KR101937847B1 - 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법 - Google Patents

저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법에 관한 것으로,더욱 상세하게는 저수지, 댐 등의 지하수 누수지점을 탐지하기 위해 TDR 측정장비의 계측선을 제체기초지반(모래, 자갈, 점토 등)으로된 검사대상지반의 천공홀에 수직상태로 손쉽게 설치하고 계측기간동안 설치상태를 용이하게 유지시킬 수 있는 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법에 관한 것이다.
본 발명의 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치는 TDR(Time Domain Reflectometry) 측정장비를 이용하여 저수지 및 댐의 누수탐지를 하기 위한 계측선 삽입장치에 있어서,
검사대상의 지반을 수직하게 천공하면서 천공홀(S) 내에 삽입되도록 외주연을 따라 나선형태의 가이드스크류(21)가 형성되고, 하단부에는 외주연에 나선형홈(220)이 형성되며 끝단부가 뾰족한 굴착비트(22)가 분리 가능하게 결합되는 내부 중공형의 오거드릴(20); 천공홀(S)에 삽입된 오거드릴(20)의 내부에 삽입되며 하단부에 외경이 축소되고 상광하협의 형상으로 소정높이 형성된 연장돌부(31)와, 상기 연장돌부(31)의 둘레에 복수개의 수직절개부(310)를 갖는 내부 중공형의 수직가이드(30); 상부 내측으로 상기 수직가이드(30)의 연장돌부(31)가 삽입되도록 내부 중공형이며 내측이 상광하협의 형상이되, 상부 내경이 상기 연장돌부(31)의 외경보다 소정크기 크게 형성되는 커넥터(40); 상기 커넥터(40)가 결합된 수직가이드(30)의 연장돌부(31) 내측으로 결합되면서 연장돌부(31)의 외경을 확장시켜 연장돌부(31)와 커넥터(40)가 견고하게 결합되게 상협하광의 형상의 플랜지부(51)가 하부로 형성되는 내부 중공형의 스토퍼(50); 스토퍼(50)에 의해 결합된 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 내측으로 삽입된 계측선(10)의 하단에 연결되는 고정링(60); 계측선(10)이 연결된 고정링(60)이 걸리도록 상단에 걸림고리(71)가 형성되고 하단부가 뾰족하게 형성되며 상단이 상기 커넥터(40)의 하단에 끼움결합되는 로스트콘(70)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법{Inserting apparatus of TDR measurement cable and installed method of measurement cable using the same}
본 발명은 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법에 관한 것으로,더욱 상세하게는 저수지, 댐 등의 지하수 누수지점을 탐지하기 위해 TDR 측정장비의 계측선을 제체기초지반(모래, 자갈, 점토 등)으로된 검사대상지반의 천공홀에 수직상태로 손쉽게 설치하고 계측기간동안 설치상태를 용이하게 유지시킬 수 있는 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법에 관한 것이다.
저수지, 댐 등 물을 보관하는 곳에서는, 물의 누수가 심각한 문제가 되고 있다.
이러한 물의 누수는 보관되는 장소의 특성 상 육안으로 확인해야 하는 것이 매우 어려우며, 이에 따라서 많은 비용을 들여 누수를 감지하는 센서를 장소의 전반적인 부분에 설치해야 하고 있다. 그러나 이러한 센서의 설치 비용 때문에, 기본적으로 누수를 감지하는 시설이 물이 존재하는 장소에 설치된 사례는 많지 않은 실정이다.
물이 중요한 자원으로 인식되는 요즘, 누수에 의한 물의 손실은 큰 경제적 문제로 대두될 수 밖에 없고 또한 저수지, 댐 등의 붕괴 원인이 되기 때문에 누수를 감지하는 기술에 관한 연구가 활발하게 이루어 지고 있다.
한편, TDR(Time Domain Reflectometry)은 케이블의 불연속위치를 파악하는 장치이며, 일반적으로 통신분야에서 사용되고 있다. 한편, TDR 기술은 응용분야가 확대되어 토양의 함수비를 측정하는 장비, 암반의 변위를 측정하는 비, 경사지반의 변위를 측정하는 장비 등으로 개발되고 있다.
TDR 기술의 응용분야의 하나로, 토양의 함수비를 측정하는 TDR 측정장비는 지반에 매설되는 계측선과, 계측선과 결되어 계측선에 전기펄스를 발생시키고 그 계측선을 통해 반사되는 반사파를 감지하는 TDR 계측기(일명, TDR센서라고도 함)와, TDR 계측기에 연결되어 TDR 계측기에서 감지되는 데이터를 가공하여 디스플레이하는 노트북 컴퓨터를 포함한다.
