KR20080046046A - Earthanchor structure using using optial fiber embeded wire strand and health monitoring method of thereof - Google Patents

Earthanchor structure using using optial fiber embeded wire strand and health monitoring method of thereof Download PDF

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KR20080046046A
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strand
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김영상
김재민
이승래
윤정방
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전남대학교산학협력단
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Abstract

An earth-anchor structure using an optical fiber embedded steel strand and a soundness monitoring method for the same are provided to test safety of the earth-anchor structure by measuring stress of the steel strand. An earth-anchor structure using an optical fiber embedded steel strand includes a first steel strand(21), six second steel strands(22), a through hole(211), and an optical fiber Bragg grating sensor(10). The first steel strand is positioned in the center straight forward. The six second steel strands are wound around the first steel strand. The through hole is formed on the center of the first steel strand. An optical fiber Bragg grating sensor is inserted into the through hole and installed in the first steel strand, and measures deformation rate of the steel strands for monitoring the earth-anchor structure.

Description

광섬유 복합 강연선을 이용한 어스앵커 구조물 및 그 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법{Earthanchor structure using using optial fiber embeded wire strand and health monitoring method of thereof}{Earthanchor structure using using optial fiber embeded wire strand and health monitoring method of Speech}

도 1은 어스앵커 구조물을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the earth anchor structure.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 어스앵커 구조물의 시공방법을 설명하기 위한 도면.2a to 2c are views for explaining the construction method of the earth anchor structure shown in FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 어스앵커 구조물에 사용되는 인장재인 광섬유 복합 강연선을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining an optical fiber composite strand that is a tension member used in the earth anchor structure according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 표시된 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 3.

도 5a 내지 도 5d는 도 3에 광섬유 복합 강연선의 제조방법을 설명하기 위한 도면. 5A to 5D are views for explaining a method for manufacturing the optical fiber composite strand in FIG.

도 6은 광섬유 브래그 격자 센서를 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining an optical fiber Bragg grating sensor.

** 도면의 주요부분에 대한 기호의 설명 **** Explanation of symbols for the main parts of the drawing **

본 발명은 어스앵커 구조물 및 그 구조물의 건전성 모니터링 방법에 관한 것 으로서, 더욱 상세하게는 어스앵커 구조물의 인장재로 사용되는 강연선에 광섬유센서를 매립하고, 그 매립된 광섬유센서를 이용하여 상기 강연선의 응력을 측정함으로써 수시로 건전성 확인이 가능한 어스앵커 구조물 및 그 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an earth anchor structure and a method for monitoring the soundness of the structure, and more particularly, embeds an optical fiber sensor in a stranded wire used as a tension member of the earth anchor structure, and uses the embedded optical fiber sensor to stress the stranded wire. The present invention relates to an earth anchor structure capable of confirming the integrity of the earth at any time by measuring and the soundness monitoring method of the earth anchor structure.

일반적인 지하 굴착공사를 하는 경우에, 굴착을 원하는 지역에 일정한 간격으로 세로빔을 박은 후 각각의 세로빔들 사이에 흙막이 패널을 삽입하여 굴착 된 공간에 작용하는 토압에 저항하도록 하였다. 그라나, 기초가 깊거나 공사환경의 필요에 의해 급경사로 굴착을 하는 경우에는 흙막이 패널에 작용하는 토압이 크게 증가하게 되고, 그 증가한 토압에 저항하도록 세로빔 사이에 가로빔을 연결하거나, 지중에 삽입되는 인장재와 세로빔에 고정되는 정착장치를 상호 연결하는 구성에 의해 토압에 저항하도록 하는 어스앵커 구조물이 사용되고 있다.In the case of general underground excavation, the vertical beams were put at regular intervals in the desired area, and the earthen panel was inserted between the vertical beams to resist the earth pressure acting on the excavated space. However, in case of excavation with steep slope due to deep foundation or construction environment, the earth pressure acting on the earthquake panel is greatly increased, and the horizontal beam is connected between the vertical beams or inserted into the ground to resist the increased earth pressure. An earth anchor structure for resisting earth pressure by a structure in which a tension member and a fixing device fixed to a longitudinal beam are interconnected is used.

도 1은 어스앵커 구조물을 설명하기 위한 도면이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 어스앵커 구조물의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the earth anchor structure, Figures 2a to 2c is a view for explaining the construction method of the earth anchor structure shown in FIG.

어스앵커 구조물은 도 1에 도시된 바와 같이, 지반에 천공된 앵커공(1)에 삽입되는 인장재(2)와, 상기 앵커공(1)에 채움 되는 그라우트재(3)와 상기 인장재(2)를 상기 그라우트재 내에 정착시키기 위한 정착체(4)와, 상기 인장재(2)에 가해진 인장력을 지반에 전달하기 위한 지지체(5)를 포함하여 이루어진다. 상기 지지체(5)는 상기 인장재(2)를 지상에서 정착시키는 역할을 동시에 하는 것으로서 도면에 도시된 바와 같이 앵커공(1)의 외부에 마련되어 있다.As shown in FIG. 1, the earth anchor structure includes a tension member 2 inserted into an anchor hole 1 drilled in the ground, a grout member 3 filled in the anchor hole 1, and the tension member 2. It comprises a fixing body (4) for fixing in the grout material, and a support (5) for transmitting the tensile force applied to the tension member (2) to the ground. The support 5 serves to simultaneously fix the tension member 2 on the ground, and is provided outside the anchor hole 1 as shown in the drawing.

