KR102321080B1 - In situ ground property detection system - Google Patents

In situ ground property detection system Download PDF

Info

Publication number
KR102321080B1
KR102321080B1 KR1020200051191A KR20200051191A KR102321080B1 KR 102321080 B1 KR102321080 B1 KR 102321080B1 KR 1020200051191 A KR1020200051191 A KR 1020200051191A KR 20200051191 A KR20200051191 A KR 20200051191A KR 102321080 B1 KR102321080 B1 KR 102321080B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dynamic
head
striking
unit
strain
Prior art date
Application number
KR1020200051191A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
변용훈
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
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 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020200051191A priority Critical patent/KR102321080B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102321080B1 publication Critical patent/KR102321080B1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/022Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating mechanical properties of the soil
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/30Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
    • G01N3/303Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight generated only by free-falling weight
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2200/00Geometrical or physical properties
    • E02D2200/16Shapes
    • E02D2200/1692Shapes conical or convex
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00Miscellaneous
    • E02D2600/10Miscellaneous comprising sensor means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0069Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0075Strain-stress relations or elastic constants

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a system for detecting the in situ recovery modulus of the strata of interest. The system comprises: a dynamic strike unit which performs a dynamic strike for each stratum depth; a measuring unit for measuring a load-displacement signal due to a dynamic blow; and an operation unit for processing data obtained from the measuring unit. The mechanical properties of a ground material can be detected by the depth of the strata.

Description

원위치 지반 특성 검출 시스템{IN SITU GROUND PROPERTY DETECTION SYSTEM}In situ ground property detection system {IN SITU GROUND PROPERTY DETECTION SYSTEM}

원위치 지반 특성 검출 시스템이 개시된다.An in situ ground characteristic detection system is disclosed.

미국도로교통협회(American Association of State Highway and Transportion Ofiicials; AASHTO)는 CBR값 또는 R값과 같은 지반의 강도가 아닌, 재료의 역학적 특성인 회복 탄성계수(MR)를 적용한 설계법을 추천하고 있다. 이에, 관심 지층으로 관입이 이루어진 상태에서 해당 지층에 동적 타격을 수행함에 따른 힘-변위의 동적 신호가 측정되고, 측정된 동적 신호에 기초하여 지반을 이루는 재료의 회복 탄성계수를 산정할 수 있다.American Highway and Transportation Association (American Association of State Highway and Transportion Ofiicials; AASHTO) has like design method apply the Resilient Modulus (M R), the mechanical properties of the material rather than the strength of the soil, such as CBR value or R-value. Accordingly, a force-displacement dynamic signal is measured by performing a dynamic strike on the stratum in a state where penetration into the stratum of interest is made, and the elastic modulus of recovery of the material constituting the ground may be calculated based on the measured dynamic signal.

지반을 이루는 관심 지층의 재료의 물성 중 한 종류인 강성(stiffness)이 응력 대 변형률 그래프에서 변형률이 작은 영역에서 파라미터로 다뤄지며, 여기서 탄성계수 등이 도출될 수 있다. 일반적으로, 지반에 동적 하중을 가할 시, 응력이 주기적으로 나오고, 발생한 총 변형률은 소성 변형으로 인한 소성 변형률과 탄성 변형으로 인한 회복 변형률의 합이다. 탄성계수는 이 총 변형률에 대한 위 응력의 비율로 산정된다. 여기에 더 나아가, 소성 변형으로 인한 소성 변형률을 제외하여 탄성 변형으로 인한 회복 변형률만을 고려하여 회복 변형률에 대한 응력의 비율로 산정한 것이 회복 탄성계수다. 이 회복 탄성계수로 인하여, 도로 설계 등을 위한 지반 특성 해석에 보다 더 정확한 예측이 제공될 수 있다.Stiffness, which is one of the physical properties of the material of the stratum of interest constituting the ground, is treated as a parameter in the region where the strain is small in the stress versus strain graph, and the elastic modulus and the like can be derived from it. In general, when a dynamic load is applied to the ground, the stress is periodically released, and the resulting total strain is the sum of the plastic strain due to plastic deformation and the recovery strain due to elastic deformation. The modulus of elasticity is calculated as the ratio of the above stress to this total strain. Furthermore, the recovery elastic modulus is calculated as the ratio of stress to recovery strain by considering only recovery strain due to elastic deformation, excluding plastic strain due to plastic deformation. Due to the elastic modulus of recovery, a more accurate prediction can be provided for analysis of ground characteristics for road design and the like.

전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다. The above-mentioned background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the disclosure of the present application, and it cannot be said that it is necessarily known technology disclosed to the general public prior to the present application.

한국공개특허공보 제10-2014-0062840호(2014.05.26. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2014-0062840 (published on May 26, 2014)

일 실시예에 목적은 관심 지층의 원 위치에서 동적 타격을 수행하는 관입 시험기를 이용해서 그 지점에서의 회복 탄성계수를 검출하는 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of one embodiment to provide a system for detecting the elastic modulus of recovery at a point using a penetration tester that performs a dynamic strike at an in situ location of a formation of interest.

일 실시예에 따른 관심 지층의 원위치 회복 탄성계수 검출을 위한 시스템은 지층 깊이별 동적 타격을 수행하는 동적타격부; 동적 타격에 의한 하중-변위 신호를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부로부터 얻은 데이터를 가공하는 연산부;를 포함할 수 있고, 지반 재료의 역학적 특성을 지층 깊이별로 검출할 수 있다.A system for detecting an in-situ recovery elastic modulus of a stratum of interest according to an embodiment includes: a dynamic striking unit that performs a dynamic strike for each stratum depth; a measuring unit for measuring a load-displacement signal due to a dynamic blow; and an operation unit for processing the data obtained from the measurement unit; may include, and detect the mechanical properties of the ground material for each stratum depth.

