KR20090011204A - 암반 동적 물성시험 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암반 동적 물성시험 장치에 관한 것으로서, 시편을 자유단-고정단 상태로 고정하는 시편 고정부와, 시편을 수용하며 에어 챔버 내부에 공기압을 인가하는 압력 재하부와, 시편에 비틂 가진력을 인가하는 회동 가진부와, 회동 가진부와 교체 가능하게 구성되며 시편의 축방향으로 가진력을 전달하는 축방향 가진부 및 시편에 축방향 하중을 인가하기 위한 의 하중을 인가하는 축하중 재하부를 포함하며, 동일 시편에 공진주/비틂 전단 시험, 축방향 진동 시험을 함께 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
암반, 암석, 절리, 동적 물성, 공진주, 비틂 전단, 축방향 진동, 축하중

Description

암반 동적 물성시험 장치{ROCK MASS DYNAMIC TESTING APPARATUS}
본 발명은 암반 동적 물성시험 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절리 암반 시편을 이용해 암반에 대한 다양한 동적 물성 특성들을 측정할 수 있도록 하는 암반 동적 물성시험 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 동적 물성 시험은 국내 대표적인 암반의 동적 물성에 대한 정보를 확보함으로써, 지하 공간 구조물에 대한 설계, 시공 검토, 안전 진단, 및 내진 설계 등을 가능하게 한다.
이와 같은, 지반의 동적 물성 측정 방법은 크게 현장 시험과 실내 시험 방법으로 구분될 수 있다.
먼저, 현장 시험은 시료 채취에 동반되는 역효과를 배제할 수 있을 뿐만 아니라, 현장의 다양성을 포함한 실제 조건에서 물성을 측정할 수 있어 현장 지반의 동적 물성 값의 변화를 직접 획득할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 현장 시험은 대심도까지의 시험이 불가능하고, 임의의 변형률 영역에 서의 해석이 어렵고, 시험장 별로 다른 결과를 보이기 때문에 다른 현장 여건에서는 시험 결과를 그대로 적용할 수 없는 문제점을 갖는다.
반면에, 실내 시험은 시편 채취시 응력 상태의 변화 및 시편의 교란 등으로 인한 물적 변화 등으로 인한 물성 변화 등의 단점이 있으나, 하중 재하 기간 및 응력 이력, 변형률의 제어, 구속응력 등의 영향을 직접적으로 평가할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 종래 시편을 이용해 암반의 동적 물성들을 측정할 수 있는 실내 실험은 스토키(Stokoe)식 공진주/비틂 전단 시험기 및 암석 공진주 시험기 등이 주로 사용되어 왔다.
그러나, 이 스토키식 공진주/비틂 전단 시험기는 동적 물성을 측정하기에는 아주 적합한 시험기이나, 코일과 자석에 의해 발생하는 비틂력이 작아서 상대적으로 높은 강도를 가지는 암석(Intact rock)이나 절리 특성을 가지는 암반(Rock mass) 시편에는 적용할 수 없고, 시험기에 적용할 수 있는 시편의 크기가 정해져 있어서, 절리 특성을 가지는 암반에 적용하기 어려운 단점을 갖는다.
또한, 암석 공진주 시험기 역시 유사 정적 변형률의 범위에서만 시험이 가능하기 때문에, 변형률에 의존적인 선형, 비선형 거동 특성을 파악하기 어려우며, 현장 응력을 제대로 반영할 수 없는 단점을 갖는다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다양한 사이즈의 절리 암반 시편들에 적용할 수 있고, 시편을 고정한 상태로 다양한 동적 물성 특성들을 한꺼번에 측정할 수 있도록 하는 암반 동적 물성시험 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 암반 동적 물성시험 장치는 시편의 하단부를 고정단 블록으로 고정하는 시편 고정부와,
고정단 블록이 하판 상측에 고정되어 절리 암반 시편이 내부에 수용된 에어 챔버 내부에 공기압을 가하는 압력 재하부와,
하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제1 써포트 가이드에 의해 시편 상측에 제1 써포트 플레이트가 고정되고,
제1 써포트 플레이트 중심을 관통하여 시편의 상단부에 고정되는 제1 자유단 블록에 의해 제1 써포트 플레이트 상측에 제1 드라이브 플레이트가 고정되며,
제1 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 고정되는 제1 코일들과, 각 제1 코일들에 대응하며 제1 드라이브 플레이트의 연장암 단부에 고정되는 제1 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 시편의 원주 방향의 가진력을 전달하는 회동 가진부, 및
하판의 하측에 결합되는 공압 실린더를 이용해 시편의 상단에 고정되는 하중 재하판을 당겨 시편의 축방향으로 하중을 인가하는 축하중 재하부를 포함한다.
여기서, 고정단 블록 및 제1 자유단 블록은, 시편 단부가 삽입되는 고정홈이 구비되고, 시편 고정홈의 측부를 관통하며, 삽입된 시편 단부의 외주면을 가압하여 고정하는 복수의 나사 조임구들을 포함할 수 있다.
