KR101735261B1 - Automated grouting method based on algorithm using drilling and grouting with simultaneous soil exploration - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground inspection. The algorithm-based and automated grouting method can unify a process by executing an inspection and a perforation operation at the same time, determining the conditions of inspection and grouting for all injection holes, using a scientific and engineered algorithm-based grouting mechanism to execute an optimal and real-time grouting operation and automating a series of injection and stopping processes to maximize the degree of ground waterproofing and reinforcement effects, thereby minimizing the cost of grouting while enabling the optimal performance. According to the present invention, the algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground inspection includes the steps: a first step of sensing the speed, energy and reaction force of perforation in each depth of injection holes while perforating the injection target ground foundation by using a perforation apparatus, checking the injection target ground foundation in each depth through comparison of the sensing data and the reference data stored in a database and determining grouting conditions which include optimal injection conditions for the checked ground foundation state; a second step of calculating the real-time estimated injection amount in the injection holes by using the algorithm based on the optimal injection conditions of the grouting conditions determined in the first step and grouting in a manner of synchronizing the calculated and estimated injection amount as an actually measured injection amount while sensing the current grouting state; and a third step of automatically controlling an injection stop operation based on the current grouting state sensed through an automated grouting system on a real-time basis while the grouting operation is executed inside of the injection holes in the second step.

Description

천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법{AUTOMATED GROUTING METHOD BASED ON ALGORITHM USING DRILLING AND GROUTING WITH SIMULTANEOUS SOIL EXPLORATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an automatic grouting method based on drilling and simultaneous ground exploration,

본 발명은 지반의 차수·보강을 위한 그라우팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그라우팅에 의한 지반의 차수·보강시 별도의 사전 지반조사 공정 없이 천공과 동시에 지반을 탐사하고 탐사 결과에 맞춰 그라우팅 조건을 자동으로 결정하며 그라우팅 주입 공정시 토사층의 경우 3D 모델(구면침투모델) 및 암반층의 경우 2D, 1D 모델(2차원 모델, 1차원 모델)의 알고리즘(algorithm)을 기반으로 실시간 최적의 조건(예측주입량-실측주입량 동조화 주입)으로 그라우팅을 자동 제어하며 실시간 그라우팅 자동주입중단을 자동화 그라우팅 시스템에서 센싱(sensing)되어 확인 할 수 있는 5가지의 주입정지 결정항목(설계주입량, 주입압, 주입속도, 주입시간, 목표침투반경)을 발주처 및 시공자의 우선순위 기반 자동주입중단을 결정 할 수 있으며 라우팅 주입시 사용하는 재료를 다양하게 구성하여(예컨대, 재료1-4000, 재료2-7000, 재료3-9000) 목적에 적합하게 선택가능하며 또한, 침투다짐효과를 극대화하기 위하여 침투·다짐형 그라우트재를 선택적으로 함께 적용하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘기반 자동화 그라우팅 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a grouting method for grounding and reinforcement, and more particularly, it relates to a grouting method for grounding and reinforcement, (Spherical infiltration model) in the case of the soil layer in the grouting injection process and in the real time optimum condition (the injection amount in the case of the rock layer) based on the algorithm of the 2D and 1D models (two-dimensional model and one- - Automated control of grouting with real injection grooving injection) - Real time grouting - Automatic injection stopping - 5 kinds of injection stop items (design injection amount, injection pressure, injection speed, injection time, target penetration radius) to determine the priority of the Client and the contractor based upon the routing and automatic injection stop injecting (For example, the material 1-4000, the material 2-7000, and the material 3-9000) can be appropriately selected for the purpose. In addition, in order to maximize the infiltration compaction effect, the permeable and compaction type grout material is selectively And an algorithm-based automated grouting method using simultaneous ground exploration.

일반적으로 보링·그라우팅이란 토목 또는 건축 공사에서 차수 혹은 보강을 위하여 원 지반에 보링(천공)을 실시하여 보링(천공)홀을 이용하여 홀 내에 접하는 공극, 간극 혹은 틈 속에 그라우트재를 주입하는 방법으로서, 도로터널건설, 지하철건설, 고속철도건설, 각종 산악터널건설, 댐 공사, 재해위험 저수지 저면 및 제방 보수·보강공사, 방조제 보수·보강공사, 대규모 연약지반처리 공사, 구조물 배면차수공사 등의 현장에 널리 사용된다.Generally, boring and grouting is a method of boring (puncturing) a raw ground for order or reinforcement in civil engineering or construction work, and injecting grout material into a gap, a gap or a gap in the hole by using a boring hole , Road tunnels construction, subway construction, high-speed railway construction, various mountain tunnels construction, dam construction, disaster hazard reservoir basement and repair and reinforcement of bank, repair and reinforcement of seawalls, large scale soft ground treatment, Widely used.

이와 같은 그라우팅은 우선 공극, 간극 혹은 틈 등이 발달한 취약지반에 주입 홀을 천공한 상태에서 다수개의 분출구가 스텝별로 일정간격 4방향으로 관통된 주입관을 삽입하고 상기 주입관에 주입팩커를 설치한 후에 이를 통해 갈라진 공극, 간극 혹은 틈으로 그라우트재를 주입하여 고결화시키는 것이다.In such a grouting, first, an injection hole having a plurality of injection ports passed stepwise in four directions at predetermined intervals in a state where the injection holes are drilled in a vulnerable ground where voids, gaps or gaps are developed, and an injection packer is installed After that, grout material is injected into cracks, gaps or gaps through the cracks to cement them.

한편, 지반이 다양하고 각 지반 별로 그라우팅 조건이 다르기 때문에 각 지반에 맞는 그라우팅을 위하여 그라우팅 전 사전 지반조사 공정을 필수 공정으로 한다.On the other hand, because the ground is diverse and the grouting conditions are different for each ground, the pre-grounding process before grouting is required for grouting for each ground.

즉, 그라우팅에 의한 지반 차수·보강 공정은 사전 지반조사 ?? 그라우팅 홀 천공 - 그라우트재의 주입에 의한 그라우팅의 공정으로 이루어지며, 이와 같이, 반드시 사전 지반조사의 공정을 별도로 진행하여야 하므로 시공성이 좋지 못하고, 특히, 모든 주입 홀 주변을 대상으로 사전 지반조사를 하는 것이 아니라 일정 면적을 기준으로 하여 하나의 지반조사 공을 이용한 샘플링 조사이고 샘플링 조사를 근거로 하여 그라우팅 조건이 결정되기 때문에 모든 주입 홀에 대한 최적의 그라우팅이 이루어질 수 없다. In other words, the grounding degree and reinforcement process by grouting are preground investigations. Grouting holes are drilled and grouting is performed by injection of grout material. As such, it is necessary to carry out the pre-grounding process separately so that the workability is not good. Particularly, However, since the grouting condition is determined on the basis of the sampling survey, the optimum grouting for all the injection holes can not be achieved.

또한, 그라우트재의 그라우팅 주입시 과학적이고도 공학적인 방법이 아니라 단순히 경험에 의해 주입을 실시하기 때문에 과도한 주입압에 의한 경우, 지반파쇄, 지반융기, 측방유동, 재료의 유실에 의한 환경적인 오염 등의 문제점이 발생하고 있고 반대의 경우, 과소압력에 의한 경우, 주입영역의 미충진부가 발생하여 지반의 차수·보강 효과를 크게 기대하지 못하는 실정이다.
In addition, grouting grout grouting is not a scientific and technological method, but simply injecting is carried out by experience. As a result of excessive injection pressure, problems such as ground crushing, ground elevation, lateral flow, And in the opposite case, due to underpressure, an incomplete portion of the injection region is generated, so that the effect of degree and reinforcement of the ground can not be expected.

대한민국 등록특허 10-1589298호Korean Patent No. 10-1589298

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탐사와 천공 공정을 동시에 병행하여 공정을 단일화함은 물론 모든 주입홀을 대상으로 탐사와 동시에 그라우팅 조건을 결정하고 알고리즘기반 과학적이고도 공학적인 그라우팅 메카니즘을 이용하여 실시간 최적상태의 그라우팅을 실시하며 또한 주입과 중단의 일련의 공정을 자동화하여 지반의 차수 및 보강 효과를 극대화 및 결국에는 그라우팅 비용을 최소화하면서 최고의 성능을 실현 할 수 있는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘기반 자동화 그라우팅 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for simultaneously solving the process by simultaneously exploring and drilling processes, determining grouting conditions simultaneously with all injection holes, To optimize the order and reinforcement effect of the ground by automating a series of processes of injection and suspension and to realize the best performance while minimizing the cost of grouting and finally the drilling and simultaneous ground exploration Based grouting method using an algorithm-based automatic grouting method.

본 발명에 의한 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법은, 천공장치를 통해 주입대상 지반을 천공하면서 주입홀의 깊이별로 천공속도와 천공에너지 및 천공반력을 센싱하고, 센싱된 센싱 데이터와 미리 저장된 데이터 베이스의 기준 데이터의 비교를 통해 주입대상 지반을 깊이별로 확인하고, 확인된 지반 상태에 맞는 최적 주입 조건을 포함하는 그라우팅 조건을 결정하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 결정된 그라우팅 조건의 최적 주입 조건을 근거로 하여 주입홀 내부를 알고리즘에 의해 실시간 예측주입량을 산정하고 계산된 예측주입량을 실측주입량으로 동조화 그라우팅함과 아울러 현재 그라우팅 상태를 센싱하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 주입홀 내부를 그라우팅하는 중에 자동화 그라우팅 시스템을 통해 실시간 센싱된 현재 그라우팅 상태를 근거로 하여 자동으로 주입 중단을 제어하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
An algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground exploration according to the present invention is a method of automatically boring a soil to be implanted through a perforator, sensing perforation speed, perforation energy and perforation reaction force by depth of an injection hole, Determining a grouting condition including an optimum injection condition suitable for the identified ground condition by comparing the reference data of the stored database with each other by depth; A real time predicted injection amount is calculated by an algorithm in the injection hole based on the optimum injection condition of the grouting condition determined in the first step, and the calculated predicted injection amount is grouted to the actual injection amount, ; And a third step of automatically controlling the injection stop based on the current grouting state sensed in real time through the automated grouting system while grouting the inside of the injection hole through the second step.

