KR102365075B1 - 원위치 확장교반형 토양 정화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오염된 토지에 약액을 주입하고, 교반하여 토지를 안정화 또는 고형화함으로써 토지를 정화하기 위한 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치에 있어서, 동력부; 상기 동력부의 하측에 결합되어 회전하는 하나 이상의 드릴로드를 포함하는 드릴로드부; 상기 드릴로드부의 하측에 결합되어 회전하는 드릴비트부; 및 상기 드릴비트부에 구비되는 센서부;를 포함하고, 상기 드릴비트부는, 상기 드릴로드부 하측에 결합되고 하측 방향으로 연장되는 비트로드; 상기 비트로드에 구비되어 토지의 교반 도중 상기 비트로드를 따라 상승하는 약액이나 오염물질을 외측으로 유도 분산시켜 상승을 저지하는 상승저지날; 상기 비트로드에 구비되어 회전 방향에 따라 졉혀지거나 펼쳐져서 토지를 교반하는 하나 이상의 확장형교반날; 상기 비트로드에 나선 형상으로 구비되어 토지에 용이하게 삽입되거나 인출되게 하는 오거날; 상기 비트로드에 구비되어 상기 드릴로드와 비트로드의 내부를 통해 유입되는 약액을 토지 내부로 주입하는 하나 이상의 분사노즐;을 포함하는 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 지중의 오염된 토지의 공간을 넓힘과 동시에 오염된 토지와 약액을 교반하여 용이하게 혼합함은 물론 이들의 혼합률을 높일 수 있으므로 시공 작업에 대한 효율성을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 지중의 오염된 토지의 공간을 넓힘과 동시에 오염된 토지와 약액을 교반하여 용이하게 혼합함은 물론 이들의 혼합률을 높일 수 있으므로 시공 작업에 대한 효율성을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 원위치 확장교반형 토양 정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 확장형교반날의 회전과 동시에 약액을 주입하여 토지를 교반함으로써, 중금속 등으로 오염된 토지를 안정화 또는 고형화하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 안정화/고형화 공법은 오염 토지에 시멘트 등의 안정화제를 첨가하여 오염물질의 이동성을 물리적으로 저감시키고, 화학적으로 용해도를 낮추어 주변 환경(토양-수계)의 오염 확산을 방지하는 처리 기술이다.
상기 안정화/고형화 공법은 중금속 오염토지를 정화하는 다른 기술보다 비용이 저렴함에도 현행 토양환경보전법에서 정화 기준으로 명시하는 오염물질의 원천적인 제거가 어렵고 오염 확산 방지에 대한 안정성 확보 등을 이유로 국내 오염부지에는 거의 적용하지 않아 기술 개발이 부진한 실정이었다.
그러나 최근에는 지중 외 처리(Ex-situ)가 어려운 정화 곤란부지(예: 철도부지, 상업지구부지 등) 경우 위해성 평가를 통한 정화기법 적용이 가능해짐에 따라 안정화/고형화 공법에 대한 지중 약액 주입과 혼합 장비의 현장 적용 가능성이 증가하고 있다.
현재까지 상용화된 지중 약액 주입과 혼합 장비는 기존의 토목현장에서 사용되는 대형 드릴링 장비 또는 그라우팅 주입 장비에 의존하고 있으며, 토양 안정화의 주입/혼합 시공에 대한 협소한 장소 시공, 건물 밑 시공, 경사면 시공에 대한 특수 목적 장비의 수요가 증가하고 있다.
상기 지중 약액 주입과 혼합하는 장치의 선행기술로 대한민국 등록특허 제10-1429471호에 토양정화 방법 및 장치가 등록된 바 있다. 이 종래기술은 제1액체와 제2액체를 각각 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 제1액체 및 제2액체 중 적어도 어느 하나를 이송시키는 고압펌프; 공기를 주입하는 컴프레서; 고압펌프, 컴프레서 및 배관과 각각 연결되는 배관을 구비하며 토양을 천공하는 로드; 공기, 제1액체 및 제2액체 중 어느 하나 이상을 분사하는 다수의 분사 노즐; 및 상기 분사 노즐을 장착하며, 상기 로드에 결합 또는 분리되는 탈착분사부를 포함하되, 상기 분사 노즐은 개수와 배치 간격이 천공 깊이에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 것이다.
그러나, 상기 선행기술은 약액을 분사하는 방식으로 정화하는 것으로서, 천공 주변에 돌맹이, 암석 등의 견고한 물건이 존재하는 경우 약액 등이 투과하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 오염토지의 지중 내부에 균열이나 공극이 존재하는 경우 채널링 현상으로 인하여 약액이 낭비되고, 약액이 토지에 제대로 혼합되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 오염지역을 둘러싸는 벽체를 형성하여 오염물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 방법에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 오염지역을 둘러싸는 벽체를 형성하기 위해서는 약액이 일정 두께의 범위에만 분사하여 혼합되어야 하는데 불균일한 토지의 특성상 약액을 가압 분사하는 방법만으로는 일정 두께의 벽체를 형성하기 어려운 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 약액이나 오염물질에 의한 스컴이 지표면으로 상승하여 재오염 및 불완전성을 내포하고 약액 주입 및 혼합에 대한 시공성, 효율성, 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 토지에 약액을 주입 및 교반하여 오염지역을 둘러싸는 벽체를 형성함으로써, 오염물질의 이동성을 저감하고 주변으로의 오염 확산을 방지하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치를 제공함에 있다.
