KR19990081585A - 암석 시편 절리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 분석을 위해 채취한 코어 시편을 시험 조건에 맞게 절단하는 절단기에 관한 것으로, 특히 시편의 절단면을 다양한 각도(90°, 45°, 30°, 15°)로 할 수 있게 하여 연구실험용 시편을 제조하는 암석 시편 절리기에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기성품으로 제공되고 있는 유압 잭과, 상하판과, 상기 상하판 사이의 모서리 부에 세워 설치되는 로드와, 상기 상하판 사이에는 가이드판과 가동판이 상기 로드에 관통되어 안내되게 개재되어 있다.

그리고 상기 가동판은 로드에서 승강 안내되기 쉽게 되어 있고, 그 하부에는 하판의 양측에 고정된 일정 길이의 스톱퍼가 부설된다. 그리고 상판과 가동판의 중앙 대응위치 각각에는 암석 코어를 X방향으로 안착할 때 90°절단을 위한 커터를 안착시킬 홈과 15°와 30° 및 45°로 절단할 수 있는 홈들을 형성한다.

상기 홈들에는 각기 그 각도에 맞는 곡률을 갖는 커터가 구비되어 상하 한 쌍으로써 홈에 삽입하여 상판 상부 및 가동판의 저부로부터 볼트로 체결 고정한다.

그리고 상기 가이드판에도 역시 상기 홈과 대응되는 위치에 같은 구조의 슬릿 홀들을 형성한다. 그리고 상기 가이드판의 상면에는 암석 코어의 양쪽을 전후에서 지지할 가이드 핀을 입설한다.

Description

암석 시편 절리기

본 발명은 지반의 분석을 위해 채취한 암석 코어인 시편을 시험조건에 맞게 절단하는 절리기에 관한 것으로, 특히 시편의 절리면을 다양한 각도(90°, 45°, 30°, 15°)로 할 수 있게 한 암석 시편 절리기에 관한 것이다.

일반적으로 실제 암석 시편을 절단할 경우는 인공 절리가 필요없으나 연구용 실험에서는 다양한 종류의 절리가 필요하다.

그러나 실제 암석의 절리는 제한이 많으므로 본 발명에서는 4종류(90°, 45°, 30°, 15°)의 절리각을 가지게 제작하였다.

상기와 같이 한 이유는 시편의 크기가 보통 54ψ를 사용하는데, 암석 전단시험에는 치수 효과(Scale Effect)가 존재한다.

치수 효과는 암석 시편의 크기가 커지면 커질수록 전단강도, 압축강도, 탄성계수 등이 작아지는 효과이다.

따라서 시편을 45°로 자를 경우 전단 길이가 90°에 비해 루트 2배로 증가하게 된다.

이렇게 다양한 각도로 시편을 자를 경우 다양한 거칠기를 가진 인공 절리면을 갖는 시편을 제작할 수 있다. 절리면의 거칠기는 시편을 자를 때마다 달라지며 자르는 각도는 암석이 등방성 암석일 경우 일정하게 유지된다.

한편 시편이 사각 입방체일 경우에는 일자형의 커터로써 자를 수 있으며, 커터의 길이에 포함되는 시편이면 다 자를 수 있을 것이다.

본 발명에서 절리의 필요성은 하기의 암석 절리면을 통한 투수시험에 의해 명백해 질 것이다.

암반을 통한 지하수의 흐름은 절리를 따른 흐름이 지배적이다. 실내에서 암석 절리면을 통한 투수시험을 할 경우, 다양한 절리 길이, 거칠기 등이 필요하다.

암석 투수시험은 대체로 도 1에서와 같이 암석 삼축 시험용 중공 봉(100)에 암석 코어(200)를 넣고 수압을 가하여 시험한다. 이때 중공 봉(100)과 암석 코어(200) 사이에는 수밀을 위해 고무 막(300)이 개재된다.

따라서 도 1에는 90°, 45°, 30°로 절리된 암석 코어(200)의 경우를 함께 도시한 것으로써, 각 경우에 따른 그 시편의 투수계수를 아래의 식에 의해 알 수 있을 것이다.