일 측에 따르면, 상기 측정부는 상기 동적 타격부의 동적 타격으로 인한 동적 하중 응답을 측정하는 제1 센서; 및 상기 동적 타격부의 동적 타격으로 인한 동적 변위 응답을 측정하는 제2 센서;를 포함할 수 있다.According to one side, the measuring unit a first sensor for measuring a dynamic load response due to the dynamic striking of the dynamic striking unit; and a second sensor for measuring a dynamic displacement response due to the dynamic striking of the dynamic striking unit.

일 측에 따르면, 상기 연산부는, 축방향 하중 중 최대 하중을 선택하고, 상기 최대 하중을 단면적으로 나눠 축방향 응력으로 산정할 수 있고 동적 타격부의 동적 타격 반복 중에 첫번째 동적 타격으로부터의 동적 변위 응답만을 선택하고, 상기 동적 변위 응답으로부터 변형률을 산정할 수 있다.According to one side, the calculation unit selects the maximum load among the axial loads, divides the maximum load by the cross-sectional area to calculate the axial stress, and only the dynamic displacement response from the first dynamic strike during the dynamic striking repetition of the dynamic striking unit can be selected, and the strain can be calculated from the dynamic displacement response.

일 측에 따르면, 상기 연산부는 상기 변형률에서 소성 변형률을 제외한 회복 변형률을 추출하고 상기 회복 변형률 및 상기 축방향 응력을 통해 회복 탄성계수를 산출할 수 있다. According to one side, the calculating unit may extract a recovery strain excluding the plastic strain from the strain, and calculate a recovery elastic modulus through the recovered strain and the axial stress.

일 측에 따르면, 상기 회복 탄성계수는 다음을 통해 얻어지고,

Figure 112020043561678-pat00001
여기서, Mr은 회복 탄성계수고, σ d 은 축방향 응력이고 ε r 은 회복 변형률을 나타낸다. According to one side, the elastic modulus of recovery is obtained through the following,
Figure 112020043561678-pat00001
Here, Mr is the elastic modulus of recovery, σ d is the axial stress and ε r is the recovery strain.

일 측에 따르면, 상기 동적 타격부는, 관심 지층의 지반 재료 특성 측정을 위한 관입시험기를 포함하고, 상기 관입시험기는, 지지부; 및 상기 지지부에 결합되고, 관심 지층에 대해 동적 타격을 수행하는 헤드;를 포함할 수 있고, 상기 헤드는 관심 지층을 관입하는 선단부를 구비하고, 상기 헤드의 선단부는 동일 평면을 이루는 플랫부를 포함할 수 있고, 상기 헤드의 적어도 일부는 관입 방향을 따라 상기 헤드의 단면적이 넓어지게 상기 헤드의 직경이 증가하도록 형성될 수 있다.According to one side, the dynamic striking unit, including a penetration tester for measuring the properties of the ground material of the stratum of interest, the penetration tester, the support; and a head coupled to the support and performing a dynamic strike against the formation of interest, wherein the head has a tip penetrating the formation of interest, and the tip of the head includes a flat portion forming the same plane At least a portion of the head may be formed to increase the diameter of the head so that the cross-sectional area of the head increases along the penetration direction.

일 측에 따르면, 설정 모드에 기초하여 상기 헤드의 동적 타격 에너지를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있고, 상기 설정 모드는 상기 헤드가 지반을 관입하는 관입 모드; 및 상기 지반의 동적 강성을 측정하는 동적 반응 시험 모드;를 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 관입 모드에서 제1 동적 타격 에너지로 상기 헤드가 동적 타격을 수행하고 상기 동적 반응 시험 모드에서 상기 제1 동적 타격 에너지보다 작은 제2 동적 타격 에너지로 상기 헤드가 동적 타격을 수행하도록 상기 헤드의 동적 타격 에너지를 조절할 수 있다.According to one side, based on the setting mode may further include a control unit for adjusting the dynamic strike energy of the head, the setting mode is a penetration mode in which the head penetrates the ground; and a dynamic reaction test mode for measuring the dynamic stiffness of the ground, wherein the control unit performs a dynamic strike by the head with a first dynamic striking energy in the penetration mode, and the second in the dynamic reaction test mode The dynamic striking energy of the head may be adjusted so that the head performs the dynamic striking with a second dynamic striking energy less than 1 dynamic striking energy.

일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템은 지면 하부의 복합 구조의 지층들의 각각의 회복 탄성계수를 평가할 수 있다.The in-situ ground characteristic detection system according to an embodiment may evaluate the elastic modulus of recovery of each of the layers of the composite structure below the ground.

일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템은 관심 지층의 동적 신호를 안정적으로 획득할 수 있다.The in-situ ground characteristic detection system according to an embodiment may stably acquire a dynamic signal of a stratum of interest.

일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템은 탄성계수에 영향을 미치는 수분 함량 및 동적타격부 낙하 높이를 관찰할 수 있다.The in-situ ground characteristic detection system according to an embodiment may observe the moisture content and the dynamic impact part drop height affecting the elastic modulus.