또한, 확장형교반날을 이용하여 약액을 토지와 교반함으로써 오염지역에 약품을 효과적으로 주입 및 혼합할 수 있는 원위치 확장교반형 토양 정화장치를 제공함에 있다.
또한, 확장형교반날을 이용하여 최소 반경의 천공으로 지표로 상승되는 오염물질을 차단하고, 오염층의 불규칙한 균열에 대한 채널링 현상을 방지할 수 있는 원위치 확장교반형 토양 정화장치를 제공함에 있다.
또한, 육안으로 확인할 수 없는 지중 내부의 상태를 파악하기 위한 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 등을 이용함으로써, 천공 속도에 따른 지반 강도, 지하수위, 오염물질의 종류와 량 및 깊이 등의 지중 환경정보를 근거로 약액의 정밀한 주입과 혼합이 가능한 원위치 확장교반형 토양 정화장치를 제공함에 있다.
또한, 상승저지날을 구비하여 교반 도중 약액이나 오염물질의 상승을 저지함으로써, 시공성, 경제성 등이 우수한 원위치 확장교반형 토양 정화장치를 제공함에 있다.
본 발명 일례에 따른 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치는, 오염된 토지에 약액을 주입하고, 교반하여 오염물질의 이동성을 저감하고 주변으로의 오염 확산을 방지하는 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치에 있어서, 동력부; 상기 동력부의 하측에 결합되는 드릴로드부; 및 상기 드릴로드부의 하측에 결합되어 회전하는 드릴비트부;를 포함하고, 상기 드릴비트부는, 상기 드릴로드부 하측에 결합되고 하측 방향으로 연장되는 비트로드와, 상기 비트로드에 구비되어 회전 방향에 따라 졉혀지거나 펼쳐져서 토지를 교반하는 하나 이상의 확장형교반날과, 상기 비트로드에 나선 형상으로 구비되어 토지에 용이하게 삽입되거나 인출되게 하는 오거날과, 상기 비트로드에 구비되어 상기 드릴로드와 비트로드의 내부를 통해 유입되는 약액을 토지 내부로 주입하는 하나 이상의 분사노즐을 포함하고, 상기 확장형교반날 및 오거날은 상측에서부터 하측으로 순차로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 드릴비트부에 구비되는 센서부를 더 포함하고, 상기 센서부는 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 확장형교반날 상측의 상기 비트로드에 구비되어 토지의 교반 도중 상기 비트로드를 따라 상승하는 약액이나 오염물질의 상승을 저지하는 상승저지날을 더 포함할 수 있다.
상기 확장형교반날은, 상기 비트로드에 상하로 구비되는 링 형상인 한 쌍의 고정판, 상기 한 쌍의 고정판을 상하로 관통 결합되는 고정핀, 상기 고정핀에 회전 가능하게 결합되는 제1확장날과 제1확장날에 회전 가능하게 결합되는 제2확장날을 포함하고, 상기 제1확장날과 제2확장날은 회전 방향에 따라 상기 비트로드에 접하도록 접혀지거나 직경 방향으로 펼쳐지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 비트로드의 하단부에 구비되는 비트루스를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부는 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 동력부와 드릴로드의 결합은 마주보는 양측의 각 단부에 구비된 링 형상의 플랜지, 상기 링 형상의 플랜지에 형성된 체결공들, 상기 양측의 플랜지가 중첩된 상태에서 이를 감싸며 체결공이 형성된 ㄷ자 형상의 클램프들, 상기 중첩된 플랜지와 클램프의 체결공을 관통하여 체결되는 체결핀들을 포함할 수 있다.
상기 동력부는 상부판과 하부판과 상기 상부판과 하부판을 연결하는 연결재를 포함하는 동력부프레임과, 상기 동력부프레임에 회전 가능하게 설치되는 동력전달축, 상기 동력전달축 상측에 구비되는 로터리조인트, 상기 동력전달축의 중간에 구비되는 저속기어와 고속기어, 상기 저속기어 또는 고속기어에 선택적으로 결합됨으로써 회전력을 전달하는 동력기어, 상기 동력기어를 회전시키는 유압동력장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 토지에 약액을 주입 및 교반하여 오염지역을 둘러싸는 벽체를 형성함으로써, 오염물질의 이동성을 저감하고 주변으로의 오염 확산을 방지할 수 있다.
또한, 확장형교반날을 이용하여 약액을 토지와 교반함으로써 오염지역에 약품을 효과적으로 주입 및 혼합할 수 있다.
또한, 확장형교반날을 이용하여 최소 반경의 천공으로 지표로 상승되는 오염물질을 차단하고, 오염층의 불규칙한 균열에 대한 채널링 현상을 방지할 수 있다.
또한, 육안으로 확인할 수 없는 지중 내부의 상태를 파악하기 위한 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 등을 이용함으로써, 천공 속도에 따른 지반 강도, 지하수위, 오염물질의 종류와 량 및 깊이 등의 지중 환경정보를 근거로 약액의 정밀한 주입과 혼합이 가능하다.
