KR101863757B1 - 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 제 1 액제 및 제 2 액제 단독 또는 제 1 액제와 제 2 액제 혼합시의 외부 충격 또는 내부 자극의 반응으로 인한 팽창재료의 팽창 발현이 일어나는 고팽창 약액의 삽입을 통해 공동 형상에 맞게 다변형 지반 신소재 포켓 내부에서 변형되도록 하기 위한 고팽창 약액에 대한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기 내부의 팽창 압력측정시 내부의 공간을 변화시켜서, 고결 진행 정도에 따라 발생하는 압력의 수치를 도시화하는 제어부; 내부의 고팽창 약액 팽창의 부피를 조정하기 위한 이동형 밀폐격벽 형태로 형성되는 탱크형 하우징 내부에서 왕복하는 플런저 모양의 원통으로 상기 제어부의 제어에 따라 탱크형 하우징 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창 진행정도를 조정하기 위해 형성되는 유압 램; 및 상기 탱크형 하우징의 내부와 연결되어 외부로 둘출되어 표시부를 갖도록 형성되어 상기 유압 램에 의해 상기 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창의 진행 정도를 조정하는 유압 램 부피변형 기술을 이용하여 팽창 구현시, 내부의 발생 압력을 측정하여 상기 제어부로 측정 정보를 제공하는 디지털 유압 게이지; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 팽창재료 및 지반 신소재, 다변형 지반 신소재 포켓의 팽창압 및 팽창율 분석에 사용할 수 있고, 반응 초기부터 고화까지 발생하는 압력발생 수치를 객관화하여 함몰구간의 크기 및 형태, 이완 정도에 따라 주입량을 선택하여야 매설구조물 파손 및 과다짐, 저다짐의 문제를 차단하도록 할 수 있으며, 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 의해 제시된 고팽창 약약에 대한 기본 물성 특성 계측, 가공성 평가를 통해 시험품 제작이 가능한지 여부에 대한 분석에 따른 적어도 하나 이상의 시험품을 제작 이후, 각 시험품이 시공된 시설물에 통신 모듈에 대한 부착 매립을 통해 외부에서 관측 서버로의 성능 검증 및 외부 단말에 의한 모니터링을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법{EXPANSIVE FORCE MEASURING APPARATUS OF HIGH-EXPANSION LIQUID CHEMICAL FOR GROUND REINFORCEMENT, MAINTENANCE SYSTEM AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 팽창재료 및 지반 신소재, 다변형 지반 신소재 포켓의 팽창압 및 팽창율 분석에 사용하도록 하기 위한 지반함몰에 사용할 수 있는 고팽창 약액의 팽창성능의 시간에 따라 측정하기 위한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 전세계적으로 지반함몰(싱크홀)과 같은 지반침하 문제가 대두되고 있다. 이러한 지반함몰이 과거와는 다르게 도심지에서 발생하고 있으며, 국내 역시 2014년 서울 송파구 지역의 공동 및 함몰 사건을 계기로 도심지 지반함몰이 사회적인 큰 문제로 대두되었다.
1980년대 이후 급격한 인프라 구축을 통해 건설된 지하매설물은 2016년 현재 30년이 경과한 노후 매설물로서 안정성이나 사용성이 저하되고 이로 인해 지반에 악영향을 주고 있는 실정이다.
서울시는 연도별 지반함몰이 매년 20%이상 증가하고 있으며 2020년 2,000건에 육박할 것으로 추정되어 특별대책을 통해 5년간 1조 900억원의 투자계획을 하고 있다.
이에 효율적으로 지반함몰 구간을 복구/관리 가능한 기술의 도입이 시급하고 이에 대한 각종 재료 및 공법 등이 개발되고 있다.
이중 고팽창성 약액의 경우 작은 밀도와 보관 및 운반의 용이성, 팽창 압력에 의한 주변부 다짐, 강도 등의 지반함몰복구에 유리한 특성이 있어 적극적인 검증 및 활용이 요구된다.