제1 써포트 가이드는, 하판으로부터 수직 연장되는 가이드 상측에 연장 결합되며, 가이드와 제1 상부 가이드는 간격 조절이 가능하게 나사 결합될 수 있다.
가이드는, 시편의 높이에 대응하여 서로 다른 높이로 교체 가능하게 구성될 수 있으며, 이때 가이드는 200cm, 300cm, 및 500cm 높이를 갖도록 각각 구성될 수 있다.
회동 가진부는, 제1 드라이브 플레이트의 연장암 일측에 회동에 의해 발생하는 가속도의 크기를 측정하기 위한 제1 가속도 측정계가 구비될 수 있다.
회동 가진부는 간격을 측정하여 변형의 크기를 측정할 수 있는 간격 측정계를 포함하고, 이 간격 측정계는 수평 간격 측정계 및 제1 수직 간격 측정계를 포함할 수 있다.
수평 간격 측정계는, 제1 드라이브 플레이트의 상측에 고정되는 수평 간격 측정 가이드에 대응하여, 제1 써포트 플레이트에 수직 연장 결합되는 홀더에 고정되는 수평 간격 측정 센서로 이루어질 수 있다.
제1 수직 간격 측정계는, 상기한 수평 간격 측정 가이드 상측에 연장 결합되는 제1 수직 간격 측정 센서 및 제1 수직 간격 측정 센서에 대응하며 홀더의 상단부에 연결하는 상부 가이드에 고정되는 제1 수직 간격 측정 가이드를 포함할 수 있 다.
또 다른 본 발명의 암반 동적 물성시험 장치는 시편의 하단부를 고정단 블록으로 고정하는 시편 고정부와,
고정단 블록이 하판 상측에 고정되어 절리 암반 시편이 내부에 수용된 에어 챔버 내부에 공기압을 가하는 압력 재하부와,
하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제2 써포트 가이드에 의해 시편 상측에 제2 써포트 플레이트가 고정되고,
제2 써포트 플레이트 중심을 관통하여 시편의 상단부에 고정되는 제2 자유단 블록에 의해 제2 써포트 플레이트 상측에 제2 드라이브 플레이트가 고정되며,
제2 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 수직 분할 고정된 제2 코일들과, 각 제2 코일들에 대응하며 제1 드라이브 플레이트의 연장암 단부에 고정되는 제2 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 시편의 축방향으로 가진력을 전달하는 축하중 가진부, 및
하판의 하측에 결합되는 공압 실린더를 이용해 시편의 상단에 고정되는 하중 재하판를 당겨 시편의 축방향으로 하중을 인가하는 축하중 재하부를 포함한다.
여기서, 고정단 블록 및 제2 자유단 블록은, 시편 단부가 삽입되는 고정홈이 구비되고, 시편 고정홈의 측부를 관통하며, 삽입된 시편 단부의 외주면을 가압하여 고정하는 복수의 나사 조임구들을 포함할 수 있다.
제2 써포트 가이드는, 하판으로부터 수직 연장되는 가이드 상측에 연장 결합되며, 가이드와 제2 상부 가이드는 간격 조절이 가능하게 나사 결합될 수 있다.
가이드는 시편의 높이에 대응하여 서로 다른 높이로 교체 가능하게 구성될 수 있으며, 가이드는 200cm, 300cm, 및 500cm 높이를 갖도록 각각 구성될 수 있다.
축하중 가진부는, 제2 드라이브 플레이트의 상측 중심부에 제2 가속도 측정계가 구비될 수 있다.
축방향 가진부는 제2 간격 측정계를 포함하며, 제2 간격 측정계는, 제2 드라이브 플레이트 상에 연장 결합되는 고정 브래킷의 상측에 구비되는 제2 수직 간격 측정 센서, 및 제2 수직 간격 측정 센서에 대응하며 제2 써포트 플레이트 상에 형성되는 홀더를 연결하는 상부 가이드에 고정되는 제2 수직 간격 측정 가이드를 포함할 수 있다.