또한, 상승저지날을 구비하여 교반 도중 약액이나 오염물질의 상승을 저지함으로써, 시공성, 경제성 등이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 토양정화 장치의 사시도
도 2는 본 발명의 동력부를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 드릴비트부를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 드릴비트부를 나타낸 분리사시도
도 5는 도 4의 확대분리사시도
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 비트로드에 결합되는 상승저지날의 다른 실시예들을 나타낸 것으로, 도 5a는 저면사시도이고, 도 5b 내지 도 5c는 저면도이고, 도 5d 내지 도 5e는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 동력부와 드릴로드부를 결합하는 결합구조를 나타낸 분리사시도
도 6a 내지 도 6b는 본 발명 동력부와 드릴로드부를 결합하는 결합구조의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명 토양정화 장치의 설치상태도
도 8 내지 도 11은 본 발명 토양정화 장치의 작동상태도
도 2는 본 발명의 동력부를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 드릴비트부를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 드릴비트부를 나타낸 분리사시도
도 5는 도 4의 확대분리사시도
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 비트로드에 결합되는 상승저지날의 다른 실시예들을 나타낸 것으로, 도 5a는 저면사시도이고, 도 5b 내지 도 5c는 저면도이고, 도 5d 내지 도 5e는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 동력부와 드릴로드부를 결합하는 결합구조를 나타낸 분리사시도
도 6a 내지 도 6b는 본 발명 동력부와 드릴로드부를 결합하는 결합구조의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명 토양정화 장치의 설치상태도
도 8 내지 도 11은 본 발명 토양정화 장치의 작동상태도
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 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 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 토양정화 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 동력부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 드릴비트부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 드릴비트부를 나타낸 분리사시도이고, 도 5는 도 4의 확대분리사시도이고, 도 6은 본 발명의 동력부와 드릴로드부를 결합하는 클램프를 나타낸 분리사시도이다.
도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치(100)는, 오염된 토지에 약액을 주입하면서 교반하여 토지를 안정화 또는 고형화함으로써 토지를 정화하기 위한 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치(100)로서, 동력부(110), 드릴로드부(120), 드릴비트부(130), 센서부(140)를 포함할 수 있다.
본 실시예는 오염물질을 제거하거나 정화하기 어려운 오염지역을 둘러싸는 벽체를 형성함으로써, 오염물질의 이동성을 저감하고 주변으로의 오염 확산을 방지할 수 있다. 또한, 약액이 오염물질과 화학적으로 결합하여 용해도를 낮추어 주변 환경(토양, 수계)의 오염 확산을 방지할 수 있다.
주입되는 약액은 증기, 정화약액, 그라우팅제, 시멘트, 석회, 제강슬레그 등일 수 있다. 이들 약액은 어느 하나가 선택되어 사용되거나, 하나 이상이 선택되어 사용되거나, 또는 하나 이상이 순차적으로 사용되거나, 하나 이상이 동시에 사용될 수 있다. 또한 상기 약액 이외 기체가 사용될 수 있다. 기체를 가압 분사함으로써 토지를 절적히 분쇄하고 이후 약액을 주입하면서 혼합함으로써, 혼합 효율을 증대시킬 수 있다. 약액의 주입 압력은 50 ~ 210 bar 정도일 수 있다.
동력부(110)는 동력부프레임(111), 동력전달축(112), 로터리조인트(113), 저속 및 고속기어(114), 동력기어(115), 유압동력장치(116)를 포함할 수 있다.
동력부프레임(111)은 동력전달축(112), 저속 및 고속기어(114), 동력기어(115), 유압동력장치(116) 등을 수용할 수 있다. 동력부프레임(111)은 상부판과 이와 이격된 하부판 및 상부판과 하부판을 연결하는 연결재를 포함할 수 있다. 연결재는 둘레를 둘러싸는 판 형상이거나 상부판과 하부판을 연결하는 바 형상일 수 있다.
동력전달축(112)은 기어의 크기가 상이한 저속 및 고속기어(114)를 통해 전달되어온 회전동력을 드릴로드부(120)로 전달할 수 있다.
직경이 상이한 저속 및 고속기어(114)는 선택적으로 동력기어(115)에 연결되어 회전력을 동력전달축(112)으로 전달할 수 있다.
동력기어(115)는 저속 및 고속기어(114) 중 어느 하나의 기어와 선택적으로 결합되어 회전력을 전달할 수 있다.
유압동력장치(116)는 동력기어(115)를 회전시키는 장치일 수 있다. 유압동력장치(116)에 의한 교반 구동력은 10 ~ 22Mpa 정도가 적절할 수 있다.
본 실시예의 원위치 확장교반형 토양 정화장치의 회전속도는 20 ~ 90 RPM 이내에서 조절이 가능하며, 저속기어와 고속기어의 변환을 통해 회전속도와 토크를 조절할 수 있다. 저속기어 단계에서 운전자의 전기적 신호에 의해 1속 20RPM 내지 2속 40RPM, 고속기어 단계에서 3속 60RPM 내지 4속 90RPM으로 회전속도와 토크를 조절할 수 있다.
로터리조인트(113)는 외부의 약액 등을 드릴로드부(120)로 전달할 수 있다.