TDR 측정장비의 작동은 다음과 같다.
TDR 계측기에서 전기펄스를 발생시키게 되면 그 전기펄스는 계측선을 따라 지반의 아래 방향으로 전달된다. 지반 내부의 물과 흙의 유전상수가 다르므로 지하수가 위치하는 부분에서 국부적인 커패시턴스(Capacitance)의 변화를 일으키며 TDR 계측기에 나타나는 전기펄스의 반사파형이 변화하게 된다. 따라서, 이때 발생하는 전기펄스의 반사파형을 노트북 컴퓨터를 이용하여 지반의 지하수의 수분(수위)포화도를 측정할 수 있게 된다.
미국공개특허 제 US2009/0273352호(2009.11.05. 공개일), 대한민국 등록특허 제10-1269325호(2013.05.23. 등록일), 대한민국 등록특허 제10-1312072호(2013.09.09. 등록일)에는 TDR 측정장비가 개시되어 있다.
선행기술들은 각각 지반의 상태를 측정하기 위하여 검사대상지역의 지반에 계측선을 설치하는 구조는 다음과 같다.
검사대상지역의 지반에 보링 머신으로 지반의 수직 방향으로 보링한 보링 홀과, 보링 홀을 따라 보링 홀에 수직방향으로 삽입되는 계측선과, 계측선이 삽입된 보링 홀에 채워진 표준사를 포함한다. 계측선은 휴대성이 우수하도록 플라스틱 재질로 이루어진 피복선과, 피복선의 내부에 삽입되어 있는 얇은 도체선으로 이루어진다.
그러나 상기한 바와 같은 구조는 보링 홀을 따라 보링 홀에 계측선을 삽입한 상태에서 표준사를 주입하여 계측선을 고정하게 되므로 계측선이 보링 홀을 따라 직선 상태로 위치하지 못하게 된다. 이로 인하여, 실제로 지하수가 위치하는 지하수 수위와 계측선의 길이가 일치하지 않게 되어 측정에 오차가 발생하게 된다.
또한 검사대상지역의 지반이 제체기초지반(모래, 자갈, 점토 등)일 경우 계측선 삽입을 위해 보링한 보링 홀의 토사가 쉽게 무너져 계측선의 설치가 어려운 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제체기초지반(모래, 자갈, 점토 등)으로된 검사대상지반에 수직상태로 천공홀을 형성하도록 오거드릴을 지반 내에 삽입시켜 천공홀의 형성뿐만 아니라 토사 붕괴를 막아 계측선의 설치가 용이하게 천공홀의 형상을 유지시킬 수 있게 하며, 스토퍼에 의해 잠금식으로 결합되며 내측으로 계측선이 굴곡없이 수직(직선) 상태로 삽입되는 수직가이드를 오거드릴 내에 삽입하여 계측선이 천공홀 내에 굴곡없이 수직상태로 용이하게 설치되게 할 수 있으며 계측선을 천공홀 내에 설치한 상태에서 수직가이드의 회수가 손쉬워 추후 재사용이 가능한 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치와 이를 이용한 계측선 설치방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치는 TDR(Time Domain Reflectometry) 측정장비를 이용하여 저수지 및 댐의 누수탐지를 하기 위한 계측선 삽입장치에 있어서,
검사대상의 지반을 수직하게 천공하면서 천공홀(S) 내에 삽입되도록 외주연을 따라 나선형태의 가이드스크류(21)가 형성되고, 하단부에는 외주연에 나선형홈(220)이 형성되며 끝단부가 뾰족한 굴착비트(22)가 분리 가능하게 결합되는 내부 중공형의 오거드릴(20);
천공홀(S)에 삽입된 오거드릴(20)의 내부에 삽입되며 하단부에 외경이 축소되고 상광하협의 형상으로 소정높이 형성된 연장돌부(31)와, 상기 연장돌부(31)의 둘레에 복수개의 수직절개부(310)를 갖는 내부 중공형의 수직가이드(30);
상부 내측으로 상기 수직가이드(30)의 연장돌부(31)가 삽입되도록 내부 중공형이며 내측이 상광하협의 형상이되, 상부 내경이 상기 연장돌부(31)의 외경보다 소정크기 크게 형성되는 커넥터(40);
상기 커넥터(40)가 결합된 수직가이드(30)의 연장돌부(31) 내측으로 결합되면서 연장돌부(31)의 외경을 확장시켜 연장돌부(31)와 커넥터(40)가 견고하게 결합되게 상협하광의 형상의 플랜지부(51)가 하부로 형성되는 내부 중공형의 스토퍼(50);
스토퍼(50)에 의해 결합된 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 내측으로 삽입된 계측선(10)의 하단에 연결되는 고정링(60);
계측선(10)이 연결된 고정링(60)이 걸리도록 상단에 걸림고리(71)가 형성되고 하단부가 뾰족하게 형성되며 상단이 상기 커넥터(40)의 하단에 끼움결합되는 로스트콘(70)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제체기초지반으로된 검사대상의 지반에 오거드릴을 이용해 수직상태의 천공홀 형성이 용이함과 동시에 천공홀 내의 토사가 붕괴되는 것을 막아 천공홀 내에 계측선의 설치 작업이 손쉽고 용이한 효과가 있다.
