 상기 고정포스트(290)의 길이 일부에 장착된 쇽업저버(SOK)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1,2고정구(210,240)는 'ㄹ' 형상을 갖도록 하여 고정대(30) 상에 끼워 밀어 넣거나 혹은 끼운 상태에서 당겨 고정하는 형태를 가질 수 있다.

때문에, 필요에 따라 밀어끼우거나 혹은 끼운 상태에서 당길 수 있어 설치작업이 쉽고 편리하다. 다만, 고정안정성을 증대시키기 위해서는 끼운 상태에서 당겨 고정하도록 'ㄹ' 형상의 하측 부분을 끼워 당기도록 설치함이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2조임볼트(220,250)는 상기 제1,2고정구(210,240)의 상면 및 하면 양측 모두에 설치되어 제1,2고정구(210,240)가 고정대(30)에 끼워졌을 때 조여줌으로써 유격이 발생되지 않도록 하여 고정안정성을 증대시키게 된다.

특히, 상기 제1,2고정로드(230,260)는 상기 제1,2고정구(210,240)에 서로 대향되는 방향으로 볼조인트되어 있기 때문에 제1,2고정구(210,240)가 삼각대(20)를 구성하기 위해 삼각형상으로 배치되는 고정대(30)의 각도와 상관없이 안정적으로 결속시킬 수 있는 특장점을 갖는다.

이것은 볼조인트의 특수성으로서 조인트부위가 임의의 각도로 자유롭게 회전자재될 수 있기 때문이다.

또한, 제1,2고정로드(230,260)가 고정나사부(232)와 고정나사홈(262)에 의해 서로 체결될 때 둘 중 하나, 특히 제1고정로드(230)를 회전시켜야 하는데, 이 경우에도 상술한 볼조인트 방식 때문에 원활하게 회전시킬 수 있어 길이 조절이 가능한 장점을 갖는다.

뿐만 아니라, 상기 결속원통(280)은 상기 제2고정로드(260) 외주면에 스플라인(SPL)을 통해 결합되기 때문에 한 몸체가 되어 회전유동하지 않으며, 스플라인 결합시 강제 끼움식으로 구성함으로써 쉽게 빠지지 않도록 함이 바람직하다.

특히, 상기 결속원통(280)은 두 개의 고정대(30), 즉 고정대(30)가 삼각형상을 이룰 때 각 꼭지점 인접부위에서 제1,2고정로드(230,260)에 의해 양쪽이 각각 고정된 후 제1,2고정로드(230,260) 상호간이 체결됨으로써 고정안정성을 증대시키는데, 이때 제1,2고정로드(230,260)는 동일 길이로 제조된 후 체결되므로 제2고정로드(260)의 끝단에 상기 결속원통(280)이 고정배치되면 제1,2고정로드(230,260) 설치 후 대략 길이 중간쯤에 상기 결속원통(280)이 배치되게 된다.

또한, 상기 고정포스트(290)의 하단에 구비된 받침대(BP)도 볼조인트되어 있기 때문에 지면의 경사와 관계없이 안정적으로 접지될 수 있으며, 삼각대(20)가 지면상에 설치되었을 때 지면과의 접지지점이 받침대(BP) 때문에 바퀴(34) 외에도 3지점이 더 생겨 그 만큼 지면과의 접촉면적이 넓어지게 되므로 안정적인 삼각대(20) 지지력을 구현하게 된다.

더구나, 상기 고정포스트(290)에 설치된 쇽업저버(SOK)는 지면으로부터 전달되는 충격에 따른 진동을 흡수하여 삼각대(20)가 흔들리지 않도록 유지하게 된다.