드릴로드부(120)는 동력부(110) 하측에 결합되고, 동력부(110)의 회전동력을 드릴비트부(130)로 전달할 수 있다. 드릴로드부(120)는 하나 이상의 드릴로드를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 드릴비트부(130)는 드릴로드부(120)의 하측에 결합되어 회전하면서 지반 굴착 및 오염된 토지와 약액을 혼합하는 것으로, 비트로드(131), 상승저지날(132), 확장형교반날(133), 오거날(134), 분사노즐(135) 등을 포함할 수 있다.
비트로드(131)는 드릴로드부(120) 하측에 결합되고 하측 방향으로 연장되는 것으로 원형 또는 다각 형상의 바일 수 있다.
상승저지날(132)은 비트로드(131)의 상부에 구비되어 토지의 교반 도중 비트로드(131)를 따라 상승하는 약액이나 오염물질을 외측으로 유도 분산시켜 약액이나 오염물질의 상승을 저지할 수 있다. 즉, 상승저지날(132)은 약액이나 오염물질의 상승을 저지함으로써, 약액의 낭비를 방지하고, 동시에 약액이나 오염물질이 지반 상측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
상승저지날(132)은 나선 형상일 수 있다. 나선 형상의 상승저지날(132)은 약액을 분사하면서 교반할 때 즉, 역회전할 때 약액의 상승을 저지할 수 있다. 나선 형상의 상승저지날(132)의 둘레 회전각은 1회전(360도) 이상이 바람직하다. 나선 형상의 상승저지날(132)의 둘레 회전각은 1.5 회전(540도) 또는 2회전(720도) 일 수 있다. 이러한 상승저지날의 회전각은 연직 방향으로 볼때 상측으로의 개방부를 없앰으로써 약액이나 오염물질이 상승을 잘 저지할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상승저지날(132)은 하면에 비트로드(131)의 중심에서 방사 방향으로 골들이 형성될 수 있다. 방사 방향으로 형성된 골들은 비트로드(131)를 따라 상승저지날(132)까지 상승한 약액이나 오염물질을 외측으로 신속히 유도 분산시킴으로써, 약액 등이 뭉쳐서 상승하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 방사 방향으로 형성된 골들은 상승저지날(132)까지 상승한 약액 등을 신속히 외측으로 유도 분산시킴으로써 약액 등이 모여서 드릴로드부(120)를 따라 상승하는 것을 방지하고, 신속히 외측으로 유도 분산시켜 주변 지반에 분포 시킴으로써 상승을 방지할 수 있다. 방사 방향으로 형성된 골들은 토지의 교반 방향(정회전 방향)으로 휘어진 곡선 형일 수 있다. 이 휘어진 곡선 형은 역회전시 상승저지날(132)까지 상승한 약액 등을 효과적으로 외측으로 유도 분산시킬 수 있다.
도 5d 내지 도 5e를 참조하면, 상승저지날(132)의 하면은 상기 비트로드(131)에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 상향 경사면으로 형성될 수 있다. 이와 같이 외측으로 갈수록 상향 경사진 상향 경사면은 비트로드(131)를 따라 상승한 약액 등이 뭉치기 전에 신속이 외측으로 유도 분산될 수 있다. 또한 상승저지날(132)의 하면은 상기 상향 경사면의 단부에서 다시 하향 경사진 하향 경사면을 포함할 수 있다. 또한, 하향 경사면에는 일정 간격으로 외측 방향으로 골들이 형성될 수 있다. 하향 경사면에 형성된 골들은 상향 경사면을 따라 외측으로 유도된 약액 등이 작게 분할되어 외측으로 배출됨으로써 약액 등이 뭉쳐서 상승하는 것을 방지할 수 있다.
확장형교반날(133)은 비트로드(131)에 구비되어 회전 방향에 따라 접혀지거나 펼쳐져서 토지를 교반하면서 약액이 잘 혼합되게 할 수 있다. 즉, 확장형교반날(133)은 원위치(In-situ) 확장교반형 토양 정화장치(100)가 정회전하면서 하강하는 경우에는 접혀지고, 반대로 교반하기 위해 역회전 하는 경우 펼쳐져 토지를 교반함으로써 약액이 토지에 잘 혼합되게 할 수 있다. 확장형교반날(133)은 접혀진 상태에서의 직경은 200~300mm, 펼쳐진 상태에서의 직경은 300~1200mm 정도가 적정하다.
확장형교반날(133)은 고정판(1331), 고정핀(1332), 제1확장날(1333), 제2확장날(1334)을 포함할 수 있다.
고정판(1331)은 비트로드(131)에 상하로 구비될 수 있다. 고정판(1331)은 비트로드(131) 상부에 구비되는 상부 고정판(1331a), 상부 고정판(1331a) 하부의 비트로드(131)에 구비되는 중간 고정판(1331b) 및 중간 고정판(1331b) 하부의 비트로드(131)에 구비되는 하부 고정판(1331c)을 포함할 수 있다. 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 일측에 동일 선상으로 구비되는 고정공 및 중간 고정판(1331b) 타측과 하부 고정판(1331c)에 동일 선상으로 구비되는 고정공이 구비될 수 있다. 고정판(1331)은 비트로드(131)에 끼워진 후 이탈이 방지되게 견고히 체결되거나 용접될 수 있다.
고정핀(1332)은 고정판(1331)의 고정공에 상하로 관통 결합될 수 있다.
