KR102536561B1 - Device and method for measuring shear strength and bearing capacity of seabed - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 배에서 승강하도록 설치된 승강와이어가 연결되고, 상부 및 이 상부에서 하향 연장되고 수평 방향으로 소정의 간격을 두고 병렬적으로 구비되는 다수의 다리부로 이루어진 케이스와, 이 케이스에 장착된 자동정지모듈 및 콘모듈을 구비한 전단강도 측정수단을 포함한 본체; 다리부에 각각 내장되면서 공기가 채워진 무게조절챔버, 이 무게조절챔버의 하중 변화를 측정하도록 설치된 로드셀, 케이스에 내장된 가속도센서, 다리부의 측면에 높이 방향으로 표시된 눈금, 이 눈금을 촬영하도록 설치된 카메라를 포함하는 지지력 측정수단;과 본체를 제어하도록 연결된 제어부;를 포함하여 이루어짐으로써, 해저 지반의 비배수 전단강도 및 합수비와, 침하량 및 지지력을 측정할 수 있도록 한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for measuring the shear strength and bearing capacity of a seabed ground, to which lifting wires installed to ascend and descend on a ship are connected, extending upward and downward from the upper portion and provided in parallel at predetermined intervals in the horizontal direction. A main body including a shear strength measuring means having a case made of leg parts, an automatic stop module and a cone module mounted on the case; Air-filled weight control chambers built into each leg, a load cell installed to measure the load change in the weight control chamber, an acceleration sensor built into the case, a scale marked in the height direction on the side of the leg, and a camera installed to take pictures of the scale By including a bearing capacity measuring means including a; and a control unit connected to control the main body, it is possible to measure the undrained shear strength and water content ratio, settlement amount and bearing capacity of the seabed ground.
Description
본 발명은 해저 지반의 토양 상태를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저 지반에 폴콘 낙하 시험과 평판 재하 시험을 수행하고, 이들 시험 데이터를 근거로 해저지반의 전단강도, 함수비와 지지력을 측정하도록 된 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a device for measuring the soil condition of the seabed ground, and more particularly, to perform a pole cone drop test and a flat plate load test on the seabed ground, and based on these test data, the shear strength, water content and bearing capacity of the seabed ground It relates to a device and method for measuring the shear strength and bearing capacity of seabed ground, which are designed to measure
일반적으로 해저에는 잔교, 자켓, 선박접이안, 해상풍력 발전장치 등을 포함한 해상구조물이 설치될 수 있다. 이러한 해상구조물의 기초부는 연직하중 뿐만 아니라 조류, 파랑 또는 풍하중 등에 의한 수평하중도 받을 수 있다. 따라서, 해상구조물이 고정되는 해저의 지반에 대해 전단강도, 함수비 및 지지력 등을 포함한 다양한 특성에 대한 데이터 확보가 매우 중요할 수 있다. In general, offshore structures including piers, jackets, ship berths, offshore wind power generators, and the like may be installed on the seabed. The foundation of such an offshore structure can receive not only vertical load but also horizontal load due to tidal current, wave or wind load. Therefore, it may be very important to secure data on various characteristics including shear strength, water content, bearing capacity, etc. of the ground on the seabed to which offshore structures are fixed.
그러므로 해저 지반에 대한 다양한 특성을 측정하기 위해 구조가 간단하면서도 소형이고, 운용이 단순한 측정 장치가 요구되고 있다. Therefore, in order to measure various characteristics of the seafloor ground, a measuring device having a simple structure, a small size, and a simple operation is required.
상기된 요구에 부합하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 중량의 콘이 낙하하여 해저 지반의 전단강도를 측정하는 전단강도 측정수단과, 지지력판에 하중을 증가시켜 해저 지반의 지지력을 측정하는 지지력 측정수단이 제공되고, 이들 수단의 작동 방법이 제공되도록 한 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다. The object of the present invention, which was made to meet the above-mentioned needs, is a shear strength measuring means for measuring the shear strength of the seabed ground when a heavy cone falls, and a bearing capacity measurement for measuring the bearing capacity of the seabed ground by increasing the load on the bearing plate. An object of the present invention is to provide a device and method for measuring the shear strength and bearing capacity of seabed ground so that means are provided and an operation method of these means is provided.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치는 일례로, 배에서 승강하도록 설치된 승강와이어가 연결되고, 상부 및 상기 상부에서 하향 연장된 형태로 형성된 다수의 다리부가 수평 방향으로 소정의 간격을 두고 병렬적으로 구비되는 다수의 다리부를 포함하는 케이스와, 이 케이스에 장착된 자동정지모듈 및 콘모듈을 구비한 전단강도 측정수단을 포함한 본체;와, 본체를 제어하도록 연결된 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다. In order to achieve the above object, the apparatus for measuring the shear strength and bearing capacity of the seafloor ground according to the present invention is, for example, connected to a lift wire installed to lift on a ship, and a plurality of legs formed in a form extending downward from the upper part and the upper part are horizontal. A main body including a case including a plurality of legs provided in parallel at predetermined intervals in a direction, and a shear strength measuring means having an automatic stop module and a cone module mounted on the case; and connected to control the main body. It may be made including; control unit.
여기서, 자동정지모듈은 케이스에 내장되어 왕복 이동하는 슬라이딩부재와, 이 슬라이딩부재의 선단에 장착된 파지부재를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the automatic stop module may include a sliding member built into the case and reciprocating, and a gripping member mounted on a front end of the sliding member.
또한, 콘모듈은 자유 낙하 전후로 파지부재에 의해 파지되도록 설치된 콘바와, 이 콘바의 하단부에 장착된 콘을 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, the cone module may include a cone installed to be gripped by the gripping member before and after free fall, and a cone mounted on the lower end of the cone.
그리고 제어부는 콘이 고정되도록 파지부재가 콘바에 밀착하고, 콘이 자유 낙하하도록 파지부재가 콘바에서 이격되게 슬라이딩부재를 왕복 이동시키도록 이루어질 수 있다. Further, the control unit may be configured to reciprocate the sliding member so that the gripping member is in close contact with the cone so that the cone is fixed, and the gripping member is spaced apart from the cone so that the cone freely falls.
한편, 본 발명에 따른 측정 장치는 다리부에 각각 내장되면서 공기가 채워진 무게조절챔버, 이 무게조절챔버의 하중 변화를 측정하도록 설치된 로드셀, 케이스에 내장된 가속도센서, 다리부의 측면에 높이 방향으로 표시된 눈금, 이 눈금을 촬영하도록 설치된 카메라를 포함하는 지지력 측정수단;을 더 포함하여 이루어질 수 있다. On the other hand, the measuring device according to the present invention includes a weight control chamber built into each leg and filled with air, a load cell installed to measure a load change in the weight control chamber, an acceleration sensor built into the case, and a height direction displayed on the side of the leg. A bearing force measuring means including a scale and a camera installed to photograph the scale; may be further included.
여기서, 무게조절챔버는 케이스 외부의 물이 유입되도록 설치된 유입구 및 제1개폐밸브와, 무게조절챔버 내부의 공기가 케이스 외부로 배기되도록 설치된 배기구 및 제2개폐밸브를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the weight control chamber may include an inlet and a first opening/closing valve installed to allow water from outside the case to flow in, and an exhaust port and a second opening/closing valve installed to exhaust air inside the weight control chamber to the outside of the case.