그러나 발생하는 팽창 압력의 경우 인접 매설구조물과 인접지반의 거동에 영향이 발생하는바, 이에 대한 객관적인 지표가 있어야 하나 현재 최대 압력만을 거시적으로 파악하고 있다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 반응 초기부터 고화까지 발생하는 압력발생 수치를 객관화하여 함몰구간의 크기 및 형태, 이완 정도에 따라 주입량을 선택하여야 매설구조물 파손 및 과다짐, 저다짐의 문제를 차단할 수 있도록 하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
한편, 종래의 기술 1은 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1528831호 "싱크홀 탐지 기능을 갖는 지하수 관측 시스템(System for monitoring groundwater with function of detecting sinkhole)"은 싱크홀 탐지 기능을 갖는 지하수 관측 시스템에 있어서, 지하수 관정의 상부에 배치되고, 상기 관정 내에 삽입되는 케이블을 감거나 푸는 윈치; 및 상기 케이블의 단부에 부착되며, 탄성파를 발생시키는 제1 탄성파 발신기 및 탄성파를 수신하는 제1 탄성파 수신기를 포함하는 제1 센서 어셈블리;를 포함하고, 상기 제1 센서 어셈블리가 상기 윈치에 의해 상기 관정 내에서 상승 또는 하강할 때 케이블의 소정 길이 간격마다 정지하고, 이 정지 상태에서, 상기 제1 탄성파 발신기가 탄성파를 발신하고 상기 제1 탄성파 수신기가 이 발신된 탄성파의 반사파 및/또는 굴절파를 수신하는 것을 특징으로 하는, 싱크홀 탐지 기능을 갖는 지하수 관측 시스템을 제공한다.
그러나 종래의 기술 1은 싱크홀에 대한 탐지를 할 뿐 이를 보수하기 위한 팽창재료에 대해서는 제시하지 못한 한계점이 있다.
다음으로 종래의 기술 2인 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1699496호 "소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있는 보도블록 구조체(Paving structure capable of preventing the falling of the pedestrian by Small sinkhole)"는 인도에 설치되는 블록과 이웃하는 블록을 서로 연결하여 연속된 연결형태를 제공함으로써 지반의 침하에 따른 싱크홀이 발생하더라도 서로 결속된 블록에 따른 지지력을 발생시켜 보행자의 추락을 방지하고 관리자로 하여금 싱크홀의 발생을 육안으로 식별할 수 있어 안전사고 발생을 방지할 수 있는 새로운 형태의 보도블록 구조체에 관한 것이다.
그러나 종래의 기술 2는 싱크홀의 발생을 사전에 탐지하고자 하는 기술에 관한 것일 뿐 이를 보수하기 위한 팽창재료에 관련된 기술에 대해서는 제시하지 못한 한계점이 있다.
다음으로 종래의 기술 3인 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2017-0005377호 "토양고화제를 이용한 싱크홀의 보수방법(The method of mending the area of sinkhole using solidification agent of soil)"은 토양고화제를 이용한 싱크홀의 보수방법으로 염화나트륨, 염화칼리움, 염화마그네슘, 염화칼슘의 염화물계 고화제, 황산나트륨, 알루민산나트륨, 유동화제 및 분산제로 조성되는 고화제 조성물의 수용액에 변성 실리케이트 액상고화제를 첨가 혼합한 혼합액상고화제 및 시멘트를 현장토에 첨가하여 교반 혼화한 고화토 모르터를 이용한 싱크홀의 보수방법에 관한 것이다.
그러나 종래의 기술 3은 싱크홀의 보수를 위한 토양고화제를 제공할 뿐, 이에 대한 팽창율에 대해서는 제시하지 못한 한계점이 있다.
마지막으로 종래의 기술 4인 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1583257호 "싱크홀 방지용 경량 성토재(Lightweight soil for preventing sinkhole)"는 지하구조물인 하수관거로 성토재의 다짐 불량으로 생기는 부등침하 발생 및 하수관거 주변에 생성되는 공동에 의해 형성되는 싱크홀을 방지할 수 있는 싱크홀 방지용 경량 성토재에 대한 것으로, 성토재는 결합재, 물 및 재활용토사를 포함하여 구성되고, 상기 결합재는 시멘트 20~30중량%, 플라이애시 10~20중량%및 고로슬래그 50~70중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러나 종래의 기술 4는 싱크홀의 발생을 예방할 수 있는 경량 성토재에 관한 기술로, 이에 대한 팽창율에 대해서는 제시하지 못한 한계점이 있다.