제1확장날(1333)은 고정핀(1332)에 회전 가능하게 결합되고, 제2확장날(1334)은 제1확장날(1333)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제1 및 제2확장날(1333)(1334)은 비트로드(131)의 회전 방향에 따라 비트로드(131)에 접하도록 접혀지거나 직경 방향으로 펼쳐질 수 있다. 예컨데, 비트로드(131)가 정회전 하면서 하측으로 삽입될 때 제1 및 제2확장날(1333)(1334)은 접혀지고, 비트로드(131)가 역회전 하는 경우 펼쳐져 토지와 약액을 혼합할 수 있다.
오거날(134)은 비트로드(131)에 나선 형상으로 구비될 수 있다. 오거날(134)은 토지에 용이하게 삽입되거나 인출되게 할 수 있다. 오거날(134)은 정회전시 삽입되고, 역회전시 인출되는 형상으로 형성될 수 있다.
분사노즐(135)은 비트로드(131)에 구비되어 고상과 액상이 혼합된 약액을 토지 내부로 주입할 수 있다. 약액은 드릴로드와 비트로드(131)의 내부를 통해 유입되어 분사노즐(135)을 통해 토지 내부로 분사할 수 있다. 분사노즐(135)은 확장형교반날(133)의 접혀진 내측의 비트로드(131)에 구비되어 확장형교반날(133)이 펼쳐진 상태에서만 외부로 노출될 수 있다. 이는 비트로드(131)가 정회전 하면서 삽입되는 도중에 분사노즐(135)이 노출되는 것을 방지함으로써, 분사노즐(135)의 막힘이나 훼손을 방지할 수 있다. 분사노즐(135)은 주변의 가드가 마모되면 쉽게 교체 가능하도록 구비하는 것이 바람직하다.
확장형교반날(133)에 의한 확장 교반과 분사노즐(135)에 의한 약액의 분사를 통해 교반하고자 하는 토지의 채널링 현상을 방지하고, 토지의 통기성과 약품 반응 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 장비의 단순화로 정화 공정 중 지중 환경 상태에 따라 통기, 혼합 등 제어가 용이하다. 아울러 설정 깊이에 정확하게 확장 교반함과 동시에 약품을 혼합할 수 있다. 채널링 현상이란 한 방향으로 균열 또는 공극이 존재하는 경우 주입된 약액이 채널(통로)을 따라 주입되는 현상을 지칭한다.
상기 비트로드(131)의 하단에 구비되는 비트투스(136)를 더 포함할 수 있다. 비트투스(136)는 견고한 토지에 용이하게 삽입되게 할 수 있다.
센서부(140)는, 드릴비트부(130)에 구비되는 것으로, 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이에 따라 육안으로 확인할 수 없는 지중 내부의 천공 속도에 따른 지반 강도, 지하수위, 오염물질의 종류와 량 및 깊이 등의 지중 환경정보를 파악하여 약액의 정밀한 주입과 혼합이 가능하다. 센서부(140)의 신호는 비트로드(131)와 드릴로드부(120)의 드릴로드의 내부를 통해 상측으로 전달될 수 있다. 센서부(140)에는 훼손을 방지하기 위해 센서커버를 포함할 수 있다. 또한, 지상에는 전자식 측정기가 구비되어 측정을 수행할 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 상기 동력부(110)와 드릴로드부(120)의 드릴로드를 결합하거나, 드릴로드 상호간을 결합하는 것으로, 플랜지(150), 체결공들, 클램프(160), 체결핀(170)들을 포함할 수 있다.
플랜지(150)는 동력부(110)와 드릴로드의 마주보는 각 단부에 측면 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 플랜지(150)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 체결공들은 플랜지(150)에 방사 방향으로 서로 이격되면서 관통형성될 수 있다.
클램프(160)는 동력부(110)와 드릴로드의 플랜지(150)가 중첩된 상태에서 중첩된 플랜지(150)를 감쌀 수 있는 ㄷ자 형상이면서 호 형상으로 형성될 수 있다.
체결핀(170)은 중첩된 플랜지(150)와 클램프(160)의 체결공을 관통하여 체결될 수 있다. 이러한 체결 구조는 동력부(110)와 드릴로드부(120)를 신속하고도 견고하게 결합되게 할 수 있다.
또한, 도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 마주보는 양측의 각 단부에 구비된 링 형상의 플랜지(150) 중 일측 플랜지(150)에 돌출 형성되는 원뿔 형상의 원뿔돌부, 타측 플랜지(150)에 함몰 형성되는 원뿔 형상의 원뿔요부를 포함하고, 상기 원뿔돌부는 상기 원뿔요부에 긴밀히 삽입될 수 있다. 원뿔돌부는 그 형상으로 인하여 원뿔요부에 용이하게 삽입함으로써 결합을 신속 용이하게 할 수 있다. 또한, 서로 접하게 설치되는 링 형상의 양 플랜지(150)와 원뿔요부에 삽입되는 원뿔돌부는 동력부(110)와 드릴로드부(120)의 결합을 견고하게 할 수 있다.
상기 원뿔돌부와 원뿔요부 중 일측에 나선형의 나선돌부가 형성되고, 타측에는 나선형의 나선요부가 형성됨으로써, 원뿔돌부와 원뿔요부는 회전하면서 용이하게 삽입되거나 인출되고 동시에 회전력의 전달을 확실하게 할 수 있다.