이러한 앵커 구조물의 시공은 도 2a에 도시된 바와 같이, 지반에 앵커콩(1) 을 천공하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 그 천공된 앵커공(1)에 인장재(2)와 정착체(4)를 삽입한 후, 상기 인장재(2)를 지반에 고정시키기 위하여 앵커공(1)의 일부를 그라우트재(3)로 매움한다. 매움하는 그라우트재(3)의 깊이는 시공현장에 따라 해석된 결과를 바탕으로 결정되며 일반적으로 앵커공(1) 깊이의 40 내지 50%정도 이다.The construction of such an anchor structure, as shown in Figure 2a, perforated the anchor bean (1) in the ground, as shown in Figure 2b the tension member (2) and the fixture (4) in the perforated anchor hole (1) After inserting), a part of the anchor hole 1 is filled with the grout material 3 to fix the tension member 2 to the ground. The depth of the grouting material 3 to be filled is determined based on the results analyzed according to the construction site and is generally about 40 to 50% of the depth of the anchor hole 1.

상기 그라우트재(3)가 매움된 상태에서 일정기간이 지난 후 그라우트재(3)가 경화되면, 상기 앵커공(1)의 나머지부분을 그라우트재(3)로 채움하고, 지지체(5)를 시공한 후 나머지부분의 그라우트재(3)가 경화되기 전에 도 2c에 도시된 바와 같이 인장장치(7)를 이용하여 인장재(2)에 인장력을 가한 후 지지체(5)에 정착시킴으로써 도 1에 도시된 어스앵커 구조물의 시공이 완료된다.If the grout material 3 is cured after a certain period of time in the state where the grout material 3 is filled, the remaining portion of the anchor hole 1 is filled with the grout material 3, and the support 5 is constructed. Then, before the remaining grout material 3 is cured, as shown in FIG. 2C, a tensile force is applied to the tension material 2 using the tension device 7 and then fixed to the support 5. Construction of the earth anchor structure is complete.

도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 표시된 도면부호 6은 흙막이용 패널이다.Reference numeral 6 shown in Fig. 1 and Figs. 2a to 2c is a panel for masonry.

이러한 어스앵커 구조물은 굴착공사에만 사용되는 것이 아니라 절토면이나 비탈지 등의 사면 안정화를 위한 구조물로도 많이 사용되고 있는데, 그 시공방법은 도 2a 내지 도 2c를 이용하여 설명된 시공방법과 대동소이하며, 흙막이용 패널 등의 구조물은 시공되지 않는다.The earth anchor structure is not only used for excavation work but also used as a structure for slope stabilization such as cut surface or slope, and the construction method is similar to the construction method described using FIGS. 2A to 2C. Structures such as mud panels are not constructed.

이러한 종래의 어스앵커 구조물에 있어서는, 인장재에 인장력을 가하는 경우에 그 인장재에 가해지는 인장력에 대한 측정이 거의 불가능하다는 문제점이 있다. 그래서 실제 시공현장에서는 인장기로 인장이 가능한 최대한으로 당겨서 정착을 해 놓는 상태이며, 공사 중에 인장력이 변화되는 등의 이상 징후에 대해서는 전혀 측정할 방법이 없다.  In such a conventional earth anchor structure, when a tensile force is applied to the tension member, there is a problem that it is almost impossible to measure the tensile force applied to the tension member. Therefore, in the actual construction site, the tensioner is pulled out to the maximum extent possible to settle, and there is no way to measure any abnormal signs such as a change in tensile force during construction.

한편, 굴착공사에 사용되는 어스앵커와 같이 공사 후에 제거되는 제거형 어스앵커 구조물의 경우에는 그 설치기간이 짧으므로, 인장재에 어느 정도의 인장력이 가해졌는지, 그 가해진 인장력이 제대로 유지되고 있는지에 대한 중요성이 떨어지지만, 사면 안정을 위해 사용되는 어스앵커 구조물과 같이 장기간 설치되어 있는 어스앵커 구조물에 있어서는 인장재에 작용하고 있는 응력을 정기적으로 측정할 필요가 있는데 종래의 어스앵커 구조물은 그러한 모니터링이 전혀 불가능한 문제점이 더욱 부각되는 것이다.On the other hand, in the case of a removable earth anchor structure that is removed after construction, such as an earth anchor used in an excavation work, the installation period is short, so that how much tension force is applied to the tension member and whether the applied tension force is properly maintained. Although less important, long-term earth anchor structures, such as those used for slope stability, require regular measurements of the stresses acting on the tension member. The problem is more highlighted.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 어스앵커 구조물의 인장재로 사용되는 강연선의 변형률을 직접 계측함으로써 강연선에 작용하는 인장력의 변화를 측정하여 시간에 따라 변화하는 어스앵커 구조물의 안정성을 점검할 수 있는 어스앵커 구조물 및 그 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was derived to solve the above problems, by directly measuring the strain of the strand used as a tension member of the earth anchor structure by measuring the change in the tensile force acting on the strand to determine the stability of the earth anchor structure that changes over time It is an object of the present invention to provide a checkable earth anchor structure and a method for monitoring the soundness of the earth anchor structure.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

