KR20060049319A

KR20060049319A - 초음파 주사형 시추공 검층장치

Info

Publication number: KR20060049319A
Application number: KR1020050100511A
Authority: KR
Inventors: 원경식
Original assignee: 지오텍컨설탄트 주식회사
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-05-18
Also published as: KR100708345B1

Abstract

본 발명은 시추공 내부에 대한 검층이 효율적이고 원활하게 이루어져 지하 암반에 분포하는 균열의 주향 및 경사, 암반의 강도지수(RSI;Rock Strenght Index), 균열 간극의 크기, 균열의 분포 상태 및 형태, 암반의 현장 응력장(In-Situ Stress Field), 시추공의 공극도(Hole Deviation)등을 정확하게 파악할 수 있도록 한 초음파 주사형 시추공 검층장치를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시추공의 내벽면을 따라 이동하도록 외측에 설치된 구름수단을 구비하고, 초음파 빔을 발생하여 상기 시추공의 내벽면에서 반사된 초음파 빔을 다시 수신하는 감지기와; 내부가 비어있는 단위 중공 파이프가 복수개 길이 방향으로 연결수단으로 연결되고, 단위 중공 파이프중 일단측에 위치하는 단위 중공 파이프가 상기 감지기에 연결 고정되며, 상기 시추공내로 진입되도록 상기 구름수단과 함께 감지기를 밀어줌과 아울러 상기 시추공의 입구측으로 후퇴하도록 상기 구름수단과 함께 감지기를 당겨주는 일정한 길이의 로드와; 상기 중공 파이프내에 배치되고, 일단이 상기 감지기와 전기적으로 연결되는 일정한 길이의 신호 전달 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

검층, 시추공

Description

초음파 주사형 시추공 검층장치{Acoustic televiwer logging}

도 1은 종래 기술에 의한 초음파 주사형 시추공 검층장치의 구성을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 초음파 주사형 시추공 검층장치의 전체 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 감지기에 구름수단이 결합되어 시추공내에 삽입된 상태를 나타내는 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 구름수단의 일측면도.

도 5는 본 발명에 의한 단위 중공 파이프 및 이의 연결 상태를 나타내는 사시도.

도 6은 도 5에 도시된 단위 중공 파이프와 다른 단위 중공 파이프가 연결용 핀에 의해 연결된 상태를 도시한 단면도.

도 7은 도 1에 도시된 처짐방지수단에 로드가 삽입된 상태를 도시한 일부 사시도.

도 8은 본 발명에 의한 로드에 처짐방지수단 결합되어 시추공내에 삽입된 상태를 나타내는 단면도.

도 9는 도 8에 도시된 처짐방지수단의 일측면도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 중공 파이프를 연결하여 로드를 형성하는 상태를 나타낸 도면.

도 11은 도 10에서 단위 중공 파이프의 케이블 삽입공에 패킹부재가 삽입된 상태를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 시추공 101 : 내벽면

102 : 입구 200 : 감지기

210 : 구름수단 211 : 원통체

212 : 조임부재 213 : 안내수단

213a : 지지봉 213b : 이동판

213c : 바퀴부재 213d: 이탈방지부재

213e: 탄성부재 300 : 로드

310 : 단위 중공 파이프 320 : 케이블 삽입공

350 : 연결수단 311,312 : 제1ㆍ제2 이음부

351 : 연결용 핀 400 : 신호 전달 케이블

500 : 처짐방지수단 510 : 원통체

520 : 조임부재

540 : 안내수단 541 : 지지봉

542 : 이동판 543 : 바퀴부재

544 : 이탈방지부재 545 : 탄성부재

600 : 어댑터 610 : 공내수 주입관

620 : 패킹부재 621 : 로드 삽입공

630 : 캡부재 640 : 직경 축소수단

641 : 테이퍼면부 642 : 걸림턱부

650 : 공내수 주입구 651 : 공내수 주입 밸브

660 : 공내수 배출구 661 : 압력조절밸브

670 : 압력계 700,710 : 롤러부재

730 : 지지체 740 : 지지턱

750 : 슬리이브 760 : 누수 방지부재

770 : 회동부재

본 발명은 초음파 주사형 시추공 검층장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시추공 내부에 대한 검층이 효율적이고 원활하게 이루어져 지하 암반에 분포하는 균열의 주향 및 경사, 암반의 강도지수(RSI;Rock Strenght Index), 균열 간극의 크기, 균열의 분포 상태 및 형태, 암반의 현장 응력장(In-Situ Stress Field), 시추공의 공극도(Hole Deviation)등을 정확하게 파악할 수 있도록 한 초음파 주사형 시추공 검층장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 초음파 주사형 시추공 검층장치는(ATV;Acoustic TeleViewer, Borehohe televiewer)는 수직과 경사공 및 상향, 수평 시추공등 모든 방향의 검층이 가능하도록 제작된 것으로, 초음파의 특성상 검층장치의 감지부 센서에서 발생된 초음파 빔이 시추공벽에 도달됨과 아울러 반사되면서 센서부에 수진되기 위해서는 시추공내에 매질인 물이 충수되어 있어야 한다.

전술한 초음파 주사형 시추공 검층장치의 종래 기술로, 대한민국 등록특허공보 제10-0259678호인 수평 및 상향 시추공 텔리뷰어 검층장치가 있다.