또 다른 본 발명의 암반 동적 물성시험 장치는 시편의 하단부를 고정단 블록으로 고정하는 시편 고정부와,
고정단 블록이 하판 상측에 고정되어 절리 암반 시편이 내부에 수용된 에어 챔버 내부에 공기압을 가하는 압력 재하부와,
하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제1 써포트 가이드에 의해 시편 상측에 제1 써포트 플레이트가 고정되고,
제1 써포트 플레이트 중심을 관통하여 시편의 상단부에 고정되는 제1 자유단 블록에 의해 제1 써포트 플레이트 상측에 제1 드라이브 플레이트가 고정되며,
제1 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 고정되는 제1 코일들과, 각 제1 코일들에 대응하며 제1 드라이브 플레이트의 연장암 단부에 고정되는 제1 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 시편의 원주 방향의 가진력을 전달하는 회동 가진부와,
회동 가진부와 교체 가능하며, 하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제2 써포트 가이드에 의해 시편 상측에 제2 써포트 플레이트가 고정되고,
제2 써포트 플레이트 중심을 관통하여 시편의 상단부에 고정되는 제2 자유단 블록에 의해 제2 써포트 플레이트 상측에 제2 드라이브 플레이트가 고정되며,
제2 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 수직 분할 고정된 제2 코일과, 각 제2 코일들에 대응하며 제2 드라이브 플레이트의 연장암단부에 고정되는 제2 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 시편의 축방향으로 가진력을 전달하는 축방향 가진부, 및
하판의 하측에 결합되는 공압 실린더를 이용해 시편의 상단에 고정되는 하중 재하판를 당겨 시편의 축방향으로 하중을 인가하는 축하중 재하부를 포함할 수 있다.
시편은 중공형의 절리 암반 시편인 것을 포함할 수 있다. 중공형의 절리 암반 시편은 12개 이상의 절리를 포함할 수 있다.
축하중 재하부는 강선 상에 로드셀이 연결되고, 로드셀은 하판과 공압 실린더 사이에 결합되는 로드셀 챔버 내부에 수용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 암반 동적 물성시험 장치는, 고정단 블록과 자유단 블록에 구비된 나사 조임구들을 이용해 서로 다른 직경의 시편들을 고정할 수 있도록 하고, 가이드를 서로 다른 높이로 교체 가능하게 구성함과 아울러 이 가이드와 써포트 가이드를 간격 조절 가능하게 나사 결합하여 서로 다른 길 이의 시편들에 대응할 수 있도록 함으로써, 다양한 사이즈의 시편들에 대하여 범용적으로 동적 물성 시험을 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 암반 동적 물성시험 장치는 동일 시편을 이용해 회동 가진부를 이용한 공진주/비틂 전단 시험, 또는 축방향 가진부를 이용한 축방향 진동 시험을 함께 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 암반 동적 물성시험 장치는, 회동 가진부와 축방향 가진부를 교체하여, 동일 시편에 대하여 공진주/비틂 전단 시험 및 축방향 진동 시험을 함께 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 동적 물성시험 장치는, 압력 재하부를 이용해 에어 챔버 내부에 공기압을 인가하고 축방향 재하부를 통하여 축하중을 재하함으로써 시편의 현장 응력 상태를 정확하게 재현하며 동적 물성 시험을 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 암반 동적 물성시험 장치는, 실린더형의 시편뿐만 아니라 중공형의 시편에 모두 적용가능하기 때문에, 실린더형 시편을 사용하여 좀더 정확하게 전단 변형률 값으로 시험 결과를 측정할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명 과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명이 제1 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치를 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ을 따라 잘라서 본 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)는, 공진주/비틂 전단 시험 및 축하중 시험을 함께 수행할 수 있도록, 시편 고정부(110), 압력 재하부(120), 회동 가진부(130), 및 축하중 재하부(140)를 포함하여 구성된다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)는 시편 고정부(110)에 시편(10)을 고정하고, 시편 고정부(110) 상측에 위치하는 회동 가진부(130)에서 발생한 회동 가진력을 시편(10)에 인가하여 공진주 시험 및 비틂 전단 시험을 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)는 시편 고정부(110)에 고정된 시편(10)이 축방향으로 축하중 재하부(140)에 의해 발생된 하중을 인가하여 축하중 시험을 수행할 수 있다.
본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)에 사용될 수 있는 시편(10)은 암반 또는 암석으로부터 채취되는 실린더형의 시편이나, 중공형의 시편이 모두 가능하다.
그러나, 본 실시예에서는 평균 전단변형율을 정확하게 모사하여 좀더 정확한전단 변형률 값을 얻을 수 있는 중공형의 시편(hollow type specimen)을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 이 중공형의 시편은 좀더 정확한 암반의 동적 물성 시험을 위해, 적어도 12개 이상의 절리 상태를 포함하는 절리 암반 시편인 것이 바람직하다.
특히, 절리 암반 시편은 절리 특성으로 인한 브릴루인(Brillouin) 효과에 의한 분산을 해소할 수 있는 길이 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본원에서 후술하는 "시편"은 상기한 "중공형의 절리 암반 시편"인 것을 의미한다.
한편, 공진주 시험, 비틂 전단 시험, 및 축하중 시험은 모두 절리 암반 시편의 현장 응력 상태를 재현하기 위해 압력 재하부(120)에 의해 에어 챔버(121) 내부에는 현장응력에 맞는 공기압(최대 6bar)이 가해진 상태로 수행된다.