일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the in-situ ground characteristic detection system according to an embodiment are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템의 구성요소들을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템을 통한 회복 탄성계수를 산출하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4(a)는 일 실시예에 따른 측정부의 제1 센서로 측정된 동적 응답 중 힘의 임펄스 응답을 나타낸다.
도 4(b)는 일 실시예에 따른 측정부의 제1센서로 측정된 동적 응답 중 가속도의 임펄스 응답을 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 반복 하중에 의한 총 변형률(εt,), 회복 변형률(εr), 및 소성 변형률(εp)의 응답을 나타낸다.
도 6(a)는 관입시험기의 헤드가 낙하하는 높이에 따른 힘의 변화를 나타낸다.
도 6(b)는 관입시험기의 헤드가 낙하하는 높이에 따른 변위의 변화를 나타낸다.
도 7은 관입시험기의 헤드가 낙하하는 높이 및 수분 함량의 영향에 따른 회복 탄성계수의 변화를 나타낸다.
1 is a diagram schematically illustrating an in-situ characteristic detection system according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating components of an in-situ characteristic detection system according to an embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating a process of calculating a recovery elastic modulus through an in-situ characteristic detection system according to an embodiment.
4A illustrates an impulse response of a force among dynamic responses measured by a first sensor of a measurement unit according to an exemplary embodiment.
4B illustrates an impulse response of acceleration among dynamic responses measured by the first sensor of the measurement unit according to an exemplary embodiment.
5 illustrates responses of a total strain (ε t , ), a recovered strain (ε r ), and a plastic strain (ε p ) due to a cyclic load according to an embodiment.
Figure 6 (a) shows the change in force according to the height from which the head of the penetration tester falls.
Figure 6 (b) shows the change in displacement according to the height from which the head of the penetration tester falls.
7 shows the change in the elastic modulus of recovery according to the influence of the height from which the head of the penetration tester falls and the moisture content.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for description purposes only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.

본원에서 사용하는 용어 "관입(貫入)(interpenetration)"은 어떠한 구성요소가 대상체를 관통하여 삽입되는 것을 말한다. 여기서, 대상체는 복수 개의 지층들이 이루는 지반을 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원의 관입 시험기는 지반의 임의의 적어도 하나 이상의 지층을 관통하여 지반 내로 삽입될 수 있다.As used herein, the term “interpenetration” refers to insertion of a component through an object. Here, the object may be used as a concept including a ground formed by a plurality of strata. For example, the penetration tester of the present disclosure may be inserted into the ground by penetrating any at least one or more formations of the ground.

본원에서 사용하는 용어 "강성(stiffness)"은 대상체에 힘을 인가함에 따라 측정되는 파라미터의 관계, 예를 들면 힘-변위 관계 또는 응력-변형률 관계에서, 그 파라미터(예를 들어, 변위, 변형률)의 크기가 상대적으로 작은 영역에서 언급된다. 특히, 지반 내 지층의 강성을 측정한다는 것은 입력 파라미터인 심도(depth)가 상대적으로 얕은 부분의 강성을 측정하는 것을 의미한다.As used herein, the term “stiffness” refers to a parameter (eg, displacement, strain) in a relationship of a parameter measured as a force is applied to an object, for example, a force-displacement relationship or a stress-strain relationship. is mentioned in a relatively small area. In particular, measuring the stiffness of the strata in the ground means measuring the stiffness of a portion having a relatively shallow input parameter, depth.

본원에서 사용하는 용어 "동적 강성 측정"은 동적 에너지를 이용하여 강성을 측정하는 것을 의미한다.As used herein, the term “dynamic stiffness measurement” means measuring stiffness using dynamic energy.

본원에서 사용하는 용어 "관심 지층(interest stratum)"은 원하는 파라미터의 측정이 이루어지는 지층을 말한다.As used herein, the term “interest stratum” refers to a stratum in which a measurement of a desired parameter is made.

본원에서 사용하는 용어 "원위치(in-situ)"는 대상체를 이루는 물질이 있는 바로 그 위치를 말한다. 여기서, 대상체를 이루는 물질은 흙(soil) 등을 예로 들 수 있다. 따라서, 원위치에서 관심 지층의 동적 강성을 측정한다는 것은 외부에서 다른 간접적인 수단(예를 들어, 음파 등)을 통해 관심 지층의 동적 강성을 측정하는 것이 아니라, 관심 지층이 있는 바로 그 위치에서 직접적으로 관심 지층의 동적 강성을 측정한다는 것을 의미할 수 있다.As used herein, the term “in-situ” refers to the very location of a substance constituting an object. Here, the material constituting the object may be soil or the like. Therefore, measuring the dynamic stiffness of the stratum of interest in situ does not mean measuring the dynamic stiffness of the stratum of interest through other indirect means (eg, sound waves, etc.) from the outside, but directly at the location of the stratum of interest. It may mean measuring the dynamic stiffness of the strata of interest.

본원에서 사용하는 용어 "탄성계수(elastic modulus)"는 응력 대 변형률의 비율로 정의되며, "탄성계수"의 하위 등급에 속하는 "회복 탄성계수(resilient modulus)"는 응력 대 소성변형을 제외한 탄성변형으로 인한 회복 변형률의 비율로 정의된다. As used herein, the term “elastic modulus” is defined as the ratio of stress to strain, and “resilient modulus” belonging to a subclass of “elastic modulus” refers to the stress versus elastic deformation excluding plastic deformation. It is defined as the ratio of recovery strain due to

도 1은 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating an in situ-based characteristic detection system 10 according to an embodiment.

일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)은 동적타격부(100), 측정부(200), 연산부(300)를 포함할 수 있다. 동적타격부(100)에 의해 지층 깊이별로 동적 타격을 수행하고, 측정부(200)는 동적 타격에 의한 하중-변위 신호를 측정하고, 연산부(300)는 이 측정부(200)로부터 얻은 데이터를 가공할 수 있다.The in-situ characteristic detection system 10 according to an embodiment may include a dynamic striking unit 100 , a measuring unit 200 , and a calculating unit 300 . The dynamic striking unit 100 performs a dynamic strike for each stratum depth, the measuring unit 200 measures the load-displacement signal by the dynamic striking, and the calculating unit 300 measures the data obtained from the measuring unit 200. can be processed

도 2는 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)의 구성요소들을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating components of the in-situ characteristic detection system 10 according to an embodiment.

동적타격부(100)는 관심 지층의 지반 재료 특성 측정을 위한 관입시험기(110)를 포함할 수 있다. 상기 관입시험기(110)는 지지부(111) 및 상기 지지부(111)에 결합되고, 관심 지층에 대해 동적 타격을 수행하는 헤드(112)를 포함할 수 있다. The dynamic strike unit 100 may include a penetration tester 110 for measuring the properties of the ground material of the stratum of interest. The penetration tester 110 may include a support 111 and a head 112 coupled to the support 111 and performing a dynamic blow to the stratum of interest.