대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1528831호 "싱크홀 탐지 기능을 갖는 지하수 관측 시스템(System for monitoring groundwater with function of detecting sinkhole)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1699496호 "소형 싱크홀에 의한 보행자의 추락을 방지할 수 있는 보도블록 구조체(Paving structure capable of preventing the falling of the pedestrian by Small sinkhole)" 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2017-0005377호 "토양고화제를 이용한 싱크홀의 보수방법(The method of mending the area of sinkholl using solidification agent of soil)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1583257호 "싱크홀 방지용 경량 성토재(Lightweight soil for preventing sinkhole)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 팽창재료 및 지반 신소재, 다변형 지반 신소재 포켓의 팽창압 및 팽창율 분석에 사용하도록 하기 위한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 반응 초기부터 고화까지 발생하는 압력발생 수치를 객관화하여 함몰구간의 크기 및 형태, 이완 정도에 따라 주입량을 선택하여야 매설구조물 파손 및 과다짐, 저다짐의 문제를 차단하도록 하기 위한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 의해 제시된 고팽창 약약에 대한 기본 물성 특성 계측, 가공성 평가를 통해 시험품 제작이 가능한지 여부에 대한 분석에 따른 적어도 하나 이상의 시험품을 제작 이후, 각 시험품이 시공된 시설물에 통신 모듈에 대한 부착 매립을 통해 외부에서 관측 서버로의 성능 검증 및 외부 단말에 의한 모니터링을 수행할 수 있도록 하기 위한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 의해 제시된 고팽창 약액에 대한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기는, 제 1 액제 및 제 2 액제 단독 또는 제 1 액제와 제 2 액제 혼합시의 외부 충격 또는 내부 자극의 반응으로 인한 팽창재료의 팽창 발현이 일어나는 고팽창 약액의 삽입을 통해 공동 형상에 맞게 다변형 지반 신소재 포켓 내부에서 변형되도록 하기 위한 고팽창 약액에 대한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기 내부의 팽창 압력측정시 내부의 공간을 변화시켜서, 고결 진행 정도에 따라 발생하는 압력의 수치를 도시화하는 제어부; 내부의 고팽창 약액 팽창의 부피를 조정하기 위한 이동형 밀폐격벽 형태로 형성되는 탱크형 하우징 내부에서 왕복하는 플런저 모양의 원통으로 상기 제어부의 제어에 따라 탱크형 하우징 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창 진행정도를 조정하기 위해 형성되는 유압 램; 및 상기 탱크형 하우징의 내부와 연결되어 외부로 둘출되어 표시부를 갖도록 형성되어 상기 유압 램에 의해 상기 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창의 진행 정도를 조정하는 유압 램 부피변형 기술을 이용하여 팽창 구현시, 내부의 발생 압력을 측정하여 상기 제어부로 측정 정보를 제공하는 디지털 유압 게이지; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기는, 상기 탱크형 하우징과 맞닿아 전면부를 형성하며, 고팽창 약액을 주입하기 위해 형성되는 인렛(inlet); 및 평판 형태의 상기 인렛에서 다수의 볼트 형태로 형성되어 고팽창 약액의 팽창시 발생하는 공기압을 배출하도록 설치되는 콕; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 제어부는, 인렛을 통해 주입된 고팽창 약액에 대해서 팽창초기에서 고화까지의 과정에서 압력수치의 변화를 측정하기 위해, 팽창 압력을 유압 변화를 통해 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 제어부는, 고팽창 약액을 이용해 지반내의 구조물 및 채움재의 경우 집중응력의 발생 및 다짐이 발생하는 것을 상기 디지털 유압 게이지를 이용하여 압력의 수치를 정량적으로 검증하기 위하여 팽창 초기의 압력을 유압으로 측정하여 측정 정보를 생성한 뒤, 팽창 진행 후 미리 설정된 부피 후의 압력도 유압으로 측정하여 측정 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 제어부는, 상기 탱크형 하우징 내부로 상기 인렛을 통해 고팽창 약액이 삽입되면, 고팽창 약액의 단계(제 1 내지 제 n 단계, n은 2 이상의 자연수)별 용량에 따라 상기 유압 램의 실린더 내의 플런저의 위치를 설정하여 상기 유압 램에 대해서 유압 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 제어부는, 고팽창 약액이 시간에 비례하여 팽창되어 감에 따라 상기 유압 램의 실린더에 미치는 압력을 상기 디지털 유압 게이지를 통해 측정하여 압력 정보를 생성하며,단계별 용량 중 미리 설정된 제 1 단계 용량의 고팽창 약액에 대한 팽창 압력에 대한 측정이 완료되면, 상기 인렛에 형성된 상기 콕을 통해서 내부의 공기압을 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 제어부는, 단계별 용량 중 나머지 제 2 내지 제 n 단계 용량의 고팽창 약액으로 순차적으로 고팽창 약액 용량을 증량하여, 상기 인렛을 통해 상기 탱크형 하우징 내부로 고팽창 약액이 삽입되면, 팽창 압력에 대한 측정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서, 상기 제어부는, 제 1 내지 제 n 단계별 용량의 고팽창 약액에 대해서, 상기 유압 램의 실린더 내의 플런저의 위치를 제 1 내지 제 n 단계별로 가변 설정하여 상기 유압 램에 대해서 유압 제어하여, 동공의 