이하, 본 실시예의 동적 물성 장치(100)에 대한 구성의 전반적인 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하되, 이를 구성하는 시편 고정부, 압력 재하부, 회동 가진부, 및 축하중 재하부의 세부 구성들에 대해서는 이하 첨부된 각각의 도면들을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 에어 챔버를 도시한 측단면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 압력 재하부(120)는 공기압을 가하여 시편(10)의 현장 응력 상태를 재현할 수 있도록, 에어 챔버(121)와, 에어 컴프레셔 또는 에어탱크(미도시), 레귤레이터(미도시), 및 압력 센서(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 에어 챔버(121)는 시편(10)이 수용되는 중공형의 실린더(122)와, 이 실린더(122)의 상, 하측 개방부에 밀폐 가능하게 결합되는 상판(123) 및 하판(124)으로 이루어진다.
하판(124)의 상측에는 상기한 시편 고정부(110) 및 회동 가진부(130)가 에어 챔버(121) 내부에 수용되도록 결합되고, 하판(124)의 하측에는 상기한 축하중 재하부(140)가 결합된다.
또한, 하판(124)에는 상기 시편 고정부(110), 회동 가진부(130), 및 축하중 재하부(140)를 체결하기 위한 체결공들(124a, 124b)과, 회동 가진부(130)에 구비되는 후술하는 가속도 측정계 및 간격 측정계 등을 연결하기 위한 케이블 통공(124c)이 형성된다.
한편, 레귤레이터(미도시)는 에어 탱크(미도시)에 의해 에어 챔버(121) 내부가 설정된 공기압 상태를 유지할 수 있도록 하며, 압력 센서(미도시)는 레귤레이터(미도시)에 연결되어 에어 챔버(121) 내부의 재하된 공기압을 측정할 수 있도록 한다.
도 4는 도 2의 고정단 블록을 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 시편 고정부(110)는 에어 챔버(121) 내부에서 시편(10)을 고정하기 위한 고정단 블록(111)을 포함하여 구성된다.
본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)는 시편(10)을 고정단-자유단 상태로 고정한 후, 상기한 공진주 시험, 비틂 전단 시험, 및 축하중 시험을 각각 수행할 수 있도록 구성된다.
이 고정단 블록(111)은 에어 챔버(121)의 하판(124) 상측 중심부에 결합되 어, 시편(10)의 하단부를 고정단 상태로 고정한다.
이 고정단 블록(111)은 하판(124)에 체결되는 고정 플레이트(112)와, 이 고정 플레이트(112)에 시편(10)을 고정하는 복수의 나사 조임구들(113)을 포함한다.
고정 플레이트(112)는 중심부에 돌출부(112a)가 단차지게 형성되고, 이 돌출부(112a)의 상면 중심부에는 시편(10)의 하단부를 끼워 고정하기 위한 고정홈(112c)이 형성된다. 그리고, 나사 조임구들(113)은 고정 플레이트(112)의 돌출부(112a) 측면을 관통하며 나사 결합된다.
따라서, 고정단 블록(111)은, 나사 조임구들(113)을 조여 고정홈(112b) 내부에 삽입된 시편(10) 하단부의 원주면을 나사 조임구들(113)의 단부에 구비된 가압부재들(113b)로 가압하여 고정한다.
이처럼, 고정단 블록(111)이 나사 조임구들(113)을 이용해 시편 단부를 조여 고정시키도록 구성됨에 따라, 일반적으로 사용되고 있는 5cm 내지 6cm의 직경을 갖는 시편 뿐만 아니라, 8cm 이상의 직경을 갖는 시편들에 대해서도 범용적으로 동적 물성 시험을 수행할 수 있도록 한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 하판(124) 상측 가장자리에 적어도 2개 이상의 가이드(115)가 체결된다. 본 실시예에서는 가이드(115)가 4개로 이루어지는 것을 예시하고 있다.
이 가이드(115)는 에어 챔버(121)의 높이 방향을 따라 수직 연장되며, 에어 챔버(121) 내부에서 상기한 회동 가진부(130)를 시편(10) 상측에 고정시킬 수 있도록 한다.
도 5는 도 2의 가이드를 도시한 측면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 가이드들(115)은, 시편(10)의 길이에 따라 다양한 길이로 제작하여, 교체 사용될 수 있다.
본 실시예에서 가이드들(115)은 200cmm, 330cm, 및 500cm 길이(L1)로 각각 구성되는 것을 예시한다.
따라서, 가이드들(115)는 동적 물성 시험을 수행하고자 하는 시편(10)의 길이(L1)에 따라 200cm, 330cm, 및 500cm 중 적당한 길이(L1)를 갖는 것으로 교체하여 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)는 서로 다른 길이를 갖는 시편들(10)에 대해 범용적으로 동적 물성 시험을 수행할 수 있도록 한다.
도 6의 도 2의 회동 가진부를 도시한 측단면도이다.
도 6를 참조하여 설명하면, 회동 가진부(130)는 시편 고정부(110)에 의해 고정된 시편(10)의 상측 자유단에 회동 가진력을 인가할 수 있도록 구성된다.