전술한 종래 기술은, 수평과 상향으로 시추된 시추공 내부에 센서부를 투입하여 지층의 암반과 전리면에 관련된 강도, 전리층의 방향, 크기와 같은 탐사자료를 얻기 위한 텔리뷰어 검층 장치에 있어서, 시추공의 입구측에 삽입 고정되며, 3방향으로 분기된 개구부를 갖는 관상으로 된 본체(11)의 외경에는 둘레에 나사부가 형성되고 하단에는 플렌지가 형성된 당김판(12)을 끼워 장착하고, 이에 맞춰 외측에 신축성 패킹(15)과 지지판(13) 및 회전손잡이(14)를 순차로 끼워 손잡이를 회전시켜 누르는 것에 따라 패킹의 팽창으로 시추공 내에서의 고정이 이루어지도록 한 다음 상기 3방향으로 분기된 개구부에 1구멍 분리마개(17)와 2구멍 분리마개(18)를 각각 끼우고 캡으로 된 마개고정나사(16)를 끼워 용수누출이 방지되도록 하는 용수누출 방지수단(20)에 의하여 기밀이 유지될 수 있도록 하고, 시추공 내부에서 센서부 고정수단(44)에 의하여 이동이 가능토록 지지되는 센서부(46)를 시추공 내에 밀어 넣기 위하여 여러 개를 상호 연결하여 되는 분리형 삽입막대(27)와, 상기 센서부(46)와 컴퓨터간을 연결하기 위한 연결케이블(50)을 2구멍분리마개(18)를 통하여 외부로 인출한 후 본체(11)의 개구부 측을 상기 용수누출 방지수단(20)에 의하여 밀폐하고, 분기된 일측의 1구멍 분리마개(17)을 통하여는 공기튜브(33)를 끼워넣어 시추공의 내부에 위치하여 수면에 뜨게되는 부양체(31)를 이용한 에어포켓 제거수단(34)과 연결하여 시추공 내에 발생되는 에어포켓의 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 기술은 크게 수평 방향과 상향 방향으로 형성된 시추공에 모두 적용하여 검층하고자 할 경우에 시추공내에 매질인 물을 충수시킨 후, 시추공내에 에어포켓이 생기지 않도록 에어포켓을 제거하기 위한 에어포켓 제거수단(34)과, 시추공내로 센서부(46)를 밀어넣기 위한 삽입막대(27)와, 이 삽입막대(27)와 별개로 상기 센서부(46)와 컴퓨터간을 연결하는 연결케이블(50)로 구성되어 있다.

상기과 같이 구성된 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래 기술은 시추공 내부에 대한 검층을 하기 위해 센서부(46)를 이용하기 위한 방법으로 연결케이블(50)를 윈치로 강제로 잡아당기면서 센서부(46)를 시추공내의 입구 방향으로 후퇴시키는 과정에서 시추공내의 검층이 이루어진다.

그러나, 이 과정에서 연결케이블(50)을 동일한 속도로 당겨주어야 센서부(46)에서 시추공 내부에 대하여 정밀하게 검층을 실시할 수 있는데, 종래 기술은 센서부(46)를 이동시키기 위한 수단으로 연결케이블(50)을 사용하기 때문에 연결케이블의 특성상 처짐 현상이 발생하여 센서부(46)가 일정한 속도로 이동하지 못함에 따라 보자 정밀한 검층이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

둘째, 종래 기술이 연결케이블(50)로만 센서부(46)를 잡아당기기 때문에 잘 끊어지는 문제점도 있었다.

셋째, 종래 기술은 시추공내에 용수를 주입한 후에 발생되는 에어포켓을 제거하기 위해 연결케이블(50)이 별도로 설치된 에어포켓 제거수단(34)을 사용하는데, 종래 기술은 수평형으로 형성된 시추공에 대한 검층은 어느 정도 실시할 수 있으나, 상향으로 형성된 수직 시추공에 대해서는 전혀 검층을 실시하지 못하게 된다.

그 이유로는 상향으로 형성된 수직 시추공에 용수를 충진하게 되면, 시추공의 폐쇄벽 근방에 에어포켓이 많이 생기게 되는데, 이 에어포켓을 제거하기 위해서는 에어포켓 제거수단(34)을 구성하는 부양체(31)를 시추공의 폐쇄벽까지 위치시켜야 하는데, 이렇게 되면, 부양체(31)와 연결된 공기튜브(33)가 시추공의 입구부터 폐쇄벽까지에 배치되어 있기 때문에 센서부(46)에서 발생되는 초음파를 방해하는 방해요소로 작용하여 보다 정밀한 검층이 이루어지지 못할 뿐만 아니라 심한 경우에는 검층이 실시되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 시추공 내부에 대한 검층이 효율적이고 원활하게 이루어져 지하 암반에 분포하는 균열의 주향 및 경사, 암반의 강도지수(RSI;Rock Strenght Index), 균열 간극의 크기, 균열의 분포 상태 및 형태, 암반의 현장 응력장(In-Situ Stress Field), 시추공의 공극도(Hole Deviation)등을 정확하게 파악할 수 있도록 한 초음파 주사형 시추공 검층장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 초음파 주사형 시추공 검층장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 초음파 주사형 시추공 검층장치의 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 감지기에 구름수단이 결합되어 시추공내에 삽입된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 구름수단의 일측면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 단위 중공 파이프 및 이의 연결 상태를 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 단위 중공 파이프와 다른 단위 중공 파이프가 연결용 핀에 의해 연결된 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 도 1에 도시된 처짐방지수단에 로드가 삽입된 상태를 도시한 일부 사시도이며, 도 8은 본 발명에 의한 로드에 처짐방지수단 결합되어 시추공내에 삽입된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 9는 도 8에 도시된 처짐방지수단의 일측면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 주사형 시추공 검층장치는, 크게 시추공(100)의 내벽면(101)을 따라 이동하도록 외측에 설치된 구름수단(210)을 구비하고, 초음파 빔을 발생하여 상기 시추공(100)의 내벽면(101)에서 반사된 초음파 빔을 다시 수신하는 감지기(200)와; 내부가 비어있는 단위 중공 파이프(310)가 복수개 길이 방향으로 연결수단(350)으로 연결되고, 단위 중공 파이프(310)중 일단측에 위치하는 단위 중공 파이프가 상기 감지기(200)에 통상의 연결 방법으로 연결 고정되며, 상기 시추공(100)내로 진입되도록 상기 구름수단(210)과 함께 감지기(200)를 밀어줌과 아울러 상기 시추공(100)의 입구(102)측으로 후퇴하도록 상기 구름수단(210)과 함께 감지기(200)를 당겨주는 일정한 길이의 로드(300)와; 상기 중공 파이프(310)내에 배치되고, 일단이 상기 감지기(200)와 전기적으로 연결되는 일정한 길이의 신호 전달 케이블(400)을 포함하여 이루어진다.

상기 단위 중공 파이프(310)에는 상기 단위 중공 파이프(310)를 연결수단(350)으로 복수개 연결할 때, 상기 신호 전달 케이블(400)의 삽입이 용이하도록 그 길이 방향으로 전체에 걸쳐 케이블 삽입공(320)이 형성된다.

상기 연결수단(350)은, 상기 단위 중공 파이프(310)의 양단부에 각각 제1ㆍ제2 이음부(311)(312)를 연장 형성하되, 상기 제1 이음부(311)와 제2 이음부(312)를 서로 엇갈리게 형성하고, 상기 단위 중공 파이프(310)와 다른 단위 중공 파이프를 서로 연결하기 위해 상기 단위 중공 파이프(310)의 일단부에 형성된 제1 이음부(311)를 다른 단위 중공 파이프의 타단부에 형성된 제2 이음부(312)를 맞대어 상기 제1ㆍ제2 이음부(311)(312)에 교차 상태로 연결되는 두개의 연결용 핀(351)을 설치 하여 구성한다.

여기서, 상기와 같이 두개의 연결용 핀(351)을 서로 교차하도록 설치하기 때문에 전술한 신호 전달 케이블(400)을 교차부에 위치시켜 둠으로써 신호 전달 케이블(400)의 유동 방지와 이탈을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 상기 연결수단(350)의 다른 실시예로 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 단위 중공 파이프(310)의 양단부중 일단부에는 나사부(340)를 돌출 형성하고, 타단부의 내면에는 나사부(341)를 형성하여 구성하며, 상기 단위 중공 파이프(310)의 나사부(341)에 다른 단위 중공 파이프(310)의 나사부(340)가 나사 결합되도록 하며, 상기 단위 중공 파이프(310)의 케이블 삽입공(320)에 패킹부재(342)를 압입하여 단위 중공 파이프(310)내로 유체가 유입되는 것을 방지하는 역할, 누수 방지 역할을 하도록 구성할 수도 있다.

상기 패킹부재(342)는 유체의 유입방지 및 케이블(400)이 케이블 삽입공(320)을 통해 외부로 이탈되지 않도록 고정하는 역할을 하는 것으로 고무재질이 사용된다.

여기서, 상기 패킹부재(342)는 전술한 연결용 핀(351)이 적용된 경우 케이블 삽입공(320)에 설치 가능한데, 이 경우에는 연결용 핀(351)이 패킹부재(342)를 관통하여 설치되게 된다.

한편, 본 발명은 상기 로드(300)가 시추공(100)내에서 처지는 것을 방지하기 위한 처짐방지수단(500)이 더 구비된다.

상기 처짐방지수단(500)은, 상기 로드(300)의 외주면에 개재되는 일정한 길 이를 갖는 중공형의 원통체(510)와; 상기 로드(300)의 외면을 압박하여 로드에 대해 원통체(510)를 고정하기 위해 상기 원통체(510)의 내외부를 관통하도록 나사 결합되는 다수의 조임부재(520)와; 상기 원통체(510)의 양단부에 반경 방향으로 소정 길이 돌출되는 한 쌍의 지지봉(541)과, 양단부가 상기 지지봉(541)에 슬라이드 가능하게 결합되는 이동판(542)과, 상기 이동판(542)의 중앙에 회전 가능하게 결합됨과 아울러 시추공(100)의 내벽면(511)에 지지되는 바퀴부재(543)와, 상기 한쌍의 지지봉(541)의 끝단에 결합되어 상기 이동판(542)이 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재(544)와, 상기 한쌍의 지지봉(541)의 외면에 개재되되 일단은 상기 이동판(542)에 탄성적으로 지지됨과 아울러 타단은 원통체의 외면에 탄성적으로 지지되어 상기 이동판(542)이 탄성적으로 움직이도록 하는 탄성부재(545)로 이루어지며, 상기 원통체(510)의 외면에 원주방향으로 다수개 설치되어 시추공(100)의 내벽면(101)에 대해 상기 로드(300)의 이동을 안내하는 안내수단(540)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 한쌍의 지지봉(541) 사이의 원통체(510)에는 상기 이동판(542)이 원통체(510)로 근접할때 상기 바퀴부재(543)를 수납할 수 있는 수납홈(미도시)이 형성된다.

그리고, 상기 탄성부재(545)로는 코일 스프링을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구름수단(210)은, 상기 감지기(200)의 외주면에 개재되는 일정한 길이를 갖는 중공형의 원통체(211)와; 상기 감지기(200)의 외면을 압박하여 로드에 대해 원통체(211)를 고정하기 위해 상기 원통체(211)의 내외부를 관통하도록 나사 결 합되는 다수의 조임부재(212)와; 상기 원통체(211)의 양단부에 반경 방향으로 소정 길이 돌출되는 한 쌍의 지지봉(213a)과, 양단부가 상기 지지봉(213a)에 슬라이드 가능하게 결합되는 이동판(213b)과, 상기 이동판(213b)의 중앙에 회전 가능하게 결합됨과 아울러 시추공(100)의 내벽면(101)에 지지되는 바퀴부재(213c)와, 상기 한쌍의 지지봉(213a)의 끝단에 결합되어 상기 이동판(213b)이 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재(213d)와, 상기 한쌍의 지지봉(213a)의 외면에 개재되되 일단은 상기 이동판(213b)에 탄성적으로 지지됨과 아울러 타단은 원통체의 외면에 탄성적으로 지지되어 상기 이동판(213b)이 탄성적으로 움직이도록 하는 탄성부재(213e)로 이루어지며, 상기 원통체(211)의 외면에 원주방향으로 다수개 설치되어 시추공(100)의 내벽면(101)에 대해 상기 감지기(200)의 이동을 안내하는 안내수단(213)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 탄성부재(213e)로는 코일 스프링을 사용함이 바람직하다.

그리고, 전술한 탄성부재(545)와 탄성부재(213e)는 시추공 형성시 항타식 시추에 의한 시추공은 시추공벽이 일정하지 않아 요철이 심하므로 코일 스프링을 모두 사용할 수 있는데, 이 코일 스프링의 수축 및 팽창으로 감지기 또는 로드가 시추공 중앙에 위치하도록 하는 역할을 한다.

한편, 본 발명은 상기 시추공(100)의 입구측(102) 내벽면에 누수되지 않게 밀착되도록 설치되고, 상기 시추공(100)의 소정 깊이까지 위치하는 양단이 개방된 중공형의 어댑터(600)와; 상기 시추공(100)의 입구(102)측에 해당되는 상기 어댑터(600)의 입구측 단부에 나사 결합되고, 양단이 개방된 중공형의 공내수 주입관 (610)과; 상기 어댑터(600)에 결합되는 반대편에 해당되는 상기 공내수 주입관(610)의 단부에 압입됨과 아울러 상기 로드(300)가 관통 삽입되는 로드 삽입공(621)을 갖는 패킹부재(620)와; 상기 패킹부재(620)가 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 공내수 주입관(610)의 단부에 결합되는 캡부재(630)와; 상기 패킹부재(620)의 로드 삽입공(621)의 직경을 축소시키는 직경 축소수단(640)과; 상기 시추공(100)의 내부로 공내수를 유입하기 위해 상기 공내수 주입관(610)의 일측에 연장 형성됨과 아울러 공내수 주입 밸브(651)를 구비한 공내수 주입구(650)와; 상기 시추공(100)의 내부로 주입된 공내수를 외부로 배출함과 아울러 주입된 공내수의 압력이 설정치 이상일때 공내수를 배출하는 압력조절밸브(661)를 구비하여 상기 공내수 주입관(610)의 타측에 형성된 공내수 배출구(660)와; 상기 시추공(100)내에 주입된 공내수의 압력을 감지하는 압력계(670)를 더 포함할 수도 있다.

여기서, 상기 직경 축소수단(640)은, 상기 캡부재(630)의 반대편에 해당되는 패킹부재(620)의 단부측의 외면을 테이퍼지게 형성한 테이퍼면부(641)와; 상기 로드 삽입공(621)의 직경이 축소되도록 상기 공내수 주입관(610)의 내측면에 돌출 형성되어, 상기 공내수 주입관(610)의 내부로 패킹부재(620)가 삽입될때 상기 테이퍼면부(622)에 면접촉되어 상기 패킹부재(620)의 진입을 저지하는 걸림턱부(642)로 이루어진다.

그리고, 본 발명은 상기 로드(300)가 당겨지거나 밀어주도록 시추공(100)의 외부에 설치되며, 상기 로드(300)가 접촉되는 상태로 출입할 수 있도록 일정 간격 이격된 한쌍의 회전 가능한 롤러부재(700,710)와, 상기 롤러부재(700,710)를 회전 가능하게 지지하는 지지체(730)를 더 포함한다.

그리고, 본 발명은, 상기 로드(300)가 당겨지거나 밀어주도록 시추공(100)의 외부에 설치되며, 상기 로드(300)가 접촉되는 상태로 출입할 수 있도록 일정 간격 이격된 한쌍의 회전 가능한 롤러부재(700,710)와, 상기 롤러부재(700,710)를 회전 가능하게 지지하는 지지체(730)와; 상기 시추공(100)의 입구(102)측 반대편에 해당되는 상기 어댑터(600)의 단부 외면에 단턱지게 돌출 형성됨가 아울러 상기 시추공(100)의 내벽면(101)에 접촉되는 지지턱(740)과; 상기 시추공(100)의 내벽면(101)과 상기 어댑터(600)의 외면 사이에 배치되되, 상기 어댑터(600)의 외면에 개재되어 슬라이드 이동하는 슬리이브(750)와; 상기 슬리이브(750)와 지지턱(740) 사이에 해당되는 상기 어댑터(600)의 외주면에 개재되는 압축 및 원상 복원 가능한 누수 방지부재(760)와; 상기 공내수 주입관(610)의 외부에 나사 결합됨과 아울러 소정 방향으로 상기 공내수 주입관(610)에 대해 회동될때 상기 누수 방지부재(760)를 압축시켜 시추공(100)의 내벽면(101)에 접촉되도록 상기 슬리이브(750)를 밀어주며, 상기 지지체(730)와 일체로 연결 결합된 회동부재(770)를 더 포함할 수 도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 설치 과정 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 설치 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 시추 장비를 이용하여 암반에 대하여 시추공(110)을 일정한 깊이로 수평 또는 상향으로 형성한다.

이후, 감지기(200)에 구름수단(210)을 장착한 다음, 이 감지기(200)의 일단에 단위 중공 파이프(310)를 통상의 연결 방법으로 연결 고정한다.

이후, 처음으로 설치된 상기 단위 중공 파이프(310)의 제1 이음부(311)에 도 5에 도시된 바와 같이 다른 단위 중공 파이프(310)의 제2 이음부(312)를 맞대어 연속적으로 연결하되, 연결수단(350)을 구성하는 한쌍의 연결용 핀(350)을 이용하여 도 6에 도시된 바와 같이, "X"자 형상이 되게 설치하여 연결한다.

여기서, 주의할 점은 단위 중공 파이프(310)를 복수개 길이 방향으로 연결할때, 케이블 삽입공(320)들이 일직선이되게 배열되도록 연결하여 신호 전달 케이블(400)의 삽입이 용이하도록 한다.

그리고, 상기 연결용 핀(350)을 설치하기 앞서 상기 케이블 삽입공(320)을 통해 단위 중공 파이프(310)내에 먼저 내장시킨 후에, 연결용 핀(350)을 설치한다.

이렇게 되면, 두개의 연결용 핀(351)을 서로 교차하도록 설치하기 때문에 전술한 신호 전달 케이블(400)이 도 6에 도시된 바와 같이, 교차부에 위치되어 신호 전달 케이블(400)의 유동 방지와 이탈을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이, 단위 중공 파이프(310)를 3개 내지 4개 조립 완료한 후, 이를 밀어주어 감지기(200)를 시추공(100)내에 삽입한다.

상기 감지기(200)를 시추공(100)내에 삽입하게 되면, 구름수단(210)에 의해 시추공(100)의 내벽면(101)을 따라 원활하게 감지기(200)가 이동할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 시추공(100)의 내벽면(101)의 형상이 일적선이지 않고 요철등이 있을 경우에는 구름수단(210)을 구성하는 바퀴부재(213c)가 내벽면(101)의 요철을 타고 넘어가는 과정에서 탄성부재(213e)의 하나인 코일 스프링이 압축된다. 이렇게 되면, 이동판(213b)이 지지봉(213a)의 안내를 원통체(211)에 근접하게 된다.

이후, 바퀴부재(213c)가 상기 요철을 완전히 타고 넘게 되면, 탄성부재(213e)는 원상태로 복귀되며, 이로 인해 이동판(213b)이 원위치로 복귀된다.

따라서, 본 발명의 구름수단(210)은 시추공(100)의 내벽면(101)의 다양한 형상에 따라 상기 탄성부재(213e)이 탄력적으로 압축, 복원되는 과정을 반복하기 때문에 상기 감지기(200)를 시추공(100)의 내부로 삽입 및 인출이 가능해지게 된다.

한편, 상기 감지기(200)를 시추공(100)의 내부로 삽입할때, 이 감지기(200)에 단위 중공 파이프(310)가 복수개 연결되어 이루어진 로드(300)의 처짐을 방지하기 위해 로드(300)의 외면에 일정 간격으로 처짐방지수단(500)을 설치한다.

이 처짐방지수단(500)은 전술한 구름수단(210)의 구성과 거의 동일한 구성을 갖는 것으로, 본 발명에서는 부재번호만 달리하여 앞서 미리 설명해두었다.

이 처짐방지수단(500)은 로드(300)의 길이가 긴 경우에 자중에 의해 하방향으로 처지는 것을 방지하는 역할을 함과 아울러 감지기(200)의 이동을 안내하는 역할 및 로드(300)가 시추공(100)의 내부로 원활하게 삽입되도록 하는 역할도 한다.

이상 설명한 바와 같이, 단위 중공 파이프(310)를 4개 정도 연결 설치하여 로드(300)를 일부 구성하고, 시추공(100)내에 감지기(200)를 설치한 다음에 어댑터(600)를 시추공(100)의 입구(102)에 설치하는 과정을 실시한다.

즉, 어댑터(600)의 단부에 지지턱(740)을 나사 결합하고, 순차적으로 어댑터(600)의 외주면에 누수 방지부재(760)가 개재되도록 하며, 이후, 어댑터(600)의 외주면에 슬리이브(750)를 개재하며, 공내수 주입관(610)의 일단부 외면에 회동부재 (770)를 나사 결합된 공내수 주입관(610)의 일단부를 어댑터(600)의 타단부에 나사 결합하여 구성된 어셈블리중 누수 방지부재(760)와 슬리이브(750) 부분을 시추공(100)의 내부에 삽입한다.

이후, 작업자가 회동부재(770)를 회전시키게 되는데, 이렇게 되면, 슬리이브(750)는 지지턱(740) 방향으로 전진하면서 누수 방지부재(760)를 압박시키게 된다.

이렇게 되면, 누수 방지부재(760)는 압축되여 반경 방향으로 부피가 커지면서 시추공(100)의 내벽면(101)에 밀착되어 누수되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 상태에서 공내수 주입관(610)의 끝단부로 패킹부재(620)를 삽입하되, 패킹부재(620)의 로드 삽입공(621)가 삽입되도록 한 상태로 삽입한다.

여기서, 패킹부재(610)의 로드 삽입공(621)에 로드(300)의 삽입이 가능한 이유는 단위 중공 파이프(310)가 시추공(100)의 외부로 수십mm의 긴 길이로 형성되어 있지 않고 대략 2~3mm정도 짧은 길이로 형성되어 있기 때문에 작업자는 패킹부재(620)를 로드(300)의 외주면에 개재시킨 다음, 로드(300)의 외주면을 따라 이동시키면서 공내수 주입관(610)의 끝단부내로 삽입한다.

상기와 같이 공내수 주입관(610)의 내부로 패킹부재(620)를 삽입하게 되면, 직경 축소수단(640)을 구성하는 테이퍼면부(641)는 걸림턱부(642)에 접촉되어 더 이상 패킹부재(620)의 삽입이 저지된다.

이후, 캡부재(630)를 공내수 주입관(610)에 나사 결합하게 되면, 패킹부재(620)는 공내수 주입관(610)으로부터 이탈되지 않게 될 뿐만 아니라 테이퍼면부(641)이 걸림턱부(642)에 밀착되기 때문에 로드 삽입공(621)의 직경이 축소되어 그 내면이 로드(300)의 외면에 접촉되어 누수되지 않게 된다.

여기서, 로드 삽입공(621)의 직경 축소 범위는 누수가 되지 않을 정도임과 아울러 로드(300)가 이동 가능할 정도이어야 한다.

다음으로, 전술한 단위 중공 파이프(310)를 계속 복수개 연결하여 로드(300)의 길이가 길어지도록 연장해나가는 작업을 실시함과 아울러 신호 전달 케이블(400)의 내장 설치 과정을 병행한다.

이후, 로드(300)를 당겨주거나 밀어주기 위해 로드(300)의 원주 방향으로 양측에 한쌍의 롤러부재(700)(710)를 회동 가능하게 지지체(730)를 매개로 설치하고, 이 지지체(730)를 회동부재(770)에 연결 설치한다.

이상 설명은 본 발명의 설치 과정을 설명한 것이다.

이하부터는 본 발명에 따라 시추공을 검층하는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 공내수 주입관(610)에 설치된 공내수 주입구(650)를 통해 공내수(900)를 펌프(미도시)를 이용하여 주입하게 된다.

여기서, 공내수 주입시에는 공내수 주입 밸브(651)를 개방하여 둔다.

상기와 같이 공내수를 주입하게 되면, 공내수는 공내수 주입관(610)을 통해 시추공(100)의 내부에는 공내수가 점차적으로 충진된다.

상기와 같이 시추공(100) 및 공내수 주입관(610)내에 공내수를 압력계(670)에 계측된 압력 수치가 소정치 이상이 될때 까지 공내수를 계속 충진하게 되면, 공내수는 시추공(100)의 내벽면(101)에 형성된 균열 부분(105) 또는 절리로 계속 빠져 나가게 된다.

이렇게 됨으로써, 시추공(100)의 내부에는 에어(950)가 전혀 존재하지 않은 공내수로 채워진 상태가 된다.

본 발명은 상기와 같은 방법으로 시추공(100)의 내부에 에어 아주 용이하게 제거할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 공내수를 주입도중에 시추공(100)의 내부 압력이 설정 범위를 초과하게 되면, 자동적으로 압력조절밸브(661)가 개방되어 공내수는 공내수 배출구(660)로 오버플로우된다.

그리고, 시추공(100)내에 주입된 공내수가 더 이상 필요 없을 경우에는 상기 압력조절밸브(661)를 임의적으로 개방시켜 공내수 배출구(660)를 통해 외부로 완전히 배출시킬도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 시추공내에 매질인 공내수를 완전히 충진하고 나면, 감지기(200)를 작동시키면서 시추공(100)의 내부에 대한 다양한 검층을 실시한다.

감지지(200)를 통해 검층된 각종 데이터는 신호 전달 케이블(400)을 통해 외부 컴퓨터로 전송된다.

즉, 작업자가 로드(300)를 이동시키는 롤러부재(700)(710)를 회전시키면, 로드(300)는 시추공(100)에 대해 후진하게 되고, 이에 따라 감지기(200)는 점차 동일한 속도로 시추공(100)으로부터 빠져나오게 되며, 이에 따라 감지기(200)는 시추공(100)에 대한 검층이 지속적으로 이루어진다.

본 발명은 종래와 달리 로드(300)을 이동시켜 감지기(200)를 후진시키기 때문에 종래 기술의 케이블을 잡아 당기는 것에 비해 감지기(200)를 동일한 속도로 후진시킬 수 있음으로 인해 매우 정밀한 시추공 검층을 실시할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 종래와 달이 케이블을 직접 잡아당기지 않기 때문에 케이블의 끊어짐 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

그리고 본 발명은 시추공을 수평 방향과 상향 방향으로 천공한 경우에 종래 부양체와 에어튜브등을 사용하지 않고서도 에어의 발생을 완벽하게 제거할 수 있기 때문에 시추공 검층을 완벽 정밀하게 실시할 수 있다.

그리고, 종래 기술은 센서부를 시추공으로부터 후퇴시킬때 케이블과 삽입막대를 별도의 장치로 후퇴시켜야 하는 불편한 점이 있지만, 본 발명은 로드만을 잡아 당기거나 밀어주는 과정을 실시함으로써 신호 전달 케이블도 함께 시추공내로 진입되도록 하거나 빠져나도록 할 수 있는 잇점이 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 주사형 시추공 검층장치에 따르면, 시추공 내부에 대한 검층이 효율적이고 원활하게 이루어져 지하 암반에 분포하는 균열의 주향 및 경사, 암반의 강도지수(RSI;Rock Strenght Index), 균열 간극의 크기, 균열의 분포 상태 및 형태, 암반의 현장 응력장(In-Situ Stress Field), 시추공의 공극도(Hole Deviation)등을 정확하게 파악할 수 있게 된다.

Claims

시추공(100)의 내벽면(101)을 따라 이동하도록 외측에 설치된 구름수단(210)을 구비하고, 초음파 빔을 발생하여 상기 시추공(100)의 내벽면(101)에서 반사된 초음파 빔을 다시 수신하는 감지기(200)와;

내부가 비어있는 단위 중공 파이프(310)가 복수개 길이 방향으로 연결수단(350)으로 연결되고, 단위 중공 파이프(310)중 일단측에 위치하는 단위 중공 파이프가 상기 감지기(200)에 연결 고정되며, 상기 시추공(100)내로 진입되도록 상기 구름수단(210)과 함께 감지기(200)를 밀어줌과 아울러 상기 시추공(100)의 입구(102)측으로 후퇴하도록 상기 구름수단(210)과 함께 감지기(200)를 당겨주는 일정한 길이의 로드(300)와;

상기 중공 파이프(310)내에 배치되고, 일단이 상기 감지기(200)와 전기적으로 연결되는 일정한 길이의 신호 전달 케이블(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 1 항에 있어서,

상기 단위 중공 파이프(310)를 연결수단으로 복수개 연결할 때, 상기 신호 전달 케이블(400)의 삽입이 용이하도록 상기 단위 중공 파이프(310)에는 길이 방향으로 전체에 걸쳐 케이블 삽입공(320)이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연결수단(350)은,

상기 단위 중공 파이프(310)의 양단부에 각각 제1ㆍ제2 이음부(311)(312)를 연장 형성하되, 상기 제1 이음부(311)와 제2 이음부(312)를 서로 엇갈리게 형성하고,

상기 단위 중공 파이프(310)와 다른 단위 중공 파이프를 서로 연결하기 위해 상기 단위 중공 파이프(310)의 일단부에 형성된 제1 이음부(311)를 다른 단위 중공 파이프의 타단부에 형성된 제2 이음부(312)를 맞대어 상기 제1ㆍ제2 이음부(311)(312)에 교차 상태로 연결되는 두개의 연결용 핀(351)을 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 1 항에 있어서,

상기 로드(300)가 시추공(100)내에서 처지는 것을 방지하기 위한 처짐방지수단(500)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 4 항에 있어서,

상기 처짐방지수단(500)은,

상기 로드(300)의 외주면에 개재되는 일정한 길이를 갖는 중공형의 원통체(510)와;

상기 로드(300)의 외면을 압박하여 로드에 대해 원통체(510)를 고정하기 위해 상기 원통체(510)의 내외부를 관통하도록 나사 결합되는 다수의 조임부재(520)와;

상기 원통체(510)의 양단부에 반경 방향으로 소정 길이 돌출되는 한 쌍의 지지봉(541)과, 양단부가 상기 지지봉(541)에 슬라이드 가능하게 결합되는 이동판(542)과, 상기 이동판(542)의 중앙에 회전 가능하게 결합됨과 아울러 시추공(100)의 내벽면(511)에 지지되는 바퀴부재(543)와, 상기 한쌍의 지지봉(541)의 끝단에 결합되어 상기 이동판(542)이 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재(544)와, 상기 한쌍의 지지봉(541)의 외면에 개재되되 일단은 상기 이동판(542)에 탄성적으로 지지됨과 아울러 타단은 원통체의 외면에 탄성적으로 지지되어 상기 이동판(542)이 탄성적으로 움직이도록 하는 탄성부재(545)로 이루어지며, 상기 원통체(510)의 외면에 원주방향으로 다수개 설치되어 시추공(100)의 내벽면(101)에 대해 상기 로드(300)의 이동을 안내하는 안내수단(540)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 5 항에 있어서,

상기 한쌍의 지지봉(541) 사이의 원통체(510)에는 상기 이동판(542)이 원통체(510)로 근접할때 상기 바퀴부재(543)를 수납할 수 있는 수납홈이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 5 항에 있어서,

상기 탄성부재(545)는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구름수단(210)은,

상기 감지기(200)의 외주면에 개재되는 일정한 길이를 갖는 중공형의 원통체(211)와;

상기 감지기(200)의 외면을 압박하여 로드에 대해 원통체(211)를 고정하기 위해 상기 원통체(211)의 내외부를 관통하도록 나사 결합되는 다수의 조임부재(212)와;

상기 원통체(211)의 양단부에 반경 방향으로 소정 길이 돌출되는 한 쌍의 지지봉(213a)과, 양단부가 상기 지지봉(213a)에 슬라이드 가능하게 결합되는 이동판(213b)과, 상기 이동판(213b)의 중앙에 회전 가능하게 결합됨과 아울러 시추공(100)의 내벽면(101)에 지지되는 바퀴부재(213c)와, 상기 한쌍의 지지봉(213a)의 끝단에 결합되어 상기 이동판(213b)이 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재(213d)와, 상기 한쌍의 지지봉(213a)의 외면에 개재되되 일단은 상기 이동판(213b)에 탄성적으로 지지됨과 아울러 타단은 원통체의 외면에 탄성적으로 지지되어 상기 이동판(213b)이 탄성적으로 움직이도록 하는 탄성부재(213e)로 이루어지며, 상기 원통체(211)의 외면에 원주방향으로 다수개 설치되어 시추공(100)의 내벽면(101)에 대 해 상기 감지기(200)의 이동을 안내하는 안내수단(213)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 8 항에 있어서,

상기 탄성부재(213e)는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 1 항에 있어서,

상기 시추공(100)의 입구측(102) 내벽면에 누수되지 않게 밀착되도록 설치되고, 상기 시추공(100)의 소정 깊이까지 위치하는 양단이 개방된 중공형의 어댑터(600)와;

상기 시추공(100)의 입구(102)측에 해당되는 상기 어댑터(600)의 입구측 단부에 나사 결합되고, 양단이 개방된 중공형의 공내수 주입관(610)과;

상기 어댑터(600)에 결합되는 반대편에 해당되는 상기 공내수 주입관(610)의 단부에 압입됨과 아울러 상기 로드(300)가 관통 삽입되는 로드 삽입공(621)을 갖는 패킹부재(620)와;

상기 패킹부재(620)가 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 공내수 주입관(610)의 단부에 결합되는 캡부재(630)와;

상기 패킹부재(620)의 로드 삽입공(621)의 직경을 축소시키는 직경 축소수단(640)과;

상기 시추공(100)의 내부로 공내수를 유입하기 위해 상기 공내수 주입관(610)의 일측에 연장 형성됨과 아울러 공내수 주입 밸브(651)를 구비한 공내수 주입구(650)와;

상기 시추공(100)의 내부로 주입된 공내수를 외부로 배출함과 아울러 주입된 공내수의 압력이 설정치 이상일때 공내수를 배출하는 압력조절밸브(661)를 구비하여 상기 공내수 주입관(610)의 타측에 형성된 공내수 배출구(660)와;

상기 시추공(100)내에 주입된 공내수의 압력을 감지하는 압력계(670)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 10 항에 있어서,

상기 직경 축소수단(640)은,

상기 캡부재(630)의 반대편에 해당되는 패킹부재(620)의 단부측의 외면을 테이퍼지게 형성한 테이퍼면부(641)와;

상기 로드 삽입공(621)의 직경이 축소되도록 상기 공내수 주입관(610)의 내측면에 돌출 형성되어, 상기 공내수 주입관(610)의 내부로 패킹부재(620)가 삽입될때 상기 테이퍼면부(622)에 면접촉되어 상기 패킹부재(620)의 진입을 저지하는 걸림턱부(642)로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 1 항에 있어서,

상기 로드(300)가 당겨지거나 밀어주도록 시추공(100)의 외부에 설치되며, 상기 로드(300)가 접촉되는 상태로 출입할 수 있도록 일정 간격 이격된 한쌍의 회전 가능한 롤러부재(700,710)와,

상기 롤러부재(700,710)를 회전 가능하게 지지하는 지지체(730)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 10 항에 있어서,

상기 로드(300)가 당겨지거나 밀어주도록 시추공(100)의 외부에 설치되며, 상기 로드(300)가 접촉되는 상태로 출입할 수 있도록 일정 간격 이격된 한쌍의 회전 가능한 롤러부재(700,710)와,

상기 롤러부재(700,710)를 회전 가능하게 지지하는 지지체(730)와;

상기 시추공(100)의 입구(102)측 반대편에 해당되는 상기 어댑터(600)의 단부 외면에 단턱지게 돌출 형성됨과 아울러 상기 시추공(100)의 내벽면(101)에 접촉되는 지지턱(740)과;

상기 시추공(100)의 내벽면(101)과 상기 어댑터(600)의 외면 사이에 배치되되, 상기 어댑터(600)의 외면에 개재되어 슬라이드 이동하는 슬리이브(750)와;

상기 슬리이브(750)와 지지턱(740) 사이에 해당되는 상기 어댑터(600)의 외주면에 개재되는 압축 및 원상 복원 가능한 누수 방지부재(760)와;

상기 공내수 주입관(610)의 외부에 나사 결합됨과 아울러 소정 방향으로 상기 공내수 주입관(610)에 대해 회동될때 상기 누수 방지부재(760)를 압축시켜 시추공(100)의 내벽면(101)에 접촉되도록 상기 슬리이브(750)를 밀어주며, 상기 지지체 (730)와 일체로 연결 결합된 회동부재(770)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 2 항에 있어서,

상기 연결수단(350)은,

상기 단위 중공 파이프(310)의 양단부중 일단부에는 나사부(340)를 돌출 형성하고, 타단부의 내면에는 나사부(341)를 형성하여 구성하며,

상기 단위 중공 파이프(310)의 나사부(341)에 다른 단위 중공 파이프(310)의 나사부(340)가 나사 결합되도록 하여 로드를 구성하는 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.
제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 단위 중공 파이프(310)의 케이블 삽입공(320)에 패킹부재(342)를 압입하여 단위 중공 파이프(310)내로 유체가 유입되는 것을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 초음파 주사형 시추공 검층장치.