KR101989975B1 - 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치 - Google Patents

지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101989975B1
KR101989975B1 KR1020180144807A KR20180144807A KR101989975B1 KR 101989975 B1 KR101989975 B1 KR 101989975B1 KR 1020180144807 A KR1020180144807 A KR 1020180144807A KR 20180144807 A KR20180144807 A KR 20180144807A KR 101989975 B1 KR101989975 B1 KR 101989975B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gradient
groundwater
per unit
change
ground
Prior art date
Application number
KR1020180144807A
Other languages
English (en)
Inventor
김우석
권오일
정재형
백용
차장환
김병찬
Original Assignee
한국건설기술연구원
주식회사 신우엔지니어링
(주)베이시스소프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국건설기술연구원, 주식회사 신우엔지니어링, (주)베이시스소프트 filed Critical 한국건설기술연구원
Priority to KR1020180144807A priority Critical patent/KR101989975B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101989975B1 publication Critical patent/KR101989975B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/08—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/10—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to calamitous events, e.g. tornados or earthquakes
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/08—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using communication transmission lines

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

본 발명은 도심지의 건물 지하부분 굴착공사 현장 등과 같은 굴착지의 주변지반에서 지반굴착 공사가 진행되는 과정에서 지하수 수위 변화를 모니터링하여, 시간에 따른 지하수 수두구배의 변화가 사전에 정해둔 기준치 이상으로 급격하게 발생할 경우에는, 지반굴착 공사 주변 지반의 침하 위험도가 높은 것으로 판단하여 경고를 발생시킴으로써, 지반침하에 대한 적절한 대책을 신속하게 수립할 수 있도록 하여 지반침하로 인한 사고를 사전에 효과적으로 예방할 수 있도록 하는 "지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법"과 이러한 방법에 의해 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 여부를 판정하여, 관리자에게 판정결과를 통지하는 "지반침하 위험 경고장치"에 관한 것이다.

Description

지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치{Warning Method and Apparatus for Ground Subsidence using the Monitoring of Ground Water Level}
본 발명은 시간에 따른 지하수의 수위 변화를 모니터링하여 지반의 침하 위험도를 평가함으로써 기준치 이상으로 지반 침하 위험도가 높아지는 여부를 판정하여 필요한 경고를 발하는 방법과, 이러한 방법에 의해 지반침하 위험을 경고하는 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 도심지의 굴착공사 현장 등과 같은 굴착지의 주변지반에서 지반굴착 공사가 진행되는 과정에서 지하수 수위 변화(지하수 수두구배 변화)를 모니터링하여, 시간에 따른 지하수 수두구배의 변화가 사전에 정해둔 기준치 이상으로 급격하게 발생할 경우에는, 지반굴착 공사 주변 지반의 침하 위험도가 높은 것으로 판단하여 경고를 발생시킴으로써, 지반침하에 대한 적절한 대책을 신속하게 수립할 수 있도록 하여 지반침하로 인한 사고를 사전에 효과적으로 예방할 수 있도록 하는 "지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치"에 관한 것이다.
도심지의 지반굴착공사(건물 지하부분) 등을 수행함에 있어서는, 굴착된 부분의 주변 지반 즉, 굴착지의 주변지반에서의 침하 발생이 종종 문제가 된다. 종래에는 굴착지 주변지반에 각종 센서를 설치하여, 센서를 통해서 지반의 침하량을 "직접 측정"하는 방식을 이용하였다. 대한민국 등록특허 제10-0501041호, 등록특허 제10-1514264호 등에는 센서를 지반에 설치하여 지반의 침하량을 직접 측정하는 종래 기술이 소개되어 있다. 그런데 종래 기술처럼 굴착지 주변지반의 침하량을 센서로 직접 측정한다는 것은, 이미 굴착지 주변지반에 이미 침하가 발생하였다는 것인 바, 지반침하로 인한 안전사고 발생을 예방하기 위한 조치를 선제적으로 취하기에는 시간이 촉박하거나 이미 늦은 경우가 될 수 있다.