지반에 천공된 앵커공에 삽입되는 인장재와, 상기 앵커공에 채움 되는 그라우트재와 상기 인장재를 상기 그라우트재 내에 정착시키기 위한 정착제와 상기 인장재에 가해진 인장력을 지반에 전달하기 위하여 상기 앵커공의 외부에 설치되는 지지체를 포함하는 앵커 구조물에 있어서,A tension member inserted into an anchor hole drilled into the ground, a grout material filled in the anchor hole, a fixing agent for fixing the tension member in the grout material, and an external force of the anchor hole to transfer the tensile force applied to the tension member to the ground. In the anchor structure comprising a support installed in,

상기 인장재의 적어도 일부는,At least a portion of the tension member,

중앙에 위치하는 제1강선과, 상기 제1강선의 주위를 둘러싸며 서로 꼬인 여섯 가닥의 제2강선을 포함하고,A first steel wire positioned at the center and six strands of second steel wires twisted around each other around the first steel wire,

상기 제1강선 또는 제2강선 중의 어느 하나에는 상기 강선의 길이방향의 관통공이 형성되어 있으며, 그 관통공에 광섬유센서가 삽입된 광섬유 복합 강연선인 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물을 제공한다.Any one of the first steel wire or the second steel wire is provided with a through hole in the longitudinal direction of the steel wire, and provides an earth anchor structure, characterized in that the optical fiber composite strand wire inserted into the optical fiber sensor.

상기 관통공은 상기 제1강선에 형성되어 있는 것이 바람직하다.The through hole is preferably formed in the first steel wire.

상기 광섬유센서는 광섬유에 일정간격으로 격자 감지부가 형성된 광섬유 브래그 격자 센서인 것이 바람직하다.Preferably, the optical fiber sensor is an optical fiber Bragg grating sensor having a lattice detection unit formed at a predetermined interval on the optical fiber.

본 발명의 다른 측면에 의하면,According to another aspect of the present invention,

중앙에 위치하는 제1강선과, 상기 제1강선의 주위를 둘러싸며 서로 꼬인 여섯 가닥의 제2강선을 포함하는 강연선의 상기 제1강선 또는 제2강선 중의 어느 하나에는 상기 강선의 길이방향의 관통공이 형성된 강연선을 마련하는 강연선 마련단계;The first steel wire or the second steel wire of the stranded wire including a first steel wire positioned at the center and six strands of second steel wires twisted around each other around the first steel wire and penetrate in the longitudinal direction of the steel wire. A strand preparation step of preparing a strand formed with a ball;

상기 강연선의 상기 관통공에 광섬유센서를 삽입하여 광섬유 복합 강연선을 마련하는 광섬유 복합 강연선 마련단계;Preparing an optical fiber composite strand wire by inserting an optical fiber sensor into the through hole of the strand wire to prepare an optical fiber composite strand wire;

상기 강연선을 인장재로 이용하여 어스앵커 구조물을 시공하는 시공단계;A construction step of constructing an earth anchor structure using the stranded wire as a tension member;

상기 강연선의 광섬유센서에 광을 조사하는 광조사단계; 및,A light irradiation step of irradiating light onto the optical fiber sensor of the strand; And,

상기 광섬유센서를 통과한 광을 검출하여 상기 강연선의 변형률을 측정하는 측정단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법을 제공한다.Measuring the strain of the stranded wire by detecting light passing through the optical fiber sensor; It provides a soundness monitoring method of the earth anchor structure comprising a.

상기 관통공은 상기 제1강선에 형성되어 있는 것이 바람직하다.The through hole is preferably formed in the first steel wire.

상기 광섬유센서는 광섬유에 일정간격으로 격자 감지부가 형성된 광섬유 브래그 격자 센서이고,The optical fiber sensor is an optical fiber Bragg grating sensor formed with a grid sensing unit at a predetermined interval on the optical fiber,

상기 측정단계는, 상기 광섬유 브래그 격자 센서 내의 격자 감지부에 반사된 광 및 상기 격자 감지부를 통과한 광을 검출하여 이루어지는 것이 바람직하다.The measuring step may be performed by detecting light reflected by a grating detector in the optical fiber Bragg grating sensor and light passing through the grating detector.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 어스앵커 구조물에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the drawings with respect to the earth anchor structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 어스앵커 구조물에 사용되는 인장재인 광섬유 복합 강연선을 설명하기 위한 도면, 도 4은 도 3에 표시된 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도, 도 5a 내지 도 5d는 도 3에 광섬유 복합 강연선의 제조방법을 설명하기 위한 도면, 도 6은 광섬유 브래그 격자 센서를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an optical fiber composite strand as a tension member used in an earth anchor structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 3, and FIGS. 5A to 5D are shown in FIG. 6 is a view for explaining a method for manufacturing an optical fiber composite strand, FIG. 6 is a view for explaining an optical fiber Bragg grating sensor.

