KR20070112436A - 표준 관입 시험용 자동 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표준 관입 시험용 자동 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반의 연경도와 강도와 상대밀도 및 내부마찰각 등의 지반정수를 측정하여 지반을 분류하고 분석하는 표준 관입 시험을 보다 정확하고 효과적으로 행할 수 있도록 함으로써, 지반분석에 대한 데이터의 신뢰도를 향상시켜 지반에 따른 적합한 시공을 유도하여 더욱 견실한 시공물을 시공할 수 있도록 한 표준 관입 시험용 자동 측정장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 지반에 매설된 보광관의 중앙 내부에서 시추공으로 관입되는 측정로드와; 상기 측정로드의 상단에 일체로 설치되고, 타격횟수를 측정하는 타격횟수측정수단이 일체로 설치된 노킹헤드와; 상기 노킹헤드를 타격하는 타격헤머와; 상기 측정로드에 설치되어 측정로드의 관입량을 측정하는 관입량측정수단과; 상기 타격횟수측정수단의 측정값과 측정로드의 관입량을 기록하여 출력하는 자동기록유닛으로 구성된 것에 있어서, 상기 타격횟수측정수단은 노킹헤드의 일측에 고정된 설치브레킷에 설치되어 타격헤머의 위치변화를 통해 카운터신호를 송출하는 근접센서로 구성되고, 상기 관입량측정수단은 설치브레킷에 태엽식으로 감긴 로프의 일단이 고정되고 본체는 보광관에 고정되어 로프의 감긴 길이를 통해 측정로드의 관입량을 측정하여 송출하는 로프길이측정센서로 구성되며, 상기 측정로드는 타격헤머로의 타격시 회동되지 않도록 다각기둥형상으로 형성됨을 특징으로 한 표준 관입표준 관입 시험용 자동 측정장치가 제공된다.

SPT, 표준관입시험, 자동측정장치, 로프길이측정센서, 근접센서, 인코더, 충격감지센서

Description

표준 관입 시험용 자동 측정장치{The automatic measuring instrument for Standard Penetration Test}

본 발명은 표준 관입 시험용 자동 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반의 연경도와 강도와 상대밀도 및 내부마찰각 등의 지반정수를 측정하여 지반을 분류하고 분석하는 표준 관입 시험을 보다 정밀하고 효과적으로 행할 수 있도록 함으로써, 지반분석에 대한 데이터의 신뢰도를 향상시켜 지반에 따른 적합한 시공을 유도하여 더욱 견실한 시공물을 시공할 수 있도록 한 표준 관입 시험용 자동 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 표준 관입 시험(SPT, Standard Penetraion Test)은 적정중량을 갖는 타격헤머를 적정높이에서 자유낙하시켜 정해진 규격의 측정로드를 시추공의 내부로 관입시키는데 필요한 타격헤머의 타격횟수를 측정하여, 그 결과로서 지반을 분류하거나 지반의 연경도를 평가하고, 나아가 지반강도와 상대밀도와 내부마찰각 등의 지반정수를 측정하기 위한 지반 조사의 수단이 된다.

단, 이때 측정로드의 관입깊이는 15cm의 예비박기와, 30cm의 본박기로 하는데, 예비박기에서는 타격헤머의 타격횟수를 측정하지 않고 본박기에서 타격헤머의 타격횟수를 측정하여 이를 측정로드의 누계 관입량으로 나누어 시험값으로 한다.

이러한 표준 관입 시험의 정확성을 위해 규격에 맞는 표준 관입 시험 전용의 자동 측정장치를 사용하는데, 이는 지반에 매설된 보광관의 중앙을 통해 시추공으로 관입되고 외주면에 바코드가 표시된 측정로드와, 상기 측정로드의 상단에 일체로 설치되며 타격횟수를 측정하는 타격횟수측정수단이 부착된 노킹헤드와, 상기 노킹헤드를 75~77cm의 높이에서 자유 낙하하여 타격하는 63~64kg중량을 갖는 타격헤머와, 상기 보광관의 상단에 설치되어 측정로드의 바코드의 변위를 통해 측정로드의 관입량을 빔센서로 측정하는 관입량측정수단과, 상기 타격횟수측정수단괴 관입량측정수단의 각 측정값을 기록하여 출력하는 자동기록유닛으로 구성된다.

따라서 보광관을 시추공 상에 매설하고, 보광관의 중앙을 통해 시추공에 측정로드를 설치하고, 관입량측정수단을 보광관에 설치하며, 관입량측정수단의 빔센서와 노킹헤드의 타격횟수측정수단을 자동기록유닛에 연결한 상태에서 상기 타격헤머를 75~77cm높이에서 자유낙하시키면 노킹헤드가 타격헤머에 의해 타격되면서 측정로드가 시추공으로 관입되게 된다.