그리고 제어부는 무게조절챔버의 내부가 외부와 밀폐 또는 통하도록 제1개폐밸브와 제2개폐밸브의 개폐를 제어하고, 로드셀 및 가속도센서의 측정값과 카메라의 눈금에 대한 영상 데이터를 수신 및 영상 처리하고, 이들 데이터를 대비하여 지지력을 측정 및 저장하도록 이루어질 수 있다. And the control unit controls the opening and closing of the first opening and closing valve and the second opening and closing valve so that the inside of the weight control chamber is sealed or communicated with the outside, and receives and processes image data for the measured values of the load cell and the acceleration sensor and the scale of the camera. And, it can be made to measure and store the bearing capacity in contrast to these data.
한편, 본체는 케이스에 내장된 수압센서를 더 포함하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, the main body may further include a water pressure sensor built into the case.
그리고 승강와이어의 하강 길이, 수압센서에서 획득한 수압 데이터와, 본체가 하강한 후 해저 지반에 도달하여 로드셀의 측정값이 선형에서 변곡점이 발생하면 획득되는 카메라의 영상 데이터가 제어부에 수신 및 화상 처리되어 본체의 위치가 확인되도록 이루어질 수 있다. In addition, the descending length of the lifting wire, the water pressure data obtained from the water pressure sensor, and the image data of the camera obtained when the main body descends and reaches the seabed and the measured value of the load cell occurs at an inflection point in the linear are received by the control unit and image processing It can be made so that the position of the main body can be confirmed.
한편, 본 발명에 따른 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치는 다른 예로, 배에 설치된 숭강수단과 승강와이어로 연결되고, 상부 및 상기 상부에서 하향 연장된 형태로 형성된 다수의 다리부가 수평 방향으로 소정의 간격을 두고 병렬적으로 구비되는 다수의 다리부를 포함하는 케이스, 각 다리부에 장착된 무게조절챔버를 구비한 지지력 측정수단을 포함한 본체;와, 본체를 제어하도록 연결된 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다. On the other hand, as another example, the device for measuring the shear strength and bearing capacity of the seafloor ground according to the present invention is connected to a lifting means installed on a ship with a lifting wire, and a plurality of legs formed in a form extending downward from the top and the top in a predetermined horizontal direction. A case including a plurality of legs provided in parallel at intervals, a main body including a bearing force measuring means having a weight control chamber mounted on each leg; and a control unit connected to control the main body; .
여기서, 지지력 측정수단은 다리부에 내장되면서 무게조절챔버의 하중 변화를 측정하도록 설치된 로드셀, 케이스에 내장된 가속도센서, 다리부의 외면에 높이 방향으로 표시된 눈금, 이 눈금을 촬영하도록 설치된 카메라를 더 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the bearing force measurement means further includes a load cell built into the leg and installed to measure the load change of the weight control chamber, an acceleration sensor built into the case, a scale displayed in the height direction on the outer surface of the leg, and a camera installed to photograph the scale. It can be done by
또한, 무게조절챔버는 케이스 외부의 물이 유입되도록 유입구 및 제1개폐밸브와, 케이스의 외부로 공기가 배기되도록 배기구 및 제2개폐밸브를 더 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, the weight control chamber may further include an inlet and a first opening/closing valve to allow water from outside the case to flow in, and an exhaust port and a second opening/closing valve to exhaust air to the outside of the case.
그리고 케이스의 다리부가 해저 지반에 안착되고, 제어부의 제어신호에 의해 제1개폐밸브와 제2개폐밸브가 개방되면 무게조절챔버에서 공기가 배기되면서 물이 유입되어 하중이 증가하게 되며, 하중 증가 및 다리부의 침하에 대한 가속도센서의 측정값과, 카메라에서 획득한 침하에 대한 눈금 변화의 영상 데이터가 제어부에 전송 및 화상 처리되면서 상호 보정으로 지지력이 측정되도록 이루어질 수 있다. In addition, when the legs of the case are seated on the seabed ground and the first on/off valve and the second on/off valve are opened by a control signal from the controller, air is exhausted from the weight control chamber and water is introduced to increase the load. The measurement value of the acceleration sensor for the subsidence of the leg part and the image data of the scale change for the subsidence obtained from the camera are transmitted to the control unit and processed, so that the bearing capacity can be measured through mutual correction.
한편, 케이스에 장착된 자동정지모듈과 콘모듈을 포함한 전단강도 측정장치;를 더 포함하여 이루어질 수 있다. On the other hand, a shear strength measuring device including an automatic stop module and a cone module mounted on the case; may be further included.
여기서, 자동정지모듈은 케이스에 내장되어 왕복 이동하는 슬라이딩부재와, 이 슬라이딩부재의 선단에 장착된 파지부재를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the automatic stop module may include a sliding member built into the case and reciprocating, and a gripping member mounted on a front end of the sliding member.
또한, 콘모듈은 자유 낙하 전후로 파지부재에 의해 파지되도록 설치된 콘바와, 이 콘바의 하단부에 장착된 콘을 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, the cone module may include a cone installed to be gripped by the gripping member before and after free fall, and a cone mounted on the lower end of the cone.
그리고 제어부는 콘이 고정되도록 파지부재가 콘바에 밀착하고, 콘이 자유 낙하하도록 파지부재가 콘바에서 이격되게 슬라이딩부재를 왕복 이동시키도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치.And the control unit is configured to reciprocate the sliding member so that the gripping member is in close contact with the cone so that the cone is fixed, and the gripping member is spaced apart from the cone so that the cone falls freely.
한편, 본체는 케이스에 내장된 수압센서를 더 포함하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, the main body may further include a water pressure sensor built into the case.
그리고 승강와이어의 하강 길이, 수압센서에서 획득한 수압 데이터와, 본체가 하강한 후 해저 지반에 도달하여 로드셀의 측정값이 선형에서 변곡점이 발생하면 획득되는 카메라의 영상 데이터가 제어부에 수신 및 화상 처리되어 본체의 위치가 확인되도록 이루어질 수 있다. In addition, the descending length of the lifting wire, the water pressure data obtained from the water pressure sensor, and the image data of the camera obtained when the main body descends and reaches the seabed and the measured value of the load cell occurs at an inflection point in the linear are received by the control unit and image processing It can be made so that the position of the main body can be confirmed.
한편, 상술된 측정 장치를 작동하여 해저 지반의 전단강도와 지지력을 측정하는 방법은 본체를 해저으로 하강 및 해저 지반에 안착시키는 제10단계(S10); 폴콘 낙하 시험을 수행하는 제20단계(S20);와, 해저 평판 재하 시험을 수행하는 제30단계(S30);를 포함하여 이루어질 수 있다. On the other hand, the method of measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground by operating the above-described measuring device includes a tenth step (S10) of lowering the body to the seabed and placing it on the seabed ground; A 20th step (S20) of performing a pole cone drop test; and a 30th step (S30) of performing a subsea plate load test.