지반침하로 인한 안전사고를 사전에 효과적으로 예방하려면 지반침하에 대한 적절한 대책을 신속하게 수립하여 선제적으로 대응하여야 하며, 이를 위해서는 지반침하가 실질적으로 발생하기 전에 미리 그 위험도를 파악하여야 필요한 경고조치를 해야만 한다. 그러나 현재까지 제안된 각종 종래 기술은 위에서 예시한 것처럼 지반침하가 발생된 후의 상태를 모니터링하는 수준에 불과한 바, 지반침하로 인한 안전사고 발생의 효율적이고 체계적인 예방을 위한 방안으로는 매우 부족한 것이 현실이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0501041호(2005. 07. 18. 공고). 대한민국 등록특허공보 제10-1514264호(2015. 04. 22. 공고).
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 굴착 장소의 주변에 존재하는 지반(굴착지의 주변지반)에서 지반침하가 발생하기 전에 미리 그 위험도를 신속 정확하게 파악하여 관리자에게 경고함으로써, 굴착지 주변지반의 침하방지를 위한 적절한 대책을 신속하게 수립하여 선제적으로 대응할 수 있어서 굴착지 주변지반의 침하로 인한 안전사고를 사전에 효과적으로 예방할 수 있게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명에서는 굴착지 주변지반의 침하를 발생시키는 주된 원인이 되는 지하수의 수위변화를 모니터링하고, 그 모니터링 결과에 기초하여 굴착지 주변지반의 침하 발생 위험도를 평가함으로써, 굴착지 주변지반의 침하 발생 예측의 정확도 및 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 굴착지 주변지반에 제1, 2수위 관측정을 천공하여 형성하는 단계; 수위측정센서에 의해 제1, 2수위 관측정 내의 지하수 수위를 실시간 측정하는 단계; 수위측정센서로부터의 신호를 이용하여 연산제어장치에서, 사전 설정된 측정시간마다 제1,2수위 관측정 사이 지하수 수두구배 산출하는 단계; 연산제어장치에서, 각 측정시간에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량을 산출하는 단계; 특정 시간을 경계로 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 사전설정된 제1기준값 이하인지를 판단하는 단계; 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제1기준값 이하인 경우에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 없는 "정상" 상태 판정하는 단계; 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제1기준값 초과인 경우에는 후속 측정시간에서의 지하수 수두구배 산출 및 단위시간당 지하수 수두구배 변화량 산출하여, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값 이하인 경우에는 산출된 지하수 수두구배를 측정오차로 판정하고, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값을 초과하는 경우에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 높은 위험 상태로 판정하는 단계; 및 관리자에게 판정결과를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반침하 위험 경고방법이 제공된다.
또한 본 발명에서는 굴착지 주변지반에 천공된 제1, 2수위 관측정 내에 각각 배치되어 굴착이 진행되는 동안에 제1, 2수위 관측정 내의 지하수 수위를 실시간으로 측정하는 수위측정센서; 및 수위측정센서로부터의 신호를 수신하여 연산하는 연산제어장치를 포함하며; 상기한 지반침하 위험경고방법에 의해 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 여부를 판정하여, 관리자에게 판정결과를 통지하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 지반침하 위험 경고장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 굴착지 주변지반의 침하를 발생시키는 주된 원인이 되는 지하수의 수위변화를 모니터링하고, 그 모니터링 결과에 기초하여 굴착지 주변지반의 침하 발생 위험도를 평가함으로써, 굴착지 주변지반의 침하 발생 예측의 정확도 및 신뢰도가 크게 향상되는 효과가 발휘된다.