부피별 고팽창 약액에 대한 팽창 압력 특성을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법은, 팽창재료 및 지반 신소재, 다변형 지반 신소재 포켓의 팽창압 및 팽창율 분석에 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법은, 반응 초기부터 고화까지 발생하는 압력발생 수치를 객관화하여 함몰구간의 크기 및 형태, 이완 정도에 따라 주입량을 선택하여야 매설구조물 파손 및 과다짐, 저다짐의 문제를 차단하도록 할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법은, 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 의해 제시된 고팽창 약약에 대한 기본 물성 특성 계측, 가공성 평가를 통해 시험품 제작이 가능한지 여부에 대한 분석에 따른 적어도 하나 이상의 시험품을 제작 이후, 각 시험품이 시공된 시설물에 통신 모듈에 대한 부착 매립을 통해 외부에서 관측 서버로의 성능 검증 및 외부 단말에 의한 모니터링을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 기본 원리를 설명하기 위한 팽창 약액의 지반보강 메카니즘을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)에서 사용되는 팽창 약액과 고결 후 팽창 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 정면도이다.
도 4는 도 3의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 좌측면도이다.
도 5는 도 3의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템 기반의 팽창성 채움재의 유지 관리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 7의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템 기반의 팽창성 채움재의 유지 관리 방법에서 사용되는 탐사 모듈(400, 도 8a), 현장실증 단말(700)의 모바일 어플리케이션 및 관측 서버(600)의 접속을 위한 웹 사이트(도 8b), 그리고 현장실증 단말(700)의 유지 관리 개념(도 8c)을 나타내는 참조도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기, 이를 이용한 유지 관리 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 기본 원리를 설명하기 위한 팽창 약액의 지반보강 메카니즘을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)에서 사용되는 팽창 약액과 고결 후 팽창 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1a과 같이 제 1 액제와 제 2 액제의 외부 충격 또는 내부 자극 등의 반응으로 도 1b과 같이 팽창재료의 팽창 발현이 일어난다. 이에 따라 도 1c와 같이 다변형 지반 신소재 포켓의 지반 공동내 제 1 액제와 제 2 액제에 의한 고팽창 약액의 삽입을 통해, 도 1d와 같이 공동 형상에 맞게 다변형 지반 신소재 포켓 내부에서 변형된다.
보다 구체적으로, 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 지반함몰 긴급복구에 적용하기 위한 고팽창 약액은 제 1액제와 제 2액제를 넣고 교반을 통해서 고결반응을 통해 팽창이 진행된다. 이에 따라 보관시 부피가 작아 보관 및 운반의 용이하고, 팽창반응시 압력에 의한 주변부 다짐효과가 있고 고결 후 고강도 및 저밀도로 인해 지반보강 및 인접구조물 피해가 최소화되는 재료이다. 그러나 품질관리가 엄격해야하는 기반시설물에 시공할 경우 팽창 약액의 경우 약액의 시공량을 선정함에 있어 객관화된 데이터가 부족하여 균일 시공이 어려움이 있다. 특히, 팽창 압력의 경우 인접 매설구조물과 인접지반의 거동에 영향이 발생하는바, 이에 대한 객관적인 지표가 있어야 하나 현재 최대 압력만을 거시적으로 파악하고 있다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)는 반응 초기부터 고화까지 발생하는 압력발생 수치를 객관화하여 함몰구간의 크기 및 형태, 이완 정도에 따라 주입량을 선택하여야 매설구조물 파손 및 과다짐, 저다짐의 문제를 차단하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)는 팽창 압력측정시 내부의 공간을 변화시킴으로써, 고결 진행 정도에 따라 발생하는 압력의 수치를 도시화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 정면도이다. 도 4는 도 3의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 좌측면도이다. 도 5는 도 3의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)는 유압 램(110), 디지털 유압 게이지(120), 콕(130), 인렛(inlet)(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
유압 램(110)은 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 탱크형 하우징(110a) 내부에서 왕복하는 플런저 모양의 원통으로 제어부(150)의 제어에 따라 탱크형 하우징 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창 진행정도를 조정하기 위해 형성된다. 한편, 탱크형 하우징(110a)은 내부의 고팽창 약액 팽창의 부피를 조정하기 위한 이동형 밀폐격벽 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
디지털 유압 게이지(120)는 탱크형 하우징(110a)의 내부와 연결되어 외부로 둘출되어 표시부를 갖도록 형성됨으로써, 유압 램(110)에 의해 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100) 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창의 진행 정도를 조정하는 유압 램 부피변형 기술을 이용하여 팽창 구현시, 내부의 발생 압력을 측정하여 제어부(150)로 측정 정보를 제공할 수 있다.
