KR20080083413A - Measuring system for grouting-defect of rock-bolt and measuring method using the same - Google Patents

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Abstract

A system and a method for measuring a grouting defect of a rock bolt is provided to check the grouting defect or the size of the grouting defect by measuring and analyzing a signal wave artificially generated from an end of the rock bolt laid under the ground. A system for measuring a grouting defect of a rock bolt comprises a rock bolt(100) laid under the ground, an excitation member(300), a vibration collecting member(400), a pulse generating member(350), an inspection member and a control member(500). The rock bolt is coated with grouting material. The excitation member is installed at a first end of the rock bolt to generate elastic wave. The vibration collecting member is installed at a second end of the rock bolt to collect the elastic wave. The pulse generating member is connected to the excitation member to generate electric signals. The inspection member analyzes the elastic wave collected by the vibration collecting member. The control unit controls the pulse generating unit and stores information on the elastic wave.

Description

록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법{Measuring system for grouting-defect of rock-bolt and Measuring method using the same}System for measuring grouting defects of rock bolts and measuring method using the same {Measuring system for grouting-defect of rock-bolt and Measuring method using the same}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템을 나타내는 구성도1 is a block diagram showing a grouting defect measuring system of the rock bolt according to an embodiment of the present invention

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 일구성 요소인 가진수단을 나타내는 개략도Figure 2 is a schematic diagram showing an excitation means which is one component of a rock bolt grouting defect measuring system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 구성요소를 나타내는 구성도Figure 3 is a block diagram showing the components during the experiment of the rock bolt grouting defect measurement system according to an embodiment of the present invention

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 실험체를 나타내는 상태도Figure 4 is a state diagram showing the test specimen during the experiment of the rock bolt grouting defect measuring system according to an embodiment of the present invention

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법을 나타내는 순서도5 is a flowchart illustrating a method of measuring a grouting defect of a rock bolt according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템의 공동결함 비율에 따른 탄성파의 속도를 나타내는 그래프Figure 6 is a graph showing the velocity of the acoustic wave according to the joint defect ratio of the rock bolt grouting defect measuring system according to an embodiment of the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100: 록볼트 200: 그라우팅부100: rock bolt 200: grouting unit

300: 가진 수단 400: 수진 수단300: means having 400

350: 펄스 발생수단 450: 증폭 수단 350: pulse generating means 450: amplifying means

500: 제어수단 600: 공동결함부 500: control means 600: joint defect

본 발명은 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 록볼트 그라우팅의 결함존재 여부와 결함크기를 파악할 수 있도록 한 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rock bolt grouting defect measuring system and a measuring method using the same, and more particularly, to a rock bolt grouting defect measuring system and a measuring method using the same to determine whether a defect exists and the size of the rock bolt grouting. will be.

일반적으로, 터널 시공 도중이나 터널 완공 후 숏크리트(Shotcrete) 외에 록볼트의 구조물 지보기능 유지는 터널안정성 확보여부 측면에서 매우 중요하다. 그러므로 록볼트 지보재에 대하여 그 기능성 확보 여부를 확인할 수 있는 별도의 방법이 필요하다. In general, in addition to shotcrete during the construction of the tunnel or after the completion of the tunnel, the maintenance of the structural support function of the rock bolt is very important in terms of securing tunnel stability. Therefore, there is a need for a separate method for verifying the functionality of the rock bolt support.

이러한 록볼트 지보재에 대하여 록볼트 그라우팅의 품질확인을 위한 방안으로 전통적으로 인발실험을 수행하여 실시하였으나, 인발실험은 많은 비용과 시간을 필요로 한다. 또한 록볼트가 불량 시공되었을 경우 장단기적으로 터널구조물 안전성에 악영향을 미칠 수 있고 이에 대한 대책강구가 매우 곤란한 문제점이 있다.Although the rock bolt support material has been traditionally performed by drawing tests as a method for checking the quality of rock bolt grouting, drawing tests require a lot of cost and time. In addition, if the rock bolt is poorly constructed, it may adversely affect the safety of the tunnel structure in the short and long term, and there are problems in that measures for it are very difficult.