이에 따라 관입량측정수단과 타격횟수측정수단은 초기 예비박기를 제외한 30cm의 관입깊이에 대한 측정로드의 누계 관입량과 노킹헤드의 타격횟수와 측정로드의 누계 관입량을 측정하여 자동기록유닛으로 송출함으로써, 자동기록유닛으로부터의 출력을 통해 표준 관입 시험의 시험값을 얻을 수 있다.

그러나 이러한 종래의 표준 관입 시험용 자동 측정장치는 표준 관입 시험시 측정로드가 시추공으로의 관입과 관출을 반복하여 움직임에 따라, 시추공으로부터 토출되는 지반 이물질이 상기 측정로드의 외주면에 많이 부착되게 된다.

따라서 측정로드의 바코드의 형태가 부착된 이물질에 의해 온전하지 못하게 됨으로써, 빔센서가 바코드를 올바르게 읽어들일 수 없어 관입량을 제대로 측정할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

그리고 측정로드가 원기둥형상으로 형성됨에 따라, 타격헤머의 충격에 의해 측정로드가 시추공으로 관입될 때 지반의 저항에 의해 측정로드가 회동되는 현상이 발생하게 되어 측정된 관입량이 실제의 관입량보다 커 정확한 관입량을 측정할 수 없게 되는 문제점도 있었다.

본 발명은 표준 관입 시험시 측정로드의 외주면에 이물질이 부착되더라도 정확하게 측정로드의 관입량을 측정할 수 있도록 함으로써 표준 관입 시험을 보다 정확하고 효과적으로 하기 위한 목적을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 지반에 매설된 보광관의 중앙 내부에서 시추공으로 관입되는 측정로드와; 상기 측정로드의 상단에 일체로 설치되고, 타격횟수를 측정하는 타격횟수측정수단이 일체로 설치된 노킹헤드와; 상기 노킹헤드를 타격하는 타격헤머와; 상기 측정로드에 설치되어 측정로드의 관입량을 측정하는 관입량측정수단과; 상기 타격횟수측정수단의 측정값과 측정로드의 관입량을 기록하여 출력하는 자동기록유닛으로 구성된 것에 있어서, 상기 타격횟수측정수단은 노킹헤드의 일측에 고정된 설치브레킷에 설치되어 타격헤머의 위치변화를 통해 카운터신호를 송출하는 근접센서로 구성되고, 상기 관입량측정수단은 설치브레킷에 태엽식으로 감긴 로프의 일단이 고정되고 본체는 보광관에 고정되어 로프의 감긴 길이를 통해 측정로드의 관입량을 측정하여 송출하는 로프길이측정센서로 구성되며, 상기 측정로드는 타격헤머로의 타격시 회동되지 않도록 다각기둥형상으로 형성됨을 특징으로 한 표준 관입표준 관입 시험용 자동 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소함으로써, 표준 관입 시험을 보다 정확하고 효과적으로 행할 수 있도록 함으로써, 지반분석에 대한 데이터의 신뢰도를 향상시켜 지반에 따른 적합한 시공을 유도하여 더욱 견실한 시공물을 시공할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전체 구성도이고, 도 2는 도 1의 "A-A"선 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전체 구성도이고, 도 4는 도 3의 "B-B"선 단면도이다.

본 발명의 표준 관입표준 관입 시험용 자동 측정장치(100)는, 지반에 매설된 보광관(1)의 중앙 내부에서 시추공으로 관입되는 측정로드(2)와; 상기 측정로드(2)의 상단에 일체로 설치되고, 타격횟수를 측정하는 타격횟수측정수단이 일체로 설치된 노킹헤드(3)와; 상기 노킹헤드(3)를 타격하는 타격헤머(4)와; 상기 측정로드(2)에 설치되어 측정로드(2)의 관입량을 측정하는 관입량측정수단과; 상기 타격횟수측정수단의 측정값과 측정로드(2)의 관입량을 기록하여 출력하는 자동기록유닛(5)으로 구성된 것에 있어서, 상기 타격횟수측정수단은 노킹헤드(3)의 일측에 고정된 설치브레킷(6)에 설치되어 타격헤머(4)의 위치변화를 통해 하강횟수를 카운터하여 송 출하는 근접센서(7)로 구성되고, 상기 관입량측정수단은 설치브레킷(6)에 태엽식으로 감긴 로프(8)의 일단이 고정되고 본체(9)는 보광관(1)에 고정되어 로프(8)의 감긴 길이를 통해 측정로드(2)의 관입량을 측정하여 송출하는 로프길이측정센서(10)로 구성되며, 상기 측정로드(2)는 타격헤머(4)의 타격시 회동되지 않도록 다각기둥형상으로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 타격횟수측정수단은 노킹헤드(3)에 장치되어 타격헤머(4)의 타격충격을 전기적 또는 물리적으로 감지하여 카운터신호를 송출하는 충격감지센서(11)로 구성하는 것도 가능하다.