또한 계측선 삽입장치의 조립이 손쉽고 간편하며 스토퍼에 의해 수직가이드와 커넥터의 견고한 잠금식 결합 및 결합의 해제가 가능하고 하단부가 뾰족하게 형성된 로스트콘에 의해 오거드릴 내에 수직가이드의 삽입이 용이하여 계측선을 천공홀에 굴곡없이 손쉽게 수직상태로 설치시킬 수 있고 계측선의 설치후에는 수직설치 상태를 오랫동안 유지시킬 수 있어 검사대상지반의 지하수 수분포화도를 오차없이 정확하게 계측할 수 있게 되므로 지하수, 댐 등 누수지점을 손쉽게 탐지할 수 있는 효과가 있다.
또한 천공홀에 계측선을 설치하는 작업이 간단하고 빠르게 이루어질 수 있고, 계측선이 천공홀 내에 설치된 상태에서 오거드릴과 수직가이드의 회수가 손쉬워 오거드릴과 수직가이드의 추후 재사용이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 계측선 삽입장치가 설치된 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 계측선 삽입장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 계측선 삽입장치의 분리 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 계측선 삽입장치의 결합 단면도.
도 5은 도 5의 A부분 작용효과를 나타내는 단면도.
<5A-연장돌부와 스토퍼의 결합상태도, 5B-연장돌부와 스토퍼의 분리상태도>
도 6은 본 발명에 따른 계측선 삽입장치를 이용하여 계측선이 설치된 상태도.
본 발명에 따른 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치는,
TDR(Time Domain Reflectometry) 측정장비를 이용하여 저수지 및 댐의 누수탐지를 하기 위한 계측선 삽입장치에 있어서,
검사대상의 지반을 수직하게 천공하면서 천공홀(S) 내에 삽입되도록 외주연을 따라 나선형태의 가이드스크류(21)가 형성되고, 하단부에는 외주연에 나선형홈(220)이 형성되며 끝단부가 뾰족한 굴착비트(22)가 분리 가능하게 결합되는 내부 중공형의 오거드릴(20);
천공홀(S)에 삽입된 오거드릴(20)의 내부에 삽입되며 하단부에 외경이 축소되고 상광하협의 형상으로 소정높이 형성된 연장돌부(31)와, 상기 연장돌부(31)의 둘레에 복수개의 수직절개부(310)를 갖는 내부 중공형의 수직가이드(30);
상부 내측으로 상기 수직가이드(30)의 연장돌부(31)가 삽입되도록 내부 중공형이며 내측이 상광하협의 형상이되, 상부 내경이 상기 연장돌부(31)의 외경보다 소정크기 크게 형성되는 커넥터(40);
상기 커넥터(40)가 결합된 수직가이드(30)의 연장돌부(31) 내측으로 결합되면서 연장돌부(31)의 외경을 확장시켜 연장돌부(31)와 커넥터(40)가 견고하게 결합되게 상협하광의 형상의 플랜지부(51)가 하부로 형성되는 내부 중공형의 스토퍼(50);
스토퍼(50)에 의해 결합된 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 내측으로 삽입된 계측선(10)의 하단에 연결되는 고정링(60);
계측선(10)이 연결된 고정링(60)이 걸리도록 상단에 걸림고리(71)가 형성되고 하단부가 뾰족하게 형성되며 상단이 상기 커넥터(40)의 하단에 끼움결합되는 로스트콘(70)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 계측선 삽입장치를 이용하여 계측선을 설치하는 방법은 하단부에 굴착비트(22)가 분리가능하게 결합된 오거드릴(20)을 검사대상의 지반에 지하수의 수위보다 깊게 수직상태로 삽입시켜 천공홀(S)의 형성과 동시에 오거드릴(20)을 천공홀(S) 내에 설치하는 오거드릴 설치단계;
커넥터(40)가 수직가이드(30)의 연장돌부(31)에 삽입된 상태에서 스토퍼(50)의 플랜지부(51)를 연장돌부(31) 내측으로 가압하여 수직가이드(30)와 커넥터(40)를 잠금 결합킨 후 계측선(10)을 커넥터(40)의 내측 하단까지 삽입하고, 계측선(10)의 하단에 고정링(60)을 연결후 로스트콘(70)의 상단에 형성된 걸림고리(71)에 고정링(60)을 연결하면서 로스트콘(70)을 커넥터(40)의 하단에 끼움결합하는 계측선 삽입장치 조립단계;