본 발명에 의한 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘기반 자동화 그라우팅 방법에 의하면, 주입홀의 천공과 동시에 지반을 탐사하여 천공 심도별 지반의 상태를 확인하고 지반과 심도별 최적의 그라우팅 조건을 결정하며, 특히 모든 주입홀을 대상으로 지반을 탐사하여 지반에 맞는 최적의 그라우팅 조건을 결정함과 과학적이고도 공학적인 알고리즘에 의한 실시간 최적화 그라우팅을 통해 효과적인 지반 차수 및 보강이 가능한 효과가 있고, 종래처럼 탐사와 천공을 구분하고 실시하는 경우와 경험적인 그라우팅을 실시할 때보다 공사기간을 단축하는 효과와 공사비용을 절감하는 효과가 있다.According to the algorithm-based automated grouting method using the perforation and simultaneous ground survey according to the present invention, it is possible to determine the optimum grouting conditions for the ground and depth by exploring the ground at the same time as drilling of the injection hole, It is effective to determine the optimal grouting conditions for the ground by exploring the ground for all the injection holes and to enable effective grounding and reinforcement through real-time optimization grouting by scientific and engineering algorithm. It is effective to shorten the construction period and to reduce the construction cost as compared with the case of performing and classifying grouting.

그리고, 천공과 탐사 및 알고리즘 기반 그라우팅(주입, 중단)의 일련의 공정이 자동화로 진행되어 지반의 변화에 신속한 대응이 가능하므로 지반 보강 효과를 극대화하고 지반 보강 기술의 신뢰성을 향상하는 효과가 있다.
In addition, a series of processes such as boring, exploration and algorithm-based grouting (injection, suspension) are automated, which enables rapid response to changes in the ground, thereby maximizing the ground reinforcement effect and improving the reliability of the ground reinforcement technique.

도 1은 본 발명에 의한 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법의 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 지반 탐사 자료의 그라우팅을 위한 지중 맵핑도면.
도 3은 본 발명에 따른 지반별 그라우트재의 조성을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 천공 중 지반 탐사 데이터의 예를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 시공보고서의 예시도.
도 6은 천공속도에 따른 지반의 일축압축강도를 보인 그래프.
도 7은 천공속도에 따른 지반의 탄성계수를 보인 그래프.
도 8은 토사층(3D) 구면침투모델의 도면.
도 9는 암반층(1D) 주입모델의 도면.
도 10은 암반층(2D) 주입모델의 도면.
도 11은 알고리즘 그라우팅 구현 방법 및 구동을 보인 도면.
도 12는 X형 그라우팅 구현시 이상현상 분석방법을 보인 도면.
도 13은 주입중단 자동관리 구현 방법 및 구동을 보인 도면.
1 is a process diagram of an algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground survey according to the present invention.
FIG. 2 is an underground mapping view for grouting of a geotechnical exploration material according to the present invention. FIG.
3 is a view showing the composition of a grout material according to the present invention according to the present invention.
4 is a view showing an example of geotechnical exploration data during drilling according to the present invention.
5 is an exemplary view of a construction report according to the present invention;
6 is a graph showing the uniaxial compression strength of the ground according to the piercing speed.
7 is a graph showing the elastic modulus of the ground according to the puncture speed.
8 is a drawing of a soil layer (3D) spherical infiltration model.
9 is a drawing of a rock layer (1D) injection model.
10 is a diagram of a rock layer (2D) injection model;
Figure 11 shows a method and an implementation of an algorithm grouting implementation.
12 is a diagram showing an anomaly analysis method when X-shaped grouting is implemented.
Figure 13 shows a method and an implementation for automatic stopping of injection.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명에 의한 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법은 다음과 같다(도 1참고).An algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground exploration according to the present invention is as follows (see FIG. 1).

1. 천공과 동시 탐사.1. Perforation and simultaneous exploration.

그라우팅에 의한 지반 보강을 위하여 지중에 주입홀을 천공하며, 천공장비는 기존의 천공장비와 동일하며, 단, 지반의 특성을 확인하기 위하여 센서모듈이 적용된다.In order to reinforce the ground by grouting, an injection hole is drilled in the ground. The drilling equipment is the same as the existing drilling equipment. However, the sensor module is applied to confirm the characteristics of the ground.

센서모듈은 그라우팅 조건의 결정을 위하여 필요한 각종 데이터를 센싱하는 것으로, 바람직하게 천공속도, 천공에너지 및 천공반력을 센싱하며, 천공속도를 센싱하는 속도계, 천공에너지를 센싱하는 천공 압력계, 천공반력을 센싱하는 회전 압력계가 구성된다. 또한, 심도별로 지층의 변화가 있을 것이므로 심도별로 지반의 특성을 확인하기 위한 심도계가 구성된다. 본 발명은 지반의 천공과 동시에 지반의 탐사가 가능한 것이므로 전술한 센서로 한정되지 아니하고 목적 달성의 전제하에 전술한 센서 중에서 일부의 센서만을 취하는 것도 가능할 뿐 아니라 다른 센서들이 적용되는 것도 포함되는 것이다.The sensor module senses various data required for determination of the grouting condition. The sensor module preferably senses the perforation speed, perforation energy, and puncture reaction force, measures a perforation speed, a perforation pressure gauge that senses perforation energy, A rotary pressure gauge is constructed. In addition, because there will be a change of strata by depth, a depth system is constructed to confirm the characteristics of the ground by depth. The present invention is not limited to the above-described sensors, and it is possible to take only some of the above-described sensors under the premise of achieving the object, as well as other sensors to be applied.

또한, 센싱모듈의 센싱은 심도별로 이루어지지만, 시간을 주기로 하는 경우를 위하여 타이머가 갖추어질 수 있고, 또한, 일정(연도/월/일, 시각)의 표기를 위한 시계가 갖추어질 수도 있다.In addition, the sensing of the sensing module is performed in depth, but a timer may be provided for a period of time, and a clock for notation of a predetermined (year / month / day, time) may be provided.

또한, 센싱모듈에 의한 센싱값을 근거로 하여 지반과 최적의 그라우팅 조건을 결정하도록 데이터 베이스가 함께 사용된다. 데이터 베이스는 지반을 다양하게 구분 예를 들어 토사층, 석회암층, 사암층, 백운암층 등으로 구분하며, 또한, 이들 지반의 사전 조사를 통해 각 지반에 맞는 그라우팅 조건을 결정하고 이 그라우팅 조건을 기준 데이터로 저장한다.Also, the database is used together to determine the optimum grouting condition based on the sensing value by the sensing module. The database is divided into various types of ground such as soil layer, limestone layer, sandstone layer, dolomite layer, etc. Also, the grouting condition for each ground is determined through the preliminary investigation of these grounds and this grouting condition is stored as reference data do.

이와 같은 구성의 천공장비를 이용하여 지반을 천공하며, 천공 작업 중에 상기 센싱모듈을 통해 지반 데이터를 센싱한다.The ground is punctured by using the perforating equipment having the above-described structure, and the ground data is sensed through the sensing module during the drilling operation.

센싱모듈에 의한 센싱은 심도(구간)별, 주기별 등 다양하게 가능하고, 예를 들어 심도별 센싱에 따르면 예컨대 30cm를 주기로 하여 데이터를 센싱한다(도 4참고).The sensing by the sensing module can be variously performed according to the depth (interval), the cycle, etc. For example, according to the sensing per depth, the data is sensed with a period of 30 cm, for example.

2. 지중 맵핑 및 그라우팅 조건 결정.2. Determine underground mapping and grouting conditions.

탐사 공정을 통해 천공속도, 천공에너지, 천공반력의 센싱 데이터를 획득하며, 그라우팅 자동 관리 시스템은 센싱 데이터와 데이터 베이스에 저장된 기준 데이터를 비교하여 모든 주입홀을 대상으로 하여 지반을 결정 및 결정된 지반에 맞는 그라우팅 조건을 결정한다. Through the exploration process, the sensing data of the perforation speed, the puncture energy and the puncture reaction force are acquired. The automatic grouting management system compares the sensing data with the reference data stored in the database and determines the ground based on all the injection holes and determines the ground Determine the appropriate grouting conditions.

탐사가 심도별로 진행됨에 따라 지반의 결정도 심도별로 이루어진다.As the exploration progresses in depth, the determination of the ground is also made in depth.

데이터 베이스에 각 지반 별 그라우팅 조건이 저장된 것이며, 탐사와 지반 결정 및 그라우팅 조건은 동시에 이루어지는 것이다. Grouting conditions are stored in each database in the database, and exploration, ground determination and grouting conditions are simultaneously performed.

상기 그라우팅 조건은 최적 주입 조건일 수 있다.The grouting condition may be an optimal injection condition.

상기 최적 주입 조건은 주입압, 주입속도, 주입량, 주입재(분말도, 배합비 등) 등이다. 주입량은 하기에서 설명하는 알고리즘을 통해 결정되는 것이다.The optimum injection conditions include injection pressure, injection rate, injection amount, injection material (powder degree, mixing ratio, etc.). The amount of injection is determined through the algorithm described below.

아울러, 탐사 공정을 통해 획득하는 그라우팅 조건은 전술한 최적 주입 조건과 함께 한계 주입 조건이 포함될 수도 있다.In addition, the grouting condition acquired through the exploration process may include a limit infusion condition together with the optimum infusion condition described above.

상기 한계 주입 조건은 최대 주입압, 최대 주입속도, 최대 주입량 등이 포함될 수 있다. The limit injection conditions may include a maximum injection pressure, a maximum injection rate, a maximum injection amount, and the like.

탐사와 그라우팅 조건은 모니터를 통해 화면 출력되고, 또한 메모리를 통해 저장된다.The conditions of exploration and grouting are displayed on the monitor and stored in the memory.

본 발명은 수직 천공과 수평 천공 및 경사 천공 모두가 가능하다.The present invention is capable of both vertical perforation, horizontal perforation and perforated perforation.