예를 들어, 상기 헤드(112)는 관심 지층을 관입하는 선단부(113)를 구비하고, 상기 헤드의 선단부(113)는 동일 평면을 이루는 플랫부(114)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 헤드(112)의 적어도 일부는 관입 방향을 따라 상기 헤드(112)의 단면적이 넓어지게 상기 헤드(112)의 직경이 증가하도록 형성될 수 있다. For example, the head 112 may have a distal end 113 penetrating the stratum of interest, and the distal end 113 of the head may be configured to include a coplanar flat portion 114 . Alternatively, at least a portion of the head 112 may be formed to increase the diameter of the head 112 so that the cross-sectional area of the head 112 increases along the penetration direction.

상기 동적타격부(100)는 설정 모드에 기초하여 상기 헤드(112)의 동적 타격 에너지를 조절하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 설정 모드는 상기 헤드(112)가 지반을 관입하는 관입 모드 및 상기 지반의 동적 강성을 측정하는 동적 반응 시험 모드를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 관입 모드에서 제1 동적 타격 에너지로 상기 헤드(112)가 동적 타격을 수행하고 상기 동적 반응 시험 모드에서 상기 제1 동적 타격 에너지보다 작은 제2 동적 타격 에너지로 상기 헤드(112)가 동적 타격을 수행하도록 상기 헤드(112)의 동적 타격 에너지를 조절할 수 있다.The dynamic striking unit 100 may further include a control unit (not shown) for adjusting the dynamic striking energy of the head 112 based on a setting mode. The setting mode may include a penetration mode in which the head 112 penetrates the ground and a dynamic reaction test mode in which the dynamic stiffness of the ground is measured. The controller performs a dynamic strike by the head 112 with a first dynamic striking energy in the penetration mode, and the head 112 with a second dynamic striking energy smaller than the first dynamic striking energy in the dynamic reaction test mode It is possible to adjust the dynamic striking energy of the head 112 to perform a dynamic striking.

일 예에서, 측정부(200)는 관입시험기(110)의 헤드(112)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 헤드(112)가 관심 지층을 동적 타격함에 따라 동적 반응 신호(예를 들어, 힘-변위 신호 또는 응력-변형률 신호)가 획득될 수 있다. 동적 반응 신호는 동적 타격의 대상이 되는 관심 지층의 동적 강성에 따라 그 형상이 변화할 수 있는 특성을 가지므로, 이러한 동적 반응 신호의 특성에 기초하여 관심 지층을 이루는 물질의 회복 탄성계수가 산출될 수 있다.In one example, the measurement unit 200 may be installed in the head 112 of the penetration tester (110). For example, a dynamic response signal (eg, a force-displacement signal or a stress-strain signal) may be obtained as the head 112 dynamically strikes the formation of interest. Since the dynamic response signal has a property that its shape can change according to the dynamic stiffness of the stratum that is the target of a dynamic blow, the elastic modulus of recovery of the material constituting the stratum of interest can be calculated based on the characteristic of the dynamic response signal. can

측정부(200)는 동적 반응 시험 동안 상기 동적 타격부(100)의 동적 타격으로 인한 동적 하중 응답을 측정하는 제1 센서(210) 및 상기 동적 타격부(100)의 동적 타격으로 인한 동적 변위 응답을 측정하는 제2 센서(220)를 포함할 수 있다. The measuring unit 200 includes a first sensor 210 that measures a dynamic load response due to the dynamic striking of the dynamic striking unit 100 during the dynamic response test and a dynamic displacement response due to the dynamic striking of the dynamic striking unit 100 . It may include a second sensor 220 for measuring.

제1 센서(210)는 로드 셀 또는 가속도계를 포함할 수 있다. 로드 셀 또는 가속도계는 관입시험기(110)의 헤드(112)에 장착되어 동적 힘 또는 가속도를 측정할 수 있다. 제2 센서(220)는 변위 측정기 또는 변형률 측정기를 포함할 수 있다.The first sensor 210 may include a load cell or an accelerometer. The load cell or accelerometer may be mounted on the head 112 of the penetration tester 110 to measure dynamic force or acceleration. The second sensor 220 may include a displacement measurer or a strain measurer.

도 3은 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)을 통한 회복 탄성계수를 산출하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a process of calculating the elastic modulus of recovery through the in-situ characteristic detection system 10 according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)은 먼저 지반(G) 내 설정 깊이까지 보링(boring)을 수행할 수 있다(S110). 이후, 보링이 된 구멍에 일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템(10)의 관입 시험기(110)를 안착(seat)시킬 수 있다(S120). Referring to FIG. 3 , the in-situ characteristic detection system 10 according to an embodiment according to an embodiment may first perform boring to a set depth in the ground G ( S110 ). Thereafter, the penetration tester 110 of the in-situ ground characteristic detection system 10 according to an embodiment may be seated in the boring hole (S120).

이후, 제1 동적 타격 에너지(E1)로 관입 시험기(110)를 타격하여 관입 시험기(110)의 선단부를 제1 관심 지층이 위치하는 제1깊이(D1)까지 관입시킬 수 있다(S130). 이후, 제2 동적 타격 에너지(E2)로 관입 시험기(110)를 타격하여 관입 시험기(110)를 통해 동적 반응 시험을 수행할 수 있다(S140). 여기서, 제2 동적 타격 에너지(E2)는 제1 동적 타격 에너지(E1) 보다 작도록 설정될 수 있다.Thereafter, by hitting the penetration tester 110 with the first dynamic striking energy E1, the tip of the penetration tester 110 may penetrate to the first depth D1 where the first stratum of interest is located (S130). Thereafter, by hitting the penetration tester 110 with the second dynamic strike energy E2 , a dynamic reaction test may be performed through the penetration tester 110 ( S140 ). Here, the second dynamic striking energy (E2) may be set to be smaller than the first dynamic striking energy (E1).