상기 관입량측정수단은 보광관(1)의 외주면에 볼트와 너트의 체결로 환설된 환설밴드(12)에 각각 고정되어 측정로드(2)의 외주면과 접한 상태에서 측정로드(2)의 관입량을 측정하여 송출하는 하나 이상의 엔코더(13)와, 상기 엔코더(13)가 측정로드(2)의 외주면에 밀착되게 하는 밀착롤러(14)로 구성하는 것도 가능하다.

도시하지 않았지만 상기 타격횟수측정수단과 관입량측정수단은 각각의 측정값을 자동기록유닛(5)에 무선으로 송출할 수 있도록 자동기록유닛(5)과 무선통신하는 발신기와 연결된 구조로 구성하는 것도 가능하다.

도면 중 미설명 부호 15는 측정로드(2)를 지지하기 위해 측정로드(2)의 외주형상에 대응되는 내주형성을 갖는 지지대이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 표준 관입 시험용 자동 측정장치(100)는 적정량의 중량을 갖는 타격헤머(4)를 적정높이에서 자유낙하시켜 가해지는 중력가속도 를 이용하여 지반의 시추공에 관입되는 측정로드(2)의 관입량을 측정하여, 지반을 분류하고 지반의 연경도를 평가하며 나아가 지반강도와 상대밀도와 내부마찰각 등의 지반정수를 측정하기 위한 장치이다.

특히, 본 발명의 표준 관입 시험용 자동 측정장치(100)는 타격헤머(4)의 타격으로 측정로드(2)가 시추공으로의 관입과 관출을 반복할 때 시추공으로부터 토출되는 이물질이 측정로드(2)에 부착되더라도 관입량을 용이하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정로드(2)의 회동을 방지하여 관입량을 정확하게 측정할 수 있는 것이 특징이다.

이는 도 1에 도시된 바와 같이, 타격헤머(4)의 타격횟수를 측정하는 타격횟수측정수단이 타격헤머(4)의 위치변화를 통해 카운트하여 송출하는 근접센서(7)로 구성되고, 측정로드(2)의 관입량을 측정하는 관입량측정수단이 로프(8)의 감긴 길이를 통해 측정하여 송출하는 로프길이측정센서(10)로 구성되며, 상기 측정로드(2)가 타격헤머(4)로의 타격시 회동되지 않도록 다각기둥형상으로 형성됨에 의한 것인데, 이의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 타격헤머(4)가 측정로드(2)의 상단에 일체로 설치된 노킹헤드(3)를 타격하게 되면, 상기 측정로드(2)는 시추공으로 관입되게 된다.

이때 노킹헤드(3)에 설치된 타격횟수측정수단인 근접센서(7)는 타격헤머(4)의 위치변화를 통해 타격헤머(4)가 하강하는 횟수를 감지하여 얻은 타격헤머(4)의 타격횟수에 대한 데이터를 자동기록유닛(5)으로 송출하게 된다.

이와 동시에 관입량측정수단인 로프길이측정센서(10)는 타격주기마다 로 프(8)가 감기는 길이를 감지하여 얻은 측정로드(2)의 관입량에 대한 데이터를 자동기록유닛(5)으로 송출하게 된다.

따라서 본 발명은 측정로드(2)의 관입량을 측정하는 구조는, 바코드와 빔센서를 이용함에 따라 측정로드(2)가 관입과 관출을 반복하여 바코드가 지반으로부터 기인한 이물질에 의한 오염으로 측정로드(2)의 관입량을 측정할 수 없었던 종래의 구조와는 완전히 다른 구조를 제공한다.

이에 따라 측정로드(2)의 외주면에 이물질이 부착되더라도 측정로드(2)의 관입량을 용이하게 측정할 수 있게 된다.

또한, 측정로드(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원기둥형상이 아니라 다각기둥형상으로 형성됨에 따라, 지지대(15)에 의해 회동되지 않게 지지할 수 있게 됨으로써, 타격헤머(4)의 타격충격이 가해져 시추공으로 관입될 때 회동되지 않고 직선방향으로 관입될 수 있게 된다.