특히, 본 발명에서는 굴착 장소의 주변이 존재하는 지반(굴착지의 주변지반)에서 지반침하가 발생하기 전에 미리 그 위험도를 신속 정확하게 파악하여, 관리자에게 경고함으로써, 굴착지 주변지반의 침하방지를 위한 적절한 대책을 신속하게 수립하여 선제적으로 대응할 수 있게 되어 굴착지 주변지반의 침하로 인한 안전사고를 사전에 효과적으로 예방할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
도 1 내지 도 3은 각각 굴착지의 굴착정도에 따라 굴착지 주변지반에서의 지하수위 변화를 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지반침하 위험 경고방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 5 내지 도 7은 각각 시간에 따른 지하수 수두구배 측정값 그래프의 예를 보여주는 그래프도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 3에는 각각 본 발명에 따른 지반침하 위험 경고방법을 설명하기 위하여, 굴착지의 굴착정도에 따라 굴착지 주변지반에서의 지하수위 변화를 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 본 발명에 따른 지반침하 위험 경고방법에 대한 개략적인 흐름도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 지반침하 위험 경고방법에서는, 굴착지 주변지반(D)에 복수개의 수위 관측정(觀測井)을 연직하게 천공 형성하고, 굴착지(E)를 소정 깊이로 굴착한 상태에서 시간이 경과됨에 따른 지하수의 수두구배 변화를 모니터링하게 된다. 이를 위해서, 우선 도 1에 도시된 것처럼, 굴착지 주변지반에는 복수개의 수위 관측정을 연직하게 천공 형성한다(단계 S1). 도 1에서 점선으로 표시된 것은 굴착지(E)의 경계선 즉, 굴착경계선을 나타내는 것으로서, 복수개의 수위 관측정은 굴착경계선으로부터 점차 멀어지는 위치에 각각 간격을 두고 형성되는데, 편의상 굴착지(E)에 더 가까운 위치의 수위 관측정을 "제1수위 관측정(1)"라고 기재하고, 이보다 굴착지(E)로부터 더 멀리 위치하는 수위 관측정을 "제2수위 관측정(2)"라고 기재한다. 제1,2수위 관측정(1, 2)을 천공한 후에는 각각의 수위 관측정 내에, 지하수 수위를 측정할 수 있는 수위측정기를 설치하여 각 수위 관측정 내에서의 지하수 수위를 실시간으로 모니터링하여 측정한다(단계 S2). 도 1 내지 도 3에서 도면부호 W로 표시된 선은 지하수 수위를 이은 선 즉, "지하수 수위선"을 나타낸다. 도 1에 도시된 상태 즉, 아직 굴착지(E)가 굴착되지 않은 상태에서는 굴착지 주변지반(D)에 형성된 제1,2수위 관측정(1, 2)에서의 지하수 수위는 동일한 상태에 있게 된다.
도 1의 상태에 후속하여 도 2에 도시된 것처럼 굴착지가 소정 깊이로 굴착되면, 굴착지 주변지반(D)에서의 지하수 수위는 굴착지(E)로 접근해갈수록 점차 낮아지게 된다. 따라서 도 2에 도시된 것처럼 지하수 수위선(W)은 굴착경계선으로부터 점점 멀어질수록 상승하는 곡선 형태가 된다. 그리고 굴착지가 더욱 깊게 굴착될수록 도 3에 도시된 것처럼 지하수 수위선(W)은 굴착경계선으로부터 점점 멀어질수록 상승하되 그 상승하는 경사가 매우 급한 형태의 곡선 형태를 이루게 된다.
본 발명에서는 앞서 언급한 것처럼 굴착지의 굴착을 진행한 후에는, 시간이 경과됨에 따른 지하수의 수두구배 변화를 모니터링하고, 이에 기초하여 각 굴착 단계에서의 굴착지 주변지반 침하 위험도를 평가하게 된다.
구체적으로 본 발명에서는 굴착지 주변지반에 천공된 제1,2수위 관측정(1, 2) 내에 수위측정센서를 설치하여, 굴착지의 굴착을 진행하는 동안에 수위측정센서를 이용하여 제1,2수위 관측정(1, 2) 내의 지하수 수위를 각각 실시간으로 측정하여, 각 측정시간마다의 지하수 수두구배를 산정한다(단계 S3). 즉, 제1,2수위 관측정(1, 2) 내에 구비된 수위측정센서를 통해서 계측된 지하수 수위 측정값은 컴퓨터 등으로 이루어진 연산제어장치(도면에서는 도시를 생략함)로 전달되고, 연산제어장치에서는 제1,2수위 관측정의 센서로부터의 신호로 수신한 지하수 수위 측정값을 이용하여 각 측정시간별 지하수 수두구배를 산출하는 것이다. 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00001
는 아래의 수학식 1로 정의된다.
Figure 112018116327902-pat00002
위의 수학식 1에서 분모에 기재된 영어 소문자
Figure 112018116327902-pat00003
은 두 개의 지하수 관측정 사이의 수평거리 즉, 제1,2수위 관측정(1, 2) 사이의 수평거리를 의미하며, 분자로 기재된
Figure 112018116327902-pat00004
는 두 개의 지하수 관측정 사이의 지하수 수두차를 의미한다.