즉, 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)을 통해 제1 관심 지층에서의 동적 응력과 동적 변형률의 정보를 획득할 수 있고, 이를 통해 회복 변형률을 추출하여 제1 관심 지층에서의 회복 탄성계수를 산출할 수 있다.That is, information on the dynamic stress and dynamic strain in the first stratum of interest may be acquired through the in situ-based feature detection system 10 according to an embodiment, and recovery strain is extracted through this to recover in the first stratum of interest. The modulus of elasticity can be calculated.

일 실시예에서, 제3 동적 타격 에너지(E3)로 관입 시험기(110)를 타격하여 관입 시험기(110)의 선단부(113)를 제2 관심 지층이 위치하는 제2깊이(D2)까지 관입시킬 수 있다(S150). 이후, 제3 동적 타격 에너지(E3)보다 작은 제4 동적 타격 에너지(E4)로 관입 시험기(110)를 타격하여 동적 반응 시험을 수행할 수 있다(S160). In one embodiment, by striking the penetration tester 110 with the third dynamic striking energy (E3), the tip 113 of the penetration tester 110 can penetrate to the second depth (D2) where the second stratum of interest is located. There is (S150). Thereafter, a dynamic reaction test may be performed by hitting the penetration tester 110 with a fourth dynamic striking energy E4 that is smaller than the third dynamic striking energy E3 ( S160 ).

즉, 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)을 통해 제2 관심 지층에서의 동적 응력과 동적 변형률의 정보를 획득할 수 있고, 이를 통해 회복 변형률을 추출하여 제1 관심 지층에서의 회복 탄성계수를 산출할 수 있다.That is, information on the dynamic stress and dynamic strain in the second stratum of interest may be acquired through the in situ-based feature detection system 10 according to an embodiment, and recovery strain is extracted through this to recover in the first stratum of interest. The modulus of elasticity can be calculated.

추가적으로, 제5 동적 타격 에너지(E5)로 관입 시험기(110)를 타격하여 관입 시험기(110)의 선단부를 제3 관심 지층이 위치하는 제3깊이(D3)까지 관입시킬 수 있다(S170). 이후, 제5 동적 타격 에너지(E5)보다 작은 제6 동적 타격 에너지(E6)로 관입 시험기(110)를 타격하여 동적 반응 시험을 수행할 수 있다(S180).Additionally, by hitting the penetration tester 110 with the fifth dynamic strike energy E5, the tip of the penetration tester 110 may penetrate to the third depth D3 where the third stratum of interest is located (S170). Thereafter, a dynamic reaction test may be performed by hitting the penetration tester 110 with a sixth dynamic striking energy E6 that is smaller than the fifth dynamic striking energy E5 ( S180 ).

즉, 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)을 통해 제3 관심 지층에서의 동적 응력과 동적 변형률의 정보를 획득할 수 있고, 이를 통해 회복 변형률을 추출하여 제1 관심 지층에서의 회복 탄성계수를 산출할 수 있다.That is, information on the dynamic stress and dynamic strain in the third stratum of interest may be acquired through the in situ-based feature detection system 10 according to an embodiment, and recovery strain is extracted through this to recover in the first stratum of interest. The modulus of elasticity can be calculated.

관입 및 동적 반응 시험의 횟수는 관심 지층의 수나 특성에 기초하여 설정될 수 있다. 제1 동적 타격 에너지(E1) 내지 제6 동적 타격 에너지(E6)는 지반(G) 내 관심 지층에서 관입 시험기(110)가 관심 지층의 동적 반응 시험을 수행하기에 적합한 임의의 크기의 에너지로 설정될 수 있다.일 실시예에서, 관입 깊이(D1, D2, D3)는 관심 지층이 형성된 위치에 기초하여 설정될 수 있다.The number of intrusion and dynamic response tests can be established based on the number or characteristics of the strata of interest. The first dynamic striking energy (E1) to the sixth dynamic striking energy (E6) are set to an energy of any size suitable for the penetration tester 110 to perform a dynamic reaction test of the stratum of interest in the stratum of interest in the ground (G). In one embodiment, the penetration depths D1 , D2 , and D3 may be set based on the location where the formation of interest is formed.

이와 같이, 일 실시예에 따른 원위치 기반 특성 검출 시스템(10)을 통해 원위치에서의 깊이별로 다른 관심 지층의 정확한 회복 탄성계수를 구할 수 있으므로, 실험실 또는 비파괴방식의 검사에 비해서 지층의 정확한 특성 데이터를 얻을 수 있다.As described above, since it is possible to obtain an accurate elastic modulus of recovery of a different stratum of interest at different depths from the original position through the in situ-based characteristic detection system 10 according to an embodiment, accurate characteristic data of the stratum compared to laboratory or non-destructive testing can be obtained. can be obtained

도 4(a)는 측정부(200)의 제1 센서(210)로 측정된 동적 응답 중 힘의 임펄스 응답을 나타낸다. 도 4(b)는 측정부의 제1센서(220)로 측정된 동적 응답 중 가속도의 임펄스 응답을 나타낸다.FIG. 4A shows an impulse response of a force among dynamic responses measured by the first sensor 210 of the measuring unit 200 . FIG. 4B shows an impulse response of acceleration among dynamic responses measured by the first sensor 220 of the measurement unit.

측정부(200)는 힘의 임펄스 응답 및 가속도의 임펄스 응답으로부터 축방향 하중 및 가속도 등을 측정할 수 있다. 이 측정된 데이터는 연산부(300)에 가공될 수 있다. 연산부(300)는 축방향 하중 중 최대 하중을 선택하고, 상기 최대 하중을 단면적으로 나눠 축방향 응력으로 산정할 수 있다. The measurement unit 200 may measure an axial load, an acceleration, etc. from the impulse response of the force and the impulse response of the acceleration. The measured data may be processed by the calculation unit 300 . The calculation unit 300 may select a maximum load among axial loads and calculate the axial stress by dividing the maximum load by a cross-sectional area.