콕(130)은 평판 형태의 인렛(140)에서 다수의 볼트 형태로 형성될 수 있으며, 고팽창 약액의 팽창시 발생하는 공기압을 배출하도록 설치될 수 있다.
인렛(inlet)(140)은 탱크형 하우징(110a)과 맞닿아 전면부를 형성하며, 고팽창 약액을 주입하기 위해 형성될 수 있다.
제어부(150)는 인렛(140)을 통해 주입된 고팽창 약액에 대해서 팽창초기에서 고화까지의 과정에서 압력수치의 변화를 측정하기 위해, 팽창 압력을 유압 변화를 통해 측정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(150)는 고팽창 약액을 이용해 지반내의 구조물 및 채움재의 경우 집중응력의 발생 및 다짐이 발생하는 것을 디지털 유압 게이지(120)를 이용하여 압력의 수치를 정량적으로 검증하기 위하여 팽창 초기의 압력을 유압으로 측정하여 측정 정보를 생성한 뒤, 팽창 진행 후 미리 설정된 부피 후의 압력도 유압으로 측정하여 측정 정보를 생성할 수 있다.
제어부(150)는 탱크형 하우징(110a) 내부로 인렛(140)을 통해 고팽창 약액이 삽입되면, 고팽창 약액의 단계(제 1 내지 제 n 단계, n은 2 이상의 자연수)별 용량에 따라 유압 램(110)의 실린더 내의 플런저의 위치를 설정하여 유압 램(110)에 대해서 유압 제어한다.
이후, 제어부(150)는 고팽창 약액이 시간에 비례하여 팽창되어 감에 따라 유압 램(110)의 실린더에 미치는 압력을 디지털 유압 게이지(120)를 통해 측정하여 압력 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 압력 정보는 고팽창 약액의 팽창 속도는 시간이 흐름에 따라 증가하다가 최고 압력에 도달한 뒤, 점차 감소되는 특성이 있다.
이에 따라, 제어부(150)는 단계별 용량 중 미리 설정된 제 1 단계 용량의 고팽창 약액에 대한 팽창 압력에 대한 측정이 완료되면, 인렛(140)에 형성된 콕(130)을 통해서 내부의 공기압을 제거하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 단계별 용량 중 나머지 제 2 내지 제 n 단계 용량의 고팽창 약액으로 순차적으로 고팽창 약액 용량을 증량하여, 인렛(140)을 통해 탱크형 하우징(110a) 내부로 고팽창 약액이 삽입되면, 팽창 압력에 대한 측정을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 제어부(150)는 제 1 내지 제 n 단계별 용량의 고팽창 약액에 대해서, 유압 램(110)의 실린더 내의 플런저의 위치를 제 1 내지 제 n 단계별로 가변 설정하여 유압 램(110)에 대해서 유압 제어함으로써, 동공의 부피별 고팽창 약액에 대한 팽창 압력 특성을 조사할 수 있다.