한편, 종래의 비파괴조사에 관련된 기술은 건설 분야 특히, 지하공간 건설 분야의 경우는 설계단계에서 지반조사시 지구물리탐사 또는 검층기법으로 적용되고 있고, 구조물의 경우는 콘크리트나 강재 등에 대하여 일부 관련기술이 개발되고 있다. Meanwhile, the related technologies related to the non-destructive investigation are applied in the construction field, especially in the underground space construction field, by geophysical exploration or logging method during the ground survey in the design stage, and in the case of structures, some related technologies for concrete or steel materials. Is being developed.

이중, 일반적인 구조물에 대하여 사용되고 있는 비파괴조사법은 주로 안전진단 분야에서 수행되고 있는 검사법으로는, Impact-echo법(충격반향법), 초음파 탐상법, 적외선법 등이 대표적으로 사용되고 있다. Among these, non-destructive inspection methods, which are used for general structures, are mainly used in the field of safety diagnosis, such as impact-echo method, ultrasonic flaw detection method, and infrared method.

그러나, 통상적으로 실시되고 있는 구조물의 안전진단은 구조물에 대한 안전성을 평가할 수 있는 정밀 안전진단이 아니라 외관조사에 주로 의존하고 있는 수준으로, 아직까지는 정밀안전진단에 대한 체계가 확실히 설정되어 있지 않다고 할 수 있다. However, the safety diagnosis of the structure that is being conducted usually depends not on the precision safety diagnosis that can evaluate the safety of the structure, but mainly on the appearance inspection. Therefore, the system for the precise safety diagnosis is not established yet. Can be.

따라서, 인발시험을 수행하지 않은 록볼트, 특히 전면접착형 록볼트의 그라우팅이 불량으로 시공되었을 경우, 임의의 한정된 개소에서의 록볼트의 설계축력 보유 여부 확인 외에는 시공자의 입장에서 여타확인방법 및 대책수립이 불가능한 실정이다. Therefore, if the grouting of rock bolts, especially the front-adhesive rock bolts, which have not been pulled out is performed in poor condition, other verification methods and countermeasures from the contractor's point of view except for verifying the retention of design bolts in any limited location It is impossible to establish.

더욱이 록볼트 시공품질이 확보되지 않았을 때, 단기적으로는 시공 중 터널붕락사고를 초래할 문제점이 있으며, 장기적으로는 터널주변지반이 이완되고 소성영역이 증가하여 추가적인 장기하중이 유발되어 구조물안전성에 악영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있었다. Moreover, when rock bolt construction quality is not secured, there is a problem of tunnel collapse accident during construction in the short term, and in the long term, the surrounding area of the tunnel is relaxed and the plastic area is increased, which causes additional long-term load, which adversely affects the structure safety. There was a problem that could go crazy.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 터널 또는 암반비탈면 굴착시에 지반보강용으로 타설되는 록볼트(Rock bolt)의 품질관리를 위하여, 타설된 록볼트의 지중선단으로부터 인위적인 전기신호에 의한 진동 및 파(坡)를 발생시켜 록볼트 철근을 따라 전파되어 노출되어 있는 록볼트 두부에 도달된 신호파를 측정하고 감지된 신호파의 속도변화를 분석함으로써 터널구조물이나 암반비탈면에서 주요 보강재로 사용되는 록볼트 그라우팅(Grouting)의 결함존재 여부와 결함크기를 파악할 수 있는 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템 및 그를 이용한 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to improve the problems of the prior art as described above, for the quality control of rock bolts (rock bolt), which is cast for ground reinforcement when excavating tunnels or rock slopes, underground end of the rock bolts Generates vibrations and waves caused by artificial electrical signals from the tunnel structure, and measures the signal waves reaching the rock bolt heads exposed and propagated along the rock bolt reinforcement, and analyzing the speed change of the detected signal waves. The purpose of the present invention is to provide a rock bolt grouting defect measuring system and a measuring method using the same, in which rock bolt grouting, which is used as a major reinforcing material on a slope, can be found whether or not there is a defect.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템은, 암반 또는 지중에 그라우팅 재료로 피복되어 매설된 록볼트와 상기 록볼트의 일단에 설치되어 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단과 상기 록볼트의 타단에 설치되어 상기 탄성파를 수집하는 수진 수단과 상기 가진 수단에 연결되어 전기신호를 발생시키기 위한 펄스 발생수단과 상기 수진 수단에 의해 수집된 탄성파를 분석하기 위한 조사수단 및 상기 펄스 발생수단을 제어하고, 상기 탄성파의 정보를 저장하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. As a means for achieving the above object, the rock bolt grouting defect measuring system of the present invention is a rock bolt coated with a grouting material embedded in a rock or ground and an excitation means installed at one end of the rock bolt to generate a seismic wave. And an oscillation means installed at the other end of the rock bolt and the oscillation means for collecting the elastic waves, and a pulse generating means for generating an electric signal connected to the excitation means, an irradiation means for analyzing the elastic waves collected by the oscillation means, and the pulse. It characterized in that it comprises a control means for controlling the generating means, and for storing the information of the acoustic wave.