여기서, 제10단계(S10)는 배에서 감기거나 풀리도록 설치된 승강와이어를 풀어 본체를 해저으로 하강시키고, 해저 지반에 도달하여 로드셀 측정값의 변곡점이 발생하면 이 시점 부근에서 획득한 카메라의 영상 데이터, 수압센서에서 측정한 수압 데이터, 승강와이어의 하강 길이 등을 대비하여 본체의 위치를 측정하여 본체를 해저 지반의 설정 위치에 안착시키도록 이루어질 수 있다. Here, in step 10 (S10), the main body is lowered to the sea floor by unwinding or unwinding the lifting wire installed on the ship, and when the inflection point of the load cell measurement occurs when it reaches the sea floor, the image data of the camera acquired around this point , Water pressure data measured by the water pressure sensor, the descending length of the hoisting wire, etc. are measured to measure the position of the main body so that the main body can be seated at a set position on the seabed.
또한, 제20단계(S20)는 제어부의 제어신호에 의해 슬라이딩부재와 파지부재가 벌어져 콘바의 파지 상태가 해제되면 콘이 자유 낙하하여 해저 지반에 일정 깊이로 관입되고, 일정 시간 경과 후 제어부의 제어신호에 의해 슬라이딩부재와 파지부재가 복귀하여 콘바가 다시 파지 상태가 되면 관입된 콘의 위치를 고정하도록 이루어질 수 있다. In addition, in the twentieth step (S20), when the sliding member and the gripping member are spread apart by the control signal of the controller and the gripping state of the cone bar is released, the cone freely falls and penetrates the seabed at a predetermined depth, and after a predetermined time elapses, the control unit controls the cone. When the sliding member and the gripping member are returned by the signal and the cone is in a gripping state again, the position of the penetrating cone may be fixed.
그리고 제30단계(S30)는 제어부의 제어신호에 의해 제1개페밸브와 제2개폐밸브가 개방되면 무게조절챔버에서 공기가 배기되면서 물이 유입되어 하중이 증가하고, 하중 증가 및 다리부의 침하에 대한 가숙도센서의 측정값 및 카메라에서 획득한 침하에 대한 눈금 변화에 대한 영상 데이터가 제어부에 전송되어 상호 보정으로 지지력을 측정하도록 이루어질 수 있다. And in the 30th step (S30), when the first on-off valve and the second on-off valve are opened by the control signal from the control unit, air is exhausted from the weight control chamber and water is introduced to increase the load, thereby increasing the load and the subsidence of the leg. The measured value of the ripeness sensor and the image data for the scale change for the settlement obtained from the camera may be transmitted to the control unit to measure the bearing capacity by mutual correction.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 해저 지반에 고정되는 본체에 폴콘 자유 낙하 시험을 수행하기 위한 전단강도 측정수단이 포함됨으로써, 해저에서 폴콘 자유 낙하 시험을 통한 해저 지반의 비배수 전단강도가 측정될 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, the shear strength measuring means for performing the pole cone free fall test is included in the main body fixed to the seabed ground, so that the undrained shear strength of the seabed ground through the pole cone free fall test can be measured. There are possible effects.
또한, 전단강도 측정수단의 1회 작동으로 현장에서 간단하게 해저 지반의 전단강도와 더불어 함수비까지 측정할 수 있는 효과가 있다. In addition, with one operation of the shear strength measuring means, there is an effect of simply measuring the shear strength of the seabed ground as well as the water content in the field.
또한, 장치의 크기와 중량이 최소화되어 작업자 1인에 의해 이동, 설치 및 운용이 가능할 수 있는 효과가 있다. In addition, the size and weight of the device is minimized, so that it can be moved, installed, and operated by one worker.
또한, 해저 지반에 고정되는 본체에 평판 재하 시험을 수행하기 위한 지지력 측정수단이 포함됨으로써, 해저에서 재하 시험을 통한 해저 지반의 침하량 및 지지력을 측정할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the main body fixed to the seabed includes a bearing capacity measuring means for performing a flat plate load test, there is an effect of measuring the settlement and bearing capacity of the seabed ground through the load test on the seabed.
또한, 본체에 설치된 카메라 및 다수의 센서에 의해 선상에서 작업자가 디지털로 실시간 관측이 가능할 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that a worker can digitally observe in real time on a ship by a camera and a plurality of sensors installed in the main body.
그리고 지반의 종류, 지반 근처의 해류의 속도, 수압 등을 포함한 지반의 조건에 대해 미리 획득하고, 이를 토대로 콘의 무게가 조절된 후 측정이 수행됨으로써, 지반의 조건에 무관하게 광범위한 범위에서 측정할 수 있는 효과가 있다. In addition, the conditions of the ground, including the type of ground, the speed of the current near the ground, and water pressure, are obtained in advance, and the weight of the cone is adjusted based on this, and then the measurement is performed, so that measurements can be made in a wide range regardless of the ground conditions. There are possible effects.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치가 개략적으로 도시된 측단면도이다.
도 2와 도 3은 도 1의 장치가 개략적으로 도시된 평면도와 저면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제어기와 구성들 간의 제어 관계가 도시된 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 장치를 이용하여 해저 지반의 전단강도와 지지력을 측정하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 1의 본체를 이용한 전당강도 측정 시험이 수행되는 과정이 도시된 도면이다.
도 7은 도 6a에 도시된 폴콘 낙하시험으로 얻은 해저 지반의 토양별 전단강도가 도시된 그래프이다.
도 8은도 7의 함수비의 변화에 따른 전단강도의 변화가 도시된 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 5에서 지지력 측정 시험 시 중량 증가와 이로 인해 변하는 지지력 및 침하량의 관계가 도시된 그래프이다.
도 10은 도 9a에서 본체의 하강 시 지반에 도착하면서 발생하는 로드셀의 변화가 도시된 그래프이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1 is a side cross-sectional view schematically illustrating an apparatus for measuring shear strength and bearing capacity of seabed ground according to a preferred embodiment of the present invention.
2 and 3 are plan and bottom views schematically illustrating the apparatus of FIG. 1 .
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a control relationship between a controller and components shown in FIG. 1 .
FIG. 5 is a flow chart for measuring the shear strength and bearing capacity of seabed ground using the apparatus shown in FIG. 1 .
FIG. 6 is a diagram illustrating a process of conducting a test for measuring electric shock using the main body of FIG. 1 .
7 is a graph showing the shear strength of each soil of the seabed ground obtained by the fall cone drop test shown in FIG. 6a.
8 is a graph showing the change in shear strength according to the change in the water content of FIG.
9a to 9c are graphs showing the relationship between weight increase, bearing capacity and settlement amount that change as a result of weight increase during the bearing capacity measurement test in FIG. 5 .