이 회동 가진부(130)는 제1 써포트 가이드(131), 제2 써포트 플레이트(132), 제1 코일(133), 제1 자유단 블록(134), 제1 드라이브 플레이트(135), 및 제1 가동 마그네트(136)를 포함하여 구성된다.
더욱이, 회동 가진부(130)는 후술하는 제1 가속도 측정계(137) 및 제1 간격 측정계(138)를 포함하여 하나의 단위 유닛으로 구성될 수 있다.
도 7은 도 6의 제1 써포트 가이드를 도시한 측면도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 제1 써포트 가이드들(131)은 상기한 가이드 들(115)의 상측에 수직 연장되도록 결합되며, 제1 써포트 플레이트(132)를 시편(10) 상측에 고정할 수 있도록 한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 상기한 가이드(115)와 제1 써포트 가이드(131)는 서로 간격(G) 조절이 가능하게 나사 체결 부재(116)로 결합된다.
이처럼, 나사 체결 부재(116)를 이용하여 가이드(115)와 제1 써포트 가이드(131) 사이의 간격(G)을 미세 조절할 수 있도록 구성됨으로써, 상기한 가이드(115)와 함께 좀더 다양한 길이의 시편들에 대해 범용적으로 동적 물성 시험을 수행할 수 있도록 한다.
도 8은 도 6의 제1 써포트 플레이트와 코일 마운트를 도시한 평면도이다.
도 8를 참조하여 설명하면, 제1 써포트 플레이트(132)는 중심부가 뚫린 중공 원판형으로 이루어지며, 그 가장자리 부분의 원주 방향을 따라 제1 코일(133)을 고하기 위한 다수개의 제1 코일 마운트(132a)가 고정된다.
본 실시예에서 제1 써포트 플레이트(132) 상에는 4쌍의 제1 코일 마운트(132a)가 고정되며, 각 쌍의 제1 코일 마운트(132a)는 서로 직교하는 제1 써포트 플레이트(132)의 두 중심선을 사이를 두고 인접하게 고정되는 것을 예시한다.
따라서, 상기 제1 코일 마운트(132)에 의해 인접하게 고정되는 4쌍의 제1 코일(133) 내부에는 각각 4개의 제1 가동 마그네트(136)가 끼워져 고정된다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 써포트 플레이트(132) 상에 더 많은 쌍의 제1 코일들(133)을 고정시킬 수 있도록, 원주 방향을 따라 등 간격을 이루며 제1 코일 마운트들(132a)이 형성될 수 있다.
따라서, 제1 가동 마그네트(136)와, 이에 대응하는 제1 코일(133)에 일정 크기의 전압을 공급하여 회동 가진력을 발생시키며, 전압의 크기를 달리하여 발생하는 회동 가진력의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 제1 코일 마운트들(132a)가 제1 써포트 플레이트(132)의 원주 방향을 따라 등 간격을 이루며 고정됨으로써, 회동 가진력이 편심되지 않고 제1 드라이브 플레이트를 통해 균일하게 전달될 수 있도록 한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 제1 자유단 블록(134)은 제1 써포트 플레이트(132)의 중심부를 관통하며, 시편(10) 상측 자유단부를 제1 드라이브 플레이트(135)에 연결하도록 구성된다.
도 9는 도 6의 제1 자유단 블록을 도시한 배면도이다.
도 9을 참조하여 설명하면, 제1 자유단 블록(134)의 하단부에는 시편(10)의 상측 자유단부를 끼워 고정시키기 위한 고정홈(134b)이 형성된다.
또한, 제1 자유단 블록(134)은 고정홈(134)이 형성된 하단부의 원주면을 관통하며 나사 결합되는 다수의 나사 조임구들(134b)을 포함한다.
이 나사 조임구들(134b)은 상기한 고정단 블록(111)의 나사 조임구들(113)과 같이 서로 다른 직경을 갖는 시편들(10)을 중심 방향으로 가압하여 고정한다.
도 10은 도 6의 제1 드라이브 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 제1 드라이브 플레이트(135)는 제1 써포트 플레이트 상에 고정된 각 쌍의 제1 코일들(132a)에 대응하여 연장된 연장암(135a)이 형성되고, 이 연장암(135a)의 단부에는 상기한 제1 가동 마그네트(136)가 고정된다.
따라서, 제1 써포트 플레이트(132)에 고정된 각 쌍의 제1 코일들(133)과, 이에 대응하여 제1 드라이브 플레이트(135)의 연장암(135a) 단부에 고정되는 제1 가동 마그네트(136)의 상호 작용에 회동 가진력이 발생된다.
그리고, 이 회동 가진력은 제1 드라이브 플레이트(135)에 결합된 제1 자유단 블록(134)을 통해 시편(10)의 상측 자유단부에 전달하게 된다.