본 실시 예에 따른 어스앵커 구조물의 구조는 도 1에 도시된 종래의 어스앵커 구조물와 같이 인장재(2), 그라우트재(3), 정착체(4), 지지체(5) 등을 포함하고 있다. 본 발명은 이러한 구성요소들 중 인장재로 사용되는 강연선의 구성에 그 특징이 있는 발명이므로, 상기 강연선을 위주로 설명하기로 한다.The structure of the earth anchor structure according to the present embodiment includes a tension member 2, a grout material 3, a fixture 4, a support 5, and the like as the conventional earth anchor structure shown in FIG. 1. Since the present invention is characterized by the configuration of the stranded steel used as a tension member among these components, it will be described mainly with respect to the stranded wire.

본 실시 예의 어스앵커 구조물에 사용되는 강연선(20)은 어스앵커 구조물에 사용되는 인장재(도 1에 도면부호 2로 표시됨)로 사용되는 것으로서, 광섬유 브래그 격자 센서(10)와 강연선(20)을 포함한다.The strand wire 20 used in the earth anchor structure of the present embodiment is used as a tension member (denoted by reference numeral 2 in FIG. 1) used in the earth anchor structure, and includes an optical fiber Bragg grating sensor 10 and a strand wire 20. do.

상기 강연선(20)은 잘 알려진 바와 같이, 강연선(20)의 중앙에 위치하는 제1강선(21)과 그 제1강선(21)의 주위를 둘러싸며 서로 꼬여서 제1강선(21)에 부착되 는 여섯 가닥의 제2강선(22)을 포함하고 있다. 상기 제1강선(21)은 '킹케이블'이라고 불리기도 하며, 제2강선(22)처럼 꼬여 있는 형태가 아니라 강연선(20)의 길이방향으로 곧게 형성된다. 즉 강연선(20)은 곧게 뻗은 제1강선(21)의 주위를 여섯 가닥의 제2강연선(22)들이 서로 꼬여서 형성되는 것이다.As is well known, the strand 20 is twisted around the first steel wire 21 and the first steel wire 21 positioned in the center of the strand wire 20 and twisted together to be attached to the first steel wire 21. Contains six strands of the second steel wire 22. The first steel wire 21 is also referred to as a "king cable", and is not formed twisted like the second steel wire 22 is formed straight in the longitudinal direction of the strand wire (20). That is, the strand 20 is formed by twisting six strands of the second strand 22 around each of the first steel wire 21 extending straight.

상기 제1강선(21)에는 그 길이방향으로 관통공(211)이 형성되어 있다.Through-holes 211 are formed in the first steel wire 21 in the longitudinal direction thereof.

상기 관통공(211)에는 광섬유 브래그 격자 센서(10)가 삽입된다. 상기 광섬유 브래그 격자 센서(10)는, 자외선 광(Excimer Laser)을 광섬유에 투과시켜 도 6에 도시된 바와 같이 광섬유(10)에 여러 개의 격자 감지부(11)를 생성한 것으로서, 광원(200)에 의해 광(100)을 광섬유(10)에 조사시킬 경우 브래그 조건에 맞는 파장 성분은 격자 감지부(11)에서 반사되고 나머지 파장 성분은 그대로 통과하는 성질을 이용하는 것이다. 이렇게 반사되는 광 및 그대로 통과한 광을 광검출기(300)에서 측정하여 각종 물리량의 변화를 측정할 수 있다. 격자 감지부(11)에서 반사되는 광의 파장인 브래그 파장은 유효 굴절률과 격자 간격의 함수인데, 광섬유 격자 감지부(11)의 간격이 온도나 하중 등의 외부 물리량에 의해 변경될 경우 격자 감지부(11)에서 반사되는 광의 파장인 브래그 파장 역시 변하게 되므로, 브래그 파장의 변화를 정밀하게 측정한다면 광섬유 격자 감지부(11)에 가해진 미지의 물리량 (온도, 변형률)을 역으로 계산할 수 있다. The optical fiber Bragg grating sensor 10 is inserted into the through hole 211. The optical fiber Bragg grating sensor 10, as shown in Figure 6 by transmitting an ultraviolet light (Excimer Laser) to the optical fiber to generate a plurality of grating detection unit 11 in the optical fiber 10, the light source 200 When the light 100 is irradiated to the optical fiber 10 by using the property that the wavelength component corresponding to the Bragg condition is reflected by the grating detection unit 11 and the remaining wavelength components pass through as it is. The reflected light and the light passed as it is may be measured by the photodetector 300 to measure changes in various physical quantities. The Bragg wavelength, which is the wavelength of the light reflected by the grating detector 11, is a function of the effective refractive index and the grating spacing. When the distance of the fiber grating detector 11 is changed by an external physical quantity such as temperature or load, the grating detector ( Since the Bragg wavelength, which is the wavelength of the light reflected by 11), is also changed, if the change in the Bragg wavelength is precisely measured, the unknown physical quantity (temperature, strain) applied to the optical fiber grating detector 11 may be calculated inversely.