Figure 10 is a graph showing the change of the load cell that occurs while arriving at the ground when the main body is lowered in Figure 9a.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 또한, 다양한 실시 예에서 언급된 구성들 중 각 실시 예에서 상호 유사한 구성 및 관련 구성은 대체 또는 교체되거나 추가될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. Also, among components mentioned in various embodiments, similar components and related components in each embodiment may be replaced, replaced, or added. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
<구성><Configuration>
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치는 도 1 내지 도 4에서 보듯이, 배에서 해저으로 하강하는 본체(100)와, 배에 설치된 제어부(200)를 포함하여 이루어진다. 이하 '전단강도'는 '비배수 전단강도'인 것으로 한다. As shown in FIGS. 1 to 4 , the device for measuring the shear strength and bearing capacity of seafloor ground according to a preferred embodiment of the present invention includes a
먼저, 본체(100)는 케이스(110), 전단강도 측정수단(120)과 지지력 측정수단(130)을 포함하여 이루어질 수 있다. First, the
케이스(110)는 평면상 원형 또는, 삼각형 및 사각형을 포함한 다각형 형상면서 내부 공간이 마련된 상부(111)와, 이 상부(111)로부터 하방으로 연장되면서 수평 방향으로 소정의 간격을 두고 병렬적으로 구비되는 다수의 다리부(112)를 포함할 수 있다. 이때, 상부(111)와 다리부(112)는 도 1에서 보듯이 상호 통하면서 밀폐된 공간을 갖도록 제작될 수 있다. The
또한, 케이스(110)의 상면에는 케이스(110)를 해저으로 하강시키기나 상승시키기 위해 승강와이어(113)가 고정될 수 있다. 일례로, 배에 설치된 승강수단(미도시)에 의해 승강와이어(113)가 감기거나 풀리면서 케이스(110)를 해저으로 하강 또는 상승시킬 수 있다. 또, 케이스(110)에는 수압센서(114)가 설치될 수 있다. 이 수압센서(114)에 의해 본체(100)가 해저에 하강 및 안착하는 본체(100)의 위치를 확인할 수 있다. In addition, a
전단강도 측정수단(120)은 해저 지반에 폴콘 낙하 시험을 하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 자세하게는, 전단강도 측정수단(120)은 평면상 케이스(110)의 중앙에 위치한 콘모듈(121)과, 이 콘모듈(121)을 파지하는 자동정지모듈(125)을 포함할 수 있다. The shear strength measuring means 120 may include a configuration for performing a fall cone drop test on the seabed. In detail, the shear
여기서, 콘모듈(121)은 평면상 케이스(110)의 상부 중앙을 관통하는 콘바(122, corn bar)와, 이 콘바(122)의 하부에 장착된 콘(123)을 포함할 수 있다. 추가로, 해저의 깊이 또는 환경에 따라 콘(123)의 무게를 증가시키기 위해 콘바(122)를 관통하면서 콘(123)의 상면에 놓이는 도넛 형상인 1개 이상의 제1추(124)를 더 포함할 수 있다. Here, the
또, 콘(123)의 각도는 콘 관입 시 해저 지반의 교란 및 히빙(heaving)이 최소화되고, 해저의 수류 속도 및 방향 등의 영향이 최소화되도록 25 ~ 35°이고, 바람직하게는 30°일 수 있다. 이외에도 평지에서 일반적으로 사용되고 있는 대략 45°와 60° 내외의 콘 각도로 사용될 수도 있다. 이때, 콘 각도에 따라 전단강도를 구하는 후술된 (식1)의 보정 계수의 조정이 필요할 수 있다. In addition, the angle of the
또, 콘(123)의 높이는 일반적으로 육지 지반보다 해저 지반이 느슨하므로 콘의 관입 깊이가 평지보다 더 깊을 수 있는 조건이 고려되어 최대 4cm인 것이 바람직할 수 있다. 일례로, 폴콘 시험 시 콘(123)이 4cm 이상의 깊이로 관입된 경우 비배수 전단강도가 0.5kPa 이하로 극단적으로 느슨한 지반으로 분류될 수 있다. In addition, the height of the
또, 콘(123)의 무게는 해저의 깊이, 지반의 조밀 정도, 수류 속도 및 방향 등을 포함한 다양한 조건을 미리 획득하였고, 이에 최적인 80g으로 하고, 조건의 변화에 따라 콘(123)의 상면에 1개 이상의 제1추(124)가 설치되어 조절될 수 있다. 이 제1추(124)의 무게는 콘(123) 무게의 절반이 40g 정도가 바람직하고, 10g과 20g을 포함한 여러 종류의 무게로 다수 제작될 수 있다. In addition, the weight of the
그리고 자동정지모듈(125)은 도 1에서 보듯이 케이스(110)의 상부 중앙을 관통하여 위치된 콘바(122)를 파지하도록 케이스(110)의 상부 중앙 부위에 설치될 수 있다. 이 자동정지모듈(125)은 제어기(210)에서 전기적 신호를 인가받아 수평으로 왕복 이동하도록 설치된 슬라이딩부재(126)와, 이 슬라이딩부재(126)의 선단부에 장착되어 콘바(122)와 밀착하여 붙잡아 고정시키는 파지부재(127)를 포함할 수 있다. 이때, 파지부재(127)는 콘바(122)와의 밀착력과 접지력 및 마찰계수가 높은 부재가 사용되고, 일례로 고무일 수 있다. And, as shown in FIG. 1 , the
이외에 자동정지모듈(125)은 해저 지반에 본체(100)가 안착된 이후, 콘(123)의 하단이 다리부(112)의 하단과 동일선상에 위치한 초기 위치가 변경되었을 경우, 콘바(122)를 mm단위로 끌어올리거나 내리도록 파지부재(127)를 회전시키도록 설치된 기어부를 더 구비할 수 있다. In addition, when the initial position of the lower end of the
따라서, 본체(100)가 하강하는 동안 제어부(200)의 신호에 의해 슬라이딩부재(126)가 양 옆에서 오므라들면서 파지부재(127)가 콘바(122)를 파지하게 되어 콘(123)이 고정될 수 있다. 이후, 본체(100)가 해저 지반에 안착된 후 폴콘 낙하 시험 시 제어부(200)의 신호에 의해 슬라이딩부재(126)와 파지부재(127)가 양옆으로 벌어지면서 콘바(122)의 파지가 해제되면 콘(123)이 자유 낙하하여 해저 지반에 일정 깊이로 관입하게 될 수 있다. 이렇게 콘(123)이 자유 낙하하고 일정 시간이 지난 후, 제어부(200)의 신호에 의해 슬라이딩부재(126)가 오므라들면서 파지부재(127)가 콘바(122)에 밀착하게 되고 콘(123)이 관입된 상태의 높이 그대로 고정될 수 있다. 이후에는 본체(100)가 배에 승선된 후 관입 깊이의 정도가 측정될 수 있다. Therefore, while the
지지력 측정수단(130)은 해저 지반에 평판 재하 시험을 수행하도록 구성될 수 있다. 자세하게는, 지지력 측정수단(130)은 무게조절챔버(131), 로드셀(137), 눈금(138), 카메라(139)와, 가속도센서(140)를 포함할 수 있다. The bearing capacity measuring means 130 may be configured to perform a flat plate load test on the seabed ground. In detail, the support force measurement means 130 may include a