다수의 주입홀을 대상으로 그라우트재의 주입에 따른 그라우팅이 이루어지게 되는데, 주입홀의 천공 직후 다른 주입홀의 천공 전에 주입이 이루어질 수 있고, 또는 모든(또는 다수) 주입홀을 천공한 후 모든 주입홀을 대상으로 동시에 주입이 이루어질 수 있다. 후자의 경우 탐사를 통해 서로 동일한 지반으로 결정된 2개 이상의 주입홀이 있을 수 있고, 동일한 지반 조건의 2개 이상의 주입홀을 함께 주입하도록 지중맵핑 공정이 있다. 지중맵핑 공정은 동일한 지반 조건의 2개 이상의 주입홀을 하나의 주입 라인으로 묶는 것이다.Grouting is performed in accordance with the injection of the grout material to a plurality of injection holes. The grouting can be performed immediately after the injection hole is punched and before the piercing of the other injection holes, or after all (or many) The injection can be performed simultaneously. In the latter case, there may be two or more injection holes determined to be on the same ground through the exploration, and there is an underground mapping process to inject two or more injection holes of the same ground condition together. The underground mapping process is to bundle two or more injection holes of the same ground condition into one injection line.

예를 들어, 도 2(도 2는 터널의 시공을 위한 천공시 주입홀의 패턴을 도시한 것이다)와 같이 천공 중 각 홀당 천공 중 지반탐사자료를 이용하여 연약도에 따라 다수의 주입홀을 I~III까지의 영역으로 구분할 수 있다. I 영역은 풍화도가 심한 상태이며 II 영역은 중간정도의 연약대 그리고 III영역은 상대적으로 연약정도가 심하지 않은 영역이다. 각 영역의 주입 홀에 해당하는 그라우팅 주입 방법은 아래 표 1과 같다.
For example, as shown in FIG. 2 (FIG. 2 shows a pattern of an injection hole when drilling for tunnel construction), a plurality of injection holes are formed in accordance with the degree of softness using ground survey data during perforation in each hole, III. ≪ / RTI > The I region has a high degree of weathering, the II region has a moderate weakness zone, and the III zone has a relatively low degree of softness. The grouting injection method corresponding to the injection hole of each region is shown in Table 1 below.

Figure 112016101623712-pat00001
Figure 112016101623712-pat00001

상기 표 1을 통해서 알 수 있듯이 연약도에 따라 주입홀 별로 최적의 주입재료와 W/C를 결정한다. As can be seen from Table 1, the optimum injection material and W / C are determined for each injection hole according to the degree of softness.

천공 중 지반탐사 결과를 이용하여 지중 맵핑을 하는 방법 즉 주입홀들을 묶는 방법은 천공속도를 이용하는 것이다. 천공속도를 이용하면 지반의 일축압축강도와 탄성계수를 각각 계산 할 수 있다. 도 6은 천공속도에 따른 지반의 일축압축강도와의 관계를 나타낸 것이며 도 7은 천공속도에 따른 지반의 탄성계수와의 관계를 나타낸 것이고 실내시험과 병행하여 구한 값이다.The method of underground mapping using the ground survey results during drilling, that is, the method of binding the injection holes, is to use the perforation speed. The uniaxial compressive strength and elastic modulus of the ground can be calculated by using the piercing speed. Fig. 6 shows the relationship between the uniaxial compressive strength of the ground and the piercing speed. Fig. 7 shows the relationship between the elastic modulus of the ground and the piercing speed.

다음 단계에서 수행되는 지중 맵핑을 위해 사용되는 연약대의 구분은 천공속도의 기준으로 지반의 연약정도 및 풍화정도를 I~III 영역으로 구분하며, 연약대의 연약정도의 구분은 아래 표 2와 같다.
The weakness classification used for the underground mapping in the next step is divided into the I to III regions and the weakness and weathering degree of the ground based on the puncture speed.

Figure 112016101623712-pat00002
Figure 112016101623712-pat00002

이와 같은 방법을 통해 각 주입홀을 연약대 별로 구분하고, 동일한 연약대의 주입홀들을 동일한 주입 조건으로 묶어 주입하는 것이다.
Through such a method, each injection hole is divided into weak zones, and injection holes of the same weak zone are bundled under the same injection conditions.

한편, 본 발명은 천공과 동시에 지반 탐사가 이루어고, 탐사 과정을 거쳐 얻은 탐사정보를 근거로 지중맵핑을 통하여 그 연약도에 따른 천공홀 별 그룹으로 그라우팅 조건을 결정하기 때문에 이 그라우팅 조건을 근거로 하여 그라우팅이 가능하지만, 지중맵핑에서 결정되는 그라우팅 조건에서 추가하여 주입 시 예상되는 최대주입압 및 최소주입압, 지반의 투수계수를 측정하여 주입 전·후 효과판정 등을 결정 및 판단 할 수 있음으로 그라우트 공정 전에 시험 공정(주수시험; 물(水)을 주입하는 시험)을 수행해야 한다.Meanwhile, according to the present invention, grounding is performed at the same time as boring, and grouting conditions are determined as a group of perforation holes according to the degree of softness through underground mapping based on the exploration information obtained through the exploration process. However, it is possible to determine and determine the pre- and post-injection effects by measuring the maximum injection pressure, minimum injection pressure, and permeability coefficient of the ground in addition to the grouting conditions determined in the underground mapping, The test procedure (injection test; water (water) injection test) must be performed before.

천공 공정에서 천공장비를 이용하여 설계심도의 천공을 완료하면 천공장비를 주입홀에서 지상으로 인발하였으며, 이어서, 주입홀 주변의 지반을 시험한다. 시험은 토사 지반과 암반 지반에 따라 서로 다르게 진행된다.In the drilling process, when drilling of the design depth is completed by using the drilling equipment, the drilling equipment is pulled out from the injection hole to the ground, and then the ground around the injection hole is tested. Tests are conducted differently depending on the soil and rock grounds.

토사 지반에서는 한계주수시험을, 암반에서는 루전(Lugeon)시험을 한다. 탐사 공정을 통해 지반을 확인하였으므로 한계주수시험과 루전시험의 선택이 가능하다.Limestone test is applied in the soil layer, and Lugeon test is applied in the rock bed. Since the ground is confirmed through the exploration process, it is possible to select the limit casting test and the casting test.

이들 시험을 통해서는 한계 주입 조건(한계 주입압 또는 한계 주입압과 한계 주입량)을 확인할 수 있다.Through these tests, the limit injection conditions (limit injection pressure or limit injection pressure and limit injection amount) can be confirmed.

이와 같은 시험 결과물인 한계 주입 조건을 근거로 하여 주입 제어 및 주입 중단이 이루어진다.Based on the test result, the limit injection condition, injection control and injection stop are performed.

탐사를 근거로 하여 그라우팅 조건을 결정할 때 한계 주입 조건을 함께 결정하였다면, 시험을 통해 얻은 한계 주입 조건과 그라우팅 조건 결정 공정에서 얻은 한계 주입 조건을 비교하여 이들 값이 상이하면 그라우팅 조건 결정 공정에서 얻은 그라우팅 조건의 값을 시험 공정에서 결정된 값으로 보정하고, 보정된 값을 근거로 하여 후속 공정을 진행한다.
If the limit injection conditions are determined together with the grouting conditions on the basis of the exploration, the limit injection conditions obtained through the test are compared with the limit injection conditions obtained in the grouting condition determination process. If these values are different, grouting obtained in the grouting condition determination process The value of the condition is corrected to the value determined in the test process, and the subsequent process is carried out based on the corrected value.

3. 그라우팅.3. Grouting.

그라우팅을 위한 구성은 그라우트재와 그라우팅수단 및 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 시스템(AGS, Automatic Grouting System)으로 구성된다.The configuration for grouting consists of grout material, grouting means and algorithm-based automatic grouting system (AGS).

그라우트재는 초미립자계 복합 실리카 시멘트(시멘트, 포졸란계 초미립자 복합실리카), 고결재(급결형 고결재, 완결형 고결재, 지연형 고결재), 분산제로 이루어진다.The grout material is composed of ultrafine composite silica cement (cement, pozzolanic ultrafine composite silica), a high solubility material (hydrate solid solution, complete solid solution, delayed solid solution) and a dispersant.

초미립자계 복합 실리카 시멘트는, 분말도가 3,500~9,000 ㎠/g 이상의 시멘트에 분말도가 8,000 ㎠/g이상인 규조토, 슬래그, 화산재, 플라이애쉬, 왕겨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 포졸란계 초미립자 복합실리카가 배합된 입도 3~5㎛의 초미립자계 복합 실리카 시멘트 100중량부에 대하여 표준 겔타임이 5~15초인 급결형 고결재와 표준 겔타임이 40~90초인 완결형 고결재 및 표준 겔타임이 300~420초인 지연형 고결재 중 하나 이상이 1~5중량부, 유동성을 조절하기 위한 나프탈렌계와 폴리카르본산계와 멜라민계 및 아미노슬폰산계 중에서 하나 이상의 분산제가 1~3중량부 혼합되어 이루어진다. The ultrafine composite type silica cement is prepared by mixing at least one pozzolanic ultrafine composite silica selected from diatomaceous earth, slag, volcanic ash, fly ash and rice husk having a powder degree of 3,500 to 9,000 cm2 / g or more and a powder degree of 8,000 cm2 / 100 parts by weight of ultrafine composite type composite silica cement having a particle size of 3 to 5 탆 and a rapid solidifying agent having a standard gel time of 5 to 15 seconds and a complete solution having a standard gel time of 40 to 90 seconds and a standard gel time of 300 to 420 seconds 1 to 5 parts by weight of at least one of delayed coagulants and 1 to 3 parts by weight of at least one dispersing agent selected from the group consisting of naphthalene, polycarboxylic acid, melamine and aminosulfonic acid.

시멘트는 백회색 초미립자 분체이고 진비중은 3.0±0.1이며, 블레인 비표면적은 약 3,500 ~ 9,000㎠/g로서 일반 시멘트에 비해 월등하고 미세한 공극에 대한 침투성이 더욱 우수하다.Cement is a white gray ultrafine powder and has a true specific gravity of 3.0 ± 0.1 and a Blaine specific surface area of about 3,500 ~ 9,000㎠ / g, which is superior to ordinary cement and superior in permeability to fine pores.