광검출기는 광섬유 브래그 격자 센서(10)의 양단부에 위치할 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 광섬유 브래그 격자 센서(10)의 일단부에는 광(100)을 반사할 수 있는 장치를 하여, 타단부에서 광(100)을 조사하는 동시에 광(100)을 검출하 여 그 검출된 광을 분석할 수도 있다. 본 실시 예에 사용되는 강연선(20)의 경우 일단부가 지하에 매립되므로, 매립되는 단부에 조사된 광을 반사할 수 있는 반사장치를 설치하여 노출된 단부측에서 광을 조사함과 동시에 검출하도록 하는 것이 바람직하다. The photodetector may be located at both ends of the optical fiber Bragg grating sensor 10, and as shown in FIG. 6, one end of the optical fiber Bragg grating sensor 10 may be provided with a device capable of reflecting light 100. The light 100 may be irradiated at the end and the light 100 may be detected to analyze the detected light. In the case of the strand 20 used in the present embodiment, since one end is buried underground, a reflecting device capable of reflecting the irradiated light is installed at the end of the buried end to irradiate light from the exposed end and detect the same. It is preferable.

상기 관통공(211) 중 상기 광섬유 브래그 격자 센서(10)가 차지하는 공간 외의 나머지 공간에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 그라우팅재인 에폭시(212)가 채워져 있어서 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 고정하게 된다.The remaining space other than the space occupied by the optical fiber Bragg grating sensor 10 in the through hole 211 is filled with epoxy 212, which is a grouting material, to fix the optical fiber Bragg grating sensor 10 as shown in FIG. do.

광섬유 브래그 격자 센서(10)를 제1강선(21)에 형성된 관통공(211)에 배치하는 경우 광섬유 브래그 격자 센서(10)가 외부의 충격에 의해 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1강선(21)은 곧게 형성되는데 강연선(20)의 변형률과 제1강선(21)의 변형률은 거의 동일한 것으로 볼 수 있으므로 더욱 정확한 변형률의 측정이 가능한 장점도 아울러 가지고 있다.When the optical fiber Bragg grating sensor 10 is disposed in the through hole 211 formed in the first steel wire 21, the optical fiber Bragg grating sensor 10 may be effectively prevented from being damaged by an external impact. In addition, since the first steel wire 21 is formed to be straight, the strain of the stranded wire 20 and the strain of the first steel wire 21 can be seen to be almost the same, which also has the advantage of enabling more accurate measurement of the strain.

이하에서는 상술한 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법의 일 실시 예 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the health monitoring method of the above-described earth anchor structure will be described.

본 실시 예에 따른 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법은 강연선 마련단계, 광섬유 복합 강연선 마련단계, 시공단계, 광조사단계 및 측정단계를 포함한다.The soundness monitoring method of the earth anchor structure according to the present embodiment includes a strand preparation stage, an optical fiber composite strand preparation stage, a construction stage, a light irradiation stage and a measurement stage.

강연선 마련단계란, 중앙에 배치되는 제1강선(21)과 상기 제1강선(21)의 외주면을 서로 꼬이면서 둘러싸는 여섯 가닥의 제2강선(22)을 포함하고 있으며, 상기 제1강선(21)에 관통공(211)을 형성된 강연선을 마련하는 단계를 말한다.The strand preparation step includes a first steel wire 21 disposed in the center and six strands of the second steel wire 22 that twist and surround the outer circumferential surface of the first steel wire 21, wherein the first steel wire ( Refers to a step of providing a strand wire formed with a through hole 211 in 21).

강선에 관통공을 형성하기 위해서는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나, 본 실시 예에서는 인발성형에 의한다. 인발성형이란 막대, 빔, 채널, 튜브와 같이 길이방향으로 일정한 단면을 가진 제품을 제조하는 연속 공정으로서 관통공이 형성된 강선의 경우에도 그 길이방향의 단면이 일정하므로 인발성형에 의해 제조할 수 있으며, 가장 효율적으로 관통공을 가지는 강선을 제조하는 방법이다.There may be a variety of methods to form the through-holes in the steel wire, but in the present embodiment by the pull molding. Pull-out molding is a continuous process for producing products with a constant cross-section in the longitudinal direction, such as rods, beams, channels, and tubes. Even in the case of steel wires having through holes, the cross-section in the longitudinal direction is constant, and thus can be manufactured by pull-molding. It is the method of manufacturing the steel wire which has the most through hole most efficiently.

제1강선(21)에 관통공(211)이 형성되면, 그 제1강선(21) 및 그 주위를 둘러싸는 여섯 가닥의 제2강연선(22)을 재료로 강연선(20)을 제조한다. When the through hole 211 is formed in the first steel wire 21, the steel wire 20 is manufactured using the first steel wire 21 and six strands of the second strand 22 surrounding the periphery thereof.