여기서, 시편(10)에 전달되는 회동 가진력의 가진 주파수는 파워 엠플리파이어에 통해 제1 코일들(133)에 전달되는 가동 전압의 주파수에 따라 조절될 수 있다.
도 11은 도 6의 회동 가진부를 도시한 평면도이다.
도 11를 참조하여 설명하면, 제1 드라이브 플레이트(135)에는 제1 가속도 측정계(137) 및 제1 간격 측정계(138)가 구비된다.
제1 가속도 측정계(137)는 제1 드라이브 플레이트(135)의 연장암(135a) 측부에는 결합되어, 제1 드라이브 플레이트(135)가 회동시 가속도를 측정한다.
또한, 제1 간격 측정계(138)는 수평 간격 측정계(138a) 및 제1 수직 간격 측정계(138b)를 포함하여 구성된다.
수평 간격 측정계(138a)는 수평 간격 측정 센서(138c) 및 수평 간격 측정 가이드(138d)를 포함한다.
수평 간격 측정 센서(138c)는 제1 드라이브 플레이트(135)의 상측 중심부에는 결합되는 수평 간격 측정 가이드(138d)의 측면에 설치된다.
그리고, 수평 간격 측정 센서(138c)는 제1 써포트 플레이트(132) 상부 양측 에서 서로 마주하며 수직 연장되는 두 홀더(132b) 중 수평 간격 측정 센서(138c)와 마주하는 쪽의 홀더(132b)에 고정된다.
이때, 수평 간격 측정 센서(138c)는 수평 간격 측정 가이드(138d)에 대응하도록 높이 조절 가능하게 홀더(132b)의 수직 길이 방향을 따라 연장 형성된 하측 장공(132d)에 체결된다.
상기한 수평 간격 측정계(138a)는 수평 간격 측정 센서(138c)와, 수평 간격 측정 가이드(138d)에 의해 비틂 전단 시험시 제1 드라이브 플레이트(135)의 가동 변위 및 시편(10)의 각 변위를 측정한다.
다시 도 6를 참조하여 설명하면, 제1 수직 간격 측정계(138b) 역시 제1 수직 간격 측정 센서(138e)와, 제1 수직 간격 측정 가이드(138f)로 구성된다.
제1 수직 간격 측정 센서(138e)는 수평 간격 측정 가이드(138b)의 상측에 설치되며, 이에 대응하는 제1 수직 간격 측정 가이드(138f)는 두 홀더(132b)의 상부를 연결하는 상부 가이드(132c)의 중심부에 고정된다.
여기서, 상부 가이드(132c)는 제1 수직 간격 측정 가이드(138f)가 제1 수직 간격 측정 센서(138e)에 대응하도록 높이 조절 가능하게 홀더(132b)의 상측 장공(132e)에 체결된다.
따라서 제1 수직 간격 측정계(138b)는 제1 수직 간격 측정 센서(138e) 및 제1 수직 간격 측정 가이드(138f)에 의해, 시편(10)의 축방향 변위를 측정한다.
도 12는 도 2의 축하중 재하부를 분리하여 도시한 개략도이다.
도 12를 참조하여 설명하면, 축하중 재하부(140)는 시편(10)의 축방향으로 압축하중을 인가할 수 있도록 공압 실린더(141), 강선(142) 및 하중 재하판(143)을 포함하여 구성된다.
또한, 강선(142) 상에는 축방향으로 인가되는 압축하중을 측정하기 위한 로드셀(144)을 연결된다. 이 로드셀(144)은 하판 하부에 결합되는 로드셀 챔버(145, 도2 참조) 내부에 수용된다.
공압 실린더(141)는 로드셀 챔버(146)를 사이에 두고 하판(124)에 하측에 고정되며, 하중 재하판(143)은 제1 자유단 블록(134)이 고정되는 시편(10)의 자유단측 상면에 고정된다.
그리고, 강선(142)은 로드셀 챔버(146), 하판(124), 고정단 블록(111)의 고정 플레이트(112) 및 시편(10)의 중공부를 관통하며, 공압 실린더(141)의 로더와 하중 재하판(143)을 연결한다.
따라서, 로드셀(144)은 로드셀 챔버(145) 내부에서 강선(142)에 연결되며, 강선(142)을 통해 공압 실린더(141)로부터 하중 재하판(143)에 전달되는 축하중을 측정한다.
이하, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)를 이용한 시편의 공진주 시험, 비틂 전단 시험 및 축하중 시험 과정을 설명한다.
상기한 공진주 시험, 비틂 전단 시험 및 축하중 시험은 모두 시편(10)을 자유단-고정단 상태로 고정하고, 시편(10)의 현장응력상태를 재현할 수 있도록 에어 챔버(121) 내부에 기설정된 공기압을 재하시킨 상태에서 수행된다.
도 13은 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치를 이용한 공진주 시험 결과를 도시한 그래프이다.