여기서, 무게조절챔버(131)는 도 1 내지 도 3에서 보듯이 케이스(110)의 다리부(112) 각각에 내장되고, 고정걸쇠(137)로 착탈 가능하게 장착될 수 있다. 또, 무게조절챔버(131)는 공기가 채워진 빈 내부 공간에 물이 유입되도록 유입구(132) 및 제1개폐밸브(133)와, 빈 내부 공간의 공기가 배기되도록 배기구(134) 및 제2개폐밸브(135)가 설치될 수 있다. Here, as shown in FIGS. 1 to 3 , the
이때, 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)는 제어부(200)의 제어신호에 의해 유입구(132)와 배기구(134)를 동시에 개폐하거나, 유입구(132) 또는 배기구(134)가 먼저 개폐되도록 설치될 수 있다. 또, 제1개폐밸브(133)는 무게조절챔버(131)의 측면에 설치되고, 제2개폐밸브(135)는 무게조절챔버(131)의 상면에 설치될 수 있다. 또, 유입구(132)와 배기구(134)는 무게조절챔버(131)와 케이스(110)의 외부를 연결하여 공기가 배기되거나 물이 유입되도록 가공될 수 있다. At this time, the first on-off
따라서, 본체(100)가 해저으로 하강하는 동안에는 공기로 채워진 상태이고, 지지력 시험 시 제어부(200)에 의해 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)가 작동하게 되면 유입구(132)와 배기구(134)가 개방되어 물이 유입되면서 공기가 배기됨으로써, 하중이 증가할 수 있게 된다. 이후, 무게조절챔버(131)에 물이 가득 차면 유입구(132)와 배기구가 개방된 상태가 유지될 수도 있고, 폐쇄될 수도 있다. Therefore, while the
또한, 로드셀(137)은 무게조절챔버(131)의 하면과 다리부의 하면 사이에 배치되고, 무게조절챔버(131)의 지속 상승하는 하중을 측정하도록 설치될 수 있다. 이 로드셀(137)은 본체(100)가 해저 지하에 안착된 후 무게조절챔버(131)에 공기가 찬 상태를 기준으로 설정하고, 이후 무게조절챔버(131)의 하중이 증가하는 동안의 지지력을 측정하도록 설치될 수 있다. 물론, 로드셀(137)의 기준 설정은 제어부(200)의 제어에 의해 이루어지고, 로드셀(137)에서 측정된 데이터는 제어부(200)에 수신되어 저장될 수 있다. In addition, the
또한, 눈금(138)은 본체(100)의 침하량의 정도를 측정하기 위해 것으로, 케이스(110)의 다리부(112)에 표시할 수 있다. 이 눈금(138)은 다리부(112)의 하단에서 높이 방향으로 mm 단위와 cm 단위로 표시될 수 있다. In addition, the
또한, 카메라(139)는 케이스(110)의 다리부(112)에 장착되고, 다리부(112)에 표시된 눈금(138)을 촬영하도록 설치될 수 있다. 이때, 카메라(139)는 반대편 눈금(138)을 촬영하도록 설치될 수 있다. 그리고 카메라(139)는 눈금(138)에 대한 영상을 제어부(200)에 제공하도록 설치될 수 있다. 따라서, 무게조절챔버(131)의 하중 증가로 인해 다리부(112)가 해저 지반에 침하되는 동안 발생하는 눈금(138)의 변화를 카메라(139)가 영상 데이터로 획득하고, 이 영상 데이터가 제어부(200)의 모니터(220)에 보여질 수 있다. In addition, the
이 카메라(139)는 추가로 본체(100)가 해저 지반에 안착되는 구역의 영상 데이터와, 콘(123)의 하단이 다리부(112)의 하단과 동일 선상에 위치하도록 설치된 초기 위치가 유지되고 있는지를 확인할 수 있는 영상 데이터를 제어부(200)에 송신하도록 설치될 수 있다. 이때의 영상 데이터들은 도 10에서 보듯이 로드셀(137) 측정값에 변곡점이 발생한 시점 부근의 영상일 수 있다. The
그리고 카메라(139)는 콘(123)의 낙하 전 위치와 낙하 후 관입된 상태를 영상 데이터로 획득하도록 설치될 수도 있다. In addition, the
또한, 가속도센서(140)는 케이스(110)의 상부(111)에 내장된 수압센서(114)에 내장될 수 있다. 이 가속도센서(140)는 케이스(110)의 다리부(112)의 침하량에 대한 데이터를 획득하고, 이를 제어부(200)로 송신하도록 설치될 수 있다. 따라서, 가속도센서(140)에서 획득한 침하량 데이터와, 카메라(139)에서 획득한 영상 데이터가 제어부(200)에서 상호 보정됨으로써, 침하량에 대한 보다 정확한 측정값이 산출될 수 있다. In addition, the
그리고 무제조절챔버(131)의 무게가 수심 또는 수류의 속도 등에 비해 가벼워 케이스(110)가 고정되지 않을 경우 케이스(110)의 상면에 제2추(141)가 추가로 장착될 수 있다. 이 제2추(141)는 중앙에 구멍을 구비한 도넛형상이고, 이 제2추(141)가 끼워지도록 케이스(110)의 상면에 끼움돌기(미도시)가 설치될 수 있다. 이때, 끼움돌기 및 제2추(141)는 승강하는 콘바(122)와 간섭되지 않도록 설치될 수 있다. 이로 인해, 제2추(141)에 의해 케이스(110)의 상면에 끼움 결합된 상태에서 케이스(110)가 하강하여 해저 지반에 고정된 상태가 단단히 유지될 수 있다. 이외에도 케이스(110) 상면의 평면상 여러 곳에 끼움돌기가 설치되고, 이 끼움돌기에 각각 제2추(141)가 끼움 고정되며, 이때 케이스(110)의 중심이 유지되도록 고정될 수 있다. In addition, when the
한편, 제어부(200)는 도 4에서 보듯이, 본체(100)를 해저으로 하강시키는 배에 설치되고, 본체(100)에 설치된 각 구성을 제어하도록 설치된 제어기(210)와, 각종 데이터가 화면에 출력되는 모니터(220)와, 이들 데이터를 저장하는 기록수단(230)를 포함할 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 4, the
여기서, 제어기(210)는 본체(100)에 내장된 수압센서(114)에서 측정한 데이터를 수신 및 판단하고, 자동정지모듈(125)에서 콘(123)을 자유 낙하시키기 위한 슬라이딩부재(126)의 왕복 이동을 제어하며, 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)의 개폐를 제어하고, 로드셀(137)의 측정 데이터를 수신 및 판단하고, 가속도센서(140)에서 측정한 데이터를 수신 및 판단하며, 카메라(139)에서 획득한 영상을 수신 및 판단하고, 가속도센서(140)의 측정 데이터와 카메라(139)의 영상 데이터를 비교 분석하도록 설치될 수 있다. Here, the
또한, 모니터(220)와 기록수단(230)는 각종 데이터와 이들 데이터의 비교 결과를 화상 처리 및 기록하고, 전단강도 측정수단(120)와 지지력 측정수단(130)의 정상 작동 여부 등을 포함하여 모든 공정을 화상 처리 및 기록하도록 설치될 수 있다. In addition, the
이외에 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정장치는 본체(100)를 해저으로 하강 및 해저에서 상승시키는 승강수단을 더 포함할 수 있다. 이 승강수단은 별도로 구비된 제어반을 통해 작업자에 의해 제어되거나, 상기된 제어기(210)에 의해 제어될 수 있다. In addition, the measuring device according to a preferred embodiment of the present invention may further include an elevating means for lowering and raising the
<방법><Method>
이하에서는 상술된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 측정장치를 이용하여 해저 지반의 전단강도와 지지력을 측정하기 위한 방법에 대해 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground using the measuring device according to the above-described preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 10.