광섬유 복합 강연선 마련단계란 상기 강연선(20)의 제1강선(21)에 마련된 관통공(211)에 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 삽입하는 단계를 말하는 것으로서, 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 제1강선(21)에 형성된 관통공(211)에 삽입되도록 배치하는 경우 광섬유 브래그 격자 센서(10)가 외부의 충격에 의해 손상당하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1강선(21)은 곧게 형성되는데 강연선(20)의 변형률과 제1강선(21)의 변형률은 거의 동일한 것으로 볼 수 있으므로 보다 정확한 변형률의 측정이 가능한 장점도 아울러 가지고 있다.The preparing of the optical fiber composite strand wire refers to inserting the optical fiber Bragg grating sensor 10 into the through hole 211 provided in the first steel wire 21 of the strand wire 20. When arranged to be inserted into the through-hole 211 formed in the one steel wire 21 can be effectively prevented the optical fiber Bragg grating sensor 10 is damaged by an external impact. In addition, since the first steel wire 21 is formed to be straight, since the strain of the stranded wire 20 and the strain of the first steel wire 21 are almost the same, the first steel wire 21 has the advantage of enabling more accurate measurement of the strain.

광섬유 브래그 격자 센서(10)를 관통공(211)에 삽입하기 위해서는 매개부재(30)를 이용하는 것이 바람직하다. 매개부재(30)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 실과 같이 유연한 선형의 재료로 이루어지며, 일단부에는 관통공(211)의 직경의 약 90%의 직경을 가진 헤드(31)가 마련되어 있다.In order to insert the optical fiber Bragg grating sensor 10 into the through hole 211, it is preferable to use the intermediate member 30. As shown in FIG. 5A, the intermediate member 30 is made of a flexible linear material such as a thread, and at one end thereof, a head 31 having a diameter of about 90% of the diameter of the through hole 211 is provided. .

매개부재(30)가 마련되면, 관통공(211)의 일단부에 상기 매개부재(30)의 헤드(31)를 삽입하고, 상기 관통공(211)의 타단부측에서 진공펌프(32)를 이용하여 관 통공(211)을 진공흡입함으로써 상기 헤드(31)를 상기 관통공(211)의 타단부측으로 드러낸다.,When the intermediate member 30 is provided, the head 31 of the intermediate member 30 is inserted into one end of the through hole 211, and the vacuum pump 32 is provided at the other end side of the through hole 211. The head 31 is exposed to the other end side of the through hole 211 by vacuum suction of the through hole 211.

상기 헤드(31)가 노출되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 헤드(31)에 광섬유 브래그 격자 센서(10)의 일단부를 연결하고, 상기 관통공(211)의 일단부측에서 매개부재(30)를 당겨서 매개부재(30)를 관통공으로부터 제거함과 동시에 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 관통공(211)의 내부로 삽입한다.When the head 31 is exposed, as shown in FIG. 5B, one end of the optical fiber Bragg grating sensor 10 is connected to the head 31, and the intermediate member 30 is disposed at one end of the through hole 211. At the same time, the intermediate member 30 is removed from the through hole, and the optical fiber Bragg grating sensor 10 is inserted into the through hole 211.

강연선(20)의 길이가 짧은 경우에는 매개부재(30)를 사용하지 않고도, 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 관통공(211)에 삽입할 수 있으나, 일부 어스앵커 구조물에서는 20미터 이상의 강연선이 사용될 수도 있으므로 이처럼 긴 강연선(30)이 구조물의 구조재로 사용되는 경우에는 매개부재를 사용하는 것이 유리하다. 한편, 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 직접 진공펌프(32)를 이용하여 흡입하는 방법도 생각할 수 있으나, 진공펌프(32)에 의해 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 직접 흡입할 경우 매우 빠른 속도로 움직이게 되므로 그 과정에서 손상이 발생할 수 있으므로, 매개부재(30)를 이용하여 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 관통공(211)에 삽입하는 것이 보다 효과적이다.In the case where the length of the strand 20 is short, the optical fiber Bragg grating sensor 10 may be inserted into the through hole 211 without using the intermediate member 30, but in some earth anchor structures, a strand of 20 meters or more may be used. Since the long strand 30 as such may be used as a structural member of the structure, it is advantageous to use an intermediate member. On the other hand, a method of directly sucking the optical fiber Bragg grating sensor 10 by using the vacuum pump 32 can be considered, but when the optical fiber Bragg grating sensor 10 is directly sucked by the vacuum pump 32 at a very high speed. Since damage may occur in the process because it moves, it is more effective to insert the optical fiber Bragg grating sensor 10 into the through hole 211 using the intermediate member 30.

관통공(211)에 광섬유 브래그 격자 센서(10)가 삽입되면 관통공(211)의 내부에 그라우팅재를 채움 하여 광섬유 브래그 격자 센서(10)를 강연선과 고정할 필요가 있다. 이를 위해서는 도 5d에 도시된 바와 같이, 관통공(211)의 일단부를 에폭시 저장통(33)에 담근 상태에서 관통공(211)의 타단부를 진공펌프(32)를 이용하여 진공흡입함으로써 관통공(211)내부의 상기 광섬유 격자 브래그 센서(10) 이외의 공 간을 에폭시(212)로 채운 후, 일정시간 경과시켜 그 에폭시(211)를 경화시키며, 그 에폭시(212)의 경화에 의해 광섬유 격자 브래그 센서(10)가 강연선(20)에 고정된다.When the optical fiber Bragg grating sensor 10 is inserted into the through hole 211, it is necessary to fill the grouting material in the through hole 211 to fix the optical fiber Bragg grating sensor 10 to the strand. To this end, as shown in FIG. 5D, the other end of the through hole 211 is vacuum sucked using the vacuum pump 32 while one end of the through hole 211 is immersed in the epoxy storage container 33. 211) After filling the space other than the optical fiber grating Bragg sensor 10 with the epoxy 212, the epoxy 211 is cured after a predetermined time, and the optical fiber grating Bragg is cured by curing the epoxy 212. The sensor 10 is fixed to the strand 20.