따라서 측정로드(2)가 원기둥형상으로 형성되어 지지대(15)에 의해 지지되더라도 지지하기가 용이하지 못하여 쉽게 회동됨에 따라, 측정로드(2)의 관입량이 실제 관입량 보다 크게 측정되어 측정오차가 발생할 수 밖에 없었던 종래의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

이에 따라 측정로드(2)의 관입량을 실제 관입량에 맞게 정확하게 측정할 수 있게 된다.

그리고 본 발명은 다른 실시예에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 타격횟수측정수단을 타격헤머(4)에 의해 충격을 감지하여 타격횟수를 카운트하는 충격감지센 서(11)로 구성할 수 있다.

이때 충격감지센서(11)는 타격헤머(4)의 타격이 가해질 때마다 내부적인 변화를 통해 그 충격을 물리적으로 감지하여 전기적인 신호로 변환함으로써 타격헤머(4)의 타격횟수를 카운트하는 것이다.

또한, 본 발명은 다른 실시예에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 관입량측정수단을 보광관(1)의 외주면에 환설된 환설밴드(12)에 각각 고정되어 측정로드(2)의 관입량을 측정하는 하나 이상의 엔코더(13)와, 상기 엔코더(13)가 측정로드(2)의 외주면에 밀착되게 하는 밀착롤러(14)로 구성할 수 있다.

이때 상기 엔코더(13)는 측정로드(2)의 외주면에 밀착되어 회전하면서 그 회전각도를 길이로 변환함으로써 측정로드(2)의 관입량을 측정하는 것이다.

그리고 상기 엔코더(13)를 하나 이상으로 구성할 수 있는데, 이는 각각의 엔코더(13)의 측정값을 평균하면 더욱 정확한 측정로드(2)의 관입량을 얻을 수 있기 때문이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전체 구성도

도 2는 도 1의 "A-A"선 단면도

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전체 구성도

도 4는 도 3의 "B-B"선 단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 보광관 2: 측정로드

3: 노킹헤드 4: 타격헤머

5: 자동기록유닛 6: 설치브레킷

7: 근접센서 8: 로프

9: 본체 10: 로프길이측정센서

11: 충격감지센서 12: 환설밴드

13: 엔코더 14: 밀착롤러

15: 지지대 100: 표준 관입 시험용 자동 측정장치

Claims (3)

1. 지반에 매설된 보광관(1)의 중앙 내부에서 시추공으로 관입되는 측정로드(2)와; 상기 측정로드(2)의 상단에 일체로 설치되고, 타격횟수를 측정하는 타격횟수측정수단이 일체로 설치된 노킹헤드(3)와; 상기 노킹헤드(3)를 타격하는 타격헤머(4)와; 상기 측정로드(2)에 설치되어 측정로드(2)의 관입량을 측정하는 관입량측정수단과; 상기 타격횟수측정수단의 측정값과 측정로드(2)의 관입량을 기록하여 출력하는 자동기록유닛(5)으로 구성된 것에 있어서, 상기 타격횟수측정수단은 노킹헤드(3)의 일측에 고정된 설치브레킷(6)에 설치되어 타격헤머(4)의 위치변화를 통해 카운터신호를 송출하는 근접센서(7)로 구성되고, 상기 관입량측정수단은 설치브레킷(6)에 태엽식으로 감긴 로프(8)의 일단이 고정되고 본체(9)는 보광관(1)에 고정되어 로프(8)의 감긴 길이를 통해 측정로드(2)의 관입량을 측정하여 송출하는 로프길이측정센서(10)로 구성되며, 상기 측정로드(2)는 타격헤머(4)로의 타격시 회동되지 않도록 다각기둥형상으로 형성됨을 특징으로 한 표준 관입 시험용 자동 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 타격횟수측정수단은 노킹헤드(3)에 장치되어 타격헤머(4)의 타격충격을 물리적으로 감지하여 카운터신호를 송출하는 충격감지센서(11)로 구성된 표준 관입 시험용 자동 측정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 관입량측정수단은 보광관(1)의 외주면에 환설된 환설밴드(12)에 각각 고정되어 측정로드(2)의 외주면과 접한 상태에서 측정로드(2)의 관입량을 측정하여 송출하는 하나 이상의 엔코더(13)와, 상기 엔코더(13)가 측정로드(2)의 외주면에 밀착되게 하는 밀착롤러(14)로 구성된 표준 관입 시험용 자동 측정장치.

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