먼저, 도 5에서 보듯이 본체(100)를 해저으로 하강시키고 안착되도록 한다(S10). 배에 설치된 승강수단(미도시)에 의해 본체(100)가 해저으로 하강하여 해저 지반에 안착될 수 있다. 이를 위해 본체(100)를 안착시키기 위한 해저의 깊이, 수류 방향 및 속도. 안착 지점의 토양 종류, 구성 광물 및 입도 본포 등을 포함한 기초 자료를 사전에 획득할 수 있다. 이때 획득한 사전 데이터는 폴콘 시험에서의 콘(123)의 관입 깊이에 따른 비배수 전단강도 및 함수비를 측정 및 추정하는 자료로 이용될 수 있다. 또한, 콘(123)의 높이가 케이스(110)의 다리부(112)의 하단과 동일 선상에 위치하도록 설정되고, 무게조절챔버(131)가 공기로 채워질 수 있다. First, as shown in FIG. 5, the
또한, 본체(100)가 하강 및 도달하면 승강와이어(113)의 하강 길이와, 수압센서(114)에서 획득한 수압 데이터를 통해 본체의 위치를 확인할 수 있다. 이와 더불어, 본체(100)가 해저에서 하강하는 동안 도 10에서 보듯이 수압에 의해 로드셀(137)의 측정값이 선형적으로 증가하다가 해저 지반에 도달하면 변곡점이 생기게 되고, 이 변곡점이 발생한 시점 부근에서 획득한 \카메라(139)의 영상 데이터를 통해 추가로 본체(100)의 위치를 확인할 수 있다. 이러한 확인으로 본체(100)가 설정된 위치에 제대로 안착되었는지 확인할 수 있다. 물론, 설정 위치에서 벗어난 경우, 본체(100)를 다시 상승 및 하강시켜 설정 위치로 이동시킬 수도 있다. In addition, when the
다음으로, 폴콘 낙하 시험을 수행한다(S20). 도 6에서 보듯이, 본체(100)가 해저 지반에 안착되면 카메라(139)로 안착된 상태를 확인하고, 폴콘 낙하 시험을 수행할 수 있다. 이를 위해, 자동정지모듈(125)의 슬라이딩부재(126)와 파지부재(127)가 콘바(122)를 파지한 상태가 해제되고, 콘(123)이 자유 낙하하여 해저 지반을 향해 자유 낙하하게 될 수 있다. 이 자유 낙하로 인해 콘(123)이 해저 지반에 일정 깊이로 관입하게 되고, 이때 콘(123)이 관입된 상태에서 슬라이딩부재(126)와 파지부재(127)가 콘바(122)를 파지한 상태로 복귀하여 콘(123)이 고정될 수 있다. Next, a fall cone drop test is performed (S20). As shown in FIG. 6 , when the
다음으로, 해저 평판 재하 시험을 수행한다(S30). 폴콘 낙하 시험이 완료되면, 도 9a에서 보듯이 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)를 개방하고, 무게조절챔버(131)에 물이 충전되도록 할 수 있다. 이로 인해 본체(100)의 하중이 증가하고, 다리부(112)의 하단 부위가 해저 지반에 침하될 수 있다. 이때 변하는 하중에 대해 가속도센서(140)의 측정값과, 카메라(139)를 통해 획득한 침하에 대한 눈금(138) 변화의 영상 데이터를 제어부(200)에서 획득, 기록 및 저장할 수 있다. Next, a subsea plate load test is performed (S30). When the fall cone drop test is completed, as shown in FIG. 9A , the first on/off
상술된 폴콘 낙하 시험 공정(S10)과 해저 평판 재하 시험 공정(S20)은 순서를 서로 바꿔서 진행해도 무방하다. The aforementioned pole cone drop test process (S10) and the submarine plate load test process (S20) may be performed in reverse order.
끝으로, 본체(100)를 해저에서 상승시켜 배로 옮긴 후 폴콘 낙하 시험과 해저 평판 재하 시험에서 획득한 데이터를 토대로 결과 데이터를 생성한다(S40). Finally, after the
폴콘 낙하 시험에서 관입된 상태로 고정된 콘(123)의 관입 깊이를 측정할 수 있다. In the pole cone drop test, the penetration depth of the fixed
또한, 폴콘 낙하 시험을 통해 포화된 세립토에 자유 낙하한 콘(123)의 관입 깊이와 아래의 (식1)을 통해 비배수 전단강도를 측정하여 아터버그 한계(Atterberg Limit)를 결정할 수 있다. In addition, the Atterberg Limit can be determined by measuring the penetration depth of the
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ(식1) ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ (Formula 1)
여기서, Su는 비배수 전단강도, K는 콘의 보정 게수(=0.85, Wroth 및 Wood 1978), W는 콘의 무게, d는 콘의 관입 깊이이다. where Su is the undrained shear strength, K is the correction factor of the cone (=0.85, Wroth and Wood 1978), W is the weight of the cone, and d is the penetration depth of the cone.
그리고 콘(123)의 보정 계수는 콘(123) 표면의 거칠기와 세립토 입자와 마찰관계와 콘 관입으로 인한 지표면의 히빙(Heaving) 현상으로 인한 전단강도의 과대 해석을 보정하는 계수이다. 또, 콘(123)의 관입 길이는 일례로 버니어 캘리퍼로 측정될 수 있다. In addition, the correction coefficient of the
이러한 과정을 통해 다양한 토양에 대해 폴콘 낙하 시험이 진행되었고, 도 7에서는 각 토양별 콘 관입 깊이 차이를 통해 측정된 다양한 비배수 전단강도가 도시되어 있고, 도 8에서는 다이아톰(DE), 실트(SF), 고령토(KN), 일라이트(IL) 등의 여러 토양에 따라 비배수 전단강도의 변화에 따른 함수비의 변화가 도시되어 있다. Through this process, pole cone drop tests were conducted for various soils, and in FIG. 7, various undrained shear strengths measured through the difference in cone penetration depth for each soil are shown, and in FIG. 8, diatom (DE), silt ( The change in water content according to the change in undrained shear strength according to various soils such as SF), kaolin (KN), and illite (IL) is shown.
또한, 해저 평판 재하 시험을 통해 도 9b와 도 9c에서 보듯이 침하량과 지지력에 대한 변화에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 그리고 도 10을 보면, 본체(100)가 해저 지반에 안착되는 변곡점 이후의 하중 변화와 수심 변화에 따른 느슨한 지반 또는 조밀한 지반인지를 측정할 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 9b and 9c through the subsea plate load test, data on changes in settlement and bearing capacity can be obtained. And, referring to FIG. 10 , it is possible to measure whether the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the patent claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100:본체
110:케이스 111:상부
112:다리부 113:승강와이어
114:수압센서.
120:전단강도 측정수단
121:콘모듈 122:콘바
123:콘 124:제1추
125:자동정지모듈 126:슬라이딩부재
127:파지부재.
130:지지력 측정수단
131:무게조절챔버 132:유입구
133:제1개폐밸브 134:배기구
135:제2개폐밸브 136:고정걸쇠
137:로드셀 138:눈금
139:카메라 140:가속도센서
141:제2추.
200:제어부
210:제어기 220:모니터
230:기록수단.100: body
110: case 111: upper part
112: leg part 113: lifting wire
114: water pressure sensor.
120: shear strength measuring means
121: con module 122: con bar
123
125: automatic stop module 126: sliding member
127: holding member.
130: bearing capacity measuring means
131: weight adjustment chamber 132: inlet
133: first on-off valve 134: exhaust port
135: second on-off valve 136: fixed latch
137: load cell 138: scale
139: camera 140: acceleration sensor
141: second weight.
200: control unit
210: controller 220: monitor
230: Recording means.