덧붙여, 도 12에서와 같이, 상기 바퀴(34)에도 충격흡수유닛(300)이 설치될 수 있다. 물론, 이 충격흡수유닛(300)은 권양기(50)의 바퀴에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 12에 따르면, 상기 충격흡수유닛(300)은 고정판(28)의 하면에 상단이 고정되는 댐퍼본체(310)와, 상기 댐퍼본체(310)의 하면에 접속된 댐핑로드(320)와, 상기 댐핑로드(320)의 하단에 일체로 고정된 축고정링(330)과, 상기 댐퍼본체(310)의 일측면에 돌출된 'T'형 슬라이더(312)와, 상기 고정판(28)의 하면과 간격을 두고 배치되는 바퀴플레이트(340)와, 상기 바퀴플레이트(340)의 하단에 두께방향으로 관통하여 형성되고 바퀴(34)를 회전지지하는 바퀴축(SFT)이 끼워지는 축공(342)과, 상기 바퀴플레이트(340)의 일측면 상단에서 일정길이 요입형성되어 상기 슬라이더(312)가 끼워진 채 외측으로 빠지지 않게 구성되는 'T'형 슬라이드홈(344)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 댐퍼본체(310)와 댐핑로드(320)는 공지된 댐퍼수단으로서 완충기능을 담당하는 유닛이다.

그리고, 상기 댐퍼본체(310)는 고정판(28)의 하면에 고정되어 있고, 상기 축고정링(330)은 바퀴축(SFT)에 고정되어 있기 때문에 바퀴(34)는 그 자체로도 안정적인 고정구조를 갖는다.

다만, 본 발명에서는 바퀴플레이트(340)를 더 구비하여 댐핑로드(320)가 댐핑동작할 때 과격한 충격을 효과적이면서 충분히 흡수 분산시킬 수 있도록 댐퍼본체(310)와 마주보는 면이 서로 접촉되어 접촉면적을 넓힘으로써 충격 분산효과를 극대화시키도록 구성된다.

이를 위해, 상기 댐퍼본체(310)의 외주면과 상기 바퀴플레이트(340)의 외주면에는 마찰력을 증대시킬 수 있는 섬유질 수지액이 더 도포될 수 있다.

상기 섬유질 수지액은 접착력이 우수한 폴리우레탄수지 50중량%와, 5-10mm의 길이를 갖는 탄소단섬유 30중량%와, 10-20㎛의 입도를 갖는 돌로마이트 분말 10중량%와, 10-20㎛의 입도를 갖는 실리카 분말 10중량%로 조성되며, 상기 폴리우레탄수지 100중량부에 대해 황산바륨 3중량부, 탄화붕소 2중량부, 트리글리세라이드 2중량부, MEHEC(methylethylhydroxyethylcelluloe) 2중량부, 모노네오알콕시 티타네이트 2중량부, 삼산화이철 3중량부, 알킬렌 아마이드 3중량부 첨가되어 조성된다.

이때, 폴리우레탄수지는 접착력을 강화시키기 위한 베이스수지이며, 탄소단섬유는 마찰력 증대를 위한 섬유질 성분이고, 돌로마이트도 표면 마찰저항계수를 높이기 위해 첨가되는 무기질이며, 실리카는 마찰시 발생되는 열 저항성을 높이고 내구성을 향상시키기 위해 첨가된다.

또한, 황산바륨은 충진재로서 강도 및 내마모도를 높이기 위해 첨가되며, 탄화붕소는 경도를 높여 내삭성을 강화시키기 위해 첨가되고, 트리글리세라이드는 리시놀레인산을 주성분으로 하여 표면 평활도를 높여 내침식성을 증대시키기 위해 첨가되며, MEHEC는 무수 글루코오즈 단량체 사슬로 이루어진 셀룰로오즈 유도체로서 보수기능 강화, 표면활성, 화학저항성을 강화시키기 위해 첨가되고, 모노네오알콕시 티타네이트는 블루밍(blooming) 현상없이 내습성을 높이기 위해 첨가되며, 삼산화이철은 방청기능을 위해 첨가되고, 알킬렌 아마이드는 수지와 무기물 배합시 윤활성을 유지하기 위해 첨가된다.