시공단계란 상술한 방법에 의해 마련된 광섬유 복합 강연선을 인장재로 이용하여 어스앵커 구조물을 시공하는 단계이다. 어스앵커 구조물의 시공은 종래기술을 설명하는 부분에서 도 2a 내지 도 2c를 참조하면서 설명하였으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.The construction step is a step of constructing the earth anchor structure by using the optical fiber composite strand provided by the above-described method as a tension member. Since the construction of the earth anchor structure has been described with reference to FIGS. 2A to 2C in the description of the prior art, a detailed description thereof will be omitted.

강연선(20)의 변형률을 측정하기 위하여 광섬유 격자 브래그 센서(10)에 광을 조사하는 광조사단계와, 그 조사된 광 중 격자 감지부(11)에 의해 반사된 광 및 격자 감지부(11)를 통과한 후, 광섬유 브래그 격자 센서(10)의 지하측 단부에서 조사된 광을 검출하는 측정단계를 거치게 된다.A light irradiation step of irradiating light to the optical fiber grating Bragg sensor 10 to measure the strain of the strand 20, and the light and grating detection unit 11 reflected by the grating detection unit 11 of the irradiated light After passing through, the optical fiber Bragg grating sensor 10 is subjected to a measuring step of detecting the light irradiated from the base end.

상술한 바와 같이, 격자 감지부(11)에서 반사되는 광의 파장인 브래그 파장은 유효 굴절률과 격자 간격의 함수인데, 광섬유 격자 감지부(11)의 간격이 온도나 하중 등의 외부 물리량에 의해 변경될 경우 격자 감지부(11)에서 반사되는 광의 파장인 브래그 파장 역시 변하게 되므로, 브래그 파장의 변화를 정밀하게 측정한다면 광섬유 격자 감지부(11)에 가해진 변형률을 역으로 계산할 수 있게 되는 것이다.As described above, the Bragg wavelength, which is the wavelength of the light reflected by the grating sensor 11, is a function of the effective refractive index and the grating spacing, and the distance between the optical fiber grating sensors 11 may be changed by an external physical quantity such as temperature or load. In this case, the Bragg wavelength, which is the wavelength of the light reflected by the grating detector 11, is also changed. Therefore, if the change in the Bragg wavelength is precisely measured, the strain applied to the fiber grating detector 11 can be calculated inversely.

이러한 광섬유 격자 브래그 센서(10)에 의한 강연선(20)의 변형률 측정은 수시로 할 수 있는 장점이 있는데, 어스앵커 구조물의 시공 직후에 프리스트레스를 위한 충분한 응력이 강연선(20)에 전달되었는지 여부를 측정할 수 있고, 시간이 지나면서 발생하는 강연선(20)의 응력변화를 응력-변형률 관계를 이용하여 측정할 수 도 있다. 또한, 본 방법은 광섬유 격자 브래그 센서(10)의 외부로 노출된 단부에 광원과 광검출부를 연결하여 비교적 간단하게 강연선의 변형률을 측정할 수 있는 장점도 있다.The strain measurement of the strand 20 by the optical fiber grating Bragg sensor 10 is an advantage that can be made from time to time, immediately after the construction of the earth anchor structure to determine whether sufficient stress for prestress is transmitted to the strand 20. In addition, the stress change of the strand 20 generated over time may be measured using a stress-strain relationship. In addition, the present method has an advantage in that the strain of the strand can be measured relatively simply by connecting the light source and the photodetector to the exposed end of the optical fiber grating Bragg sensor 10.

한편, 격자 감지부(11)의 위치는 변형률을 측정하고자 하는 적절한 위치에 있도록 할 수 있으며, 다양한 측정점의 변형률을 한 번의 계측으로 계측할 수 있는 장점도 아울러 가진다.On the other hand, the position of the grating detection unit 11 can be in a suitable position to measure the strain, and also has the advantage that can measure the strain of the various measuring points in one measurement.

상기에서는 제1강선에 관통공이 형성되어 있는 실시 예에 대하여 설명하였으나, 제2강선에 관통공이 형성되어 있는 경우에도 강연선의 변형률의 측정이 가능하며, 그러한 변형은 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.In the above, the embodiment in which the through hole is formed in the first steel wire has been described, but even when the through hole is formed in the second steel wire, the strain of the stranded wire can be measured, and such deformation is included in the technical idea of the present invention.