Claims (10)
상기 본체(100)를 제어하도록 연결된 제어부(200);를 포함하고,
상기 자동정지모듈(125)은 케이스(110)에 내장되어 왕복 이동하는 슬라이딩부재(126)와, 이 슬라이딩부재(126)의 선단에 장착된 파지부재(127)를 포함하고,
상기 콘모듈(121)은 자유 낙하 전후로 파지부재(127)에 의해 파지되도록 설치된 콘바(122)와, 이 콘바(122)의 하단부에 장착된 콘(123)을 포함하고,
상기 제어부(200)는 콘(123)이 고정되도록 파지부재(127)가 콘바(122)에 밀착하고, 콘(123)이 자유 낙하하도록 파지부재(127)가 콘바(122)에서 이격되게 슬라이딩부재(126)를 왕복 이동시키도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치.
An elevating wire 113 installed to ascend and descend in a ship is connected, and an upper portion 111 and a plurality of leg portions 112 formed in a form extending downward from the upper portion 111 are arranged in parallel at predetermined intervals in the horizontal direction. A case 110 including a plurality of legs 112 provided, and a shear strength measuring means 120 having an automatic stop module 125 and a cone module 121 mounted on the case 110 body 100; and
A control unit 200 connected to control the main body 100; includes,
The automatic stop module 125 includes a sliding member 126 built into the case 110 and reciprocating, and a holding member 127 mounted on the front end of the sliding member 126,
The cone module 121 includes a cone 122 installed to be gripped by a gripping member 127 before and after free fall, and a cone 123 mounted on the lower end of the cone 122,
The controller 200 is a sliding member so that the gripping member 127 adheres to the cone 122 so that the cone 123 is fixed and the gripping member 127 is spaced apart from the cone 122 so that the cone 123 freely falls. A device for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground made to reciprocate (126).
상기 다리부(112)에 각각 내장되면서 공기가 채워진 무게조절챔버(131), 이 무게조절챔버(131)의 하중 변화를 측정하도록 설치된 로드셀(137), 케이스(110)에 내장된 가속도센서(140), 다리부(112)의 측면에 높이 방향으로 표시된 눈금(138), 이 눈금을 촬영하도록 설치된 카메라(139)를 포함하는 지지력 측정수단(130);을 더 포함하고,
상기 무게조절챔버(131)는 케이스(110) 외부의 물이 유입되도록 설치된 유입구(132) 및 제1개폐밸브(133)와, 무게조절챔버(131) 내부의 공기가 케이스(110) 외부로 배기되도록 설치된 배기구(134) 및 제2개폐밸브(135)를 포함하고,
상기 제어부(200)는 무게조절챔버(131)의 내부가 외부와 밀폐 또는 통하도록 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)의 개폐를 제어하고, 로드셀(137) 및 가속도센서(140)의 측정값과 카메라(139)의 눈금(138)에 대한 영상 데이터를 수신 및 영상 처리하고, 이들 데이터를 대비하여 지지력을 측정 및 저장하도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치.
In claim 1,
A weight control chamber 131 built into the leg part 112 and filled with air, a load cell 137 installed to measure a load change in the weight control chamber 131, and an acceleration sensor 140 built into the case 110 ), a scale 138 displayed in the height direction on the side of the leg part 112, and a bearing force measuring means 130 including a camera 139 installed to photograph the scale; further comprising,
The weight control chamber 131 has an inlet 132 and a first opening/closing valve 133 installed so that water outside the case 110 flows in, and the air inside the weight control chamber 131 is exhausted to the outside of the case 110. Including an exhaust port 134 and a second on-off valve 135 installed as much as possible,
The control unit 200 controls the opening and closing of the first on-off valve 133 and the second on-off valve 135 so that the inside of the weight control chamber 131 is sealed or communicated with the outside, and the load cell 137 and the acceleration sensor ( 140) and the image data for the scale 138 of the camera 139 are received and image processed, and the shear strength and bearing capacity of the seabed ground is configured to measure and store the bearing capacity in comparison with these data.
상기 케이스(110)에 내장된 수압센서(114), 콘(123)의 무게를 증가시키기 위해 제1추(124)와, 무게조절챔버(131)의 무게를 증가시키기 위해 제2추(141) 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 승강와이어(113)의 하강 길이, 수압센서(114)에서 획득한 수압 데이터와, 본체(100)가 하강한 후 해저 지반에 도달하여 로드셀(137)의 측정값이 선형에서 변곡점이 발생하면 획득되는 카메라(139)의 영상 데이터가 제어부(200)에 수신 및 화상 처리되어 본체(100)의 위치가 확인되도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치.
In claim 2,
A water pressure sensor 114 built into the case 110, a first weight 124 to increase the weight of the cone 123, and a second weight 141 to increase the weight of the weight control chamber 131 further comprising at least one of
Obtained when the descending length of the lifting wire 113, the water pressure data obtained from the water pressure sensor 114, and the measured value of the load cell 137 occur at an inflection point in the linearity after the body 100 descends and reaches the seabed ground An apparatus for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground so that the image data of the camera 139 is received and image processed by the control unit 200 to confirm the position of the body 100.
상기 본체(100)를 제어하도록 연결된 제어부(200);를 포함하고,
상기 지지력 측정수단(130)은 다리부(112)에 내장되면서 무게조절챔버(131)의 하중 변화를 측정하도록 설치된 로드셀(137), 케이스(110)에 내장된 가속도센서(140), 다리부(112)의 외면에 높이 방향으로 표시된 눈금(138), 이 눈금(138)을 촬영하도록 설치된 카메라(139)를 더 포함하고,
상기 무게조절챔버(131)는 케이스(110) 외부의 물이 유입되도록 유입구(132) 및 제1개폐밸브(133)와, 케이스(110)의 외부로 공기가 배기되도록 배기구(134) 및 제2개폐밸브(135)를 더 포함하고,
상기 케이스(110)의 다리부(112)가 해저 지반에 안착되고, 제어부(200)의 제어신호에 의해 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)가 개방되면 무게조절챔버(131)에서 공기가 배기되면서 물이 유입되어 하중이 증가하게 되며, 하중 증가 및 다리부(112)의 침하에 대한 가속도센서(140)의 측정값과, 카메라(139)에서 획득한 침하에 대한 눈금(138) 변화의 영상 데이터가 제어부(200)에 전송 및 화상 처리되면서 상호 보정으로 지지력이 측정되도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정장치.
Connected to the lifting means installed on the ship by the lifting wire 113, the upper part 111 and a plurality of leg parts 112 formed in a form extending downward from the upper part 111 are parallel at predetermined intervals in the horizontal direction A body 100 including a case 110 including a plurality of leg parts 112 provided with a support force measuring means 130 having a weight adjustment chamber 131 mounted on each leg part 112; and
A control unit 200 connected to control the main body 100; includes,
The support force measurement means 130 includes a load cell 137 installed in the leg part 112 and installed to measure a load change of the weight control chamber 131, an acceleration sensor 140 built in the case 110, and a leg part ( 112) further comprising a scale 138 displayed in the height direction on the outer surface and a camera 139 installed to photograph the scale 138,
The weight control chamber 131 includes an inlet 132 and a first opening/closing valve 133 to allow water from outside the case 110 to flow in, and an exhaust port 134 and a second outlet to exhaust air to the outside of the case 110. Further comprising an on-off valve 135,
When the leg part 112 of the case 110 is seated on the seabed and the first opening/closing valve 133 and the second opening/closing valve 135 are opened by a control signal from the controller 200, the weight control chamber 131 ), the air is exhausted and water is introduced to increase the load, and the measurement value of the acceleration sensor 140 for the increase in load and the sinking of the leg 112 and the scale for the sinking obtained from the camera 139 ( 138) An apparatus for measuring shear strength and bearing capacity of a seabed ground configured to measure bearing capacity by mutual correction while the image data of change is transmitted to the control unit 200 and image processed.