이와 같은 섬유질 수지액을 도포, 경화시켜 사용하게 되면 접촉면에서의 마찰력이 급증하되, 내마모성과 내구성은 우수하므로 발진장치(10)를 통한 발진시 생기는 충격에 따른 진동 흡수를 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

10: 발진장치 20: 삼각대
30: 고정대 40: 로프
50: 권양기 60: 가이드롤러
70: 컨트롤유닛 80: 감진장치
90: 에어실린더

Claims (1)

1. 공간연속 비파괴 지반조사를 위하여 탄성파를 발생하여 감지하는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치로서, 하부의 중공형 메인포스트(22)들에 길이방향을 따라 신축시킬 수 있도록 삽입되는 보조포스트(24)들과, 상기 보조포스트(24)들의 상단을 경유하는 로프(40)를 가지며, 지면의 타격위치를 설정할 수 있는 이동이 자유로운 삼각대(10)와; 상기 로프(40)에 연결되고 탄성파를 발생시키기 위하여 지면을 타격하는 원판형 웨이트(42)와; 상기 로프(40)를 감아줄 수 있도록 이동이 자유로운 대차(52)에 탑재되는 권취드럼(58)과, 상기 권취드럼(58)에 연결되는 구동축(64)을 갖는 구동모터(62)와, 상기 권취드럼(58)과 상기 구동모터(62)의 구동축(64)을 단속하는 클러치(66)로 구성되는 권양기(50)와; 상기 원판형 웨이트(42)의 타격에 의해 발생되는 탄성파를 감지할 수 있도록 이동이 자유로운 대차(82)에 제공되어 있는 센서(120)와; 상기 센서(120)를 지면에 대하여 소정의 힘으로 접촉시키는 에어실린더(90)와; 상기 센서(120)를 상기 에어실린더(90)의 로드에 연결하는 승강대(94);를 포함하는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치에 있어서;
   상기 메인포스트(22)들의 하단에는 고정판(28)이 부착되고, 상기 고정판(28)에는 세개의 고정대(30)들이 볼트(32)로 체결되어 삼각대(20)에 의한 3점 지지의 균형이 유지되도록 구성하며, 상기 고정판(28)의 하면에는 삼각대(20)의 이동을 자유롭게 하는 바퀴(34)가 장착되고;
   상기 고정대(30)에는 삼각대 고정유닛(200)을 더 구비하되, 상기 삼각대 고정유닛(200)은 고정대(30)에 끼워지는 'ㄹ'형상의 제1고정구(210)와, 상기 제1고정구(210)를 고정대(30)에 견고히 고정하는 제1조임볼트(220)와, 상기 제1고정구(210)의 일측면에 볼조인트되는 제1고정로드(230)와, 상기 제1고정로드(230)의 일단에서 돌출되고 외주면에는 나사산이 형성된 고정나사부(232)와, 상기 제1고정구(210)와 대향되는 형상을 갖고 고정대(30)에 끼워지는 제2고정구(240)와, 상기 제2고정구(240)를 고정대(30)에 견고히 고정하는 제2조임볼트(250)와, 상기 제2고정구(240)의 일측면에 볼조인트되는 제2고정로드(260)와, 상기 제2고정로드(260)의 일단에 형성되고 내주면에는 나사산이 형성되어 상기 고정나사부(232)가 체결되는 고정나사홈(262)과, 상기 고정나사홈(262)이 형성된 쪽 제2고정로드(260)의 일단 외주면에 일정길이 형성된 스플라인(SPL)과, 상기 제2고정로드(260) 상에 스플라인 결합되며 판상의 지지플레이트(270)를 갖는 결속원통(280)과, 상기 지지플레이트(270)를 관통하여 높이조절가능하게 나사결합되는 고정포스트(290)와, 상기 고정포스트(290)의 상단에 일체로 고정된 핸들(HD)과, 상기 고정포스트(290)의 하단에 볼조인트되는 받침대(BP)와, 상기 고정포스트(290)의 길이 일부에 장착된 쇽업저버(SOK)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공간연속 비파괴적 방법을 이용한 지반조사 장치.
   

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