포졸란계 초미립자 복합실리카는 분말도가 8,000 ~ 9,000㎠/g인 규조토, 슬래그, 화산재, 플라이애쉬, 왕겨중 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것이고 2종 이상이 혼합되는 경우 혼합비율은 정해진 범위에서 자유롭게 조절 가능하다.The pozzolanic ultra-fine particulate composite silica is a mixture of at least one of diatomaceous earth, slag, volcanic ash, fly ash and rice husk having a powder degree of 8,000 to 9,000 cm 2 / g. When two or more species are mixed, It is freely adjustable.

급결형 고결재는 포졸란계 실리카와 고결반응 촉매제의 혼합형인 경우 포졸란계 실리카 함량 1~20중량%와 고결반응 촉매제 1~6중량%, 고분말 시멘트 75~98중량%가 혼합되어 이루어진다.When the pozzolanic silica is mixed with the cement-based catalyst, the hydration type cement admixture comprises 1 to 20% by weight of the pozzolanic silica, 1 to 6% by weight of the cement-based catalyst, and 75 to 98% by weight of the high-strength cement.

표준형 고결재는 포졸란계 실리카 함량 20~35중량%와 고결반응 촉매제 1~6% 고분말 시멘트 60~78중량%가 혼합되어 이루어진다.The standard type fastening agent is composed of 20 to 35% by weight of the pozzolanic silica and 1 to 6% of the cement-based catalyst and 60 to 78% by weight of the high-strength powdered cement.

지연형 고결재는 포졸란계 실리카 함량 40~60중량% 고분말 시멘트 40~60중량%가 혼합되어 이루어진다.The delayed type fastening material is composed of 40 to 60% by weight of pozzolanic silica and 40 to 60% by weight of powdered cement.

분산제는 재료들의 유동성을 조절하기 위한 것으로, 나프탈렌계와 폴리카르본산계와 멜라민계 및 아미노슬폰산계 중에서 하나 이상이며 초미립자계 복합 실리카 시멘트 100중량부에 대하여 1~3중량부 혼합된다.The dispersing agent is one or more of naphthalene-based, polycarboxylic-based, melamine-based and aminosulfonic-based and is mixed with 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of ultrafine composite-type silica cement.

일반적으로 시멘트 입자와 같이 미분화된 고체입자는 물과 접촉하면 입체표면의 습윤작용보다는 표면에너지를 감소시키기 위해서 서로 응집하려는 경향이 강하여 유동성이 저하되며, 분산제는 재료들의 입자표면에 흡착하여 확산전기 2중층(diffusion electric double layer)이라 불리우는 대전층(帶電層)을 형성하고 대전층의 전위가 비슷한 입자 사이에는 전기적 상호 반발력이 생겨서 시멘트의 유동성을 크게 증가하게 한다. In general, as the cement particles, the undifferentiated solid particles tend to agglomerate with each other in order to reduce the surface energy rather than the wetting action of the three-dimensional surface when they are in contact with water, so that the fluidity is lowered. A charging layer called a diffusion electric double layer is formed and an electric mutual repulsive force is generated between particles having a potential of the charging layer, thereby greatly increasing the fluidity of the cement.

상기 고결재와 분산제는 초미립자 복합실리카 시멘트의 입도에 준하는 것이 사용된다.The hardening material and the dispersing agent are used in the same manner as the particle size of the ultra fine particle composite silica cement.

이와 같은 조성의 그라우트재는 분말도에 따라 다양하게 구성되며(도 3 참고), 예를 들어 재료1-4000, 재료2-7000, 재료3-9000으로 구분되고, 재료1-4000은 분말도가 3,500~4,000 ㎠/g로서 자갈 섞인 모래 등과 같은 지반에서 침투주입 및 점성토에서 할렬주입용도로 사용되며, 재료2-7000은 분말도가 6,500~7,000 ㎠/g로서 사질토에서 침투주입이 가능하며, 재료3-9000은 분말도가 7,500~9,000 ㎠/g로서 절리가 미세한 암반층뿐 만아니라 실트질 사질토에서 침투주입용으로 사용된다. The grout material having such a composition is variously configured according to the degree of powder (see FIG. 3). For example, the material 1-4000, the material 2-7000, and the material 3-9000 are classified. ~ 4,000 ㎠ / g. It is used for infiltration from ground such as sand mixed with gravel and refraction in clay soil. The material 2-7000 has a powder viscosity of 6,500 ~ 7,000 ㎠ / g, -9000 is used for infiltration in silty sandy soil as well as fine-grained rock layer with a powder degree of 7,500 ~ 9,000 ㎠ / g.

상기 그라우트재는 그라우팅 방법에 따라 일반형 그라우트재와 침투 다짐형 그라우트재로 구분된다.The grout material is divided into a general grout material and an infiltration compaction type grout material according to a grouting method.

상기 일반형 그라우트재는 전술한 그라우트재 그대로이다.The above-mentioned grout material is the same as the above-mentioned general grout material.

상기 침투 다짐형 그라우트재는 상기 일반형 그라우트재 95~99중량%와 팽창제 1~5중량%가 혼합된 것이며, 팽창제 1중량% 미만이 혼합되면 침투 다짐 효과가 미약하고 5중량% 초과로 혼합되면 그라우팅에 의한 강도가 약하다.The infiltration compaction type grout material is a mixture of 95 to 99 wt% of the general grout material and 1 to 5 wt% of the swelling agent. If less than 1 wt% of the swelling agent is mixed, the infiltration compaction effect is weak. When the swelling agent is mixed more than 5 wt% The strength is weak.

상기 팽창제는 CaO 40~50중량%, Al2O3 20~30 중량% 및 SO3 25~30중량%로 혼합된 구성된 칼슘설퍼알루미네이트계(Calcium Sulfur Aluminate, CSA) 계 팽창제이다.The swelling agent is a calcium sulfate aluminate (CSA) type swelling agent composed of 40 to 50 wt% of CaO, 20 to 30 wt% of Al2O3, and 25 to 30 wt% of SO3.

그라우팅 자동 관리 시스템은, 그라우트재 공급부와, 상기 그라우트재 공급부로부터 그라우트재를 공급받아 압송하는 그라우트 펌프와, 상기 그라우트 펌프를 통해 압송되는 그라우트재의 압력과 유량을 감지하는 센서(압력계, 유량계), 상기 그라우트 펌프를 통해 압송되는 그라우트재의 압력과 유량을 조절하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러와 통신하여 주입압력과 주입량을 실시간으로 디스플레이 및 저장 등을 수행하는 컴퓨터로 구성된다.The grouting automatic management system includes a grout re-supply unit, a grout pump that supplies grout material from the grout material supply unit, a sensor (pressure gauge, flow meter) that senses the pressure and flow rate of the grout material fed through the grout pump, A controller for adjusting the pressure and flow rate of the grout material fed through the grout pump, and a computer for communicating with the controller to display and store the injection pressure and the injection amount in real time.

상기 그라우트재 공급부는 기존에 사용되고 있는 하나 또는 복수의 혼합에 의해 제조된 그라우트 그라우트재가 저장된다.The grout re-supply unit stores a grout grout material manufactured by one or a plurality of mixing methods used in the past.

상기 그라우트 펌프는 그라우트재 공급부와 하나 이상의 공급관으로 연결되어 컴퓨터의 제어에 따라 상기 공급관을 통해 공급되는 그라우트재의 토출 압력을 변화시켜 펌핑한다. 여기에서, 상기 그라우트 펌프는 기존의 구조에 모터를 삽입하여 모터의 회전수(RPM)를 변화시킴에 따라 토출 압력을 변화시킬 수 있다.The grout pump is connected to the grout material supply unit by one or more supply pipes, and pumped by varying the discharge pressure of the grout material supplied through the supply pipe under the control of the computer. Here, the grout pump can change the discharge pressure by changing the RPM of the motor by inserting the motor into the existing structure.

그라우트재의 주입압력과 주입유량을 조절하기 위하여 밸브, 압력계, 유량계가 갖추어진다.A valve, a pressure gauge, and a flow meter are equipped to control the injection pressure and the injection flow rate of the grout material.

상기 밸브는 상기 컴퓨터의 제어에 따라 온/오프 또는 개도가 조절되어 그라우트재의 유량을 조절한다.The valve is controlled on / off or opening according to the control of the computer to control the flow rate of the grout material.

상기 압력계는 상기 그라우트재 공급부를 통해 상기 그라우트 펌프로부터 공급되는 그라우트재의 압력(또는 그라우팅수단을 통해 토출되는 토출압력)값을 체크하여 압력값을 디지털값으로 변환하여 출력한다.The pressure gauge checks the pressure of the grout material supplied from the grout pump through the grout material supply unit (or the discharge pressure discharged through the grouting unit), converts the pressure value into a digital value, and outputs the digital value.

상기 유량계는 상기 그라우트재 공급부를 통해 상기 그라우트 펌프로부터 공급되는 그라우트재의 유량값을 체크하여 유량값을 디지털값으로 변환하여 출력한다.The flowmeter checks the flow rate of the grout material supplied from the grout pump through the grout material supply unit, converts the flow rate value into a digital value, and outputs the digital value.