본 실시예는 평균심도 0 ~ 6m 정도의 오염토지를 대상으로 약액의 주입과 혼합을 수행하여 오염물질의 차단과 확산 방지를 할 수 있다.
본 실시예는 건물 하단부, 경사면, 구릉지 등을 대상으로 수직, 수평 또는 일정 각도 경사지게 천공하면서 교반할 수 있다. 이러한 천공 및 교반은 오염지역을 둘레방향으로 둘러쌀뿐 아니라 하부를 둘러쌀 수 있어, 오염물질의 이동이나 확산을 완벽하게 방지할 수 있다.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 조립 및 작동과정을 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 설계 도면에 따라 비트로드(131)의 상부에서 하부로 하부 고정판(1331c)과 중간 고정판(1331b) 및 상부 고정판(1331a)을 순차적으로 결합할 수 있다. 이때, 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 일측의 고정공이 동일 선상에 위치하고, 중간 고정판(1331b) 타측과 하부 고정판(1331c)의 고정공이 동일 선상에 위치할 수 있다.
상기 하부 고정판(1331c)과 중간 고정판(1331b) 및 상부 고정판(1331a)이 비트로드(131)에 결합되면, 상기 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 사이에 제2확장날(1334)이 결합된 제1확장날(1333)을 위치시키는데, 상기 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 및 제1확장날(1333)의 고정공이 동일 선상에 위치될 수 있다. 상기 고정공으로 고정핀(1332)을 결합하여 상기 상부 고정판(1331a)과 제1확장날(1333) 및 중간 고정판(1331b)을 고정할 수 있다.
또한, 중간 고정판(1331b)과 하부 고정판(1331c) 사이에 제2확장날(1334)이 결합된 제1확장날(1333)을 위치시키는데, 상기 중간 고정판(1331b)과 제1확장날(1333) 및 하부 고정판(1331c)의 고정공이 동일 선상에 위치하고, 상기 고정공으로 고정핀(1332)을 결합하여 상기 중간 고정판(1331b)과 제1확장날(1333) 및 하부 고정판(1331c)을 고정할 수 있다.
이때, 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 사이에 결합된 제1확장날(1333)과, 중간 고정판(1331b)과 하부 고정판(1331c) 사이에 결합된 제1확장날(1333)은 대칭되게 반대측에 위치할 수 있다.
한편, 상기 비트로드(131)의 하부에서 상부로 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 및 하부 고정판(1331c)을 순차적으로 결합하고, 상부 고정판(1331a)과 중간 고정판(1331b) 및 중간 고정판(1331b)과 하부 고정판(1331c) 사이에 제2확장날(1334)이 결합된 제1확장날(1333)을 상기의 과정으로 결합할 수 있다.
상기의 과정으로 고정판(1331)과 확장날이 결합되면, 상기 비트로드(131)의 상부에서 하부로 상승저지날(132)을 용접, 볼트 등으로 결합하고, 비트로드(131)의 하부에 오거날(134)을 용접, 볼트 등으로 결합한 후, 비트로드(131)의 하부에 비트투스(136)를 결합하여 드릴비트부(130)를 형성할 수 있다.
또한, 저속 및 고속기어(114)가 결합된 동력전달축에 로터리 조인트로 연결한 후, 동력부프레임(111)에 설치하고, 상기 동력부프레임(111)에 동력기어(115)와 연결된 유압동력장치(116)를 설치할 수 있다. 이때, 유압동력장치(116)에 연결된 동력기어(115)는 저속 및 고속기어(114) 중 어느 하나의 기어에 맞물릴 수 있도록 함으로써 동력부(110)를 형성할 수 있다.
상기 동력부(110)의 동력전달축(112) 하부와 드릴로드부(120)의 드릴로드 상부를 결합하고, 상기 드릴로드 하부에 상기 드릴비트부(130)를 결합할 수 있다. 상기 동력부(110)와 드릴로드부(120)의 드릴로드 결합은 마주보는 양측의 각 단부에 링 형상의 플랜지(150)를 구비하여 중첩되도록 한 후, 상기 중첩된 플랜지(150)를 ㄷ자 형상의 클램프(160)로 감싼 상태에서 클램프(160)와 중첩된 플랜지(150)의 체결공에 체결핀(170)을 관통 체결하여 고정할 수 있다.
상기 드릴로드와 드릴비트부(130)의 결합은 용접 결합하거나, 마주보는 양측의 각 단부에 플랜지(150)를 형성하여 클램프(160)로 감싼 후, 체결핀(170)으로 체결하여 고정함으로써, 토양정화 장치(100)를 형성할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기의 과정으로 형성된 토양정화 장치(100)는 토양정화 장치(100)의 동력부(110)를 회전시키는 동력을 생성하는 중장비와 링크부로 연결한 후, 중장비를 오염된 토지의 상면으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 토양정화 장치(100)는 오염된 토지의 굴착각도에 따라 수직, 수평 또는 소정각도 경사질 수 있으며, 상기 토양정화 장치(100)는 토지 상면에 안착될 수 있다. 또한, 상기 분사노즐(135)은 중장비 일측의 토지 상면에 구비된 약액 저장통과 호스로 연결되는데, 상기 호스는 비트로드(131) 및 드릴로드 내부로 연결될 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 토양정화 장치(100)가 토지 상면에 안착시킨 후 유압동력장치(116)가 승강하면서 동력기어(115)가 저속 및 고속기어(114) 중 어느 하나의 기어와 맞물리고, 이 상태에서 중장비에 의해 동력부(110)의 유압동력장치(116)가 정방향으로 회전될 수 있다. 상기 유압동력장치(116)의 정방향 회전으로 동력기어(115), 상기 동력기어(115)에 맞물린 저속 및 고속기어(114), 저속 및 고속기어(114)가 결합된 동력전달축(112), 동력전달축(112)에 결합된 드릴로드부(120) 및 드릴로드부(120)에 결합된 드릴비트부(130)가 정방향으로 회전하면서 토지 내부로 하강할 수 있다.