본 실시 예에서는 광섬유 브래그 격자 센서가 광섬유센서로 사용된 실시 예에 대하여 설명하였으나. 반드시 광섬유 브래그 격자 센서가 사용되어야 하는 것은 아니며, 다른 형태의 광섬유센서로 대체될 수 있으며, 그러한 대체에 의한 실시는 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 것으로 보아야 한다.In this embodiment, an embodiment in which the optical fiber Bragg grating sensor is used as the optical fiber sensor has been described. The fiber Bragg grating sensor is not necessarily to be used, it may be replaced by another type of optical fiber sensor, the implementation by such a replacement should not be seen as contrary to the technical idea of the present invention.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 바탕으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 내에서 다양한 형태의 어스앵커 구조물 및 그 구조물의 건전성 모니터링 방법으로 구체화될 수 있다.Although described above on the basis of a preferred embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention is not limited to the described embodiments and various types of earth anchor structure and its structure within the scope that does not contradict the technical idea of the present invention It can be embodied by the health monitoring method of.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 어스앵커 구조물의 인장재로 사용되는 강연선의 변형률을 직접 계측함으로써 강연선에 작용하는 응력을 추정하여 어스앵 커 구조물의의 안정성을 테스트할 수 있는 어스앵커 구조물 및 그 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, the earth anchor structure and its earth which can test the stability of the earth anchor structure by estimating the stress acting on the strand by directly measuring the strain of the strand used as the tension member of the earth anchor structure It is possible to provide a method for monitoring the health of the anchor structure.

Claims (6)

지반에 천공된 앵커공에 삽입되는 인장재와, 상기 앵커공에 채움 되는 그라우트재와 상기 인장재를 상기 그라우트재 내에 정착시키기 위한 정착제와 상기 인장재에 가해진 인장력을 지반에 전달하기 위하여 상기 앵커공의 외부에 설치되는 지지체를 포함하는 앵커 구조물에 있어서,A tension member inserted into an anchor hole drilled into the ground, a grout material filled in the anchor hole, a fixing agent for fixing the tension member in the grout material, and an external force of the anchor hole to transfer the tensile force applied to the tension member to the ground. In the anchor structure comprising a support installed in, 상기 인장재의 적어도 일부는,At least a portion of the tension member, 중앙에 위치하는 제1강선과, 상기 제1강선의 주위를 둘러싸며 서로 꼬인 여섯 가닥의 제2강선을 포함하고,A first steel wire positioned at the center and six strands of second steel wires twisted around each other around the first steel wire, 상기 제1강선 또는 제2강선 중의 어느 하나에는 상기 강선의 길이방향의 관통공이 형성되어 있으며, 그 관통공에 광섬유센서가 삽입된 광섬유 복합 강연선인 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물.The through-hole in the longitudinal direction of the steel wire is formed in any one of the first steel wire or the second steel wire, the earth anchor structure, characterized in that the optical fiber composite strand wire inserted into the optical fiber sensor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관통공은 상기 제1강선에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물.The through hole is an earth anchor structure, characterized in that formed in the first steel wire. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광섬유센서는 광섬유에 일정간격으로 격자 감지부가 형성된 광섬유 브래그 격자 센서인 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물.The optical fiber sensor is an earth anchor structure, characterized in that the optical fiber Bragg grating sensor formed with a grid sensing unit at a predetermined interval on the optical fiber. 중앙에 위치하는 제1강선과, 상기 제1강선의 주위를 둘러싸며 서로 꼬인 여섯 가닥의 제2강선을 포함하는 강연선의 상기 제1강선 또는 제2강선 중의 어느 하나에는 상기 강선의 길이방향의 관통공이 형성된 강연선을 마련하는 강연선 마련단계;The first steel wire or the second steel wire of the stranded wire including a first steel wire positioned at the center and six strands of second steel wires twisted around each other around the first steel wire and penetrate in the longitudinal direction of the steel wire. A strand preparation step of preparing a strand formed with a ball; 상기 강연선의 상기 관통공에 광섬유센서를 삽입하여 광섬유 복합 강연선을 마련하는 광섬유 복합 강연선 마련단계;Preparing an optical fiber composite strand wire by inserting an optical fiber sensor into the through hole of the strand wire to prepare an optical fiber composite strand wire; 상기 강연선을 인장재로 이용하여 어스앵커 구조물을 시공하는 시공단계;A construction step of constructing an earth anchor structure using the stranded wire as a tension member; 상기 강연선의 광섬유센서에 광을 조사하는 광조사단계; 및,A light irradiation step of irradiating light onto the optical fiber sensor of the strand; And, 상기 광섬유센서를 통과한 광을 검출하여 상기 강연선의 변형률을 측정하는 측정단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법.Measuring the strain of the stranded wire by detecting light passing through the optical fiber sensor; Integrity monitoring method of the earth anchor structure comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 관통공은 상기 제1강선에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법.The through hole is formed in the first steel wire health monitoring method of the earth anchor structure, characterized in that. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 광섬유센서는 광섬유에 일정간격으로 격자 감지부가 형성된 광섬유 브래그 격자 센서이고,The optical fiber sensor is an optical fiber Bragg grating sensor formed with a grid sensing unit at a predetermined interval on the optical fiber, 상기 측정단계는, 상기 광섬유 브래그 격자 센서 내의 격자 감지부에 반사된 광 및 상기 격자 감지부를 통과한 광을 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 어스앵커 구조물의 건전성 모니터링 방법.The measuring step is a health monitoring method of the earth anchor structure, characterized in that by detecting the light reflected by the grating detection unit and the light passing through the grating detection unit in the optical fiber Bragg grating sensor.
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