도 5는 일 실시예에 따른 반복 하중에 의한 총 변형률(εt,), 회복 변형률(εr), 및 소성 변형률(εp)의 응답을 나타낸다. 측정부(200)의 제2 센서(220)로 동적 변위 응답 등을 측정할 수 있다. 연산부(300)는 측정부(200)의 제2 센서(220)로 획득한 동적 변위 응답에서 총 변형률(εt,) 중에서 소성 변형률(εp)을 제외하여 회복 변형률(εr)만을 선택하여 회복 탄성계수를 구하는데 활용할 수 있다. 구체적인 내용은 아래에서 설명하기로 한다. 5 illustrates responses of a total strain (ε t , ), a recovered strain (ε r ), and a plastic strain (ε p ) due to a cyclic load according to an embodiment. The second sensor 220 of the measurement unit 200 may measure a dynamic displacement response or the like. The calculator 300 selects only the recovery strain εr from the total strain εt, excluding the plastic strain εp from the dynamic displacement response obtained by the second sensor 220 of the measuring unit 200, and selects the recovery elastic modulus can be used to save Specific details will be described below.

연산부(300)는 동적 타격부의 동적 타격 반복 중에 첫번째 동적 타격으로부터의 동적 변위 응답만을 선택하고, 상기 동적 변위 응답으로부터 변형률을 산정할 수 있다. 측정부(200)의 제2 센서(220)로 측정한 동적 변위 응답은, 도 5에 도시된 바와 같이, 반복 하중 3축 시험에의 동적 응답과 유사하게, 전체 변형률은 회복 변형률 및 소성 변형률의 조합으로 구성된다. 첫번째 동적 타격으로부터의 동적 변위 응답은 회복 변형률과 소성 변형률의 조합으로 되어 있기 때문에, 소성 변형률만 제외하면, 탄성 변형으로 인한 회복 변형률만 추출될 수 있다.The calculating unit 300 may select only a dynamic displacement response from the first dynamic striking during the dynamic striking repetition of the dynamic striking unit, and calculate the strain from the dynamic displacement response. As shown in FIG. 5 , the dynamic displacement response measured by the second sensor 220 of the measuring unit 200 is similar to the dynamic response to the cyclic load triaxial test, the total strain is the recovery strain and the plastic strain. composed of combinations. Since the dynamic displacement response from the first dynamic blow is a combination of recovery strain and plastic strain, only the recovery strain due to elastic deformation can be extracted, except for the plastic strain.

연산부(300)는 상기 변형률에서 소성 변형률을 제외한 회복 변형률을 추출하고, 상기 회복 변형률 및 상기 축방향 응력을 통해 회복 탄성계수를 산출할 수 있다.The calculator 300 may extract a recovery strain excluding the plastic strain from the strain, and calculate a recovery elastic modulus based on the recovered strain and the axial stress.

상기 회복 탄성계수는 다음 식을 통해 얻어질 수 있다. The elastic modulus of recovery can be obtained through the following equation.

Figure 112020043561678-pat00002
Figure 112020043561678-pat00002

여기서, Mr은 회복 탄성계수고, σ d 은 축방향 응력이고 ε r 은 회복 변형률을 나타낸다. Here, Mr is the elastic modulus of recovery, σ d is the axial stress and ε r is the recovery strain.

이와 같이 최종적으로 획득된 회복 탄성계수는 도로 포장 등 지반 재료의 역학적 설계에 활용될 수 있다. The elastic modulus of recovery finally obtained in this way can be utilized in the mechanical design of ground materials such as road pavement.

도 6(a)는 관입시험기(110)의 헤드(112)가 낙하하는 높이에 따른 힘을 나타내고, 도 6(b)는 관입시험기(110)의 헤드(112)가 낙하하는 높이에 따른 동적 타격을 받은 지반 부분의 변위를 나타낸다. 도 6은 수분 함량이 11.2%인 토양에서의 관입시험기(110)의 헤드(112)의 낙하 높이에 따른 임펄스 응답의 변화를 도시한다. Figure 6 (a) shows the force according to the height from which the head 112 of the penetration tester 110 falls, and Figure 6 (b) is a dynamic blow according to the height from which the head 112 of the penetration tester 110 falls. represents the displacement of the part of the ground subjected to 6 shows the change in impulse response according to the drop height of the head 112 of the penetration tester 110 in soil having a moisture content of 11.2%.

도 7은 관입시험기(110)의 헤드(112)가 낙하하는 높이 및 수분 함량의 영향에 따른 회복 탄성계수의 변화를 나타낸다. 구체적으로, 도 6의 결과는 수분함량이 11.2%일 때의 데이터이며, 수분함량이 8.8%, 9.5% 및 10.8%인 조건에서도 도 6와 같은 실험 데이터를 얻은 후, 이를 기초로 회복 탄성계수의 변화를 나타낸 것이 도 7의 결과이다.7 shows the change in the elastic modulus of recovery according to the influence of the height from which the head 112 of the penetration tester 110 falls and the moisture content. Specifically, the results of FIG. 6 are data when the moisture content is 11.2%, and after obtaining the experimental data as in FIG. 6 even under the conditions of the moisture content of 8.8%, 9.5%, and 10.8%, the recovery elastic modulus is based on this. The change is the result of FIG. 7 .