이와 같이, 제어부(150)는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)의 탱크형 하우징(110a) 내부의 부피를 유압 램(110)을 이용해 변화시켜, 고팽창 약액의 시간의 흐름에 따른 팽창 진행 정도에 대해서 내부 압력 증강을 통해서 측정함으로써, 각 고팽창 약액 별로 시간에 따른 부피 팽창 정도에 따른 압력 증강 정도를 사전에 파악하여 데이터를 확보한 상태에서 시공할 지반함몰 부분의 상태(함몰크기, 주변부 상태, 주변 시설 등)에 따라 적정한 고팽창 약액을 선정할 수 있도록 한다.
또한, 제어부(150)는 고팽창 약액이 선정되면, 적정한 주입량도 선정할 수 있도록 측정 정보를 제공함으로써, 지반보강, 다짐의 정밀성을 제공하는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템은 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100), 물성 특성 계측기(200), 시험품 제작기(300), 탐사 모듈(400), 매설 장치(500)를 포함할 수 있다.
물성 특성 계측기(200)는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)에 의해 제안된 주입량을 갖는 고팽창 약액에 대한 기본 물성 특성을 계측한다.
여기서 기본 물성은 신축율, 강도, 밀폐율 등을 포함함으로써, 물성 특성 계측기(200)는 각 기본 물성에 따른 미리 설정된 각 임계치 이상인지에 대한 가공성 평가를 통해 시험품 제작이 가능한지 여부를 분석한다.
시험품 제작기(300)는 물성 특성 계측기(200)에 의한 시험품 제작 가능으로 분석된 경우, 물성 특성 계측기(200)에 따라 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)에서 제시된 고팽창 약액 재질, 주입량에 맞는 크기, 형태, 그리고 물성 특성 계측기(200)에서 제시된 기본 물성을 고려한 적어도 하나 이상의 시험품을 제작할 수 있다.
탐사 모듈(400)은 제작된 고팽창 약액 시험품에 대한 현재 시공 이후, 각 고팽창 약액 시험품의 종류에 따른 인장강도, 신율, 밀폐율 등에 대한 성능 검증을 위해 시공된 시설물에 통신 모듈 타입으로 부착 매립됨으로써, 관측 서버(600)로 정보를 전송하여 성능 검증을 수행하며, 이를 위해 제작된 고팽창 약액 시험품은 탐사 기능 강화 물질로, 자성물질, 금속물질, 그 밖의 토목 신소재 등을 포함하여 형성될 수 있다.
매설 장치(500)는 지중탐사 기자재로 고팽창 약액의 매설시 깊이 정보를 관측 서버(600)로 제공함으로써, 탐사 모듈(400)에 의해 제공된 성능 검증 정보와 함께 고팽창 약액의 매설 깊이별 특성 정보를 분석할 수 있도록 할 수 있다.
도 7은 도 6의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템 기반의 팽창성 채움재의 유지 관리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8은 도 7의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템 기반의 팽창성 채움재의 유지 관리 방법에서 사용되는 탐사 모듈(400, 도 8a), 현장실증 단말(700)의 모바일 어플리케이션 및 관측 서버(600)의 접속을 위한 웹 사이트(도 8b), 그리고 현장실증 단말(700)의 유지 관리 개념(도 8c)을 나타내는 참조도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 현장실증시험을 통한 팽창성 채움재 시공성 평가를 수행하기 위해, 제작된 고팽창 약액 시험품과 함께 시설물에 통신 모듈로 탐사 모듈(400)을 부착 및 매립한다(S11).
단계(S11) 이후, 단계(S11)에서 부착된 탐사 모듈(400), 그리고 도 6에서 탐사 모듈(400) 외의 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기(100)를 이용한 팽창성 채움재의 유지 관리 시스템의 구성요소, 현장실증 단말(700)의 모바일 어플리케이션, 그리고 유지 관리 시스템의 구성요소 중 관측 서버(600)의 현장실증 단말(700)에 의한 접속을 위한 웹 사이트 구축에 의한 접속 시스템 구축을 완료한다(S12).
단계(S12) 이후, 현장실증 단말(700)은 제작된 고팽창 약액 시험품이 시공된 시설물 유지관리를 위해 네트워크(NETWORK)를 통해 관측 서버(600)로 접속하여, 현재 현장실증자가 위치로부터 미리 설정된 거리 내에 위치한 탐사 모듈(400)의 위치확인 및 식별→시공된 고팽창 약액 시험품의 외관에 대한 관리정보 확인→관리 및 정보 업데이트를 수행한다(S13).