Q = kiAt

여기서 Q는 뷰렛으로 나오는 유량, k는 투수계수, i는 등수 구배, A는 물이 통과하는 단면적, t는 시간이다.

따라서 본 발명은 다양한 절리 길이와 거칠기를 갖는 시편인 암석 코어를 절리 하는 장치를 제공하기 위한 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기성품으로 제공되고 있는 유압 잭과, 상하판과, 상기 상하판 사이의 모서리 부에 세워 설치되는 로드와, 상기 상하판 사이에는 가이드판과 가동판이 상기 로드에 관통되어 안내되게 개재되어 있다.

그리고 상기 가동판은 로드에서 승강 안내되기 쉽게 로드 관통홀에 베어링을 설치하고, 그 하부에는 기성품인 유압 잭의 작동자를 재치할 공간을 확보하도록 하판의 양측에 고정된 일정 길이의 스톱퍼가 나사조절방식에 의해 그 높이의 가감을 이룰 수 있게 되어 있다.

그리고 상판과 가동판의 중앙 대응위치 각각에는 암석 코어를 X방향으로 안착할 때 90°절단을 위한 커터를 안착시킬 홈과 15°와 30° 및 45°로 절단할 수 있는 홈들을 형성한다.

이때 암석 코어를 Y방향으로 안착시키면 상기 각에 대한 절단 각이 각각 75°와 60° 및 45°로 절단될 수가 있다.

상기 홈들에는 각기 그 각도에 맞는 곡률을 갖는 커터가 구비되어 상하 한 쌍으로써 홈에 삽입하여 상판 상부 및 가동판의 저부로부터 볼트로 체결 고정한다.

그리고 상기 가이드판에도 역시 상기 홈과 대응되는 위치에 같은 구조의 슬릿 홀들을 형성한다.

그리고 상기 가이드판의 상면에는 커터에 안착될 암석 코어의 양쪽을 전후에서 지지할 가이드핀을 나사결합하여 각각 입설한다. 이는 코어가 설치될 X, Y방향으로 설치한다.

그리고 이 가이드판은 판석을 절단할 때 판석의 면이 고르지 않더라도 양호한 슬라이드 커팅을 이루기 위해 로드의 외경보다는 헐거운 구멍으로 로드가 관통되게 하고, 그 저부에는 가동판에 관통되어 가이드판에 고정되는 가이드 볼트에 스프링을 개재한다.

한편 로드 상부는 나사부를 두어 상판의 높이위치를 가감 세팅할 수 있게 한다.

도 1은 수압시험 구조도.

도 2는 본 발명의 사시도.

도 3은 본 발명의 작동 상태 단면도.

도 4는 가이드 판의 평면도.

도 5는 상하판 판의 홈부를 보인 평면도.

도 6은 커터들의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 유압 잭 11: 작동자

20: 절리기 21,22: 상하판

22A: 스톱퍼 23: 로드

24: 가이드판 24A: 가이드 핀

24B: 구멍 24C: 가이드 볼트

24D: 스프링 25: 가동판

25A: 홀 25B: 베어링

B: 볼트 A₁, A₂, A₃, A₄: 홈

H₁, H₂, H₃, H₄: 슬릿 홀 B₁, B₂, B₃, B₄: 커터

이하에서 본 발명을 바람직한 실시예의 첨부된 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 구성을 설명하면, 도 2에서와 같이 기성품으로 제공되고 있는 가동자(11)를 갖는 유압 잭(10)을 구비하고, 이 유압 잭(10)으로 암석 코어(C)를 절단할 절리기(20)를 구비한다.

이 절리기(20)는 상하판(21,22)과, 상기 상하판(21,22) 사이의 모서리부에 세워 설치되는 로드(23)와, 상기 상하판(21,22) 사이에는 가이드판(24)과 가동판(25)이 상기 로드(23)에 관통되어 안내되게 개재되어 있다.