상기 케이스(110)에 장착된 자동정지모듈(125)과 콘모듈(121)을 포함한 전단강도 측정수단(120);을 더 포함하고,
상기 자동정지모듈(125)은 케이스(110)에 내장되어 왕복 이동하는 슬라이딩부재(126)와, 이 슬라이딩부재(126)의 선단에 장착된 파지부재(127)를 포함하고,
상기 콘모듈(121)은 자유 낙하 전후로 파지부재(127)에 의해 파지되도록 설치된 콘바(122)와, 이 콘바(122)의 하단부에 장착된 콘(123)을 포함하고,
상기 제어부(200)는 콘(123)이 고정되도록 파지부재(127)가 콘바(122)에 밀착하고, 콘(123)이 자유 낙하하도록 파지부재(127)가 콘바(122)에서 이격되게 슬라이딩부재(126)를 왕복 이동시키도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치.
In claim 4,
A shear strength measuring means 120 including an automatic stop module 125 and a cone module 121 mounted on the case 110; further comprising,
The automatic stop module 125 includes a sliding member 126 built into the case 110 and reciprocating, and a holding member 127 mounted on the front end of the sliding member 126,
The cone module 121 includes a cone 122 installed to be gripped by a gripping member 127 before and after free fall, and a cone 123 mounted on the lower end of the cone 122,
The control unit 200 is a sliding member so that the gripping member 127 is in close contact with the cone 122 so that the cone 123 is fixed and the gripping member 127 is spaced apart from the cone 123 so that the cone 123 freely falls. A device for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground made to reciprocate (126).
상기 본체(100)는 케이스(110)에 내장된 수압센서(114), 콘(123)의 무게를 증가시키기 위해 제1추(124)와, 무게조절챔버(131)의 무게를 증가시키기 위해 제2추(141) 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 승강와이어(113)의 하강 길이, 수압센서(114)에서 획득한 수압 데이터와, 본체(100)가 하강한 후 해저 지반에 도달하여 로드셀(137)의 측정값이 선형에서 변곡점이 발생하면 획득되는 카메라(139)의 영상 데이터가 제어부(200)에 수신 및 화상 처리되어 본체(100)의 위치가 확인되도록 이루어진 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 장치.
In claim 4,
The main body 100 is configured to increase the weight of the water pressure sensor 114 built in the case 110, the first weight 124 to increase the weight of the cone 123, and the weight control chamber 131 At least one of the two weights 141 is further included,
Obtained when the descending length of the lifting wire 113, the water pressure data obtained from the water pressure sensor 114, and the measured value of the load cell 137 occur at an inflection point in the linearity after the body 100 descends and reaches the seabed ground An apparatus for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground so that the image data of the camera 139 is received and image processed by the control unit 200 to confirm the position of the body 100.
본체(100)를 해저으로 하강 및 해저 지반에 안착시키는 제10단계(S10);
폴콘 낙하 시험을 수행하는 제20단계(S20);와,
해저 평판 재하 시험을 수행하는 제30단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 방법.
In the method for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground with the device of any one of claims 1 to 6,
A tenth step (S10) of lowering the body 100 to the seabed and settling it on the seabed ground;
A 20th step (S20) of performing a fall cone drop test;
A method for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground, characterized in that it comprises a; 30th step (S30) of performing a subsea plate load test.
상기 제10단계(S10)는 배에서 감기거나 풀리도록 설치된 승강와이어(113)를 풀어 본체(100)를 해저으로 하강시키고, 해저 지반에 도달하여 로드셀(137) 측정값의 변곡점이 발생하면 이 시점 부근에서 획득한 카메라(139)의 영상 데이터, 수압센서(114)에서 측정한 수압 데이터, 승강와이어(113)의 하강 길이 등을 대비하여 본체(100)의 위치를 측정하여 본체(100)를 해저 지반의 설정 위치에 안착시키는 것을 특징으로 하는 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 방법.
In claim 7,
In the tenth step (S10), the main body 100 is lowered to the sea floor by unwinding the lifting wire 113 installed to be wound or unwound on the ship, and when the inflection point of the measured value of the load cell 137 occurs after reaching the sea floor, this time point The body 100 is moved to the seabed by measuring the position of the body 100 by comparing the image data of the camera 139 obtained from the vicinity, the water pressure data measured by the water pressure sensor 114, and the descending length of the lifting wire 113. A method for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground, characterized in that it is seated at the set position of the ground.
상기 제20단계(S20)는 제어부(200)의 제어신호에 의해 슬라이딩부재(126)와 파지부재(127)가 벌어져 콘바(122)의 파지 상태가 해제되면 콘(123)이 자유 낙하하여 해저 지반에 일정 깊이로 관입되고, 일정 시간 경과 후 제어부(200)의 제어신호에 의해 슬라이딩부재(126)와 파지부재(127)가 복귀하여 콘바(122)가 다시 파지 상태가 되면 관입된 콘(123)의 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 방법.
In claim 7,
In the twentieth step (S20), when the sliding member 126 and the gripping member 127 are spread apart by the control signal of the control unit 200 and the gripping state of the conveyor 122 is released, the cone 123 freely falls to the seabed. is penetrated to a certain depth, and after a certain time elapses, the sliding member 126 and the gripping member 127 are returned by the control signal of the control unit 200 and the cone 122 is in a gripping state again, the penetrating cone 123 Method for measuring shear strength and bearing capacity of seabed ground, characterized in that for fixing the position of.
상기 제30단계(S30)는 제어부(200)의 제어신호에 의해 제1개폐밸브(133)와 제2개폐밸브(135)가 개방되면 무게조절챔버(131)에서 공기가 배기되면서 물이 유입되어 하중이 증가하고, 하중 증가 및 다리부(112)의 침하에 대한 가숙도센서의 측정값 및 카메라(139)에서 획득한 침하에 대한 눈금(138) 변화에 대한 영상 데이터가 제어부(200)에 전송되어 상호 보정으로 지지력을 측정하는 것을 특징으로 하는 해저 지반의 전단강도와 지지력 측정 방법.
In claim 7,
In the 30th step (S30), when the first on-off valve 133 and the second on-off valve 135 are opened by the control signal of the control unit 200, air is exhausted from the weight control chamber 131 and water is introduced. When the load increases, the measured value of the maturity sensor for the load increase and the subsidence of the leg 112 and the image data for the change of the scale 138 for the subsidence obtained from the camera 139 are transmitted to the controller 200 A method for measuring the shear strength and bearing capacity of the seabed ground, characterized in that the bearing capacity is measured by mutual correction.
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KR1020220172000A KR102536561B1 (en) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | Device and method for measuring shear strength and bearing capacity of seabed |
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2022
- 2022-12-09 KR KR1020220172000A patent/KR102536561B1/en active IP Right Grant
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