상기 컨트롤러는 상기 그라우트 펌프와, 유량계와, 압력계 및 밸브와 전기적으로 연결되어 유량계와 압력계의 유량값 및 압력값을 디스플레이함과 동시에 유량값 및 압력값과 그라우트 펌프의 토출 압력값을 유무선 통신을 통해 중계하고, 컴퓨터로부터 전송되는 밸브의 스위칭 신호에 따라 밸브를 스위칭한다. 여기에서, 상기 컨트롤러는 통상의 PLC 패널의 구성을 가지는데, 전원 공급 모듈과, 디지털 입출력 모듈과, 아날로그 입력 모듈과, CPU 모듈과, 유무선 모뎀, 유무선 네트워크 카드 등이 구비될 수 있다.The controller is connected to the grout pump, the flow meter, the pressure gauge and the valve to display the flow rate and pressure values of the flow meter and the pressure gauge, and displays the flow rate value and the pressure value and the discharge pressure value of the grout pump through wired / And switches the valve according to the switching signal of the valve transmitted from the computer. Here, the controller has a general PLC panel configuration, and may include a power supply module, a digital input / output module, an analog input module, a CPU module, a wired / wireless modem, a wired / wireless network card,

상기 컴퓨터(노트북 컴퓨터)는 통상의 노트북 컴퓨터의 구성을 가지며, 자동 주입관리 프로그램이 인스톨되고, 상기 자동 관리프로그램을 통해 상기 컨트롤러로부터 유무선 통신을 통해 전송되는 유량값 및 압력값을 통해 실시간으로 그라우팅 진행 상황을 디스플레이함과 동시에 유량값 및 압력값을 저장하고, 사용자에 의해 유량계와 압력계의 유량값과, 압력값 및 그라우트 펌프의 토출 압력값이 기설정되면 이들 값을 비교하여 두 값이 동일해지도록 밸브를 제어하는 스위칭 신호를 출력한다. 즉, 탐사 과정을 통해 결정된 최적 주입 조건과 현재 주입 조건이 동일하도록 그라우트 펌프와 밸브 등을 제어하는 것이다.The computer (notebook computer) has a configuration of a normal notebook computer, and an automatic injection management program is installed, and grouting is performed in real time through a flow value and a pressure value transmitted from the controller through wired / wireless communication through the automatic management program The flow rate value and the pressure value are stored at the same time as the situation is displayed, and when the flow rate value of the flow meter and the pressure gauge, the pressure value and the discharge pressure value of the grout pump are set by the user, these values are compared And outputs a switching signal for controlling the valve. That is, the grout pump, the valve, and the like are controlled so that the optimal injection conditions determined through the exploration process and the present injection conditions are the same.

상기 자동 주입관리 프로그램은 맞춤형 그라우팅 설계부와, 실시간 주입 관리부와, 그래프 디스플레이부와, 지반주입 현황 디스플레이부와, 데이터 저장부(데이터 베이스)로 이루어진다.The automatic injection management program comprises a customized grouting designing part, a real time injection managing part, a graph display part, a ground injection state displaying part, and a data storing part (database).

상기 맞춤형 그라우팅 설계부는 천공과 동시에 진행되는 탐사 과정에서 획득한 지반 데이터(현장 지질 조건)와 데이터 베이스에 기 저장된 데이터의 비교를 통해 최적 주입 조건과 한계 주입 조건을 결정한다.The custom grouting design part determines the optimal injection condition and the limit injection condition by comparing the ground data (on-site geological condition) obtained in the course of the drilling and the data previously stored in the database.

상기 실시간 주입 관리부는 상기 맞춤형 그라우팅 설계부에서 설정된 최적 주입 조건과 한계 주입 조건에 대응하도록 그라우트 펌프의 토출 압력값을 설정하고, 그라우팅의 주입 진행 상황을 실시간으로 그래픽으로 디스플레이함과 동시에 스텝별 주입 압력과, 주입 유량 및 주입 속도를 실시간으로 디스플레이하며, 유량계와 압력계의 유량값과 압력값 및 그라우트 펌프의 토출 압력값을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 밸브가 상기 맞춤형 그라우팅 설계부로부터 결정된 최적 주입 조건과 한계 주입 조건 내에서 동작하도록 밸브를 스위칭시켜 압력 또는 유량을 조절하거나 또는 그라우트 펌프로 제어 신호를 출력하여 이의 토출 압력값을 변화시켜 압력 또는 유량을 조절한다. 이때, 상기 실시간 주입 관리부는 밸브와 그라우트 펌프를 동시에 제어하여 압력 또는 유량을 조절할 수 있다.The real-time injection management unit sets the discharge pressure value of the grout pump so as to correspond to the optimum injection condition and the limit infusion condition set by the customized grouting design unit, graphically displays the grouting progress state in real time, The flow rate of the flow meter and the pressure gauge, the pressure value of the flow meter and the pressure gauge, and the discharge pressure value of the grout pump are compared. Based on the comparison result, it is determined that the valve has the optimum injection condition determined from the customized grouting design part, The pressure or the flow rate is adjusted by switching the valve to operate in the condition or by outputting the control signal by the grout pump and varying the discharge pressure value thereof. At this time, the real-time injection management unit may control the pressure and the flow rate by simultaneously controlling the valve and the grout pump.

상기 그래프 디스플레이부는 상기 실시간 주입 관리부에서 체크되는 주입 압력과, 주입 유량과, 누적유량을 분 단위 또는 시간 단위에 따라 누적하여 그래프로 디스플레이한다.The graph display unit accumulates and displays the injection pressure, the injection flow rate, and the cumulative flow rate, which are checked in the real-time injection management unit, in units of minutes or units of time and displays them in a graph.

상기 지반주입 현황 디스플레이부는 공별, 주입 깊이별로 시공된 주입량과, 주입압을 음영의 차이로 디스플레이한다.The ground injection status display unit displays the injected amount and the injection pressure by the difference of the shade.

상기 데이터 저장부는 상기 실시간 주입 관리부에서 체크되는 주입 압력과, 주입 유량, 누적 유량을 분 단위 또는 시간 단위로 표시하고, 이를 연도/날짜/시간/분별로 분류하여 이를 데이터 파일로 저장하며, 저장된 내용을 프린터(도시 생략)와 연결하여 시트상으로 출력한다.The data storage unit displays the injection pressure, injection flow rate, cumulative flow rate to be checked in the real-time injection management unit in minutes or in units of time, classifies them by year / date / time / Is connected to a printer (not shown) and outputted as a sheet.

상기의 구성장비를 통해 주입홀 내부에 하기와 같은 순서로 알고리즘 그라우팅을 실시하고 자동 주입중단을 결정한다.Through the above equipment, algorithm grouting is performed in the injection hole in the following order and automatic injection stop is determined.

3-1. 알고리즘 그라우팅 위한 주요 입력값.3-1. The main input values for the algorithm grouting.

알고리즘 그라우팅으로 주입하기 위해 실시간 검출되는 주입압, 배합비에 따른 재료의 점도식 및 항복강도식이 기본이 된다 . 기타 필요한 자료는 미리 프로그램에 자동으로 설정되어 진다.The algorithm is based on the injection pressure, the viscosity and the yield strength of the material according to the mixing ratio, which are detected in real time for injection by grouting. Other necessary data are automatically set in advance in the program.

3-2. 알고리즘 그라우팅에 의한 동조화 주입시공.3-2. Algorithm grouting is used to make the injection.

검출된 주입압과 주입재료의 점도식, 항복강도식 등을 입력(자동/수동 가능)하여 우선 실시간 알고리즘에 의해 예측된 주입량을 계산하고 동시에 자동밸브 및 펌프를 이용하여 실제주입량을 예측된 주입량과 동일한 양으로 동조화 시공한다.The injected pressures detected and the viscous and yield strength expressions of the injected material are input (automatically / manually enabled) to calculate the predicted injected amount by the real-time algorithm. At the same time, the actual injected amount is calculated to be equal to the predicted injected amount Quantity is applied in co-ordination.

또한, 예측된 주입량과 실제 주입량의 차이가 지속되는 경우(실제 주입량이 예측량의 ±15% 이상의 차이가 5분 이상 지속되는)경우에는 자동으로 작동되는 사일로, 믹서, 교반기 등을 통해 재료의 변경 및 배합비 조정 및 겔타임이 조정된 경화재 등을 사용하여 실시간 동조화 주입된다(도 11 참조).In addition, when the difference between the predicted dose and the actual dose continues (the difference between the actual dose and the actual dose is more than ± 15% for more than 5 minutes), the material can be changed through an automatically operated silo, mixer, Real-time co-injection is performed using a hardening material whose composition ratio is adjusted and gel time is adjusted (see FIG. 11).

3-3. 알고리즘 그라우팅에서의 폐색현상 및 유실현상의 감지 및 조치.3-3. Algorithm Detection and prevention of occlusion and loss phenomenon in grouting.

알고리즘 그라우팅은 이상적인 그라우팅을 실현하는 가장 좋은 방법이다. 가장 이상적인 그라우팅은 X형 그라우팅 주입양상을 보인다. Algorithm grouting is the best way to achieve ideal grouting. The most ideal grouting shows an X-grouting injection pattern.

도 12에서 알 수 있듯이 폐색현상을 의미하는 구간은 주입압이 상대적으로 크게 증가되고 실측주입량이 예측주입량에 비해 감소하며 차이가 나는 경우이다. 이 경우에 대책으로는 재료의 빈배합(W/C 1이상)으로 조정하고 경화재를 사용하는데 겔타임을 Long-gel time(30초 ~ 60초)으로 사용한다. As can be seen from FIG. 12, the section indicating the occlusion phenomenon is a case where the injection pressure is relatively increased greatly and the actual injected amount is decreased compared to the predicted injection amount, which is a difference. In this case, the countermeasure is to adjust the material to the worst case (W / C 1 or more), and the gel time is used as long-gel time (30 seconds ~ 60 seconds).

또한, 유실현상을 의미하는 구간은 주입압이 저하되고 실측주입량이 예측주입량에 비해 증가하며 차이가 나는 경우이다. 이 경우에 대책으로는 재료의 부배합(W/C 1이하)으로 조정하고 경화재를 사용하는데 겔타임을 Short-gel time(5초 ~ 20초)으로 사용하여야 한다(도 12 참조). In addition, the interval that indicates the loss phenomenon is the case where the injection pressure is decreased and the actual injected amount is increased compared to the predicted injection amount, and the difference occurs. In this case, as a countermeasure, the gel time should be adjusted to short-gel time (5 seconds to 20 seconds) by adjusting the dissymmetric (W / C 1 or less) of the material and using the hardener.

3-4. 5가지 우선순위 기반 자동 주입중단3-4. Five Priority-based Auto Injection Suspensions

그라우팅 주입시 자동화 그라우팅 시스템으로부터 실시간 센싱되는 현재 주입 상태가 미리 설정된 5순위 주입중단 조건 중 1가지 조건이라도 일치하면 자동 알림 창 및 그 현재 상황을 현장관리자에 문자메세지 등으로 알리게 되며 최종 종료시점은 제1순위에 일치하면 그라우팅을 중단한다. During grouting, if the current injection condition is sensed from the automated grouting system even if one of the five preset injection stop conditions is met, the automatic notification window and its current status will be notified to the field manager by a text message. If it matches the first rank, stop grouting.