또한, 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정방법은, a) 암반 또는 지중에 매설된 록볼트의 일단에 가진 수단을 이용하여 탄성파를 발생시키는 단계과, b) 상기 록볼트의 타단에서 수진 수단를 통해 상기 탄성파를 수진하고, 수진된 탄성파의 속 도 데이타를 컴퓨터에 저장하는 단계 및 c) 상기 컴퓨터에 저장된 탄성파의 속도 데이타와 기준 속도 데이타를 비교하여 록볼트의 공동(空洞)결함 및 그라우팅의 건전도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for measuring rock bolt grouting defects of the present invention comprises the steps of: a) generating a seismic wave using means having one end of a rock bolt embedded in a rock or underground; and b) the seismic wave through a water repellent means at the other end of the rock bolt. And storing the velocity data of the seismic waves in the computer and c) comparing the velocity data and the reference velocity data of the elastic waves stored in the computer to estimate the soundness of the cavity defect and grouting of the rock bolt. Characterized in that it comprises a step.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same number as much as possible even if displayed on different drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 일구성 요소인 가진수단을 나타내는 개략도이다.1 is a block diagram showing a grouting defect measuring system of a rock bolt according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an excitation means that is a component of a grouting defect measuring system of a rock bolt according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템은, 지중 또는 암반에 매설된 록볼트(100)와 상기 록볼트(100)의 일단에 설치된 가진 수단(300) 및 상기 록볼트(100)의 타단에 설치된 수진 수단(400)과 상기 가진 수단(300)에 연결된 펄스 발생수단(350)과 상기 수진 수단(400)에 연결된 증폭 수단(450)과 상기 펄스 발생수단(350) 및 증폭 수단(450)을 제어하기 위한 제어수단(500)을 포함하여 이루어진다. As shown in the drawings, the rock bolt grouting defect measurement system according to an embodiment of the present invention, rock bolt 100 embedded in the ground or rock and the excitation means 300 installed on one end of the rock bolt 100 And an oscillation means 400 installed at the other end of the rock bolt 100 and a pulse generating means 350 connected to the excitation means 300 and an amplification means 450 connected to the oscillation means 400 and the pulse generating means. And control means 500 for controlling 350 and amplifying means 450.

상기 록볼트(100)는, 터널이나 암반지반에 일정지름을 갖는 천공을 형성하고 상기 천공 내에 록볼트(100)를 삽입시킨 후 모르타르나 시멘트로 타설하여 그라우 팅부(200)를 형성하여 이루어진다. 이때, 노출된 록볼트(100)의 두부에 볼트에 의한 정착장치를 설치할 수 있다.The rock bolt 100 is formed by forming a perforation having a predetermined diameter in the tunnel or rock bed and inserting the rock bolt 100 in the perforation and then pouring it with mortar or cement to form the grouting portion 200. At this time, the fixing unit by the bolt may be installed on the exposed head of the lock bolt 100.