이와 같이, 본 발명에서는 굴착지를 굴착해가면서 제1,2수위 관측정(1, 2) 각각에서의 지하수 수위를 모니터링함으로써, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00005
에서의 제1,2수위 관측정(1, 2) 사이의 지하수 수두구배를 산출한다. 즉, 사전에 정해놓은 시간간격마다 즉, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00006
에서 각각 측정된 지하수 수위 측정값을 이용하여 제1,2수위 관측정(1, 2) 사이의 지하수 수두차를 연산하고, 수학식 1에 따라 제1,2수위 관측정(1, 2) 사이의 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00007
,
Figure 112018116327902-pat00008
,
Figure 112018116327902-pat00009
, ...
Figure 112018116327902-pat00010
,
Figure 112018116327902-pat00011
,
Figure 112018116327902-pat00012
, ...를 각각 산출하는 것이다.
후속하여 연산제어장치에서는 각 측정시간에서의 "단위시간당 지하수 수두구배 변화량"을 산출한다(단계 S4). 구체적으로 연산제어장치에서는 단계 S4를 수행하여 측정시간
Figure 112018116327902-pat00013
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00014
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00015
과, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00016
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00017
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00018
을 각각 산출하는 것이다.
상기한 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00019
및
Figure 112018116327902-pat00020
은 각각 아래의 수학식 2 및 수학식 3에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112018116327902-pat00021
Figure 112018116327902-pat00022
도 5 내지 도 7에는 각각 시간에 따른 지하수 수두구배 측정값 그래프의 예를 보여주는 그래프도가 도시되어 있는데, 구체적으로 도 5에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 없는 "정상"상태일 때의 시간에 따른 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00023
의 측정값 그래프의 일예가 도시되어 있다. 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 없는 "정상"상태에서는 단위시간당 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00024
의 변화량은 일정하다. 즉, 도 5에 도시된 것처럼, x축을 시간축으로 하고 y축을 지하수 수두구배 측정값으로 하여 그래프를 도시하였을 때, 지하수 수두구배 측정값 그래프의 기울기는 거의 일정하게 된다. 즉, 각 측정시간에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00025
,
Figure 112018116327902-pat00026
및
Figure 112018116327902-pat00027
는 거의 동일한 것이다.
도 6에는 특정 시간을 경계로 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00028
가 급격히 변화된 상태를 예시하는 도 5에 대응되는 시간에 따른 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00029
측정값 그래프의 일예가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 시간
Figure 112018116327902-pat00030
를 경계로 하여
Figure 112018116327902-pat00031
부터 지하수 수두구배가 급격하게 증가되어 단위시간당 지하수 수두구배 변화량 커진다면, 이는 굴착지 주변지반에서의 지하수 수두구배에 큰 변화가 발생한 것으로서 지하수 수위에 매우 급격한 변화가 발생한 것을 의미하며, 결국 굴착지 주변지반에서의 지반 침하 발생 가능성이 매우 높은 상태 즉, 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험도가 높아진 것이 된다.
한편, 시간
Figure 112018116327902-pat00032
를 경계로 하여 시간
Figure 112018116327902-pat00033
부터 지하수 수두구배가 급격하게 증가되어 측정시간
Figure 112018116327902-pat00034
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00035
사이에서의 단위 시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00036
이 증가되었지만, 시간
Figure 112018116327902-pat00037
를 지나 시간
Figure 112018116327902-pat00038
에 이르러서는 지하수 수두구배가 줄어들어서 측정시간
Figure 112018116327902-pat00039
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00040
사이에서의 단위 시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00041
가 감소할 경우, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00042
에서 지하수 수두구배가 큰 측정값을 가지는 것은 "측정오차"에 해당하게 된다. 도 7에는 이와 같이 시간
Figure 112018116327902-pat00043
에서의 지하수 수두구배 측정값
Figure 112018116327902-pat00044
이 측정오차에 해당하는 예를 보여주는 도 5에 대응되는 시간에 따른 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00045
측정값 그래프의 일예가 도시되어 있다.
따라서 각 측정시간에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량 산출 단계를 수행한 후, 연산제어장치에서는, 특정 시간을 경계로 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00046
가 급격히 변화되어 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 사전에 설정된 제1기준값 이하인지를 판단하는 작업을 수행한다(단계 S5). 즉, 연산제어장치에서는 산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율을 연산한 후, 아래의 수학식 4의 성립 여부를 판단하는 것이다.
Figure 112018116327902-pat00047
수학식 4가 성립하는 경우는 측정시간
Figure 112018116327902-pat00048
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00049
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00050
이, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00051
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00052
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00053
에 비하여 크게 변화되지 않는 것이 되는 바, 이 경우에는 도 5의 경우처럼 시간경과에 따른 지하수 수두구배 변화가 크지 않는 것을 의미하며, 따라서 연산제어장치에서는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 없는 "정상"상태로 판정하게 된다(단계 S6).