5순위 주입중단 기준은 설계량 기준(각 스텝별 설계량), 주입압 기준(각 기관별 주입압 기준), 주입속도 기준(각 기관별 주입속도 기준), 주입시간 기준(예측 주입시간 값), 목표침투거리 기준(누적 침투길이 값)으로 되어 있으며, 주입 전 각 지반별 설정의 기준에 적합하게 설정할 수 있다. 또한, 5가지 기준은 그 우선순위를 지반의 종류, 현장의 특성 및 다양한 요구에 의하여 변경이 가능하다. 5순위를 입력하는 방법은 아래 표 3과 같으며 적용한 프로그램 구동화면은 도 13과 같다.
The 5th order stopping criterion is based on the design amount standard (design amount per each step), injection pressure standard (injection pressure based on each institution), injection speed standard (injection speed per each organ), injection time standard (predicted injection time value) (Cumulative penetration length value), and it can be set in accordance with the criteria of setting for each ground before injection. In addition, the five criteria can be changed according to the kind of the ground, characteristics of the site and various demands. 5 The method of inputting the ranking is as shown in Table 3 below.

항목(우선순위 변경가능함)Item (priority can be changed) 기준 및 적용방법Criterion and Application Method 적용 예Application example 설계주입량Design injection amount 각 스텝별 설계주입량에 도달하면 정지함Stopped when reaching design injection amount by each step 00 kg/step00 kg / step 주입압 Injection pressure 1) 한국농어촌공사 3개 기준
2) 미개척국 4개 기준
3) 미국공병 3개 기준
1) Three farms in Korea
2) 4 criteria of unexplored countries
3) US three engineer standards
00 kg/cm2 , 00 min 지속00 kg / cm2, lasting 00 min
주입속도Injection rate 1) 한국농어촌공사 3개 기준
2) 미개척국 4개 기준
3) 미국공병 3개 기준
1) Three farms in Korea
2) 4 criteria of unexplored countries
3) US three engineer standards
00 L/min 이하 00분 동안00 L / min Under 00 minutes
주입시간Injection time 예측주입시간 공식에 의한 예측시간에 실제시간이 도달하면 정지함Stop when the actual time reaches the predicted time by the predicted injection time formula 00 min00 min 목표침투거리Target penetration distance 토사층의 경우 누적침투거리가 목표침거리에 도달하면 정지함In the case of the soil layer, the cumulative penetration distance is stopped when the target penetration distance is reached. 00 m00 m

또한, 본 발명은 그라우팅 시공의 상황을 확인하기 위한 보고서(도 5참고)를 자동으로 생성한다. 시공 보고서는 주입일보, 주입현황도, P~p~t 차트, 시험 및 시공자료 등 다양한 시공 자료가 제공된다. 또한, 원격에서 현장의 상황을 CCTV 및 Smart Phone 으로 확인이 가능하고 AGS 메인화면을 원격에서 관리 할 수 있는 기능을 구성된다. Further, the present invention automatically generates a report (see FIG. 5) for confirming the condition of the grouting construction. The construction report provides various construction data such as injection day, injection status, P ~ p ~ t chart, test and construction data. In addition, CCTV and Smart Phone can be used to remotely monitor the situation of the site, and AGS main screen can be remotely managed.

이하 본 발명에 의한 알고리즘기반 자동화 그라우팅 주입방법에 사용되는 주입량을 예측하는 알고리즘에 대해 설명한다. Hereinafter, an algorithm for predicting the injection amount used in the algorithm-based automated grouting injection method according to the present invention will be described.

예측 주입량 산정 알고리즘은 토사층(3D)과 암반층(1D,2D)으로 구분된다. 3D(3차원)는 일반적으로 토사층에서 재료의 침투흐름을 의미하며 또한, 연약한 암반의 경우 절리의 상태를 의미하는데 절리들은 더 복잡한 경향을 보이며 높은 공극률을 보이는 암에서 발생한다(도 8참조). 2D(2차원) 흐름에서는 절리들은 대부분 수로 같으며 디스크 원판 같이 영역주위에 복잡하게 배분하는 흐름이다(도 9참조). 반면에 1D(1차원) 흐름에서는 평행선들을 많거나 적게 흐름을 제한한다(도 10 참조). The predicted dose calculation algorithm is divided into soil layer (3D) and rock layer (1D, 2D). 3D (3-D) generally refers to the infiltration flow of material in the soil layer, and also refers to the state of joints in the case of soft rocks, where joints tend to be more complex and occur in cancers with high porosity (see FIG. 8). In a 2D (2D) flow, the joints are mostly the same as the numbers and are a complicated distribution around the area, such as a disc disc (see FIG. 9). On the other hand, 1D (one-dimensional) flow restricts flow to more or less parallel lines (see FIG. 10).

1. 토사층(3D)에서의 예측주입량 산정 알고리즘.1. An algorithm for estimating the amount of injection in the soil layer (3D).

토사층(3D)에서의 예측주입량 산정 알고리즘은 도 8과 같이 구면침투모델을 이용하여 점도변화와 동수경사변화에 의한 상관관계를 이용한다.The predicted injection amount calculation algorithm in the soil layer (3D) utilizes the correlation between the viscosity change and the dynamic gradient using the spherical penetration model as shown in FIG.

토사층(3D)과 같은 다차원 지반에서 그라우팅 주입량을 예측하기 위하여 실시간으로 주입량을 예측할 수 있는 새로운 제안 식은 아래 식(1-1)과 같다. In order to predict the amount of grouting in multi-dimensional ground such as soil layer (3D), a new proposal formula that can predict the injection amount in real time is shown in the following equation (1-1).

3D:

Figure 112016101623712-pat00003
식(1-1)
3D:
Figure 112016101623712-pat00003
(1-1)

여기서,

Figure 112016101623712-pat00004
here,
Figure 112016101623712-pat00004

식(1-1) 식에서

Figure 112016101623712-pat00005
:
Figure 112016101623712-pat00006
시간 동안의 주입량,
Figure 112016101623712-pat00007
: 전체주입량,
Figure 112016101623712-pat00008
: 초기 천공시 구근의 반지름,
Figure 112016101623712-pat00009
: i시간 동안 증가되는 구근의 반지름,
Figure 112016101623712-pat00010
: i시간 동안 변하는 지반의 공극률,
Figure 112016101623712-pat00011
: i시간에서의 측정간격시간,
Figure 112016101623712-pat00012
: 그라우트재의 단위중량,
Figure 112016101623712-pat00013
: 지반의 고유투수계수를 의미한다.In equation (1-1)
Figure 112016101623712-pat00005
:
Figure 112016101623712-pat00006
The amount of time,
Figure 112016101623712-pat00007
: Total dose,
Figure 112016101623712-pat00008
: The radius of the bulb during initial puncture,
Figure 112016101623712-pat00009
: the radius of the bulb increased for i hours,
Figure 112016101623712-pat00010
: the porosity of the ground which varies over time i,
Figure 112016101623712-pat00011
: measurement interval time in i time,
Figure 112016101623712-pat00012
: Unit weight of grout material,
Figure 112016101623712-pat00013
Means the inherent permeability coefficient of the soil.

상기 식(1-1)에서

Figure 112016101623712-pat00014
는 일정하다고 가정하였으며 왜냐하면 현장에서 측정되는 데이터는 거의 1초단위로 측정되기 때문이다.In the above formula (1-1)
Figure 112016101623712-pat00014
Is assumed to be constant because the data measured in the field is measured in approximately one second.

식(1-1)에서 동수경사는 시간에 따라 변하는 데이터이므로 아래 식(1-2)와 같이 개선하였다.
In the equation (1-1), the diopter gradient is data that varies with time, so it is improved as shown in the following equation (1-2).

Figure 112016101623712-pat00015
식(1-2)
Figure 112016101623712-pat00015
Equation (1-2)

식(1-2)에서

Figure 112016101623712-pat00016
: 동수경사,
Figure 112016101623712-pat00017
: i시간에서의 주입압,
Figure 112016101623712-pat00018
: i시간 동안 증가되는 구근의 반지름,
Figure 112016101623712-pat00019
: 지하수의 압력을 의미한다. In equation (1-2)
Figure 112016101623712-pat00016
: Water slope,
Figure 112016101623712-pat00017
: injection pressure at time i,
Figure 112016101623712-pat00018
: the radius of the bulb increased for i hours,
Figure 112016101623712-pat00019
: Groundwater pressure.

식(1-1)에서 점도의 변화를 나타내는

Figure 112016101623712-pat00020
는 그라우트재의 시간에 따른 점도 변화를 나타낸 것이다. 이는 실내시험에서 측정된 점도값으로부터 표 4와 같은 시간에 따른 점도함수(
Figure 112016101623712-pat00021
)를 구하여 실시간 주입량예측을 위해 사용하였다.
In the formula (1-1), the viscosity change
Figure 112016101623712-pat00020
Shows the viscosity change with time of the grout material. From the viscosity values measured in the room test, the viscosity function according to the time as shown in Table 4
Figure 112016101623712-pat00021
) Were used to predict real - time dose.

W/CW / C 2.02.0 1.01.0 0.80.8 점도함수
(

Figure 112016101623712-pat00022
)Viscosity function
(
Figure 112016101623712-pat00022
) 0.0055*e^0.00042t0.0055 * e ^ 0.00042t 0.015*e^0.00042t0.015 * e ^ 0.00042t 0.095*e^0.00042t0.095 * e ^ 0.00042t

2. 암반층(1D, 2D)에서의 예측주입량 산정 알고리즘.2. Algorithm for Estimation of Predicted Injection Amounts in Rock Layer (1D, 2D).

암반층(1D, 2D)에서의 예측주입량 산정 알고리즘의 1D의 경우는 도 9의 암반층(1D) 주입 모델을 사용하고 1차원의 주입체적과 그라우트 흐름에 관한 상관관계는 아래 식(2-1)~식(2-2)과 같이 정의 할 수 있다.
(1D) injection model of FIG. 9 is used in the case of 1D of the calculation of the predicted injection amount in the rock layers 1D and 2D, and the correlation of the one-dimensional main body and the grout flow is expressed by the following equations (2-1) Can be defined as (2-2).