상기의 과정으로 토지를 굴착할 때, 동력기어(115)에 맞물리는 저속 및 고속기어(114)에 의해 드릴비트부(130)의 회전속도 및 토오크를 조절할 수 있고, 상기 드릴비트부(130)가 정방향으로 회전함에 따라 제1 및 제2확장날(1333)(1334)은 비트로드(131)에 밀착되어 회전할 수 있다.
또한, 상기 토지를 굴착할 때, 드릴비트부(130)에 구비된 센서부(140) 즉, 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 중 하나 이상인 센서에 의해 토지의 지반 강도, 지하수 여부, 오염물질 등을 확인할 수 있다.
상기 드릴비트부(130)가 토지를 굴착하여 토지 지중의 오염부위에 위치하면, 오염물질센서 등에 의해 토지 상황을 파악하고 유압동력장치(116)의 정방향 회전을 정지시키면서 역방향으로 회전시킬 수 있다. 상기 유압동력장치(116)의 역방향 회전에 따라 동력기어(115), 동력기어(115)에 맞물린 저속 및 고속기어(114), 동력전달축(112), 동력전달축(112)에 결합된 드릴로드부(120) 및 드릴로드부(120)에 결합된 드릴비트부(130)가 역방향으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 드릴비트부(130)의 제2확장날(1334)이 지면에 걸리면서 축을 중심으로 펼쳐져 확장되고, 상기 제2확장날(1334)이 펼쳐짐에 따라 제2확장날(1334)이 결합된 제1확장날(1333)은 고정핀(1332)을 중심으로 펼쳐져 확장되면서 오염된 토지를 굴착하고, 동시에 오염된 분사노즐(135)로 분사되는 약액을 혼합할 수 있다. 역회전 과정에 드릴비트부(130)는 상승 또는 하강을 하거나, 상승 또는 하강을 반복할 수 있다.
상기 오염된 토지와 약액은 제2 및 제1확장날(1334)(1333)이 회전함으로써 용이하게 혼합하여 혼합률을 높일 수 있고, 동시에 토지를 안정화 또는 고형화할 수 있다.
상기 오염된 토지와 약액이 혼합되면, 동력부(110)의 유압동력장치(116)의 역방향 회전을 정지시키면서 다시 정방향으로 회전시키고, 상기 유압동력장치(116)의 정방향 회전에 따라 제1 및 제2확장날(1333)(1334)은 비트로드(131)에 접혀질 수 있다.
상기 제1 및 제2확장날(1333)(1334)이 졉혀진 상태에서도 유압동력장치(116)는 정방향으로 계속 회전하면서 토양정화 장치(100)를 인양시켜 토지에 굴착된 굴착공의 상부로 이동시킨 후, 상기 중장비를 이동시키고, 상기의 과정을 반복하면서 오염지역 토지를 둘러싸는 벽체를 형성할 수 있다.
상기에서는 오염된 토지와 약액이 1단으로 혼합되는 것으로 설명하였으나, 도 11을 참조하면, 상기 제1 및 제2확장날의 접혀짐과 펼쳐짐을 반복하여 지중에 오염된 토지와 약액이 다단으로 혼합되도록 할 수도 있고, 제1 및 제2확장날이 펼쳐진 상태에서 지중의 오염된 토지와 약액이 혼합되도록 할 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 토양정화 장치
110: 동력부
111: 동력부프레임
112: 동력전달축
113: 로터리조인트
114: 저속 및 고속기어
115: 동력기어
116: 유압동력장치
120: 드릴로드부
130: 드릴비트부
131: 비트로드
132: 상승저지날
133: 확장형교반날
1331: 고정판
1332: 고정핀
1333: 제1확장날
1334: 제2확장날
134: 오거날
135: 분사노즐
136: 비트투스
140: 센서부
150: 플랜지
160: 클램프
170: 체결핀
110: 동력부
111: 동력부프레임
112: 동력전달축
113: 로터리조인트
114: 저속 및 고속기어
115: 동력기어
116: 유압동력장치
120: 드릴로드부
130: 드릴비트부
131: 비트로드
132: 상승저지날
133: 확장형교반날
1331: 고정판
1332: 고정핀
1333: 제1확장날
1334: 제2확장날
134: 오거날
135: 분사노즐
136: 비트투스
140: 센서부
150: 플랜지
160: 클램프
170: 체결핀
Claims (7)
- 오염된 토지에 약액을 주입하고, 교반하여 오염물질의 이동성을 저감하고 주변으로의 오염 확산을 방지하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치에 있어서,
동력부;
상기 동력부의 하측에 결합되는 드릴로드부; 및
상기 드릴로드부의 하측에 결합되어 회전하는 드릴비트부;를 포함하고,
상기 드릴비트부는, 상기 드릴로드부 하측에 결합되고 하측 방향으로 연장되는 비트로드와, 상기 비트로드에 구비되어 회전 방향에 따라 졉혀지거나 펼쳐져서 토지를 교반하는 하나 이상의 확장형교반날과, 상기 비트로드에 나선 형상으로 구비되어 토지에 용이하게 삽입되거나 인출되게 하는 오거날과, 상기 비트로드에 구비되어 상기 드릴로드와 비트로드의 내부를 통해 유입되는 약액을 토지 내부로 주입하는 하나 이상의 분사노즐을 포함하고, 상기 확장형교반날 및 오거날은 상측에서부터 하측으로 순차로 구비되고,
상기 확장형교반날 상측의 상기 비트로드에 구비되어 토지의 교반 도중 상기 비트로드를 따라 상승하는 약액이나 오염물질의 상승을 저지하는 상승저지날을 더 포함하고,