그리고 상기 가동판(25)은 로드(23)에서 승강 안내되기 쉽게 로드관통홀(25A)에 베어링(25B)을 설치하고, 그 하부에는 기성품인 유압 잭(10)의 작동자(11)를 재치할 공간을 확보하도록 하판(22)의 양측에 고정된 일정 길이의 스톱퍼(22A)가 나사조절방식에 의해 그 높이의 가감을 이룰 수 있게 되어 있다.

그리고 상판(21)과 가동판(25)의 중앙 대응위치 각각에는 암석 코어(C)를 X 방향으로 안착할 때 90°절단을 위한 커터를 안착시킬 홈(A₁)과 15°와 30°및 45°로 절단할 수 있는 홈(A₂,A₃,A₄)들을 형성한다.

이때 암석 코어를 Y방향으로 안착시키면 상기 각에 대한 절단 각이 각각 75°와 60°및 45°로 절단될 수가 있을 것이다.

상기 홈(A₁, A₂, A₃, A₄)들에는 각기 그 각도에 맞는 곡률을 갖는 커터(B₁, B₂, B₃, B₄)가 구비되어 상하 한 쌍으로써 상판(21) 저부 및 가동판(25)의 상부 각각의 홈(A₁, A₂, A₃, A₄)에 삽입하여 상판(21) 상부 및 가동판(25)의 저부로부터 볼트(B)로 체결 고정한다.

그리고, 상기 가이드판(24)에도 역시 상기 홈(A₁,A₂,A₃,A₄)과 대응되는 위치에 같은 구조의 슬릿 홀(H₁,H₂,H₃,H₄)들을 형성한다.

이때 상기 홈과 슬릿 홀들은 각각 그 길이가 달라 그 커터에 맞는 홈 및 슬릿 홀에만 맞도록 되어 오조립 및 그로 인한 커터 및 암석 코어의 손상을 방지하고 있다.

그리고 상기 가이드판(24)의 상면에는 커터에 안착될 암석 코어(C)의 양쪽을 전후에서 지지할 가이드 핀(24A)을 나사결합하여 각각 입설한다. 이는 암석 코어(C)가 설치될 X, Y방향으로 모두 설치한다. 이때 가이드 핀(24A)은 그 직경이 서로 다른 적어도 2개 종류 이상을 구비하여, 암석 코어(C)의 통상적인 두 종류인 54ψ와 38ψ를 포함할 수 있도록 한다.

그리고 이 가이드판(24)은 판석을 절단할 때, 판석의 면이 고르지 않더라도 양호한 슬라이드 커팅을 이루기 위해 로드(23)의 외경보다는 헐거운 구멍(24B)으로 로드(23)가 관통되게 하고, 그 저부에는 가동판(25)으로부터 관통되어 가이드판(24)에 고정되는 가이드 볼트(24C)에 스프링(24D)을 개재한다.

한편 로드(23) 상부는 나사부(23A)를 두어 상판의 높이위치를 가감 세팅할 수 있게 한다.

도면중 미설명부호 23B는 상판 위치고정용 세트 스크류이며, A₅는 판석절단을 위한 일자형 커터(도시안됨)결합용 홈이고, H₅는 상기 커터관통용 슬릿 홀이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5에서와 같은 여러 종류의 커터(B₁, B₂, B₃, B₄)중 암석 코어(C)를 절리할 각도, 예컨대 45°에 맞는 커터(B₄)를 선택하여 상판(21)의 홈(A₄)과 가동판(25)의 홈(A₄)에 커터(B₄)를 삽입하여 볼트(B)로 고정한다. 이때 하부 커터(B₄)는 가이드판(24)의 슬릿 홀(H₄)에 관통되게 설치한다.

이후, 절리할 암석 코어(C)를 상기 상하부 커터(B₄) 사이에 안착시키면 가이드 핀(24A) 사이에 안내 안착된다.

이후 유압 잭(10)의 가동자(11)를 하판(22) 상의 중앙에 얹어 놓은 상태에서 작동시키면 가동판(25)이 상승된다.

이 가동판은 로드(23)에 베어링(25B)결합되어 있어, 그 상승 안내 작용이 부드러우며, 동시에 이 가동판(25)에 고정된 하부 커터(B₄)가 상승되고, 그 상승에 따라 가이드판(24)과의 사이에 탄력있게 개재된 스프링(24D)을 압축시키면서 가이드판 역시 상승 안내된다.