상기 가진 수단(300)은 압전 탐촉자(PZT element, Piezo-ceramic Element)가 채용될 수 있어 진동에 의해 탄성파를 발생시키는 역할을 한다. 이때, 상기 가진 수단(300)은 상기 록볼트(100)의 일단면에 부착된 황동 디스크(322) 및 상기 황동 디스크(322)에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk; 312)가 각각 전극(310)에 연결되어 이루어진다. 다시 말해, 얇은 원형 박판의 황동 디스크(322) 표면상에 세라믹 디스크(312)가 원형으로 얇게 코팅 처리하여 이루어질 수 있다. Piezoelectric transducers (PZT elements, Piezo-ceramic elements) may be employed as the excitation means 300 to generate elastic waves by vibration. In this case, the excitation means 300 is a brass disk 322 attached to one end surface of the lock bolt 100 and a ceramic disk (ceramic disk 312) attached to the brass disk 322, respectively, electrode 310 Is done in connection with. In other words, the ceramic disk 312 may be formed by thinly coating the circular shape on the surface of the brass disk 322 of thin circular sheet metal.

상기 수진 수단(400)은 일반적으로 AE(Acoustic Emission)시험용으로 사용되는 센서로 주파수 1.2MHz 이하의 초음파 주파수 대역의 신호파를 감지할 수 있는 고감도 탐촉자를 채용하는 것이 바람직하다. The means 400 is preferably a sensor used for AE (Acoustic Emission) test, it is preferable to employ a high-sensitivity probe that can detect the signal wave of the ultrasonic frequency band of frequency below 1.2MHz.

상기 펄스 발생수단(350)은 상기 가진 수단(300)에 펄스(pulse)를 전달하기 위한 것으로 공지의 펄스 생성장치(Pulse/wave Generator)가 채용되어, 상기 가진 수단(300)에 전기신호를 가하여 진동을 발생시킴으로써, 상기 가진 수단(300)에서 탄성파가 발생시키도록 유도하는 작용을 한다. The pulse generating means 350 is for transmitting a pulse to the excitation means 300, a known pulse generator (Pulse / wave generator) is employed, by applying an electrical signal to the excitation means 300 By generating a vibration, it acts to induce the elastic wave to generate in the excitation means (300).

상기 증폭 수단(450)은 상기 수진 수단(400)에서 수진된 탄성파를 보다 크게 증폭시켜 제어수단(500)에 전달하는 역할을 한다.The amplifying means 450 serves to amplify the seismic waves received by the water collecting means 400 to the control means 500.

상기 제어수단(500)은 상기 펄스 발생수단(350)과 증폭 수단(450)의 작동을 제어하는 작용을 하는 동시에, 상기 수진 수단(400)에서 수진된 탄성파 정보를 저장시킬 수 있는 컴퓨터가 채용될 수 있다. The control means 500 serves to control the operation of the pulse generating means 350 and the amplifying means 450, and at the same time a computer capable of storing the seismic wave information received from the receiving means 400 is to be employed. Can be.

이때, 상기 컴퓨터 내에는, 별도로 탄성파의 조사수단(미도시)으로써 디지타이저(digitizer) 또는 오실로스코프(oscillocope)가 구비되어 이루어질 수 있다.In this case, a digitizer or an oscilloscope may be provided as the means for irradiating the seismic wave separately.

이하, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the grouting defect measuring system of the rock bolt of the present invention having such a configuration will be described in more detail.

일반적으로 록볼트(100)는 터널구조물이나 비탈면에서의 안정성확보를 위한 주지보재로 사용된다. 이와 같은, 록볼트(100)는 주로 주변지반과 록볼트간의 부착력에 의한 마찰저항을 갖으므로, 부착력에 의한 마찰저항 전이의 기능적 매개체가 록볼트 천공홀(Hole) 내에 충전된 그라우팅이다. 이러한 록볼트(100)의 부착력은, 주변 암반조건에 따라 다를 수는 있으나 일반적으로 지중에 타설된 록볼트나 앵커(Anchor)체의 경우 그라우팅의 주변암반과의 접촉면적의 크기가 클수록, 또는 강성(또는 탄성계수)이 클수록 부착력은 증가한다. In general, the lock bolt 100 is used as a well-known material for securing stability in the tunnel structure or slope. As such, since the rock bolt 100 mainly has frictional resistance due to the adhesion between the surrounding ground and the rock bolt, the functional medium of the frictional resistance transition due to the adhesion is grouting filled in the rock bolt hole. The attachment force of the rock bolt 100 may vary depending on the surrounding rock conditions, but in the case of rock bolts or anchor bodies placed in the ground, the larger the contact area with the surrounding rock of the grouting, or the rigidity The larger the elastic modulus (or modulus of elasticity), the higher the adhesion.