반면에 만일 수학식 4가 성립하지 않는 경우에는, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00054
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00055
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00056
이, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00057
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00058
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00059
에 비하여 상당히 크게 변화된 경우인데, 이러한 결과는 측정시간
Figure 112018116327902-pat00060
에서 측정, 산출된 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00061
이 측정오차에 해당하거나 또는 측정시간
Figure 112018116327902-pat00062
이후부터는 지하수 수두구배 변화량이 크게 증가하는 경우에 해당하게 된다. 따라서 위의 단계 S5에서 수학식 4가 성립하지 않는 것으로 판정되면, 연산제어장치는 후속하여 측정시간
Figure 112018116327902-pat00063
에서의 제1,2수위 관측정(1, 2) 사이 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00064
를 산출하고, 아래의 수학식 5를 이용하여 측정시간
Figure 112018116327902-pat00065
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00066
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00067
을 산출한다(단계 S7). 위에서 제1기준값은 예를 들어 10% 즉, 0.1로 할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112018116327902-pat00068
그리고 후속하여 연산제어장치에서는, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00069
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00070
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00071
과, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00072
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00073
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00074
를 비교하여, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 사전에 설정된 제2기준값 이상이 되었는지를 판단한다(단계 S8). 즉, 아래의 수학식 6으로 기재된 것이 성립하는지의 여부를 판단하는 것이다.
Figure 112018116327902-pat00075
만일 수학식 6이 성립하는 경우 즉, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00076
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00077
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00078
이, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00079
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00080
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00081
에 비하여 크게 변화되지 않은 경우, 연산제어장치에서는, 도 7의 경우처럼 측정시간
Figure 112018116327902-pat00082
에서 측정, 산출된 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00083
이 "측정오차"에 해당하는 것으로 판정하게 된다(단계 S9). 측정오차로 판정된 지하수 수두구배 값은 판정기준이 되는 정식 데이터에서 제외된다.
반면에 만일 수학식 6이 성립하지 않는 경우는 측정시간
Figure 112018116327902-pat00084
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00085
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00086
이, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00087
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00088
사이에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량
Figure 112018116327902-pat00089
에 비하여 상당히 크게 변화된 것을 의미한다. 이러한 상태는 결국 측정시간
Figure 112018116327902-pat00090
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00091
사이에서 지하수 수두구배가 크게 변화하였고, 측정시간
Figure 112018116327902-pat00092
과 측정시간
Figure 112018116327902-pat00093
사이에서도 지하수 수두구배가 크게 변화하였다는 것을 의미하는 바, 연산제어장치에서는 도 6에 도시된 경우처럼 지하수 수위에 매우 급격한 변화가 발생한 것으로 간주하여 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 높은 "위험" 상태로 판정한다(단계 S10).
연산제어장치에서는 상기한 과정에서 판정된 결과 즉, "정상" 상태 판정 및 "위험" 상태 판정 결과를 각각 관리자에게 통지하게 되는데, "위험" 상태로 판정되는 경우, 관리자에게 "지반 침하 위험 경고"를 발하게 된다(단계 S11). 위에서 제2기준값 역시 예를 들어 10%로 할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 없는 "정상" 상태 판정된 경우 및 산출된 지하수 수두구배
Figure 112018116327902-pat00094
를 측정오차로 판정한 경우에도 각각 그 판정 결과가 연산제어장치에 의해 관리자에게 통지된다.
본 발명에서 연산제어장치는 컴퓨터 특히, 휴대용 컴퓨터, 휴대전화와 같은 휴대 단말기 등으로 구현될 수 있으며, 수위측정센서와는 유무선으로 신호를 송수신할 수 있고, 영상, 음향 등을 통해서 관리자에게 판정 결과 및 경고를 통지할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터 등에서 구동되는 소프트웨어에 의해 실행될 수 있다.
상기한 본 발명에서는, 굴착지 주변지반의 침하를 발생시키는 주된 원인이 되는 지하수의 수위변화를 모니터링하고, 그 모니터링 결과에 기초하여 굴착지 주변지반의 침하 발생 위험도를 평가함으로써, 굴착지 주변지반의 침하 발생 예측의 정확도 및 신뢰도가 크게 향상되는 효과가 발휘된다.