이때 가이드판(24)의 구멍(24B)은 여유가 있어, 특히 암석의 판석을 일자형의 커터로 절단할 때에 이의 수평 두께 편차를 보정하여 잡아주는 기능을 갖는다.

이렇게 하여 암석 코어(C)가 45°의 경사면을 가지게 절리된다.

이후 유압 잭(10)을 해제하면 작동자(11)가 하강하고, 이를 받치고 있던 가동판(25)과 가이드판(24)도 하강되는데, 이때 하판(22)에 부설된 스톱퍼(22A)에 의해 정위치에서 정지된다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 다양한 절리길이와 거칠기를 갖는 시편인 암석 코어를 절리하는 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 가동자(11)를 갖는 유압 잭(10)과, 이 유압 잭(10)으로 암석 코어를 절단할 절리기(20)를 구비하되, 이 절리기(20)는 상하판(21,22)과, 상기 상하판(21,22) 사이의 모서리부에 세워 설치되는 로드(23)와, 상기 상하판(21,22) 사이에는 가이드판(24)과 가동판(25)이 상기 로드(23)에 관통되어 안내되게 개재됨과 동시에 상판 저면과 가동판의 상면 및 대응위치의 가이드판에는 다종의 커터가 구비되어 이들을 각각 일정 각도로 고정할 수 있게 한 홈(A_1,A₂, A₃, A₄) 및 슬릿홀(H₁, H₂, H₃, H₄)을 구비해서 된 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.
2. 제 1항에 있어서, 상판(21)과 가동판(25)의 중앙 대응위치 각각의 홈(A₁, A₂, A₃, A₄) 및 가이드판(24)의 슬릿 홀(H₁,H₂,H₃,H₄)은 암석 코어(C)를 X 방향으로 안착할 때 90°절단을 위한 커터를 안착시킬 홈(A₁)과 15°와 30° 및 45°로 절단할 수 있는 홈(A₂,A₃,A₄)들과 그와 대응되는 슬릿 홀(H₁, H₂, H₃, H₄)로 형성된 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.
3. 제 1항에 있어서, 커터는 그 길이가 서로 다른 홈(A₁, A₂, A₃, A₄)들에 각각 맞는 서로 다른 길이를 가지면서, 상판 상부 및 가동판의 저면으로부터 볼트(B)로 고정하되, 각기 그 각도에 맞는 곡률을 갖는 커터(B₁, B₂, B₃, B₄)로 된 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.
4. 제 2항에 있어서, 암석 코어(C)를 절리기(20)의 Y방향으로 안착시킴에 따라 상기 15°와 30°각에 대한 절단 각이 각각 75°와 60°로 절단되게 한 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 가동판(25)은 로드(23)에서 승강 안내되기 쉽게 로드 관통홀(25A)에 베어링(25B)을 설치하고, 그 하부에는 하판(22)의 양측에 고정된 일정 길이의 스톱퍼(22A)가 나사조절방식에 의해 그 높이의 가감을 이룰 수 있게 된 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.
6. 제 1항에 있어서, 상기 가이드판(24)의 상면에는 커터에 안착될 암석 코어(C)의 양쪽을 전후에서 지지할 가이드 핀(24A)을 나사 결합하여 각각 입설하되 이는 코어(C)가 설치될 X, Y방향으로 모두 설치하고, 가이드 핀(24A)은 그 직경이 서로 다른 적어도 2개 이상의 종류를 구비하여, 암석 코어(C)의 다른 직경을 포함할 수 있도록 된 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.
7. 제 1항에 있어서, 가이드판(24)은 로드(23)의 외경보다는 헐거운 구멍(24B)으로 로드(23)가 관통되게 하고, 그 저부에는 가동판(25)으로부터 관통되어 가이드판(24)에 고정되는 가이드 볼트(24C)에 스프링(24D)을 개재해서 된 것을 특징으로 한 암석 시편 절리기.