따라서, 지중에 매설된 록볼트(100)의 일단에 탄성파 발진을 위한 가진수단(300)을 설치하고 외부에 노출된 록볼트 타단에 수진 수단(400)을 설치하여 탄성파의 속도특성분석을 통하여 그라우팅의 공동결함부(600)의 크기 등에 의한 건전도(Integrity)를 확인할 수 있게 된다. Therefore, the excitation means 300 is installed at one end of the rock bolt 100 embedded in the ground and the oscillation means 400 is installed at the other end of the rock bolt exposed to the outside to grout through the speed characteristic analysis of the elastic waves. The integrity (Integrity) by the size of the joint defect 600 can be confirmed.

상기한 탄성파는 액체나 고체 등의 탄성체를 통하여 전달되는 파를 통칭하여 '탄성파'라 하며, 상기 탄성파를 인위적으로 피검사체 내로 발생, 투입시켜 투과 또는 반사된 신호파의 특성분석으로부터 피검사체 내부의 상태를 파악할 수가 있다. The elastic waves are called 'elastic waves' collectively referred to as waves transmitted through elastic bodies such as liquids and solids, and the elastic waves are internally generated from the characteristic analysis of signal waves transmitted or reflected by artificially generating and injecting the elastic waves into the subject. I can grasp the state.

즉, 탄성을 가진 물체에 매우 짧은 시간에 순간적인 충격 외력을 가하면 그 방향으로 피검사체 내에서 대단히 큰 밀도변화를 나타내면서 그 물체의 고유 진동이 발생하며, 주파수 20KHz이상의 초음파영역을 포함한 광범위한 주파수대역의 탄성파가 발생한다. 발생된 진동은 매질 자체 또는 인접한 주변 경계층특성에 따라 임의의 파동특성을 가지면서 에너지누출(Leaking)에 의한 손실, 반사, 산란 등을 일으키며 전파된다. In other words, when a momentary impact force is applied to an elastic object in a very short time, the vibration of the object is generated in a direction that shows a very large density change in the object under test. Seismic waves occur. The generated vibration propagates causing loss, reflection, scattering, etc. due to energy leakage while having arbitrary wave characteristics according to the characteristics of the medium itself or adjacent peripheral boundary layers.

이때, 전달 또는 반사되어 수진된 신호파 역시 탄성파로써, 피검사체 자체의 결함부나 주변경계층 등에 의하여 수진된 신호파 특성에 변화가 발생하는데, 이와 같은 수진 신호파의 특성 변화를 여러 가지 기법으로 탐지하고 분석, 처리하여 그 영향을 파악함으로써 지중에 매설된 록볼트(100)의 그라우팅 결함조사가 가능하게 되는 것이다. At this time, the transmitted or reflected signal wave is also an elastic wave, and a change occurs in the signal wave characteristic acquired by a defective part of the inspected object itself or a peripheral boundary layer. By analyzing and processing and grasping the influence, it is possible to investigate the grouting defect of the rock bolt 100 embedded in the ground.

이하, 본 발명의 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법 및 작용에 대해 아래 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다Hereinafter, the grouting defect measuring method and action of the rock bolt of the present invention will be described with reference to the drawings as follows.

<실험조건><Experimental conditions>

본 발명의 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템을 실내실험을 통해 검증하기 위해 실제 현장에서 수행하는 방법과 유사하게 록볼트 타설을 위한 천공홀 및 그라우팅 충전상태를 모사하여 록볼트 실험체 제작하여 실험을 수행하였다. In order to verify the grouting defect measurement system of the rock bolt of the present invention through a laboratory experiment, the experiment was performed by fabricating rock bolt specimens by simulating the drilling hole and grouting state of charge for rock bolt placement. .