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기
110 : 유압 램
120 : 디지털 유압 게이지
130 : 콕
140 : 인렛(inlet)
150 : 제어부
200 : 물성 특성 계측기
300 : 시험품 제작기
400 : 탐사 모듈
500 : 매설 장치
600 : 관측 서버
700 : 현장실증 단말

Claims (8)

  1. 제 1 액제 및 제 2 액제 단독 또는 제 1 액제와 제 2 액제 혼합시의 외부 충격 또는 내부 자극의 반응으로 인한 팽창재료의 팽창 발현이 일어나는 고팽창 약액의 삽입을 통해 공동 형상에 맞게 다변형 지반 신소재 포켓 내부에서 변형되도록 하기 위한 고팽창 약액에 대한 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기에 있어서,
    상기 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기 내부의 팽창 압력측정시 내부의 공간을 변화시켜서, 고결 진행 정도에 따라 발생하는 압력의 수치를 도시화하는 제어부;
    내부의 고팽창 약액 팽창의 부피를 조정하기 위한 이동형 밀폐격벽 형태로 형성되는 탱크형 하우징 내부에서 왕복하는 플런저 모양의 원통으로 상기 제어부의 제어에 따라 탱크형 하우징 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창 진행정도를 조정하기 위해 형성되는 유압 램; 및
    상기 탱크형 하우징의 내부와 연결되어 외부로 둘출되어 표시부를 갖도록 형성되어 상기 유압 램에 의해 상기 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기 내부의 부피를 변화시켜 고팽창 약액의 팽창의 진행 정도를 조정하는 유압 램 부피변형 기술을 이용하여 팽창 구현시, 내부의 발생 압력을 측정하여 상기 제어부로 측정 정보를 제공하는 디지털 유압 게이지; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탱크형 하우징과 맞닿아 전면부를 형성하며, 고팽창 약액을 주입하기 위해 형성되는 인렛(inlet); 및
    평판 형태의 상기 인렛에서 다수의 볼트 형태로 형성되어 고팽창 약액의 팽창시 발생하는 공기압을 배출하도록 설치되는 콕; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    인렛을 통해 주입된 고팽창 약액에 대해서 팽창초기에서 고화까지의 과정에서 압력수치의 변화를 측정하기 위해, 팽창 압력을 유압 변화를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는,
    고팽창 약액을 이용해 지반내의 구조물 및 채움재의 경우 집중응력의 발생 및 다짐이 발생하는 것을 상기 디지털 유압 게이지를 이용하여 압력의 수치를 정량적으로 검증하기 위하여 팽창 초기의 압력을 유압으로 측정하여 측정 정보를 생성한 뒤, 팽창 진행 후 미리 설정된 부피 후의 압력도 유압으로 측정하여 측정 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 탱크형 하우징 내부로 상기 인렛을 통해 고팽창 약액이 삽입되면, 고팽창 약액의 단계(제 1 내지 제 n 단계, n은 2 이상의 자연수)별 용량에 따라 상기 유압 램의 실린더 내의 플런저의 위치를 설정하여 상기 유압 램에 대해서 유압 제어하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제어부는,
    고팽창 약액이 시간에 비례하여 팽창되어 감에 따라 상기 유압 램의 실린더에 미치는 압력을 상기 디지털 유압 게이지를 통해 측정하여 압력 정보를 생성하며,
    단계별 용량 중 미리 설정된 제 1 단계 용량의 고팽창 약액에 대한 팽창 압력에 대한 측정이 완료되면, 상기 인렛에 형성된 상기 콕을 통해서 내부의 공기압을 제거하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제어부는,
    단계별 용량 중 나머지 제 2 내지 제 n 단계 용량의 고팽창 약액으로 순차적으로 고팽창 약액 용량을 증량하여, 상기 인렛을 통해 상기 탱크형 하우징 내부로 고팽창 약액이 삽입되면, 팽창 압력에 대한 측정을 수행하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    제 1 내지 제 n 단계별 용량의 고팽창 약액에 대해서, 상기 유압 램의 실린더 내의 플런저의 위치를 제 1 내지 제 n 단계별로 가변 설정하여 상기 유압 램에 대해서 유압 제어하여, 동공의 부피별 고팽창 약액에 대한 팽창 압력 특성을 조사하는 것을 특징으로 하는 지반보강용 고팽창 약액의 팽창 압력 측정기.
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