Figure 112016101623712-pat00023
식(2-1)
Figure 112016101623712-pat00023
Equation (2-1)

식(2-1)에서

Figure 112016101623712-pat00024
: 주입체적,
Figure 112016101623712-pat00025
: 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00026
: 절리의 폭,
Figure 112016101623712-pat00027
:절리의 두께,
Figure 112016101623712-pat00028
: 상대적 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00029
: 최대침투길이,
Figure 112016101623712-pat00030
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00031
: 재료의 초기 항복강도를 의미한다.In equation (2-1)
Figure 112016101623712-pat00024
: Mainstream,
Figure 112016101623712-pat00025
: Penetration length,
Figure 112016101623712-pat00026
: Width of joint,
Figure 112016101623712-pat00027
: Thickness of joint,
Figure 112016101623712-pat00028
: Relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00029
: Maximum penetration length,
Figure 112016101623712-pat00030
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00031
: The initial yield strength of the material.

식(2-1)을 이용하여 식(2-2)에서 정리한 것과 같이 여러 개의 절리에 적용 할 수 있도록 계산 할 수 있는 식이다.
It can be calculated to apply to several joints as summarized in Eq. (2-2) using Eq. (2-1).

Figure 112016101623712-pat00032
식(2-2)
Figure 112016101623712-pat00032
(2-2)

식(2-2)에서

Figure 112016101623712-pat00033
: 전체 주입체적,
Figure 112016101623712-pat00034
: 상대적 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00035
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00036
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00037
: 절리의 폭,
Figure 112016101623712-pat00038
:절리의 두께를 의미한다.In equation (2-2)
Figure 112016101623712-pat00033
: Whole state three-dimensional,
Figure 112016101623712-pat00034
: Relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00035
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00036
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00037
: Width of joint,
Figure 112016101623712-pat00038
: It means the thickness of the joint.

식(2-2)의 주입체적에 관한 식을 이용하여 1D의 예측유량을 계산할 수 있는 식을 유도한 것은 아래 식(2-3)과 같다.
The formula for calculating the predicted flow of 1D using equation (2-2) is shown in the following equation (2-3).

Figure 112016101623712-pat00039
식(2-3)
Figure 112016101623712-pat00039
Equation (2-3)

식(2-3)에서

Figure 112016101623712-pat00040
: 전체 주입량,
Figure 112016101623712-pat00041
:주입체적의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00042
: 상대적침투길이의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00043
: 그라우팅 시간,
Figure 112016101623712-pat00044
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00045
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00046
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00047
: 절리의 폭,
Figure 112016101623712-pat00048
: 절리의 두께를 의미한다.In equation (2-3)
Figure 112016101623712-pat00040
: Total dose,
Figure 112016101623712-pat00041
: The differential value of the main three-dimensional body,
Figure 112016101623712-pat00042
: Derivative value of relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00043
: Grouting time,
Figure 112016101623712-pat00044
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00045
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00046
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00047
: Width of joint,
Figure 112016101623712-pat00048
: It means the thickness of the joint.

2D의 경우 간격 "b"에 따른 원형형태의 절리에 주입된 체적을 수식으로 나타내면 아래 식(2-4)과 같으며 도 10은 암반층(2D) 주입 모델의 모식도이다.
In the case of 2D, the volume injected into the circular joints according to the interval "b" can be expressed by the following equation (2-4), and FIG. 10 is a model diagram of the rock layer (2D) injection model.

Figure 112016101623712-pat00049
식(2-4)
Figure 112016101623712-pat00049
Equation (2-4)

식(2-4)에서

Figure 112016101623712-pat00050
: 주입체적,
Figure 112016101623712-pat00051
: 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00052
: 절리의 두께,
Figure 112016101623712-pat00053
: 상대적 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00054
: 최대침투길이,
Figure 112016101623712-pat00055
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00056
: 재료의 초기 항복강도를 의미한다.In equation (2-4)
Figure 112016101623712-pat00050
: Mainstream,
Figure 112016101623712-pat00051
: Penetration length,
Figure 112016101623712-pat00052
: Thickness of joint,
Figure 112016101623712-pat00053
: Relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00054
: Maximum penetration length,
Figure 112016101623712-pat00055
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00056
: The initial yield strength of the material.

식(2-4)를 이용하여 여러 개의 절리들에 대한 주입체적을 계산하기위한 수식을 나타낸 것은 아래 식(2-5)과 같다.
Equation (2-5) shows the formula for calculating the principal component of several joints using Equation (2-4).

Figure 112016101623712-pat00057
식(2-5)
Figure 112016101623712-pat00057
(2-5)

식(2-5)에서

Figure 112016101623712-pat00058
: 전체 주입체적,
Figure 112016101623712-pat00059
: 상대적 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00060
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00061
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00062
: 절리의 두께를 의미한다.In equation (2-5)
Figure 112016101623712-pat00058
: Whole state three-dimensional,
Figure 112016101623712-pat00059
: Relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00060
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00061
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00062
: It means the thickness of the joint.

식(2-5)과 같이 전체 주입체적을 구하는 식을 이용하여 2D의 예측유량을 계산하는 방법을 유도한 것은 식(2-6)과 같다.
Equation (2-5) shows that the method of calculating the predicted flow rate of 2D using the equation for obtaining the total principal body volume is as shown in Equation (2-6).

Figure 112016101623712-pat00063
식(2-6)
Figure 112016101623712-pat00063
(2-6)

식(2-6)에서

Figure 112016101623712-pat00064
: 전체 주입량,
Figure 112016101623712-pat00065
: 전체주입체적의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00066
: 상대적 침투길이,
Figure 112016101623712-pat00067
: 상대적침투길이의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00068
: 그라우팅 시간,
Figure 112016101623712-pat00069
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00070
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00071
: 절리의 두께를 의미한다.In Equation (2-6)
Figure 112016101623712-pat00064
: Total dose,
Figure 112016101623712-pat00065
: Derivative value of the entire main body,
Figure 112016101623712-pat00066
: Relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00067
: Derivative value of relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00068
: Grouting time,
Figure 112016101623712-pat00069
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00070
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00071
: It means the thickness of the joint.

암반층(1D, 2D)와 같은 지반에서 그라우팅 주입량을 예측하기 위하여 실시간으로 주입량을 예측할 수 있는 새로운 제안 식은 아래 1D의 경우 식(2-7)과 2D의 경우 식(2-8)과 같다.
In order to predict the amount of grouting in the ground such as the rock layer (1D, 2D), a new proposal formula that can predict the injection amount in real time is as shown in equation (2-7) for 1D and equation (2-8) for 2D.

1D:

Figure 112016101623712-pat00072
식(2-7)1D:
Figure 112016101623712-pat00072
Equation (2-7)

식(2-7)에서

Figure 112016101623712-pat00073
:
Figure 112016101623712-pat00074
시간 동안의 주입량,
Figure 112016101623712-pat00075
: 전체주입체적의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00076
: 상대적침투길이의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00077
: 그라우팅 시간,
Figure 112016101623712-pat00078
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00079
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00080
: 절리의 폭,
Figure 112016101623712-pat00081
: 절리의 두께를 의미한다.
In equation (2-7)
Figure 112016101623712-pat00073
:
Figure 112016101623712-pat00074
The amount of time,
Figure 112016101623712-pat00075
: Derivative value of the entire main body,
Figure 112016101623712-pat00076
: Derivative value of relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00077
: Grouting time,
Figure 112016101623712-pat00078
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00079
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00080
: Width of joint,
Figure 112016101623712-pat00081
: It means the thickness of the joint.

2D:

Figure 112016101623712-pat00082
식(2-8)2D:
Figure 112016101623712-pat00082
Equation (2-8)

식(2-8)에서

Figure 112016101623712-pat00083
:
Figure 112016101623712-pat00084
시간 동안의 주입량,
Figure 112016101623712-pat00085
: 전체주입체적의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00086
: 상대적침투길이의 미분값,
Figure 112016101623712-pat00087
: 그라우팅 시간,
Figure 112016101623712-pat00088
: 주입압력,
Figure 112016101623712-pat00089
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112016101623712-pat00090
: 절리의 두께를 의미한다.
In equation (2-8)
Figure 112016101623712-pat00083
:
Figure 112016101623712-pat00084
The amount of time,
Figure 112016101623712-pat00085
: Derivative value of the entire main body,
Figure 112016101623712-pat00086
: Derivative value of relative penetration length,
Figure 112016101623712-pat00087
: Grouting time,
Figure 112016101623712-pat00088
: Injection pressure,
Figure 112016101623712-pat00089
: Initial yield strength of the material,
Figure 112016101623712-pat00090
: It means the thickness of the joint.

W/CW / C 2.02.0 1.01.0 0.80.8 항복강도식
(

Figure 112016101623712-pat00091
)Yield strength formula
(
Figure 112016101623712-pat00091
) 0.295*e^0.00039t0.295 * e ^ 0.00039t 1.49*e^0.00038t1.49 * e ^ 0.00038 t 10.2*e^0.00037t10.2 * e ^ 0.00037 t

새로운 제안 식에서는

Figure 112016101623712-pat00092
는 일정하다고 가정하였으며 왜냐하면 현장에서 측정되는 데이터는 거의 1초단위로 측정되기 때문이다. 식(2-7) 및 식(2-8)에서 재료의 항복강도의 변화를 나타내는
Figure 112016101623712-pat00093
는 그라우트재의 시간에 따른 항복강도 변화를 나타낸 것이다. 이는 실내시험에서 측정된 항복강도 값으로부터 표 5와 같은 시간에 따른 항복강도 함수(
Figure 112016101623712-pat00094
)를 구하여 실시간 주입량예측을 위해 사용하고자 한다.
In the new proposal equation
Figure 112016101623712-pat00092
Is assumed to be constant because the data measured in the field is measured in approximately one second. (2-7) and (2-8) show the change in the yield strength of the material.
Figure 112016101623712-pat00093
Shows the change in yield strength with time of the grout material. From the yield strength values measured in the room test, the yield strength function
Figure 112016101623712-pat00094
) And to use it for real-time injection dose prediction.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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 is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

Claims (8)