실험에 적용된 시험체는 내경 38~40mm, 길이 3,000~4,000mm의 원형 PVC관에 록볼트(100)를 삽입후 모르타르로 그라우팅시켰으며, 상기 록볼트(100)는 공칭직경 25mm의 실제로 현장에서 사용하는 록볼트 이형철근(D25, KSD 3504)을 이용하였다. The test specimen applied to the test was grouted with mortar after inserting the rock bolt 100 into a circular PVC pipe having an internal diameter of 38 to 40 mm and a length of 3,000 to 4,000 mm, and the rock bolt 100 was actually used in the field of a nominal diameter of 25 mm. Rockbolt deformed bar (D25, KSD 3504) was used.

또한, 상기 그라우팅 재료로는 일반 포틀랜트 시멘트를 사용한 시멘트 모르 타르(Cement mortar)로 제작하여 충진하여 타설하였으며, 시멘트 모르타르의 배합과 양생에는 터널시공 시에 사용하는 통상적인 시방규정과 같이 배합비(물:시멘트:모래=0.4:1.0:1.0)와 공기 중 양생조건을 적용했다. In addition, the grouting material was prepared by filling and filling with cement mortar using general portland cement, and mixing and curing of the cement mortar is the same as the conventional specification used in tunnel construction. Cement: sand = 0.4: 1.0: 1.0) and air curing conditions were applied.

한편, 실제 현장에서 발생가능성이 가장 큰 공동결함 양상을 모사하고 공동결함부(600) 크기별로 수진된 탄성파의 신호파 전파시간 및 속도 영향을 규명하기 위하여 지중근입 단부에 해당하는 록볼트(100)의 일단에, 피복된 그라우팅부(200)(시멘트 모르타르)의 전장면적에 대비 10%씩 단계별로 제거하면서 공동결함비율(Rd) 변화를 조정하여 실험을 수행하였다. On the other hand, in order to simulate the most common defects in the actual site and to investigate the influence of signal wave propagation time and speed of the seismic waves collected by the size of the joint defect 600, the lock bolt (100) corresponding to the underground inlet end (100) At one end of the), the experiment was carried out by adjusting the joint defect ratio (Rd) while removing step by step 10% relative to the total length of the coated grouting part 200 (cement mortar).

이하, 본 발명의 록볼트 그라우팅 측정방법에 대한 실험절차에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the experimental procedure for the rock bolt grouting measuring method of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 구성요소를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템의 실험시 실험체를 나타내는 상태도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법을 나타내는 순서도이다.Figure 3 is a block diagram showing the components during the experiment of the rock bolt grouting defect measuring system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an experiment of the grouting defect measuring system of a rock bolt according to an embodiment of the present invention 5 is a flowchart illustrating a test object, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a grouting defect measuring method of a rock bolt according to an exemplary embodiment of the present invention.

<실험순서><Experimental sequence>

a) 록볼트(100)의 일단을 표면 처리한 후 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단(300)를 부착하고, 상기 록볼트(100)의 타단에는 상기 가진 수단(300)에서 전달되는 탄성파를 수집하기 위한 수진 수단(400)을 부착한다.(S 10) a) attaching the excitation means 300 for generating an elastic wave after surface treatment of one end of the rock bolt 100, and collecting the elastic wave transmitted from the excitation means 300 to the other end of the rock bolt 100 Attach the water-receiving means 400 for. (S 10)

b) 이어, PVC관에 상기 록볼트(100)를 삽입시킨 후 그라우팅 재료로 타설하 였다.(S 20) b) Subsequently, the rock bolt 100 was inserted into a PVC pipe and then poured into a grouting material.

c) 상기 가진 수단(300)에는 펄스 발생수단(350)을 연결시키고, 상기 수진 수단(400)에는 증폭 수단(450)을 연결한 다음 상기 펄스 발생수단(350) 및 증폭 수단(450)에 제어수단(500)을 연결시켜 회로를 설치하였다.(S 30) c) the pulse generating means 350 is connected to the excitation means 300, and the amplifying means 450 is connected to the oscillation means 400, and then the pulse generating means 350 and the amplifying means 450 are controlled. The circuit was installed by connecting the means 500. (S 30)

이때, 상기 증폭 수단(450)에는 조사수단인 디지타이저(Digitizer) 또는 오실로스코프(Oscilloscope)가 연결될 수 있다. In this case, a digitizer or an oscilloscope, which is an irradiation means, may be connected to the amplifying means 450.