도 13을 참조하여 설명하면, 공진주 시험은 파워 엠플리파이어를 통해 각 전압에 대해서 통상적으로 1Hz에서 100Hz 범위 내로 주파수를 순차적으로 인가시키며, 제1 코일(133)에 순차적으로 전압을 인가하여 시험을 수행한다.
이때, 제1 코일(133)에 인가된 전류의 주파수에 따라, 제1 코일(133)과 제1 가동 마그네트(136)의 상호 작용에 의한 서로 다른 대역의 가진 주파수를 갖는 회동 가진력이 제1 드라이브 플레이트(135)에 연결되는 제1 자유단 블록(134)을 통해 시편(10)의 자유단측에 인가된다.
따라서, 제1 코일(133)에 인가된 전류의 주파수가 증가함에 따라, 제1 가속도 측정계(137)에 의해 측정된 제1 드라이브 플레이트(135)의 회동 가속도는 상향 곡선을 그리며 점차 상승하다가, 특정 주파수 대역에서 변곡점을 그린 이후, 하향 곡선을 그리게 감소하게 된다. 여기서, 변곡점에 대응되는 주파수가 시편의 공진 주파수(RF; resonant frequency)가 된다.
이처럼, 상기한 공진주 시험을 통해 관측된 시편(10)의 공진 주파수(RF)를 이용해 시편(10)의 전단파 속도, 전단 탄성계수 및 감쇠비 등을 구할 수 있게 된다.
도 14는 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치의 비틂 전단 시험을 통해 얻은 전단 응력- 전단 변형률 선도이다.
도 14을 참조하여 설명하면, 비틂 전단 시험은 파워 엠플리파이어를 통해 1Hz 이하의 낮은 주파수 대역의 전압을 제1 코일(133)에 지속적으로 인가하여 수행 한다.
따라서, 제1 코일(133)에 인가된 전류의 주파수에 따라, 제 1 코일(133)과 제1 가동 마그네트(136)의 상호 작용에 의해 발생된 회동 가진력이 제1 드라이브 플레이트(135)에 연결된 제1 자유단 블록(134)을 통해 시편(10)의 자유단측에 전달된다.
이때, 회동 가진력은 시편(10)의 비틂 전단력으로 작용하며, 이 비틂 전단력에 의해 발생된 변위(전단 변형)는 수평 간격 측정계(138a)에 의해 측정된다.
한편, 회동 가진부(130)에 의해 시편(10)에 전달되는 회동 가진력은 제1 드라이브 플레이트(135)의 연장암(135a)의 길이(L2), 제1 코일(133)의 권선수 및 파워 엠플리파이어 의해 제1 코일(133)에 인가되는 전류에 의해 조절 가능하다.
따라서, 상기한 비틂 전단 시험을 통해 시편(10)의 전단 응력- 변형률 선도를 얻을 수 있으며, 이 전단 응력-변형률 선도로부터 시편(10)의 전단 탄성계수와 감쇄비를 구할 수 있게 된다.
또한, 축하중 시험은, 공압 실린더(141)로부터 발생된 축방향 하중이 강선(142)에 연결된 하중 재하판(143)을 통해 시편(10)에 인가되며, 시편(10)을 압축하게 된다.
여기서, 강선(142)을 통해 전달되는 축방향 하중은 로드셀(144)에 의해 감지되며, 시편(10)의 작용하는 축방향의 하중에 의해 발생하는 축방향 방향의 변위(축방향 변형률)은 제1 수직 간격 측정계(138b)에 의해 측정된다.
따라서, 상기한 축하중 시험을 통해 시편(10)의 축방향 변형률 및 이에 따른 축방향의 탄성계수를 구할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치(200)를 첨부한 도면을 참조하여 설명하되, 제1 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)와 동일 및 상당한 부분에 대해서는 같은 참조 부호를 사용하고 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
도 15은 본 발명의 제2 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치의 사시도이고, 도 16는 도 15의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 본 종단면도이다.
도 15 및 도 16를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)는 축방향 진동 시험을 함께 수행할 수 있도록, 시편 고정부(110), 압력 재하부(120), 축방향 가진부(230) 및 축하중 재하부(140)를 포함하여 구성된다.
본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치는, 축방향 가진부(230)를 제외하고 시편 고정부(110), 압력 재하부(120) 및 축하중 재하부(140)는 제1 실시예의 암반 동적 물성시험 장치와 실질적으로 동일하다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)는, 시편 고정부(110)에 시편을 고정하고, 시편 고정부(110) 상측에 위치하는 축방향 가진부(230)에서 발생한 축방향 가진력을 시편(10)에 인가하여 축방향 진동 시험을 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)는, 제1 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(100)와 마찬가지로 축하중 재하부(140)에 의해 발생된 축하중을 주기적으로 조절하면서 시편(10)에 인가하여 축하중 시험을 수행할 수 있다.