천공장치를 통해 주입대상 지반을 천공하면서 주입홀의 깊이별로 천공속도와 천공에너지 및 천공반력을 센싱하고, 센싱된 센싱 데이터와 미리 저장된 데이터 베이스의 기준 데이터의 비교를 통해 주입대상 지반을 깊이별로 확인하고, 확인된 지반 상태에 맞는 최적 주입 조건을 포함하는 그라우팅 조건을 결정하는 제1단계와;
상기 제1단계에서 결정된 그라우팅 조건의 최적 주입 조건을 근거로 하는 알고리즘에 의해 주입홀 내부에 대한 실시간 예측주입량을 산정하고 산정된 예측주입량을 실측주입량으로 동조화 그라우팅함과 아울러 현재 그라우팅 상태를 센싱하는 제2단계와;
상기 제2단계를 통해 주입홀 내부를 그라우팅하는 중에 자동화 그라우팅 시스템을 통해 실시간 센싱된 현재 그라우팅 상태를 근거로 하여 자동으로 주입 중단을 제어하는 제3단계를 포함하고,
상기 제1단계는 그라우트재를 분말도에 따라 구분하여, 자갈 섞인 모래 지반과 점성토 지반에서는 분말도가 3,500~4,000 ㎠/g인 그라우트재를 결정하고, 사질토에서는 침투주입이 가능한 분말도가 6,500~7,000 ㎠/g인 그라우트재를 결정하며, 절리가 미세한 암반층과 실트질 사질토에서는 분말도가 7,500~9,000 ㎠/g인 그라우트재를 결정하는 것을 특징으로 하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.
The perforation speed, perforation energy, and puncture reaction force are perceived by the depth of the injection hole while perforating the ground through the perforation device, and the ground to be injected is checked in depth by comparing the sensed sensing data with the reference data of the pre- A first step of determining a grouting condition including an optimum injection condition suitable for the identified ground condition;
A real-time predicted injection amount for the inside of the injection hole is calculated by an algorithm based on the optimal injection condition of the grouting condition determined in the first step, and the calculated predicted injection amount is grooved to the actual injection amount and the current grouting state is sensed Step 2;
And a third step of automatically controlling the injection stop based on the current grouting state sensed in real time through the automated grouting system while grouting the inside of the injection hole through the second step,
In the first step, the grout material is classified according to the degree of powder, and the grout material having a powder degree of 3,500-4,000 cm2 / g is determined in the sandy ground and the clayey soil mixed with the gravel. In the sandy soil, 7,000 ㎠ / g, and the grout material having a powder degree of 7,500 to 9,000 ㎠ / g is determined in the rock layer and the silt silt having a fine joint. The algorithm-based automated grouting using the perforation and simultaneous ground exploration Way.
청구항 1에 있어서, 상기 제1단계에서 확인된 지반 상태를 근거로 하여 지반을 서로 다른 구역으로 구분하고 구분된 지반 영역을 지중 맵핑하는 것을 특징으로 하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.The method according to claim 1, wherein the ground is divided into different zones based on the ground condition identified in the first step, and the divided ground areas are mapped underground, wherein an algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground survey . 청구항 1에 있어서, 상기 제1단계에서 확인된 지반 상태를 근거로 하여 지반 영역을 지중맵핑하여 연약정도에 따라 그룹핑한 주입홀 별로 주입조건을 설정할수 있는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.The method according to claim 1, further comprising: performing algorithm-based automated grouting using perforation and simultaneous ground survey to set the injection conditions for each injection hole grouped according to the degree of softness by ground mapping the ground area based on the ground condition identified in the first step Way. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2단계는 암반층의 경우 2차원 혹은 1차원 모델의 알고리즘을 이용하고 토사층의 경우 3차원 모델의 알고리즘을 이용하여 예측주입량을 산정하고 실시간 실측주입량을 예측주입량으로 일치시키면서 그라우팅을 실시하며,
상기 제3단계는 자동화 그라우팅 시스템에서 실시간 센싱된 현재 그라우팅 상태와 설계량 기준, 주입압 기준, 주입속도 기준, 주입시간 기준, 목표침투거리 기준의 5순위 우선순위기반 자동주입중단 조건이 일치하면 자동으로 주입 중단을 제어하는 것을 특징으로 하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the second step uses an algorithm of a two-dimensional or one-dimensional model in the case of the rock layer and the predicted injection amount in the case of the soil layer using the algorithm of the three- The grouting is performed while matching the predicted injection amount,
The third step is automatically performed when the current grouting state sensed in real time in the automated grouting system matches the 5th priority-based automatic injection stop condition based on design amount reference, injection pressure reference, injection speed reference, injection time reference, Wherein the stopping of the injection is controlled.
삭제delete 청구항 4에 있어서, 상기 제2단계는 토사층(3D)의 예측주입량을 토사층(3D) 주입모델에서는
Figure 112017023295823-pat00095
, 여기서,
Figure 112017023295823-pat00096


상기의 식을 기준으로 결정하고,
상기 식에서
Figure 112017023295823-pat00112
:
Figure 112017023295823-pat00113
시간 동안의 주입량,
Figure 112017023295823-pat00114
: 전체주입량,
Figure 112017023295823-pat00115
: 초기 천공시 구근의 반지름,
Figure 112017023295823-pat00116
: i시간 동안 증가되는 구근의 반지름,
Figure 112017023295823-pat00117
: i시간 동안 변하는 지반의 공극률,
Figure 112017023295823-pat00118
: i시간에서의 측정간격시간,
Figure 112017023295823-pat00119
: 그라우트재의 단위중량,
Figure 112017023295823-pat00120
: 지반의 고유투수계수인 것을 특징으로 하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.
[4] The method according to claim 4, wherein in the second step, the predicted injection amount of the soil layer (3D)
Figure 112017023295823-pat00095
, here,
Figure 112017023295823-pat00096


Based on the above formula,
In the above formula
Figure 112017023295823-pat00112
:
Figure 112017023295823-pat00113
The amount of time,
Figure 112017023295823-pat00114
: Total dose,
Figure 112017023295823-pat00115
: The radius of the bulb during initial puncture,
Figure 112017023295823-pat00116
: the radius of the bulb increased for i hours,
Figure 112017023295823-pat00117
: the porosity of the ground which varies over time i,
Figure 112017023295823-pat00118
: measurement interval time in i time,
Figure 112017023295823-pat00119
: Unit weight of grout material,
Figure 112017023295823-pat00120
: An algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground survey, characterized by the inherent permeability coefficient of the ground.
청구항 4에 있어서, 상기 제2단계는 암반층(1D,2D)의 예측주입량을 암반층(1D) 주입모델에서는
Figure 112017023295823-pat00097

상기의 식을 기준으로 하여 결정하고, 상기 식에서
Figure 112017023295823-pat00121
:
Figure 112017023295823-pat00122
시간 동안의 주입량,
Figure 112017023295823-pat00123
: 전체주입체적의 미분값,
Figure 112017023295823-pat00124
: 상대적침투길이의 미분값,
Figure 112017023295823-pat00125
: 그라우팅 시간,
Figure 112017023295823-pat00126
: 주입압력,
Figure 112017023295823-pat00127
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112017023295823-pat00128
: 절리의 폭,
Figure 112017023295823-pat00129
: 절리의 두께이며,
암반층(2D) 주입모델에서는
Figure 112017023295823-pat00098

상기의 식을 기준으로 하여 결정하며, 상기 식에서
Figure 112017023295823-pat00130
:
Figure 112017023295823-pat00131
시간 동안의 주입량,
Figure 112017023295823-pat00132
: 전체주입체적의 미분값,
Figure 112017023295823-pat00133
: 상대적침투길이의 미분값,
Figure 112017023295823-pat00134
: 그라우팅 시간,
Figure 112017023295823-pat00135
: 주입압력,
Figure 112017023295823-pat00136
: 재료의 초기 항복강도,
Figure 112017023295823-pat00137
: 절리의 두께인 것을 특징으로 하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.
[4] The method of claim 4, wherein the second step is to estimate the predicted implantation amount of the rock layers (1D, 2D)
Figure 112017023295823-pat00097

Is determined on the basis of the above formula, and in the above formula
Figure 112017023295823-pat00121
:
Figure 112017023295823-pat00122
The amount of time,
Figure 112017023295823-pat00123
: Derivative value of the entire main body,
Figure 112017023295823-pat00124
: Derivative value of relative penetration length,
Figure 112017023295823-pat00125
: Grouting time,
Figure 112017023295823-pat00126
: Injection pressure,
Figure 112017023295823-pat00127
: Initial yield strength of the material,
Figure 112017023295823-pat00128
: Width of joint,
Figure 112017023295823-pat00129
: The thickness of the joint,
In the rock layer (2D) injection model
Figure 112017023295823-pat00098

Is determined on the basis of the above formula,
Figure 112017023295823-pat00130
:
Figure 112017023295823-pat00131
The amount of time,
Figure 112017023295823-pat00132
: Derivative value of the entire main body,
Figure 112017023295823-pat00133
: Derivative value of relative penetration length,
Figure 112017023295823-pat00134
: Grouting time,
Figure 112017023295823-pat00135
: Injection pressure,
Figure 112017023295823-pat00136
: Initial yield strength of the material,
Figure 112017023295823-pat00137
: An algorithm-based automated grouting method using perforation and simultaneous ground exploration, characterized by a joint thickness.
청구항 1에 있어서, 상기 제2단계는 주입압이 상대적으로 크게 증가되는 한편 실측주입량이 예측주입량에 비해 감소하는 폐색 현상 발생시 재료의 빈배합으로 조정하고 경화재를 사용하는데 겔타임을 30초 ~ 60초 이내로 하고,
주입압이 저하되는 한편 실측주입량이 예측주입량에 비해 증가하는 유실 현상 발생시 재료의 부배합으로 조정하고 경화재를 사용하는데 겔타임을 5초 ~ 20초 이내로 하여 조치하는 것을 특징으로 하는 천공과 동시 지반탐사를 이용한 알고리즘 기반 자동화 그라우팅 방법.
[3] The method of claim 1, wherein the second step is to adjust the amount of material occlusion when the injection pressure is increased to a relatively large value while the actual injected amount decreases with respect to the predicted injection amount, and the gel time is set to 30 to 60 seconds ,
And the gel time is set to be within 5 seconds to 20 seconds in the case of using the hardened material by adjusting the material's dissymmetry in case of a loss phenomenon in which the actual injection amount is increased compared to the predicted injection amount while the injection pressure is lowered. An algorithm - based automated grouting method.
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