상기 상승저지날은 하면에 상기 비트로드의 중심에서 방사 방향으로 골들이 형성되고, 상기 방사 방향으로 형성된 골들은 토지의 교반 방향(정회전 방향)으로 휘어진 곡선 형으로 형성되어, 상기 비트로드를 따라 상기 상승저지날까지 상승한 약액이나 오염물질을 외측으로 신속히 유도 분산시킴으로써, 약액이나 오염물질이 뭉쳐서 상승하는 것을 방지하며,
상기 동력부와 드릴로드의 결합은 마주보는 양측의 각 단부에 구비된 링 형상의 플랜지, 상기 링 형상의 플랜지에 형성된 체결공들, 상기 양측의 플랜지가 중첩된 상태에서 이를 감싸며 체결공이 형성된 ㄷ자 형상의 클램프들, 상기 중첩된 플랜지와 클램프의 체결공을 관통하여 체결되는 체결핀들을 포함하고,
상기 마주보는 양측의 각 단부에 구비된 링 형상의 플랜지 중 일측 플랜지에 돌출 형성되는 원뿔 형상의 원뿔돌부, 타측 플랜지에 함몰 형성되는 원뿔 형상의 원뿔요부를 포함하고, 상기 원뿔돌부는 상기 원뿔요부에 삽입함으로써 결합을 신속 용이하게 하고, 결합을 견고하게 하며,
상기 동력부는 상부판과 하부판과 상기 상부판과 하부판을 연결하는 연결재를 포함하는 동력부프레임과, 상기 동력부프레임에 회전 가능하게 설치되는 동력전달축, 상기 동력전달축 상측에 구비되는 로터리조인트, 상기 동력전달축의 중간에 구비되는 저속기어와 고속기어, 상기 저속기어 또는 고속기어에 선택적으로 결합됨으로써 회전력을 전달하는 동력기어, 상기 동력기어를 회전시키는 유압동력장치를 포함하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 드릴비트부에 구비되는 센서부를 더 포함하고, 상기 센서부는 지반강도센서, 지하수위센서, 오염물질센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 확장형교반날은, 상기 비트로드에 상하로 구비되는 링 형상인 한 쌍의 고정판, 상기 한 쌍의 고정판을 상하로 관통 결합되는 고정핀, 상기 고정핀에 회전 가능하게 결합되는 제1확장날과 제1확장날에 회전 가능하게 결합되는 제2확장날을 포함하고, 상기 제1확장날과 제2확장날은 회전 방향에 따라 상기 비트로드에 접하도록 접혀지거나 직경 방향으로 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 비트로드의 하단에 구비되는 비트투스를 더 포함하는 원위치 확장교반형 토양 정화장치. - 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210072884 | 2021-06-04 | ||
| KR20210072884 | 2021-06-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102365075B1 true KR102365075B1 (ko) | 2022-02-25 |
Family
ID=80490423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210108676A KR102365075B1 (ko) | 2021-06-04 | 2021-08-18 | 원위치 확장교반형 토양 정화장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102365075B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117569737A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 山东省地质矿产勘查开发局第八地质大队(山东省第八地质矿产勘查院) | 一种用于水工环地质的钻探装置 |
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| KR101469419B1 (ko) * | 2014-07-07 | 2014-12-10 | 이연화 | 천공작업 능률 개선과 내구성을 향상시킨 변속이 가능한 오거 |
| KR20190136534A (ko) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 주식회사 예승종합기술공사 | 가이드비트가 구비된 교반장치와 이를 이용한 고강도 연속벽체 형성 및 심층혼합처리 공법 |
| KR102222683B1 (ko) * | 2020-08-24 | 2021-03-04 | (주)티에스케이코퍼레이션 | 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비 |
-
2021
- 2021-08-18 KR KR1020210108676A patent/KR102365075B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117569737A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 山东省地质矿产勘查开发局第八地质大队(山东省第八地质矿产勘查院) | 一种用于水工环地质的钻探装置 |
| CN117569737B (zh) * | 2024-01-16 | 2024-03-26 | 山东省地质矿产勘查开发局第八地质大队(山东省第八地质矿产勘查院) | 一种用于水工环地质的钻探装置 |
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