d) 상기와 같이 회로의 설치가 완료되면 펄스 발생수단(350)을 이용하여 록볼트(100) 일단에 설치된 가진 수단(300)에 전기신호를 가하여 진동발생시켜 탄성파를 발생시켜 수진 수단(400)에 의해 상기 탄성파를 수집하였다.(일명: 트리거링(Triggering)단계(S 40))d) When the installation of the circuit is completed as described above by applying an electric signal to the excitation means 300 installed on one end of the rock bolt 100 using the pulse generating means 350 to generate vibration by generating the acoustic wave 400 The seismic waves were collected by (a: triggering step (S 40)).

e) 상기 록볼트(100) 일단으로부터 수집된 탄성파 정보를 컴퓨터에 저장한다.(S 50) 이때, 탄성파 정보는 가진 수단(300)에서 탄성파가 발생된 시점(초동시간)부터 수진 수단(400)에 이 탄성파가 도달한 시간의 정보이다. 또한, 필요에 따라 수진된 탄성파 정보에 대하여 노이즈(Noise)처리 또는 필터링(Filtering) 처리하여 탄성파의 순수한 정보를 색출하는 것이 바람직하다. e) The seismic wave information collected from one end of the rock bolt 100 is stored in the computer (S50). The seismic wave information is received from the time point (starting time) when the seismic wave is generated in the excitation means 300 (400). This is information of the time when this acoustic wave arrived. In addition, it is preferable to extract the pure information of the acoustic wave by performing noise processing or filtering on the received acoustic wave information as necessary.

f) 상기와 같이 저장된 탄성파 정보는, 수진 탄성파의 도달시간을 비교하여 탄성파속도를 측정하고 측정된 탄성파 속도를 대비하여 공동 결함공동부(600)에 따른 관계를 분석하였다.(S 60) f) The elastic wave information stored as described above, the elastic wave speed is measured by comparing the arrival time of the seismic acoustic wave, and the relationship according to the cavity defect cavity 600 is analyzed in comparison with the measured elastic wave speed.

<실험결과><Experiment Result>

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 록볼트의 그라우팅 결함 측정시스템의 공 동결함부 비율에 따른 탄성파의 속도를 나타내는 그래프이다. Figure 6 is a graph showing the velocity of the seismic wave according to the ratio of the freezing depression of the rock bolt grouting defect measurement system according to an embodiment of the present invention.

상기와 같은 실험에 의해, 록볼트 그라우팅의 공동 결함크기 변화에 따른 탄성파속도(초동속도)의 변화 양상은, 도 6에 나타낸 바와 같이 전반적으로 공동결함 비율(Rd)이 커질수록 탄성파의 속도(V/Vmax)가 커짐을 알 수 있다. 즉, 실험에 의한 속도측정 결과(a)는 수치계산에 의한 산출된 속도 변화 추정치(b)에 대비해 볼 때, 유사한 선형(Linear) 분포를 갖는 것을 알 수 있다. As a result of the above experiments, the variation of the seismic velocity (initial velocity) according to the change in the cavity defect size of the rock bolt grouting is as shown in FIG. 6. / Vmax) becomes large. That is, it can be seen that the speed measurement result (a) by the experiment has a similar linear distribution as compared to the speed change estimate (b) calculated by the numerical calculation.

이는, 그라우팅이 충전 피복되지 않은 공기 중 상태에서의 순수한 철근의 탄성파 속도에 비교할 때, 그 속도가 매우 뚜렷하게 감소하였으며, 이는 철근(록볼트; 100)의 외주면에 모르타르와 같은 그라우팅부(200)가 피복됨으로써, 가진된 탄성파의 속도를 지연시킨 것으로서, 건전한 그라우팅의 전장대비 결함크기 공동결함 비율(Rd)이 증가함에 따라 노출된 철근부위가 많아지고 탄성파 속도 또한 점차적으로 증가하는 것이다.Compared to the elastic wave velocity of pure reinforcing bars in the air without grouting, the speed was very markedly reduced, which means that a grouting part such as mortar on the outer circumferential surface of the reinforcing bar (rock bolt) 100 was formed. By covering, the velocity of the excited acoustic wave is delayed. As the ratio of the defect size co-defect ratio Rd of the healthy grouting increases, the exposed reinforcing portion increases and the velocity of the elastic wave gradually increases.