도 7을 참조하여, 회복 탄성계수는 일반적으로 관입시험기(110)의 헤드(112)가 낙하하는 높이에 따라 증가한다. 모든 낙하 높이에서 수분 함량이 낮은 시편은 높은 회복 탄성계수를 나타내며, 예를 들어, 8.8%의 수분 함량에서 회복 탄성계수는 9.5%의 수분 함량보다 높게 나타났다. Referring to FIG. 7 , the elastic modulus of recovery generally increases with the height from which the head 112 of the penetration tester 110 falls. Specimens with a low moisture content at all drop heights showed a high modulus of recovery, for example, at a moisture content of 8.8%, the modulus of recovery was higher than that at a moisture content of 9.5%.

즉, 수분함량은 관심 지층의 회복 탄성계수에 영향을 주는 요인일 수 있다. That is, the moisture content may be a factor affecting the elastic modulus of recovery of the strata of interest.

또한, 일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템(10)은 회복 탄성계수를 획득할 수 있고, 이 회복 탄성계수와 기존의 데이터를 비교하여 지반의 수분함량을 역추적할 수도 있다.In addition, the in-situ ground characteristic detection system 10 according to an embodiment may acquire a recovery elastic modulus, and may compare the recovery elastic modulus with existing data to trace back the moisture content of the ground.

일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템(10)을 통해, 토양의 수분 함량, 건조밀도 및 낙하 에너지 등에 의해 영향을 받는 원위치 회복 탄성계수를 평가할 수 있다.Through the in-situ ground characteristic detection system 10 according to an embodiment, it is possible to evaluate the in-situ recovery elastic modulus affected by the moisture content, dry density, and falling energy of the soil.

일 실시예에 따른 원위치 지반 특성 검출 시스템(10)은 관심 지층으로 관입이 이루어진 상태에서 해당 지층에 동적 타격을 수행함에 따른 힘-변위의 동적 신호를 측정하고, 소성 변형을 제외한 탄성변형으로 이한 회복 변형률만 추출해서 회복 탄성계수를 산정하고, 도로 포장 등 지반 재료의 역학적 설계에 유용한 정보를 제공할 수 있다.The in situ ground characteristic detection system 10 according to an embodiment measures a force-displacement dynamic signal by performing a dynamic strike on the stratum in a state where penetration into the stratum of interest is made, and recovers due to elastic deformation excluding plastic deformation By extracting only the strain, the elastic modulus of recovery can be calculated, and useful information can be provided for the mechanical design of ground materials such as road pavements.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

10: 원위치 기반 특성 검출 시스템
100: 동적타격부
110: 관입시험기
111: 지지부
112: 헤드
113: 선단부
114: 플랫부
200: 측정부
210: 제1 센서
220: 제2 센서
300: 연산부
10: In situ-based feature detection system
100: dynamic strike unit
110: penetration tester
111: support
112: head
113: tip
114: flat part
200: measurement unit
210: first sensor
220: second sensor
300: arithmetic unit

Claims (7)

지층 깊이별 동적 타격을 수행하는 동적타격부;
동적 타격에 의한 하중-변위 신호를 측정하는 측정부; 및
상기 측정부로부터 얻은 데이터를 가공하는 연산부;
를 포함하고,
상기 측정부는
상기 동적 타격부의 동적 타격으로 인한 동적 하중 응답을 측정하는 제1 센서; 및
상기 동적 타격부의 동적 타격으로 인한 동적 변위 응답을 측정하는 제2 센서;
를 포함하고,
상기 연산부는,
축방향 하중 중 최대 하중을 선택하고, 상기 최대 하중을 단면적으로 나눠 축방향 응력으로 산정하고
동적 타격부의 동적 타격 반복 중에 첫번째 동적 타격으로부터의 동적 변위 응답만을 선택하고, 상기 동적 변위 응답으로부터 변형률을 산정하고,
상기 연산부는
상기 변형률에서 소성 변형률을 제외한 회복 변형률을 추출하고
상기 회복 변형률 및 상기 축방향 응력을 통해 회복 탄성계수를 산출하고,
지반 재료의 역학적 특성을 지층 깊이별로 검출하기 위한,
원위치 지반 특성 검출 시스템.
a dynamic strike unit that performs a dynamic strike for each stratum depth;
a measuring unit for measuring a load-displacement signal due to a dynamic blow; and
an operation unit for processing the data obtained from the measurement unit;
including,
The measuring unit
a first sensor for measuring a dynamic load response due to the dynamic striking of the dynamic striking unit; and
a second sensor for measuring a dynamic displacement response due to the dynamic striking of the dynamic striking unit;
including,
The calculation unit,
Select the maximum load among the axial loads, divide the maximum load by the cross-sectional area, and calculate the axial stress
selecting only the dynamic displacement response from the first dynamic striking during the dynamic striking repetition of the dynamic striking part, and calculating the strain from the dynamic displacement response;
the calculation unit
Extracting the recovery strain excluding the plastic strain from the strain,
Calculating the elastic modulus of recovery through the recovery strain and the axial stress,
To detect the mechanical properties of the ground material by stratum depth,
In situ ground characteristic detection system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 회복 탄성계수는 다음을 통해 얻어지고,
Figure 112021066455485-pat00003

여기서, Mr은 회복 탄성계수고, σd 은 축방향 응력이고 εr 은 회복 변형률인,
원위치 지반 특성 검출 시스템.
According to claim 1,
The elastic modulus of recovery is obtained through
Figure 112021066455485-pat00003