특히, 본 발명에서는 굴착 장소의 주변이 존재하는 지반(굴착지의 주변지반)에서 지반침하가 발생하기 전에 미리 그 위험도를 신속 정확하게 파악하여, 관리자에게 경고함으로써, 굴착지 주변지반의 침하방지를 위한 적절한 대책을 신속하게 수립하여 선제적으로 대응할 수 있게 되어 굴착지 주변지반의 침하로 인한 안전사고를 사전에 효과적으로 예방할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
1: 제1수위 관측정
2: 제2수위 관측정
3: 연산제어장치

Claims (2)

  1. 굴착지 주변지반에 제1, 2수위 관측정을 천공하여 형성하는 단계;
    굴착이 진행되는 동안에 수위측정센서에 의해 제1, 2수위 관측정 내의 지하수 수위를 실시간 측정하는 단계;
    수위측정센서로부터의 신호를 이용하여 연산제어장치에서, 사전 설정된 측정시간마다 제1, 2수위 관측정 사이 지하수 수두구배 산출하는 단계;
    연산제어장치에서, 각 측정시간에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량을 산출하는 단계;
    산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율을 산출하여, 산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 사전설정된 제1기준값 이하인지를 판단하는 단계;
    산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제1기준값 이하인 경우에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 없는 "정상" 상태 판정하는 단계;
    산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제1기준값 초과인 경우에는 후속 측정시간에서의 지하수 수두구배, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량, 및 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율을 산출하여, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값 이하인지 여부를 판단하여, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값 이하인 경우에는 산출된 지하수 수두구배를 측정오차로 판정하고, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값을 초과하는 경우에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 높은 위험 상태로 판정하는 단계; 및
    관리자에게 판정결과를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반침하 위험 경고방법.
  2. 굴착지 주변지반에 천공된 제1, 2수위 관측정 내에 각각 배치되어 굴착이 진행되는 동안에 제1, 2수위 관측정 내의 지하수 수위를 실시간으로 측정하는 수위측정센서; 및
    수위측정센서로부터의 신호를 이용하여 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 여부를 판정하여, 관리자에게 판정결과를 통지하는 연산제어장치를 포함하며;
    연산제어장치에서는 사전 설정된 측정시간마다 제1, 2수위 관측정 사이 지하수 수두구배 산출하고, 각 측정시간에서의 단위시간당 지하수 수두구배 변화량을 산출하하며, 산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율을 산출하여, 산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 사전설정된 제1기준값 이하인지를 판단하고, 산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제1기준값 이하인 경우에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험 없는 "정상" 상태 판정하며, 산출된 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제1기준값 초과인 경우에는 후속 측정시간에서의 지하수 수두구배, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량, 및 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율을 산출하여, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값 이하인지 여부를 판단하여, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값 이하인 경우에는 산출된 지하수 수두구배를 측정오차로 판정하고, 단위시간당 지하수 수두구배 변화량의 변화율이 제2기준값을 초과하는 경우에는 굴착지 주변지반의 지반 침하 위험이 높은 위험 상태로 판정하는 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 지반침하 위험 경고장치.