따라서, 상술한 실험방법과 실험결과를 근거로 하여 실제 현장에서 타설된 록볼트의 그라우팅 부분에 대하여 공동결함 비율(Rd)에 따른 건전도 평가기준을 설정할 경우에 보다 간편한 방법으로 록볼트의 그라우팅의 충전여부 및 충전불량-양호상태를 파악할 수 있는 것이다. Therefore, when the soundness evaluation criteria according to the joint defect ratio (Rd) are set for the grouting portion of the rock bolts cast in the actual site based on the above-described experimental method and the experimental result, Whether it is charged or not charged-good condition will be able to determine.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

이상에서와 같이 본 발명의 록볼트 그라우팅 결함 측정 시스템 및 이를 이용한 측정방법에 의하여, 비탈면 굴착공사나 터널공사 시에 록볼트의 그라우팅 결함을 사전에 확인할 수 있으므로 굴착도중의 침하나 붕괴 사고 등 위험요소들을 사전에 예방할 수 있는 동시에 비용 절감의 효과가 있다. As described above, according to the rock bolt grouting defect measuring system of the present invention and the measuring method using the same, the grouting defects of rock bolts can be checked in advance during slope slope excavation or tunnel construction, and thus risk factors such as settlement or collapse during excavation. Can be prevented in advance, while reducing costs.

Claims (5)

암반 또는 지중에 그라우팅 재료로 피복되어 매설된 록볼트;Rock bolts coated with a grouting material embedded in rock or ground; 상기 록볼트의 일단에 설치되어 탄성파를 발생시키기 위한 가진 수단;An excitation means installed at one end of the rock bolt to generate an acoustic wave; 상기 록볼트의 타단에 설치되어 상기 탄성파를 수집하는 수진 수단;Receiving means is installed on the other end of the rock bolt to collect the acoustic wave; 상기 가진 수단에 연결되어 전기신호를 발생시키기 위한 펄스 발생수단;Pulse generation means connected to said excitation means for generating an electrical signal; 상기 수진 수단에 의해 수집된 탄성파를 분석하기 위한 조사수단; 및Irradiation means for analyzing the seismic waves collected by the oscillation means; And 상기 펄스 발생수단을 제어하고, 상기 탄성파의 정보를 저장하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템.And a control means for controlling the pulse generating means and storing the information of the acoustic wave. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 가진 수단은,The above means, 상기 록볼트의 일단면에 부착된 황동 디스크 및 A brass disk attached to one end of the rock bolt and 상기 황동 디스크에 부착된 세라믹 디스크(ceramic disk)가 각각 전극에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템. The ceramic disk attached to the brass disk (ceramic disk) is characterized in that the grouting defect measuring system of the rock bolt, characterized in that made in each case. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수진 수단에 연결되어 수진된 탄성파를 증폭시키는 증폭 수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정 시스템.And amplifying means connected to the oscillation means to amplify the seismic waves. a) 암반 또는 지중에 매설된 록볼트의 일단에 가진 수단을 이용하여 탄성파를 발생시키는 단계;a) generating a seismic wave using means having one end of a rock bolt embedded in a rock or ground; b) 상기 록볼트의 타단에서 수진 수단를 통해 상기 탄성파를 수진하고, 수진된 탄성파의 속도 데이타를 컴퓨터에 저장하는 단계; 및b) oscillating the seismic wave at the other end of the rock bolt through the oscillation means, and storing velocity data of the soaked seismic wave in a computer; And c) 상기 컴퓨터에 저장된 탄성파의 속도 데이타와 기준 속도 데이타를 비교하여 록볼트의 공동(空洞)결함 및 그라우팅의 건전도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법.and c) estimating the integrity of the rock bolts and the integrity of the grouting by comparing the velocity data of the acoustic wave and the reference velocity data stored in the computer. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 b)단계에서 수집된 탄성파의 노이즈(noise)를 필터링(filtering)하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 록볼트의 그라우팅 결함 측정방법.Grouting defect measurement method of a rock bolt, characterized in that further comprising the step of filtering the noise of the acoustic waves collected in step b).
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