where Mr is the elastic modulus of recovery, σ d is the axial stress and ε r is the recovery strain,
In situ ground characteristic detection system.
제1항에 있어서,
상기 동적 타격부는,
관심 지층의 지반 재료 특성 측정을 위한 관입시험기를 포함하고,
상기 관입시험기는,
지지부; 및
상기 지지부에 결합되고, 관심 지층에 대해 동적 타격을 수행하는 헤드;
를 포함하고,
상기 헤드는 관심 지층을 관입하는 선단부를 구비하고, 상기 헤드의 선단부는 동일 평면을 이루는 플랫부를 포함하고,
상기 헤드의 적어도 일부는 관입 방향을 따라 상기 헤드의 단면적이 넓어지게 상기 헤드의 직경이 증가하도록 형성되는,
원위치 지반 특성 검출 시스템.
According to claim 1,
The dynamic striking unit,
A penetration tester for measuring the properties of the ground material of the stratum of interest;
The penetration tester,
support; and
a head coupled to the support for performing a dynamic strike against the formation of interest;
including,
The head has a distal end penetrating the strata of interest, and the distal end of the head comprises a coplanar flat portion,
At least a portion of the head is formed to increase the diameter of the head so that the cross-sectional area of the head increases along the penetration direction,
In situ ground characteristic detection system.
제6항에 있어서,
설정 모드에 기초하여 상기 헤드의 동적 타격 에너지를 조절하는 제어부를 더 포함하고,
상기 설정 모드는
상기 헤드가 지반을 관입하는 관입 모드; 및
상기 지반의 동적 강성을 측정하는 동적 반응 시험 모드;
를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 관입 모드에서 제1 동적 타격 에너지로 상기 헤드가 동적 타격을 수행하고 상기 동적 반응 시험 모드에서 상기 제1 동적 타격 에너지보다 작은 제2 동적 타격 에너지로 상기 헤드가 동적 타격을 수행하도록 상기 헤드의 동적 타격 에너지를 조절하는,
원위치 지반 특성 검출 시스템.

7. The method of claim 6,
Further comprising a control unit for adjusting the dynamic striking energy of the head based on the setting mode,
The setting mode is
a penetration mode in which the head penetrates the ground; and
a dynamic response test mode for measuring the dynamic stiffness of the ground;
including,
The control unit is configured such that the head performs a dynamic striking with a first dynamic striking energy in the penetration mode and the head performs a dynamic striking with a second dynamic striking energy that is smaller than the first dynamic striking energy in the dynamic reaction test mode adjusting the dynamic striking energy of the head,
In situ ground characteristic detection system.

KR1020200051191A 2020-04-28 2020-04-28 In situ ground property detection system KR102321080B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200051191A KR102321080B1 (en) 2020-04-28 2020-04-28 In situ ground property detection system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200051191A KR102321080B1 (en) 2020-04-28 2020-04-28 In situ ground property detection system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102321080B1 true KR102321080B1 (en) 2021-11-04

Family

ID=78521436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200051191A KR102321080B1 (en) 2020-04-28 2020-04-28 In situ ground property detection system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102321080B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315538A (en) * 1998-05-06 1999-11-16 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd Method and device for adjusting percussion force of hydraulic drop hammer
KR20140062840A (en) 2012-11-15 2014-05-26 고려대학교 산학협력단 Dynamic cone penetrometer with uniform section
KR101481074B1 (en) * 2013-04-29 2015-01-13 고려대학교 산학협력단 Measuring system using Dynamic Cone Penetrometer and method for calibrating Transfer Energy thereof
KR101857178B1 (en) * 2017-11-22 2018-05-11 강성철 The shoe for pile

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315538A (en) * 1998-05-06 1999-11-16 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd Method and device for adjusting percussion force of hydraulic drop hammer
KR20140062840A (en) 2012-11-15 2014-05-26 고려대학교 산학협력단 Dynamic cone penetrometer with uniform section
KR101481074B1 (en) * 2013-04-29 2015-01-13 고려대학교 산학협력단 Measuring system using Dynamic Cone Penetrometer and method for calibrating Transfer Energy thereof
KR101857178B1 (en) * 2017-11-22 2018-05-11 강성철 The shoe for pile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105675400B (en) Simulate the test method that roadway excavates off-load
CN104865124A (en) Shale brittleness index determination method based on rock stress-strain curve and ultrasonic longitudinal wave velocity
Ferreira et al. Determination of the small-strain stiffness of hard soils by means of bender elements and accelerometers
He et al. Experimental and numerical analyses on the effect of stiffness on bedded sandstone strain burst with varying dip angle
Flora et al. Small strain shear modulus of undisturbed gravelly soils during undrained cyclic triaxial tests
Zhao et al. Influence of rock strength on the mechanical behavior and P-velocity evolution of coal-rock combination specimen
Narimani et al. Simple and non-linear regression techniques used in sandy-clayey soils to predict the pressuremeter modulus and limit pressure: A case study of Tabriz subway
KR102321080B1 (en) In situ ground property detection system
Zhao et al. Acoustic emission behaviors of the Beishan granite under uniaxial and triaxial compression conditions
Cho et al. Effects of swelling during saturation in triaxial tests in clays
Jang et al. Numerical assessment on the consolidation characteristics of clays from strain holding, self-boring pressuremeter test
Bjurström et al. Non-contact surface wave testing of pavements: comparing a rolling microphone array with accelerometer measurements
US7152467B2 (en) Parallel seismic depth testing using a cone penetrometer
Žaržojus et al. Energy transfer measuring in dynamic probing test in layered geological strata
JP4358728B2 (en) Determination of physical properties of reinforced concrete structures
BOGUSZ et al. Variability of overconsolidated soils from Poland in geotechnical practice
Wieser et al. Acoustic emission technique to detect micro cracking during uniaxial compression of brittle rocks
Basarkar et al. High strain dynamic pile testing practices in India-favourable situations and correlation studies
KR20100079507A (en) The bearing capacity, settlement evaluation, and measurement equipment of in-situ used by standard penetration test equipment
Alvarez et al. Dynamic pile analysis using CAPWAP and multiple sensors
El-Emam et al. Effect of water content, void ratio and clay content on sand p-wave velocity
Chang et al. Damage and fracture characteristics of Kimachi sandstone in uniaxial compression
Amann et al. Insight into the brittle failure behavior of clay shales in unconfined and confined compression
Giuriani et al. The penetration test to evaluate wood decay after 20 years timber structure assessment experience
KR102141486B1 (en) Penetrometer for measuring in-situ dynamic stiffness

Legal Events

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