KR101921460B1 - 국가지점 지반침하측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 국가지점 지반침하측정시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 지반이 침하되어 변형된 상태를 정확하고 간단히 측정할 수 있도록 이루어진 반사부재 및 광파거리측정기를 이용한 지반침하 측정시스템에 관한 것이다.

Description

국가지점 지반침하측정시스템{SYSTEM FOR MEASURING GROUND SETTLEMENT}

본 발명은 국가지점 지반침하측정시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 지반이 침하되어 변형된 상태를 정확하고 간단히 측정할 수 있도록 이루어진 지반침하 측정시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

지반침하를 측정하는 방법에는, 수준측량을 이용한 방법과 지표침하계를 이용한 방법이 보통이다.

수준측량을 이용한 지반침하 측정방법은, 현장 부근에 굴착의 영향이 미치지 않을 부동점을 설치하고, 그 점을 기준으로 측정하고자 하는 위치의 침하판에 지지된 로드의 선단을 레벨측량으로 측정하여 침하량을 측정하는 방법으로서, 수준측량을 실시하기 위한 설치비용이 저렴한 장점이 있지만,

오차의 정도가 크고, 로드를 따라서 측정지점을 계속적으로 이동하여야 되므로 측정에 많은 시간이 소요됨은 물론, 차량이 통행하는 도로에서는 그 작업이 매우 위험한 단점이 내재하고 있다.

지표침하계를 이용한 지반침하 측정방법은, 측정하고자 하는 지점의 암반과 같은 부동층까지 천공하여 앵커를 장착하고 파이프를 부동층에 고정시킨 후, 침하측정 대상면에 침하판을 설치하여 부동층과 지표면의 길이차이 즉, 상대변위차이로 지표침하를 측정하는 방법으로서, 앵커의 설치위치에 따라 지중의 변화도 측정할 수 있는 장점이 있지만,

파이프가 부동층의 깊이까지 매설되어야 하므로 장치 설치비가 많이 소요되고, 각 지점들간의 상대측정이 어려운 단점이 있는 것으로 알려져 있다.

한편, 전술된 단점들을 극복하고자, 측정하고자 하는 위치에 침하판이 고정된 침하핀을 설치하고, 이 침하핀의 선단부에는 침하판의 침하나 융기에 따라서 침하핀과 동시에 이동하는 반사부재를 설치하여, 반사부재를 시준하여 침하량을 측정하는 것으로 지반의 변형상태를 간단하고 정확하고 측정할 수 있도록 된 지반침하 측정장치 및 방법이 안출되어 있다.

본 발명과 관련하여, 상술한 반사부재를 이용하는 시스템/장치에 있어서, 등록특허 제501041호(2005.07.05)가 제공되어 있으며, 도 1 및 도 2의 도시와 같이,

기준점이 되는 부동점에 설치되는 광파거리측정기;

지반침하 측정지점의 지중에 길이방향으로 매설되며 양측이 관통되고 내부가 공간부로 이루어진 하우징;

상기 하우징 내부 길이방향으로 설치되며 하부에 침하판이 고정된 침하핀;

상기 하우징 내부에 위치한 상태로 침하핀의 상단부와 결합되는 고정지지부;

상기 고정지지부에 지지되어 침하핀의 침하나 융기에 따라서 이동하며, 상기 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사부재를 포함하고,

상기 반사부재는 고정지지부의 내부에 고정부재로 지지되어 회전 가능하게 설치되는 부착판과, 이 부착판의 일측면에 부착되어 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사시트로 이루어지고,

상기 하우징의 상부에는 차량 등에 의한 반사부재의 훼손을 방지하기 위하여 보호캡이 설치된다.

상술한 종래기술은, 반사부재의 부착판은 고정지지부의 양측에서 고정부재로 고정 지지되어 상기 고정부재의 수평축을 축으로 회전 가능하게 설치되어 있는 바, 상기 회전은 정 수직방향으로만 회전될 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 상기 회전을 수행하여 어느 결정된 회전각이 설정되어 있더라도 나중에, 상기 회전을 수행하는 축으로부터 먼 곳의 고정부재 면 또는 에지에 상하로 작용하는 외력이 발생하면 상기 회전각이 변형되어 바뀌거나 틀어지게 된다. 설령, 회전각을 고정수단으로 고정을 하여 둔다고 하더라도 수직방향으로 작용하는 외력으로부터 항상 영향을 받는 구조를 취하고 있는 것이다.

이를 해소하기 위하여 보호캡을 씌울 수 있으나 오히려, 상기 보호캡은 쉐도우를 만들어서 반사부재의 광파 반사를 방해하거나, 광파 반사 효율을 감소시키는 요인이 될 수 있다.

실제 현장에서는 차량이 지나거나, 자연력, 물체 등의 낙하, 사람들의 인위적인 활동으로 수직방향에 대한 외력이 빈번히 작용한다. 이러한 연유로 상기 기 설정된 회전각이 틀어지게 되면, 제대로 광파거리측정이 수행되지 않을 수 있으며. 측정치에 오차가 발생할 소지를 안고 있는 것이다.

본 발명은 상기 반사부재를 부착하는 고정부재의 수직방향 외력으로부터 영향을 최소화 해서 보다 신뢰도 있는 광파거리측정값의 측정치를 확보하여 지반의 변형상태를 간단하고 신속하며, 정확하게 측정할 수 있도록 제공하고자 한다.

전술된 문제를 해결하고자 본 발명의 국가지점 지반침하측정시스템은 반사부재 및 광파거리측정기를 이용하며,

기준점이 되는 부동점에 설치되는 광파거리측정기;

수직방향으로 배치되며 하부에 침하판이 고정된 침하핀;

상기 침하핀의 상단부와 수평회전 가능케 결합되는 고정유니트;

상기 고정유니트에 경사지게 회전되도록 고정되는 회전유니트;

상기 회전유니트에 지지되어 상기 침하핀의 침하나 융기에 따라서 승강 이동하며, 상기 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사부재;를 포함하고,

상기 반사부재는, 부착판; 상기 부착판의 상면에 부착되어 상기 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사시트; 상기 부착판의 아래로 돌출되어 상기 회전유니트의 상단에 끼움고정되는 부착돌기;를 포함하여 이루어진다.

전술된 바와 같이 본 발명이 제공하는 국가지점 지반침하측정시스템에 따르면,

반사시트를 광파거리측정기로 시준하는 것으로 침하량을 측정할 수 있어 지반의 변형상태를 간단하고 정확하게 측정할 수 있으며,

보호캡과 무관하게, 상기 반사부재 부착판이 수직방향 외력으로부터 받는 영향을 최소화해서 기 설정된 회전각을 상시로 유지하여 보다 신뢰도 있는 광파거리측정값의 측정치를 확보할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 반사시트를 이용한 지반침하 측정장치.
도 1 A는 분해사시도; 도 1 B는 지중에 설치한 단면도;
도 2 A는 지반침하 측정방법을 나타내는 사시도; 도 2 B는 반사부재를 회전시킨 것을 나타내는 상태도;
도 3은 본 발명, 반사부재 및 광파거리측정기를 이용한 지반침하 측정시스템의 분해사시도.
도 4 A는 조립도; 도 4 B는 평면도 및 상기 평면도에 표시된 컷 라인(cut)을 따라 보인 측단면도;
도 5 A는 어느 한 상태를 예시하여 보인 평면도 및 측단면도; 도 5 B는 다른 상태를 예시하여 보인 평면도 및 측단면도;

이하, 첨부된 도면과 함께 본 발명 국가지점 지반침하측정시스템의 설명을 개시한다.

먼저, 도 1 및 도 2의 도시에서, 본 발명과 관련하는 전술된 배경기술을 보다 상세히 살펴보면,

반사부재는 고정지지부에 고정부재로 지지되어 회전 가능하게 설치되는 부착판과, 이 부착판의 일측면에 부착되어 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사시트로 이루어진다.

또한, 상단부에 반사시트가 고정된 침하핀을 측정하고자 하는 다수의 지점에 설치하는 단계;

굴착의 영향이 미치지 않으면서 상기 침하핀의 반사시트를 확인할 수 있도록, 침하핀이 설치된 부근보다 높은 지대에 기준점이 되는 부동점을 측정하여 설치하는 단계;

상기 부동점을 기준으로 광파거리측정기를 이용하여 설치된 침하핀들의 상기 반사시트를 시준하여 침하량을 측정하는 지반침하 측정방법을 제공한다.

도시된 바와 같이, 지반침하를 측정하려는 지점의 지중(G)에 길이방향으로 매설되며 양측이 관통되며 내부가 공간부로 이루어진 하우징(2)과, 상기 하우징 내부 길이방향으로 설치되며 하부에 침하판이 고정된 침하핀과, 상기 하우징 내부에 위치한 상태로 침하핀의 상단부와 결합되는 고정지지부와, 상기 고정지지부에 지지되어 침하핀의 침하나 융기에 따라서 같이 이동하며 후술하는 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사부재를 포함한다.

상기 하우징(2)은 일정한 길이와 직경을 갖는 원통형의 파이프 형상으로 이루어질 수 있으며, 하우징 외부의 토사 등이 내부로 유입되는 것을 차단하여 내부에 설치된 부재들을 보호하는 역할을 한다.

그리고 상기 하우징(2)에는 다수의 배수구멍(10)이 뚫려져 내부로 유입된 물이 외부로 배수될 수 있도록 형성된다.

상기 침하핀은 상단부에 나사부(12)가 형성되고, 상기 고정지지부의 하부에는 연장부(14)가 형성되며, 이 연장부(14) 에는 상기 나사부(12)와 대응되는 나사부가 가공되어 침하핀과 고정지지부가 서로 결합될 수 있도록 되어있다.

이러한 침하핀과 연결된 고정지지부는 내부가 공간부로 이루어지고 상부측은 개방부로 형성되며, 그 상부 내측에는 반사부재가 고정부재로 회전 가능하게 고정되어 있다.

상기 반사부재는 상기 고정지지부의 양측에서 고정부재(16)로 고정 지지되어 고정부재(16)를 축으로 수직 회전 가능하게 설치되며, 이러한 반사부재는 부착판(18)과, 이 부착판(18)의 일측면에 부착되어 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하는 반사시트(20)를 포함한다.

이와 같은 방법으로 지반침하를 측정하고자하는 위치에 다수의 측정장치를 설치한 후, 반사시트(20)의 위치좌표를 각각 측정하여 기준높이로 기록하여 관리한다.

이러한 상태에서 일정기간이 경과하면 지반이 침하 또는 융기될 수 있는데, 이때 지중(G)에 설치된 침하판 주변의 토사가 침하 또는 융기되면 그 토사와 함께 침하판도 하강 또는 상승하면서 침하핀 및 반사부재가 설치된 고정지지부도 함과 하강하거나 상승하여 반사부재의 위치가 변한다.

이때, 굴착의 영향이 미치지 않으면서 상기 반사부재/반사시트(20)를 확인할 수 있도록, 인접부근의 건물(B) 옥상 등에 기준점이 되는 부동점을 측정하여 설치한다.

그리고 상기 부동점을 기준으로 광파거리측정기(24)를 이용하여 지중(G)에 설치된 측정장치의 반사시트(20)를 시준하여 반사시트의 위치좌표를 측정하고, 측정값을 이전에 측정된 기준높이와 비교하면 지반 침하량을 알 수 있게된다.

상기 광파거리측정기(24)는 측정지점의 반사부재/반사시트(20)로 발사된 광파가 반사시트(20)에서 반사되는 지점을 계측하여 이것을 좌표로 환산하여 표시하도록 이루어지며, 이러한 광파거리측정기(24)는 토목공사나 건축공사에서 통상적으로 이용되는 것이 사용될 수 있다.

그리고 상기 광파거리측정기(24)는 위치좌표를 3차원으로 표시할 수 있으므로 지반의 침하 또는 융기를 3차원으로 측정할 수도 있다.

이러한 지반침하 측정시 인접부근의 건물높이가 낮거나 측정장치가 경사면 등에 설치되어 반사시트(20)를 확인할 수 없는 경우에는, 도 2 B에서와 같이 고정지지부에 지지된 부착판(18)을 회전시켜 반사부재 부착판의 경사각을 조절하여 잘 보이도록 한 후, 반사부재/반사시트를 시준하여 측정한다.

다음은 본 발명에 있어서, 도 3 내지 도 5의 도시와 함께, 반사부재(400)의 기 설정된 회전각을 유효하게 유지할 수 있는 수단을 구비하는, 반사부재 및 광파거리측정기를 이용한 지반침하 측정시스템에 대하여 알아본다.

상기 수단은 주로, 부착판과 반사시트의 결합된 구성인 반사부재(400)가 수직방향으로부터 받는 외력의 영향을 최소화 하도록, 경사를 주어 생성된 면에서 피벗식의 회전을 수행하도록 구성된다. 이를 위하여 조립되는 하나하나의 구성요소를 살펴보면,

도 3 및 도 4 A의 도시에서, 본 발명은 침하유니트(100)를 포함하고 상기 침하유니트는, 파이프 형상을 취하여 수직방향으로 길이를 갖는 침하핀(110); 상기 침하핀의 상단에 결합/고정되는 다른 구성요소가 수평회전 될 수 있도록 상기 침하핀 상단(120)의 위로 돌출되어 형성되는 수평회전돌기(c10); 평판의 형상을 취하여 상기 침하핀의 하단에 수평하게 부착/고정되는 침하판(130); 을 포함하여 이루어진다.

도 3 및 도 4의 도시에서, 본 발명은 고정유니트(200)를 포함하고 상기 고정유니트(200)는, 원통 형상의 고정바디(210); 상기 고정바디(210)의 상단에 캠 형상의 경사면으로 가공/형성되어 제공되는 고정경사면(220); 상기 고정바디(210)의 하단(230)에, 상기 수평회전돌기(c10)의 형상에 대응하여 오목하게 요입/천공되어 형성되어서, 상기 수평회전돌기(c10)를 끼워서 함께 수평회전축(c)을 이루는 수평회전요부(c20); 상기 고정경사면(220)의 타원 중앙에, 상기 고정경사면(220)에 수직으로 구멍이 천공되어 형성되는 고정바디축공(a23); 상기 고정바디축공(a23)의 하단에 보다 넓은 직경으로 천공되어 형성되는 나사조임룸(a21);을 포함하여 이루어진다.

도 3 및 도 4의 도시에서, 본 발명은 회전유니트(300)를 포함하고 상기 회전유니트(300)는, 원통 형상의 회전바디(310); 상기 회전바디(310)의 상단(220)에 천공되어 형성되는 부착요부(b20); 상기 회전바디(310)의 하단에 상기 고정경사면(220)에 대응하도록 캠 형태의 경사를 주어 형성되는 회전경사면(330); 상기 회전경사면(330)의 타원 중앙에, 상기 고정바디축공(a23)과 연결되도록, 상기 회전경사면(330)에 대하여 수직으로 구멍이 천공되어 형성되는 회전바디축공(a22); 상기 회전바디축공(a22)의 상단에 보다 넓은 직경으로 천공되어 형성되는 나사조임룸(a21); 상기 회전바디(310)에 수평외력을 가하여 회전시킬시에 용이하게 파지가 되도록, 상기 회전바디(310)의 원통 외주연을 따라서 좌우로 각각 돌출 형성되고, 상기 회전바디축공(a22)과 평행하게 배치되는 그립핸들(340);을 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 그립핸들(340)은 외부에서 관찰할 때에 상기 회전바디축공(a22)처럼 경사지게 구성된다.

*한편, 상기 나사조임룸(a21); 상기 고정바디축공(a23); 상기 회전바디축공(a22);은 모두 함께 경사회전축공(a20)을 이룬다.

상기 경사회전축공(a20)에는 경사회전축나사(a10)가 삽입 통과되어 끼워져서 경사회전축(a)을 구성한다. 상기 경사회전축나사(a10)는 그 양단에 각각 나사조임부(a11, a13)를 포함하고 상기 나사조임부는 상기 나사조임룸(a21)에 위치되고 조여져서 상기 고정유니트(200)와 상기 회전유니트(300)를 상호 회전 가능하도록 결합시킨다. 즉, 상기 경사회전축나사(a10) 양단의 각 나사조임부(a11, a13)를 서로 반대방향으로 조여서 고정할 수 있는 것이다. 이때, 상기 나사조임룸(a21)은 나사조임에 필요한 공구를 가져다 댈 수 있는 공간을 확보하여 준다.

도 3 및 도 4의 도시에서, 본 발명은 반사부재(400)를 포함하고 상기 반사부재(400)는, 반사시트(420); 상면에 상기 반사시트를 부착시키는 부착판(410); 상기 부착판의 저면(430)에 상기 반사부재(400) 고정요부에 대응하도록 아래로 돌출/형성되어 함께 부착축(b)을 이루는 부착돌기(b10);를 포함한다.

상기 반사부재(400)의 경사를 조절할 시에는, 도 5 A의 예시에서, 상기 회전바디(310)를 대략 수평회전을 시키면 상기 회전경사면(330)이 상기 고정경사면(220)에 가이드가 되어 경사지게 회전하면서 필요한 기울기 경사각(θ)가 얻어진다. 다시 말해서, 상기 경사회전축(a)을 축으로 상기 회전유니트(300)가 고정유니트(200)에 대하여 경사지게 회전을 수행하면서 상기 회전유니트(300)의 필요한 경사각(θ)이 구해지는 것이다. 이를 따라 상기 반사부재(400)가 기울게 된다. 동시에, 기울어진 상기 반사부재의 바라보는 동서남북 방향을 전환하고자 할 시에는 상기 수평회전축(c)을 수평 회전시켜서 필요한 방위를 얻는다.

이러한 작용으로 비교적 평행방향으로 회전이 수행되기 때문에, 다양한 요인으로 위에서 아래로 작용하는 수직외력에 대한 안정성이 개선된다.

만일, 상기 그립핸들(400)이 구성되어 있는 경우에는, 상기 그립핸들(400)을 잡고 회전력을 인가하면 보다 수월하게 일을 진행시킬 수 있을 것이다.

본 발명의 상기 침하유니트(100); 상기 고정유니트(200); 상기 회전유니트(300); 상기 반사부재(400);의 어셈블리된 결합체는 그 자체만으로 또는 전술된 배경기술의 하우징(2)과 함께, 지중(G) 내에 매설되거나, 지중(G) 밖으로 돌출시켜 설치될 수 있는 것이다.

만일, 상기 반사부재(400)가 90도 각도로 꺽여서 정면을 바라보게 하려고 한다면, 도 5 B의 예시처럼 상기 회전유니트(300)를 반 회전시키면 된다. 이때, 상기 회전유니트(300)의 회전경사면(330) 및 상기 고정유니트(200)의 고정경사면(220)은 45도 각도의 경사면으로 제작되어 있는 것이 바람직하다.

광파거리측정기(24); 침하유니트(100); 고정유니트(200); 회전유니트(300); 반사부재(400);

Claims (1)

1. 광파거리측정기; 침하핀; 고정유니트; 회전유니트; 및 반사부재;를 포함하는 국가지점 지반침하측정시스템에 있어서,
   상기 침하핀은 수직방향으로 배치되며 하부에 침하판이 고정되고,
   상기 고정유니트는 상기 침하핀의 상단부와 결합되고,
   상기 회전유니트는 상기 고정유니트에 고정되고,
   상기 반사부재는 상기 회전유니트에 지지되어 상기 침하핀의 침하나 융기에 따라서 승강 이동하며, 상기 광파거리측정기로부터 발사된 광파를 반사하되,
   상기 고정유니트는, 원통 형상의 고정바디(210); 상기 고정바디(210)의 상단에 캠 형상의 경사면으로 형성되는 고정경사면(220); 상기 고정경사면(220)의 타원 중앙에, 상기 고정경사면(220)에 수직으로 구멍이 형성되는 고정바디축공(a23); 및 상기 고정바디축공(a23)의 하단에 보다 넓은 직경으로 형성되는 나사조임룸(a21);을 포함하고,
   상기 회전유니트는, 원통 형상의 회전바디(310); 상기 회전바디(310)의 하단에 상기 고정경사면(220)에 대응되는 캠 형상의 경사를 주어 형성되는 회전경사면(330); 상기 회전경사면(330)의 타원 중앙에, 상기 고정바디축공(a23)과 연결되도록, 상기 회전경사면(330)에 대하여 수직으로 구멍이 천공되어 형성되는 회전바디축공(a22); 상기 회전바디축공(a22)의 상단에 보다 넓은 직경으로 형성되는 나사조임룸(a21);을 포함하고,
   상기 나사조임룸(a21); 상기 고정바디축공(a23); 및 상기 회전바디축공(a22);은 모두 함께 경사회전축공(a20)을 이루며, 상기 경사회전축공(a20)에는 경사회전축나사(a10)가 끼워져서 경사회전축(a)을 구성하여, 상기 고정유니트(200)와 상기 회전유니트(300)를 상호 회전 가능하게 결합시키고,
   상기 경사회전축나사(a10)는 그 양단에 각각 나사조임부를 포함하고, 상기 나사조임부는 상기 나사조임룸(a21)에 위치되어서, 상기 경사회전축나사(a10) 양단의 각 나사조임부를 서로 반대방향으로 조여서 고정하며, 상기 나사조임룸(a21)은 나사조임에 필요한 공구를 가져다 댈 수 있는 공간을 확보하여 주는 것을 특징으로 하는 국가지점 지반침하측정시스템.

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