계측선(10)의 상단은 지반으로 노출되게한 상태에서 내측으로 계측선(10)이 삽입되고 하단으로 커넥터(40)와 로스트콘(70)이 조립된 수직가이드(30)를 로스트콘(70)이 하부를 향하게 오거드릴(20) 내에 삽입하는 계측선 삽입장치 설치단계;
상기 수직가이드(30)의 내측으로 가압바를 삽입 후 스토퍼(50)를 가압하여 스토퍼(50)를 연결돌부(31)에서 분리시켜 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 잠금식 결합을 해제하는 스토퍼 분리단계;
커넥터(40)와 잠금식 결합이 해제된 수직가이드(30)를 오거드릴(20)에서 회수하는 수직가이드 회수단계;
천공홀(S) 내에 설치된 오거드릴(20)을 굴착비트(22)와 분리한 후 천공홀(S)에서 회수하는 오거드릴 회수단계;
상기 천공홀(S) 내에 채움재를 채우는 천공홀 메움단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 계측선 삽입장치가 설치된 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 계측선 삽입장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 계측선 삽입장치의 분리 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 계측선 삽입장치의 결합 단면도이며, 도 5은 도 4의 A부분 작용효과를 나타내는 단면도<5A-연장돌부와 스토퍼의 결합상태도, 5B-연장돌부와 스토퍼의 분리상태도>이며, 도 6은 본 발명에 따른 계측선 삽입장치를 이용하여 계측선이 설치된 상태도이다.
본 발명의 계측선 삽입장치를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명에서 설명되는TDR(Time Domain Reflectometry)는 토양의 함수비를 계측할 때 사용되는 일반적인 TDR 측정장비인 것으로서, TDR 측정장비를 간략하게 설명하면 TDR 측정장비는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 지반에 매설되는 계측선(10), 전기펄스를 발생시키는 TDR 계측기(11), 노트북 컴퓨터와 같은 시스템인 단말기(12)로 이루어져 상기 단말기(12)와 TDR 계측기(11)는 동축케이블에 의해 연결되고, TDR 계측기(11)에 계측선(10)이 연결되는 구조이다.
상기 계측선(10)은 복수개의 도체선(100)들과 도체선(100)을 감싸며 도체선들이 서로 평행하게 위치하도록 고정하는 절연 피복선(101)으로 이루어지고, 도체선(100)들은 스테인레스, 구리, 강 등의 재질이며, 피복선(101)은 플라스틱 재질인 것이 일반적이다.
상기 TDR 측정장비를 이용해 토양의 함수비를 측정시, 상기 TDR 계측기에서 전기펄스를 발생시키면 TDR 계측기(11)와 연결된 계측선(10)에 전기펄스가 전달되면서 계측선(10)을 따라 전기펄스가 지반의 아래 방향으로 전달된다. 이때 지반 내부의 물과 흙의 유전상수가 다르므로 지하수가 위치하는 부분에서 커패시턴스(Capacitance)의 변화를 일으키며 TDR 계측기에 나타나는 전기펄스의 반사파형이 변화하게 된다. 따라서, 전기펄스의 반사파형을 노트북 컴퓨터와 같은 시스템인 단말기(12)를 통해 지반의 수분포화도를 측정할 수 있게 되므로, 측정된 수분포화도를 통해 저수지 및 댐 등의 누수지점을 찾아낼 수 있게 된다.
본 발명의 계측선 삽입장치는 검사대상의 지반에 상기에서 설명된 TDR 측정장비를 이용해 저수지 및 댐 등의 누수지점을 탐지하기 위한 수분포화도 계측시 계측선(10)을 저수지, 댐 등의 검사대상지반에 굴곡없이 수직(직선) 상태로 용이하게 설치하되, 검사대상의 지반이 연암지반인 경우 천공홀(S)의 형성뿐만 아니라 천공홀(S) 내의 토사가 붕괴되는 것을 막아 천공홀(S)의 형상을 용이하게 유지시킬 수 있도록 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 오거드릴(20), 수직가이드(30), 커넥터(40), 스토퍼(50), 고정링(60), 로스트콘(70)으로 구성된다.
상기 오거드릴(20)는 일정높이를 갖는 내부 중공형의 파프형태로서 외주연에는 회전시 굴삭되는 토사를 지상으로 배출시키는 나선형태의 가이드스크류(21)가 형성되고 하단부에는 끝단부가 뾰족하게 형성되어 지반의 천공이 용이하며 조립과 분리가 가능하게 굴착비트(22)가 결합되는 구성으로 제체기초지반으로된 검사대상의 지반에 수직하게 직선상태로 천공홀(S)을 형성함과 동시에 천공홀(S)에 삽입되어 토사가 붕괴되는 것을 막고 계측선(10)의 설치를 위한 천공홀(S)의 형상을 유지시켜 주므로 계측선(10)의 설치공간을 용이하게 확보할 수 있게 한다.
상기 굴착비트(22)는 검사대상 지반의 천공이 용이하도록 고강도의 재질로 이루어지며 외주연에 나선형태인 나선형홈(220)이 형성되는 것이 바람직하고, 굴착비트(22)는 천공홀(S)에 삽입된 상태에서 오거드릴(20)과 분리가 용이하게 결합되는 것이 바람직하다.
천공홀(S) 내에서 상기 굴착비트(22)가 분리 가능하게 결합되는 오거드릴(20)은 지반의 천공작업시 많이 사용되는 오거드릴을 적용한 것으로 자세한 기술내용은 생략하도록 한다.
상기 굴착비트(22)가 하단에 결합된 오거드릴(20)은 천공홀(S) 형성시 별도의 천공장비(미도시)에 연결하여 천공장비의 작동에 의해 회전되면서 검사대상의 지반에 삽입되어 천공홀(S)의 형상을 유지시킬 수 있도록 한다.
상기 수직가이드(30)는 내측으로 계측선(10)이 굴곡없이 수직상태를 유지하면서 삽입될 수 있도록 일정높이를 갖는 내부 중공형의 파이프형상이며, 상기 천공홀(S)에 삽입된 오거드릴(20)의 내측으로 삽입되도록 오거드릴(20)의 내측 직경보다 작은 외경을 갖도록 구성된다.
상기 수직가이드(30)에는 하단부에 소정높이로 연장돌부(31)가 형성되며 연장돌부(31)는 수직가이드(30) 보다 외경이 축소되고, 하부로 갈수록 직경이 작아지는 상광하협의 형상으로 형성되며, 연장돌부(31)에는 둘레를 따라 복수의 수직절개부(310)가 형성된다.
상기 커넥터(40)는 상기 수직가이드(20)의 내측으로 삽입된 계측선(10)의 하단이 내측 하단부에 위치되고, 상부가 상기 수직가이드(20)의 하단에 설치되도록 원통형이며 내부 중공형으로 내측이 상광하협의 형상이되, 내경이 상기 수직가이드(30)에 형성된 연장돌부(31)의 외경보다 소정크기 크게 형성된다.
따라서 도 5A에 도시된 바와 같이 후술되는 스토퍼(50)를 연장돌부(31)에 결합시켜 연장돌부(31)의 직경을 확장시킴으로써 커넥터(40)와 연장돌부(31)의 결합이 견고하게 이루어질 수 있게 하면 커넥터(40)와 수직가이드(30)가 분리가 어려운 상태가 되고, 도 5B에 도시된 바와 같이 스토퍼(50)의 분리후에는 직경이 원상태로 복귀되어 수축된 연장돌부(31)에 의해 커넥터(40)와 수직가이드(30)가 분리 가능한 상태가 될 수 있다.
상기 스토퍼(50)는 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질이며 계측선(10)이 내측으로 삽입될 수 있게 내부 중공형으로, 하부에는 상기 연장돌부(31) 내측과 결합되는 플랜지부(51)가 형성된다.
상기 플랜지부(51)는 상단의 직경이 상기 연장돌부(31)의 내측과 대응되는 직경이되, 하부로 갈수록 직경이 커지는 상협하광의 형상으로 형성되어 플랜지부(51)는 하부로 갈수록 직경이 상기 연장돌부(31)의 내부 직경보다 크게 형성 된다.
따라서, 상기 상협하광 형상의 플랜지부(51)에 의해 스토퍼(50)는 연장돌부(31)의 내측으로 원활하게 삽입될 수 있고, 연장돌부(31)의 내측으로 삽입된 스토퍼(50)는 플랜지부(51)가 하부로 갈수록 연장돌부(31)의 내측보다 직경이 크게 형성된 상태에서도 연장돌부(31)는 수직절개부(310)에 의해 외측으로 확장 가능하므로 플랜지부(51)가 연장돌부(31)로 원활하게 삽입되고 플랜지부(51)가 삽입된 연장돌부(31)는 커넥터(40)의 내경과 대응되게 외경이 확장되면서 연장돌부(31)와 커넥터(40)의 견고한 잠금식 결합이 이루어질 수 있게 된다.
즉, 상기 스토퍼(50)는 플랜지부(51)에 의해 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 잠금키역할을 하게 되는 것이다.
상기 고정링(60)은 스토퍼(40)에 의해 잠금식으로 결합된 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 내측으로 계측선(10)을 삽입시킨 상태에서 계측선(10)의 하단을 후술되는 로스트콘(70)의 상단에 고정시킬 수 있도록 원형 또는 삼각형의 형상으로 형성되어 계측선(10)의 하단으로 연결되어 설치된다.
상기 계측선(10)과 고정링(60)의 연결은 계측선(10) 하단부의 피복선(101)을 제거하여 도체선(100)들의 하단을 노출시킨 후 도체선(10)들을 고정링(60)의 상단에 묶는 방식으로 연결하는 것이 바람직하다.
상기 로스트콘(70)은 계측선(10)의 하단을 고정시키고 오거드릴(20) 내에 수직가이드(30)의 삽입이 용이하도록 상기 커넥터(40)의 하단에 끼움결합되는 구성으로, 원통형의 몸체를 갖으며 상측 중앙부에는 계측선(10)의 하단에 연결된 고정링(60)을 걸수 있게 갈고리형상의 걸림고리(71)가 형성되고, 상기 걸림고리(71)의 외측이며 원통형의 몸체 상단으로 커넥터(40)의 하부 내측과 대응되는 직경으로 소정높이의 결합관(72)이 형성되며, 원통형의 몸체 하부측으로는 몸체 보다 폭이 좁아지게 형성되며 하단부가 뾰족한 쐐기부(73)가 형성되어 로스트콘(70)이 오거드릴(20) 내측으로 삽입이 용이하게 한다.
따라서 상기 로스트콘(70)은 상기 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 내측으로 삽입되며 하단에 고정링(60)이 연결된 계측선(10)을 로스트콘(70)의 상단에 고정시키기 위해 고정링(60)을 로스트콘(70)에 형성된 걸림고리(71)에 걸어 계측선(10)의 하단이 로스트콘(70)에 연결되면 그후 로스트콘(70)의 결합관(72)을 커넥터(40)의 하단부에 끼움결합시켜 계측선(10)의 하단이 고정된 로스트콘(70)을 커넥터(40)의 하부로 결합되게 한다.
상기와 같이 구성되는 계측선 삽입장치의 수직가이드(30), 커넥터(40), 고정링(60), 로스트콘(70)은 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치를 이용해 계측선을 설치하는 방법을 상세히 설명한다.
TDR 측정장비를 이용한 수분포화도의 측정을 위해 제체기초지반(모래, 자갈, 점토 등)으로된 저수지 또는 댐의 검사대상지반에 하단에 굴착비트(22)가 분리가능하게 결합된 오거드릴(20)을 준비하여 천공장비(미도시)에 설치 후 천공장비의 작동에 의해 오거드릴(20)이 회전되면서 검사대상지반에 수직상태로 삽입되어 천공홀(S)이 형성되게 하되, 지반내의 지하수 수위보다 깊게 오거드릴(20)이 삽입되면서 천공홀이 형성되면 오거드릴(20)에서 천공장비를 분리하여 천공홀(S) 내에 오거드릴(20)이 설치된 상태를 유지시킨다.
그후, 수직가이드(30)의 하단 연장돌부(31)에 커넥터(40)를 삽입시킨 후 스토퍼(50)를 커넥터(40)의 하부 내측에서 삽입시켜 연장돌부(31)의 내측까지 위치시킨 후 스토퍼(50)의 플랜지부(51)를 하부에서 가압하여 플랜지부(51)가 연장돌부(31)의 내측으로 끼움결합되면서 연장돌부(31)의 직경이 확장되게 하여 연장돌부(31)와 커넥터(40)의 견고한 잠금식 끼움결합이 이루어지게 한후, 계측선(10)을 수직가이드(30) 상측에서 삽입시켜 커넥터(40)의 하단까지 위치되게 하고 계측선(10)의 하단부에 고정링(60)을 연결하며, 계측선(10)에 고정링(60)이 연결되면 고정링(60)을 로스트콘(70)의 걸림고리(71)에 연결 후 로스트콘(70)을 커넥터(40)의 하단으로 끼움결합 시키는 방법으로 계측선(10)이 내측으로 고정되게 계측선 삽입장치를 조립한다.