KR1020180144807A 2018-11-21 2018-11-21 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치 KR101989975B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180144807A KR101989975B1 (ko) 2018-11-21 2018-11-21 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180144807A KR101989975B1 (ko) 2018-11-21 2018-11-21 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101989975B1 true KR101989975B1 (ko) 2019-06-19

Family

ID=67104110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180144807A KR101989975B1 (ko) 2018-11-21 2018-11-21 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101989975B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102140963B1 (ko) 2019-12-31 2020-08-04 김상일 인프라의 위험상태 검사방법
KR102215660B1 (ko) 2020-02-24 2021-02-16 윤필선 IoT 기반 라이다 센서 기술을 이용한 지하수 모니터링 시스템
CN116007576A (zh) * 2023-02-14 2023-04-25 成都建工第三建筑工程有限公司 一种基于人工智能分析的道路沉降检测系统及方法
CN116050624A (zh) * 2023-02-03 2023-05-02 广西海川路桥建设有限公司 一种公路道路施工综合监测方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100501041B1 (ko) 2002-12-20 2005-07-18 코오롱건설주식회사 반사시트를 이용한 지반침하 측정장치 및 방법
KR101514264B1 (ko) 2013-04-26 2015-04-22 한국전기연구원 중력센서를 이용한 지반 침하 측정방법
KR101793360B1 (ko) * 2016-01-25 2017-11-03 동아대학교 산학협력단 지반변형 억제 시스템 및 억제 방법
KR101843339B1 (ko) * 2017-11-27 2018-03-29 주식회사 지오그린21 유류 지하저장공동 주변의 지하수위 위험도 평가방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100501041B1 (ko) 2002-12-20 2005-07-18 코오롱건설주식회사 반사시트를 이용한 지반침하 측정장치 및 방법
KR101514264B1 (ko) 2013-04-26 2015-04-22 한국전기연구원 중력센서를 이용한 지반 침하 측정방법
KR101793360B1 (ko) * 2016-01-25 2017-11-03 동아대학교 산학협력단 지반변형 억제 시스템 및 억제 방법
KR101843339B1 (ko) * 2017-11-27 2018-03-29 주식회사 지오그린21 유류 지하저장공동 주변의 지하수위 위험도 평가방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102140963B1 (ko) 2019-12-31 2020-08-04 김상일 인프라의 위험상태 검사방법
KR102215660B1 (ko) 2020-02-24 2021-02-16 윤필선 IoT 기반 라이다 센서 기술을 이용한 지하수 모니터링 시스템
WO2021172719A1 (ko) 2020-02-24 2021-09-02 윤필선 Iot 기반 라이다 센서 기술을 이용한 지하수 모니터링 시스템
CN116050624A (zh) * 2023-02-03 2023-05-02 广西海川路桥建设有限公司 一种公路道路施工综合监测方法及系统
CN116050624B (zh) * 2023-02-03 2023-08-22 广西海川路桥建设有限公司 一种公路道路施工综合监测方法及系统
CN116007576A (zh) * 2023-02-14 2023-04-25 成都建工第三建筑工程有限公司 一种基于人工智能分析的道路沉降检测系统及方法
CN116007576B (zh) * 2023-02-14 2023-06-09 成都建工第三建筑工程有限公司 一种基于人工智能分析的道路沉降检测系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101989975B1 (ko) 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고방법 및 지반침하 위험 경고장치
CN111042866B (zh) 一种多物理场协同的突水监测方法
KR101643305B1 (ko) 지하매설물 파손 위험 감지시스템 및 방법
CN104452836A (zh) 一种深基坑支护结构的稳定性检测预警方法
CN109238532A (zh) 基于光纤布里渊散射光的管道受力状态分析方法及系统
US7832274B1 (en) System and method for pneumatic scour detection
JP6172825B1 (ja) 斜面安定化工法、斜面安定化構造、土構造物の管理方法、及び土構造物の管理システム
KR100812389B1 (ko) 사면 붕괴 감시를 위한 측정방법
CN115075886B (zh) 煤巷掘进全周期多尺度突出危险时空预警与消突检验方法
CN110057310B (zh) 一种人工挖孔桩变形监测报警方法及系统
CN112799123B (zh) 一种软硬围岩过渡段钻爆施工振动探测方法及相关设备
CN211523299U (zh) 一种基坑工程安全监测监督装置
JP6775970B2 (ja) 埋設物探査装置、掘削システム及び埋設物探査方法
KR101182414B1 (ko) 온도 모니터링을 이용한 산사태 예측 방법
KR101781409B1 (ko) 베인시험장치로 측정한 지반의 전단강도를 분석하여 지반함몰을 예측하는 지반함몰 상시 및 확인감시방법 및 시스템
CN115711157A (zh) 基于采动磁场分布式监测的煤层突出危险区域识别方法
JPH0829247A (ja) 埋設物探知方法および装置
CN104912122A (zh) 基坑工程监测数据报警级别的判定方法
Hiraoka et al. A full-scale model test for predicting collapse time using displacement of slope surface during slope cutting work
CN110532703B (zh) 一种用于海域段海底隧道的海床安全性管理方法及系统
KR20160075889A (ko) 지반 및 연관구조물 안전 감시 시스템에서 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법
JP6401352B1 (ja) 山留め管理システム及び山留め管理方法
CN112767656A (zh) 一种露天矿山滑坡灾害预警方法及系统
KR101501904B1 (ko) 레이저 거리계를 이용한 굴진면 변위 감시 시스템 및 방법
KR101870955B1 (ko) 지반상태 탐지 시스템 및 탐지 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant