KR20070037245A - Cone penetrometer installed electrical cone probe and the subsurface investigation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원추관입시험기의 선단부 전자기파를 측정함으로 아주 정확한 흙의 공간적 분포특성 산정을 통하여 간극비를 산정할 수 있고, 이로부터 압밀도를 부가적으로 산정할 수 있도록 한 콘 프로브가 장착된 원추 시험기 및 이를 이용한 지반조사 시험방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can estimate the gap ratio by measuring the spatial distribution characteristics of the soil by measuring the electromagnetic wave at the tip of the cone penetration tester, and from this cone cone tester equipped with a cone probe that can additionally calculate the density The purpose is to provide the ground survey test method used.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기는 관입환봉의 선단부에 설치되며, 관입되면서 선단부 근처의 전기저항을 측정하는 콘 프로브와; 상기 콘 프로브에 고정 설치되면서 고주파의 전자기파를 발생시키는 전자기파 발생장치와; 상기 콘 프로브와 전자기파 발생장치를 연결하는 연결장치와; 상기 전자기파 발생장치에서 발생되는 전자기파를 측정하는 측정장치와; 상기 측정된 전자기파 신호를 디지털 신호로 바꿔 컴퓨터에 전송하는 전송장치로 구성됨을 특징으로 한다.Cone tester equipped with a cone probe according to the present invention for achieving the above object is installed on the distal end of the penetration ring, the cone probe to measure the electrical resistance near the distal end; An electromagnetic wave generator which is fixed to the cone probe and generates high frequency electromagnetic waves; A connection device connecting the cone probe to the electromagnetic wave generator; A measuring device for measuring electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator; It is characterized by consisting of a transmission device for converting the measured electromagnetic wave signal into a digital signal and transmitting it to a computer.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 이용한 지반조사 시험방법은 관입환봉의 선단부에 콘 프로브를 나사산을 이용하여 필요한 깊이까지 관입할 수 있도록 일정한 길이를 단부에 설치하고, 상기 콘 프로브 근처에 전자기파의 발생장치 및 측정장치를 설치하며, 상기 관입환봉 내부에 전자기파를 전송할 수 있는 전송장치를 설치하며, 상기 전송장치에 컴퓨터를 연결하여 콘 프로브가 장착된 원추시험기를 조립하는 단계; 상기 콘 프로브에서 전자기파를 발생시킴과 동시에 관입환봉을 해안지반에 관입하면서 전기저항을 측정하는 단계; 상기 관입 깊이와 전기저항을 측정한 후 깊이별 전기저항을 산정하여 간극비를 평가하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, the ground irradiation test method using a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention for achieving the above object is a certain length end so as to penetrate the cone probe to the required depth by using a screw thread on the tip of the penetration ring Installed in the vicinity of the cone probe, and a generator and measurement device for electromagnetic waves, a transmission device for transmitting electromagnetic waves inside the penetration ring, and a computer connected to the transmitter to the cone probe Assembling the tester; Generating an electromagnetic wave from the cone probe and measuring electrical resistance while injecting a penetration rod into the shore; After measuring the penetration depth and the electrical resistance, it is characterized in that the step of estimating the gap ratio by calculating the electrical resistance for each depth.
콘 프로브, 원추 시험기, 지반조사 Cone probe, cone tester, ground survey
Description
도 1은 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 도시한 정면도,1 is a front view showing a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 도시한 평면도.Figure 2 is a plan view showing a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing
10: 관입환봉 20: 콘 프로브10: penetration ring 20: cone probe
30: 전자기파 발생장치 40: 연결장치30: electromagnetic wave generator 40: connecting device
50: 측정장치 60: 전송장치50: measuring device 60: transmission device
T : 원추 시험기T: Cone Testing Machine
본 발명은 해안 지반의 공간적 분포특성(spatial variability)을 산정하는 콘 프로브가 장착된 원추 시험기 및 이를 이용한 지반조사 시험방법에 관한 것으로, 특히 원추관입시험기 선단부에 전기저항을 측정할 수 있는 콘 프로브를 설치하고, 이 콘 프로브 근처에 전기저항 측정장치와 지상에서 컴퓨터를 통하여 자료를 저장하는 장치를 설치하여, 해안지반에서 압밀을 수행하는 경우 현장의 압밀도를 매우 신속하고 정확하게 산정할 수 있도록 한 콘 프로브가 장착된 원추 시험기 및 이를 이용한 지반조사 시험방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cone tester equipped with a cone probe for estimating spatial variability of coastal soils and a ground irradiation test method using the same. Specifically, a cone probe capable of measuring electrical resistance at the tip of a cone penetration tester is provided. The cone probe is installed near the cone probe, and the electrical resistance measuring device and the device for storing data through the computer on the ground can be used to calculate the density of the site very quickly and accurately when performing consolidation on the coastal ground. Conical tester equipped with a ground test method using the same.
삼면이 바다로 둘러싸인 대한민국은 바다의 역할이 날로 증대되고 있는 실정이다.Korea is surrounded by the sea on three sides and the role of the sea is increasing day by day.
이와 같이 바다에 접한 대한민국은 바다의 역할을 최대한 활용하기 위해서는 해안지반의 조사가 필수적인 선결과제라고 할 수 있다.In this way, the Republic of Korea, facing the sea, can be said to be the first and foremost system to investigate the coastal ground in order to make the most of the role of the sea.
그러나 현재까지의 해안지반조사는 표준관입시험이나 콘관입시험 등과 같은 기계적인 방법에만 의존하고 있는 실정이다.However, coastal ground surveys to date rely only on mechanical methods such as standard penetration test and cone penetration test.
이와 같은 표준관입시험이나 원추관입시험과 같은 기계적인 방법은 흙의 특성을 역학적인 저항력으로 산정하기 때문에 해안지반의 압밀특성에 막대한 영향을 줄 수 있는 모래층(send seam)의 판별에는 어려운 실정이었다. Mechanical methods such as the standard penetration test and the conical penetration test are difficult to determine the send seam, which can have a huge influence on the consolidation characteristics of the coastal ground because the mechanical properties of the soil are calculated by the dynamic resistance.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 원추관입시험기의 선단부 전자기파를 측정함으로 아주 정확한 흙의 공간적 분포특성 산정을 통하여 간극비를 산정할 수 있고, 이로부터 압밀도를 부가적으로 산정할 수 있도록 한 콘 프로브가 장착된 원추 시험기 및 이를 이용한 지반조사 시험방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the problems described above, and by measuring the electromagnetic wave at the tip of the conical penetration tester, it is possible to calculate the gap ratio through the calculation of the spatial distribution characteristics of the soil very accurately, from which the density is added. The purpose of the present invention is to provide a cone tester equipped with a cone probe, and a ground survey test method using the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기는 관입환봉의 선단부에 설치되며, 관입되면서 선단부 근처의 전기저항을 측정하는 콘 프로브와; 상기 콘 프로브에 고정 설치되면서 고주파의 전자기파를 발생시키는 전자기파 발생장치와; 상기 콘 프로브와 전자기파 발생장치를 연결하는 연결장치와; 상기 전자기파 발생장치에서 발생되는 전자기파를 측정하는 측정장치와; 상기 측정된 전자기파 신호를 디지털 신호로 바꿔 컴퓨터에 전송하는 전송장치로 구성됨을 특징으로 한다.Cone tester equipped with a cone probe according to the present invention for achieving the above object is installed on the distal end of the penetration ring, the cone probe to measure the electrical resistance near the distal end; An electromagnetic wave generator which is fixed to the cone probe and generates high frequency electromagnetic waves; A connection device connecting the cone probe to the electromagnetic wave generator; A measuring device for measuring electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator; It is characterized by consisting of a transmission device for converting the measured electromagnetic wave signal into a digital signal and transmitting it to a computer.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 이용한 지반조사 시험방법은 관입환봉의 선단부에 콘 프로브를 나사산을 이용하여 필요한 깊이까지 관입할 수 있도록 일정한 길이를 단부에 설치하고, 상기 콘 프로브 근처에 전자기파의 발생장치 및 측정장치를 설치하며, 상기 관입환봉 내부에 전자기파를 전송할 수 있는 전송장치를 설치하며, 상기 전송장치에 컴퓨터를 연결하여 콘 프로브가 장착된 원추시험기를 조립하는 단계; 상기 콘 프로브에서 전자기파를 발생시킴과 동시에 관입환봉을 해안지반에 관입하면서 전기저항을 측정하는 단계; 상기 관입 깊이와 전기저항을 측정한 후 깊이별 전기저항을 산정하여 간극비를 평가하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, the ground irradiation test method using a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention for achieving the above object is a certain length end so as to penetrate the cone probe to the required depth by using a screw thread on the tip of the penetration ring Installed in the vicinity of the cone probe, and a generator and measurement device for electromagnetic waves, a transmission device for transmitting electromagnetic waves inside the penetration ring, and a computer connected to the transmitter to the cone probe Assembling the tester; Generating an electromagnetic wave from the cone probe and measuring electrical resistance while injecting a penetration rod into the shore; After measuring the penetration depth and the electrical resistance, it is characterized in that the step of estimating the gap ratio by calculating the electrical resistance for each depth.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 도시한 정면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 도시한 평면도이다.1 is a front view showing a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기(T)는 관입환봉(10)의 선단부에 설치되며, 관입되면서 선단부 근처의 전기저항을 측정하는 콘 프로브(20)와; 상기 콘 프로브(20)에 고정 설치되면서 고주파의 전자기파를 발생시키는 전자기파 발생장치(30)와; 상기 콘 프로브(20)와 전자기파 발생장치(30)를 연결하는 연결장치(40)와; 상기 전자기파 발생장치(30)에서 발생되는 전자기파를 측정하는 측정장치(50)와; 상기 측정된 전자기파 신호를 디지털 신호로 바꿔 컴퓨터에 전송하는 전송장치(60)로 구성된다.As shown in these figures, the cone tester (T) equipped with a cone probe according to the present invention is installed on the tip of the
여기서, 상기 콘 프로브(20)는 직경 2∼30mm로써 관입환봉(10) 선단부에 설치하여 관입하면서 선단부 근처의 전기저항 측정하는 장치이다.Here, the
또한, 상기 전자기파 발생장치(30)는 고주파수의 전자기파를 발생하는 장치이다.In addition, the
그리고 상기 연결장치(40)는 콘 프로브(20)와 전자기파 발생장치(30)를 연결하는 장치이다.In addition, the
또한, 상기 측정장치(50)는 고주파수에서 전자기파를 측정할 수 있는 장치이다.In addition, the
그리고 상기 전송장치(60)는 측정된 전자기파 신호를 디지털 신호로 바꿔 컴퓨터에 전송하는 장치이다.The
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 이용한 지반조사 시험에 대해서 설명한다.The ground irradiation test using a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention having the above configuration will be described.
본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기를 이용한 지빈조사 시험방 법은 관입환봉(10)의 선단부에 콘 프로브(20)를 나사산을 이용하여 필요한 깊이까지 관입할 수 있도록 일정한 길이를 단부에 설치하고, 상기 콘 프로브(20) 근처에 전자기파의 발생장치(30) 및 측정장치(50)를 설치하며, 상기 관입환봉(10) 내부에 전자기파를 전송할 수 있는 전송장치(60)를 설치하며, 상기 전송장치(60)에 컴퓨터를 연결하여 콘 프로브가 장착된 원추시험기를 조립하는 단계; 상기 콘 프로브(20)에서 전자기파를 발생시킴과 동시에 관입환봉(10)을 해안지반에 관입하면서 전기저항을 측정하는 단계; 상기 관입깊이와 전기저항을 측정한 후 깊이별 전기저항을 산정하여 간극비를 평가하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In the test method for a branch test using a cone tester equipped with a cone probe according to the present invention, a predetermined length is installed at an end portion so that the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기 및 이를 이용한 지반조사 시험방법은 다음과 같은 작용효과가 있다. As described above, the cone tester equipped with a cone probe according to the present invention and the ground irradiation test method using the same has the following effects.
첫째, 고해상도의 지반특성 분석이 가능하다.First, high resolution ground characteristics analysis is possible.
즉, 실내실험을 통하여 해상도를 분석한 결과 직경 2mm 콘 프로브(20)의 경우 1mm 정도에 해당하는 해상도의 층 탐사가 가능함을 알 수 있다.That is, as a result of analyzing the resolution through an indoor experiment, it can be seen that the 2 mm
둘째, 전자기파를 적용함으로써 기계적인 방법으로는 불가능한 지반의 특성 파악이 가능하다.Second, by applying electromagnetic waves, it is possible to grasp the characteristics of the ground, which is impossible with mechanical methods.
즉, 본 발명으로 지반조사에 적용할 경우 흙을 시추하지 않고도 흙의 지층분석이 가능하며, 이들 바탕으로 현장에 적용 가능한 장비를 개발함으로써 해안 지반의 공간적 특성을 매우 용이하게 파악할 수 있다.In other words, when applied to the ground survey according to the present invention, it is possible to analyze the soil layer without drilling the soil, and based on these, it is possible to easily grasp the spatial characteristics of the shore ground by developing equipment applicable to the site.
셋째, 국부 간극비(Local void ratio) 산정Third, local void ratio calculation
모래를 이용하여 삼축시험을 수행할 경우에는 시편 전체의 종합간극비 (global void ratio)가 비슷한 경우라도 강도에서 큰 차이를 보이는 경우가 있다.Triaxial tests with sand may show significant differences in strength even when the global void ratios of the specimens are comparable.
이와 같은 이유는 시편을 비록 균질하게 조성하려고 하여도 시편 내에서의 국부 간극비가 균질하지 않기 때문이다.The reason for this is that even if the specimen is intended to be homogeneous, the local gap ratio in the specimen is not homogeneous.
따라서, 본 발명에서는 모든 실내시험용 공시체의 공간의 변동성을 쉽게 산정하는데 적용할 수 있다.Therefore, the present invention can be applied to easily calculate the variability of the space of all the test specimens.
넷째, 압밀도 산정Fourth, calculation of density
즉, 압밀시험은 하중과 간극비를 산정하는 시험으로 본 발명을 적용하여 간극비를 산정할 수 있으므로, 이를 적용하여 압밀을 수행하는 해안현장에서의 성토부지의 압밀도를 산정할 수 있다.That is, the consolidation test is a test for calculating the load and the gap ratio, so that the gap ratio can be calculated by applying the present invention, so that the compaction of the fill site at the coastal site where the consolidation is performed can be calculated.
다섯째, 종합적인 지반분석Fifth, comprehensive ground analysis
즉, 본 발명은 원추관입시험(Cone Penetration Test)와 같은 관입시험과 병행하여 적용할 경우 아주 종합적인 흙의 특성파악에 적용될 수 있다.That is, the present invention can be applied to very comprehensive soil characteristics when applied in parallel with penetration tests such as the Cone Penetration Test.
직경 1cm 정도의 전기저항 콘 프로브(20)를 원추관입시험 선단부에 설치하여 원추관입시험과 전자기파 측정을 동시에 수행함으로써, qc, fs,ue를 원추관입시험으로부터 산정하며, 전기저항을 콘 프로브(20)에서 산정할 수 있다.An electric
특히 콘 프로브(20)를 통해서는 다른 어떤 방법보다도 정밀한 고해상도의 공간적 분포특성 산정이 가능함을 밝혀두는 바이다. In particular, through the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘 프로브가 장착된 원추 시험기 및 이를 이용한 지반조사 시험방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the cone tester equipped with a cone probe according to the present invention and the ground irradiation test method using the same has the following effects.
첫째, 본 발명은 흙을 시추하지 않고도 흙의 지층분석이 가능함으로써, 현장에 적용 가능한 장비를 개발하는데 상당한 도움이 될 뿐만 아니라 해안 지반의 공간적 특성을 매우 용이하게 파악할 수 있다.First, the present invention enables the analysis of the soil layer without drilling the soil, it is very helpful in developing the equipment applicable to the field as well as very easily grasp the spatial characteristics of the shore ground.
둘째, 본 발명은 실내시험용 공시체의 공간적 분포특성을 쉽게 산정하는데 적용할 수 있는 이점이 있다. Second, the present invention has an advantage that can be applied to easily calculate the spatial distribution characteristics of the specimen for the indoor test.
셋째, 본 발명은 간극비를 산정할 수 있으므로, 이를 적용하여 압밀을 수행하는 해안현장에서의 성토부지의 압밀도를 산정할 수 있다.Third, since the present invention can calculate the gap ratio, it is possible to calculate the compaction of the fill site at the coastal site to perform the consolidation by applying this.
넷째, 본 발명은 원추관입시험기와 병행하여 사용이 가능함으로 아주 종합적인 흙의 특성파악에 적용될 수 있다.Fourth, the present invention can be used in parallel with the conical penetration tester can be applied to the very comprehensive characteristics of the soil.
즉, 원추관입시험기로부터 흙의 강도나 변형 특성을 산정할 수 있으며, 콘 프로브로부터는 전기저항을 산정할 수 있으며, 특히 콘 프로브를 통해서는 다른 어떤 방법보다도 정밀한 고해상도의 공간적 분포특성 산정이 가능한 이점이 있다.That is, the strength and deformation characteristics of the soil can be estimated from the conical penetration tester, the electrical resistance can be estimated from the cone probe, and in particular, the cone probe can be used to calculate the spatial distribution characteristics with higher resolution than any other method. There is this.
다섯째, 본 발명은 해안지반의 정밀한 공간적 분포특성을 평가함으로써 향후 구조물 설계시 적절한 공법을 적용함으로써 막대한 공사비 절감효과를 기대할 수 있는 이점이 있다.Fifth, the present invention has the advantage that the significant construction cost reduction effect can be expected by applying the appropriate construction method in the future structure design by evaluating the precise spatial distribution characteristics of the coastal ground.
여섯째, 본 발명은 관입과 동시에 간극비를 산출함으로써 역산 등에 의한 방법보다 상당한 시험시간을 단축할 수 있으며 공사비 절감효과가 막대한 이점이 있다.Sixth, the present invention can significantly shorten the test time than the method by inversion by calculating the gap ratio at the same time as the penetration and has a huge advantage in reducing the construction cost.
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