(상기 계측선(10)은 천공홀(S)의 깊이보다 길게 형성되므로 상측은 천공홀(S)의 상부 지반으로 노출되어 있는 상태임.)
상기 계측선(10)이 삽입되며 하단으로 로스트콘(70)이 조립된 수직가이드(30)를 로스트콘(70)이 하부를 향하게 오거드릴(20) 내에 삽입하여 계측선(10)이 천공홀(S)에 굴곡없이 수직 설치되게 한다.
계측선 삽입장치를 이용해 천공홀(S) 내에 계측선(10)이 수직상태로 설치되면 수직가이드(30)의 형성 높이보다 길게 형성된 가압바(미도시)를 수직가이드(30)의 내측으로 삽입한 후 스토퍼(50)를 가압하면서 하부로 이동시켜 스토퍼(50)가 연장돌부(31)에서 분리되면서 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 잠금식 결합을 해제시킨다.
상기 커넥터(40)와 잠금식 결합이 해제된 수직가이드(30)를 오거드릴(20) 내에서 빼내 회수하여 추후 재사용할 수 있게 한다.
도 6에 도시된 바와 같이 수직가이드(30)가 제거된 후 오거드릴(20)을 천공홀(S) 내에서 굴착비트(22)와 분리시키고, 삽입 반대방향으로 회전시켜 천공홀(S) 내에서 빼내 회수한 후 천공홀(S)내에 설치되어 있는 계측선(10)과 천공홀(S) 사이의 이격공간을 없애기 위해 천공홀(S) 내에 채움재(원지반, 모래 등)로 되매움 작업을 하여 계측선(10)이 계측기간동안 천공홀(S) 내에 수직상태를 유지하면서 설치될 수 있게 한다.
상기 천공홀(S) 내에 계측선(10)의 설치된 후에는 계측을 위해 단말기(12)와 연결되는 TDR 계측기(11)를 천공홀(S)의 상부 지반으로 노출되어 있는 계측선(10)의 상단과 연결시켜 TDR 측정장비의 설치를 완료한다.
상기와 같은 방법으로 계측선(10)이 설치된 TDR 측정장비로 계측을 하기 위해 TDR 계측기(11)에서 전기펄스를 발생시키면 전기펄스가 계측선(10)의 도체선(100)을 따라 검사대상지반 내에 수직 방향으로 전달되고, 도체선(100)들에 전기펄스가 흐름에 따라 계측선(10)에 전기장이 형성된다.
이때, 물과 흙은 유전상수가 다르므로 검사대상지반 내의 지하수가 위치하는 부분에서 전기펄스가 변하게 되며 그 변한 상태로 반사되어온 전기펄스를 TDR 계측기(11)에서 감지하고, 감지된 데이터들 통해 구동소프트웨어가 저장된 단말기(12)에서 검사대상지반 내에 저장된 수분포화도를 측정하게 됨으로써 TDR 계측장비를 이용해 측정된 수분포화도를 통해 검사대상지반 내의 누수지점을 손쉽게 확인할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 계측선 삽입장치는 전반적인 설명에서 저수지, 댐의 누수탐지를 위한 수분포화도 측정으로 설명되었으나 암반의 변위 측정, 경사지반의 변위 측정 등 다양한 분야에서 적용될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
10-계측선
11-TDR 계측기
12-단말기
20-오거드릴
21-가이드스크류
22-굴착비트
220-나선형홈
30-수직가이드
31-연장돌부
310-수직절개부
40-커넥터
50-스토퍼
51-플랜지부
60-고정링
70-로스트콘
71-걸림고리
72-결합관
73-쐐기부

Claims (6)

  1. TDR(Time Domain Reflectometry) 측정장비를 이용하여 저수지 및 댐의 누수탐지를 하기 위한 계측선 삽입장치에 있어서,
    검사대상의 지반을 수직하게 천공하면서 천공홀(S) 내에 삽입되도록 외주연을 따라 나선형태의 가이드스크류(21)가 형성되고, 하단부에는 외주연에 나선형홈(220)이 형성되며 끝단부가 뾰족한 굴착비트(22)가 분리 가능하게 결합되는 내부 중공형의 오거드릴(20);
    천공홀(S)에 삽입된 오거드릴(20)의 내부에 삽입되며 하단부에 외경이 축소되고 상광하협의 형상으로 소정높이 형성된 연장돌부(31)와, 상기 연장돌부(31)의 둘레에 복수개의 수직절개부(310)를 갖는 내부 중공형의 수직가이드(30);
    상부 내측으로 상기 수직가이드(30)의 연장돌부(31)가 삽입되도록 내부 중공형이며 내측이 상광하협의 형상이되, 상부 내경이 상기 연장돌부(31)의 외경보다 소정크기 크게 형성되는 커넥터(40);
    상기 커넥터(40)가 결합된 수직가이드(30)의 연장돌부(31) 내측으로 결합되면서 연장돌부(31)의 외경을 확장시켜 연장돌부(31)와 커넥터(40)가 견고하게 결합되게 상협하광의 형상의 플랜지부(51)가 하부로 형성되는 내부 중공형의 스토퍼(50);
    스토퍼(50)에 의해 결합된 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 내측으로 삽입된 계측선(10)의 하단에 연결되는 고정링(60);
    계측선(10)이 연결된 고정링(60)이 걸리도록 상단에 걸림고리(71)가 형성되고 하단부가 뾰족하게 형성되며 상단이 상기 커넥터(40)의 하단에 끼움결합되는 로스트콘(70)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로스트콘(70)은 원통형의 몸체를 갖으며 상부에는 내측으로 걸림고리(71)가 형성되고 커넥터의 하부 내측으로 끼움결합되게 결합관(72)이 형성되며, 하부에는 원통형 몸체보다 폭이 좁게 형성되며 하단부가 뾰족한 쐐기부(73)가 형성되는 것을 특징으로 하는 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직가이드(30), 커넥터(40), 고정링(60), 로스트콘(70)은 플라스틱 재질이며, 상기 스토(50)는 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 오거드릴(20)과 수직가이드(30)는 천공홀(S)에 설치된 수직가이드(30)의 내측으로 삽입시키는 가압바(미도시)의 가압에 의해 스토퍼(50)를 하부로 이동시켜 수직가이드(30)를 커넥터(40)와 잠금식 결합을 해제시킨 후 수직가이드(30)를 오거드릴(20) 내에서 빼내 회수한 후, 오거드릴(20)을 굴착비트(22)와 분리시켜 오거드릴(20)을 천공홀(S)에서 빼내 회수하며, 천공홀(S)과 계측선(10) 사이의 이격공간을 없애도록 천공홀(S)내에 채움재를 채우는 것을 특징으로 하는 저수지 및 댐의 누수탐지를 위한 계측선 삽입장치.
  5. 청구항 1 내지 3항 중 어느 한항에 의한 계측선 삽입장치를 이용해 계측선을 설치하는 방법에 있어서,
    하단부에 굴착비트(22)가 분리가능하게 결합된 오거드릴(20)을 검사대상의 지반에 지하수의 수위보다 깊게 수직상태로 삽입시켜 천공홀(S)의 형성과 동시에 오거드릴(20)을 천공홀(S) 내에 설치하는 오거드릴 설치단계;
    커넥터(40)가 수직가이드(30)의 연장돌부(31)에 삽입된 상태에서 스토퍼(50)의 플랜지부(51)를 연장돌부(31) 내측으로 가압하여 수직가이드(30)와 커넥터(40)를 잠금 결합킨 후 계측선(10)을 커넥터(40)의 내측 하단까지 삽입하고, 계측선(10)의 하단에 고정링(60)을 연결후 로스트콘(70)의 상단에 형성된 걸림고리(71)에 고정링(60)을 연결하면서 로스트콘(70)을 커넥터(40)의 하단에 끼움결합하는 계측선 삽입장치 조립단계;
    계측선(10)의 상단은 지반으로 노출되게한 상태에서 내측으로 계측선(10)이 삽입되고 하단으로 커넥터(40)와 로스트콘(70)이 조립된 수직가이드(30)를 로스트콘(70)이 하부를 향하게 오거드릴(20) 내에 삽입하는 계측선 삽입장치 설치단계;
    상기 수직가이드(30)의 내측으로 가압바를 삽입 후 스토퍼(50)를 가압하여 스토퍼(50)를 연결돌부(31)에서 분리시켜 수직가이드(30)와 커넥터(40)의 잠금식 결합을 해제하는 스토퍼 분리단계;
    커넥터(40)와 잠금식 결합이 해제된 수직가이드(30)를 오거드릴(20)에서 회수하는 수직가이드 회수단계;
    천공홀(S) 내에 설치된 오거드릴(20)을 굴착비트(22)와 분리한 후 천공홀(S)에서 회수하는 오거드릴 회수단계;
    상기 천공홀(S) 내에 채움재를 채우는 천공홀 메움단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 계측선 삽입장치를 이용하여 계측선을 설치하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 천공홀 메움단계 후 지반으로 노출된 계측선(10)에 단말기(12)가 설치된 계측기(11)를 연결하는 계측기 연결단계가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 계측선 삽입장치를 이용하여 계측선을 설치하는 방법.
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