도 17은 도 16의 축방향 가진부를 도시한 측단면도이다.
도 17를 참조하여 설명하면, 축하중 가진부(230)는 시편 고정부(110)에 의해 고정된 시편(10)의 상측 자유단에 축방향 가진력을 인가할 수 있도록 구성된다.
이 축방향 가진부(230)는 제2 써포트 가이드(231), 제2 써포트 플레이트(132), 제2 코일(233), 제2 자유단 블록(234), 제2 드라이브 플레이트(235) 및 제2 가동 마그네트(236)를 포함하여 구성될 수 있으며, 더욱이 제2 가속도 측정계(237)와 제2 간격 측정계(238)를 포함하여 하나의 단위 유닛으로 구성될 수 있다.
여기서, 제2 써포트 가이드(231)는 제1 실시예의 제1 써포트 가이드(131)와 같이 가이드(115)의 상측에서 간격 조절 가능하게 나사 체결 부재(116)에 의해 결합되며, 제2 써포트 플레이트(232)를 시편(10) 상측에 고정시킨다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)는 제1 실시예에서와 같이 가이드(115)와 나사 체결 부재(116)를 이용해 서로 다른 길이를 갖는 시편들에 대해 범용적으로 동적 물성 시험을 수행할 수 있도록 한다.
도 18은 도 17의 제2 써포트 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 18을 참조하여 설명하면, 제2 써포트 플레이트(232)는 중심부가 뚫린 중공 원판형으로 이루어지며, 그 가장자리의 원주 방향을 따라 제2 코일(233)을 고정하기 위한 다수의 제2 코일 마운트(232a)가 구비된다.
본 실시예에서 제2 써포트 플레이트(232)에는 4개의 코일 마운트(232a)가 구비되며, 각각의 제2 코일 마운트(232a)는 직교하는 제2 써포트 플레이트(232)의 두 중심선상에 위치하도록 구성되는 것을 예시한다.
따라서, 제2 코일 마운트(232a)에는 한 쌍의 제2 코일(233)가 제2 가동 마그네트(236)에 상단부와 하단부가 끼워지도록 상측과 하측에 각각 나누어 고정된다.
제2 자유단 블록(234)은 제2 써포트 플레이트(232)의 중심부를 관통하며, 시편(10) 상측 자유단부와 제2 드라이브 플레이트(234)를 연결한다.
이 제2 자유단 블록(234)은 제1 실시예의 제1 자유단 블록(134)과 동일하게 고정홈(234a) 내부에 삽입된 시편(10) 상단부를 나사 조임구(234b)로 조여 고정시킨다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)를 역시 직경이 서로 다른 시편들(10)에 대한 범용적으로 동적 물성 시험을 수행할 수 있게 된다.
도 19는 도 17의 제2 드라이브 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 19를 참조하여 설명하면, 제2 드라이브 플레이트(235)는 제2 써포트 플레이트(232) 상에 고정된 상기 코일들(233)에 대응하여 연장된 연장암(235a)이 연장 형성되고, 이 연장암(235a)의 단부에는 각각의 제2 가동 마그네트(236)가 고정된다.
따라서, 제2 써포트 플레이트(232) 상에 고정되는 제2 코일(233)과, 제2 드라이브 플레이트(235)에 고정되는 제2 가동 마그네트(236)에 의해 축방향의 가진력을 발생시키게 된다.
다시 도 17를 참조하여 설명하면, 제2 가속도 측정계(237)는 제2 드라이브 플레이트(235)의 상측 중심부에는 고정되어, 축방향으로 가진되는 드라이브 플레이트의 가속도를 측정한다.
제2 간격 측정계(238)는 제1 실시예서의 제1 수직 간격 측정계(138b)와 같이, 제2 수직 간격 측정 센서(238a) 및 제 2 수직 간격 측정 가이드(238b)로 이루어진다.
제2 수직 간격 측정 센서(238a)는 제2 드라이브 플레이트(235)의 중심에 고정되는 고정 브래킷(235c) 상측에 설치되며, 이에 대응하는 제2 수직 간격 측정 가이드(235)는 제2 써포트 플레이트(232)의 홀더(232c)의 상측을 연결하면 고정되는 상부 가이드(232c)의 중심부에서 고정된다.
여기서, 상부 가이드(232c)는 제2 수직 간격 측정 가이드(238b)를 제2 수직 간격 측정 센서(238a)와 대응하도록 수직 방향의 위치를 조절 가능하게 홀더(232b)의 상측 장공(232d)에 고정된다.
따라서 제2 수직 간격 측정계(238)의 제2 수직 수평 간격 센서(238a) 및 수평 간격 측정 가이드(238b)에 의해 축방향 진동 시험 및 축하중 재하 시험시 시편의 축방향 변위(변형률)를 측정할 수 있다.
본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)를 이용한 축방향 진동 시험은, 엠플리파이어를 통해 제2 코일(233)에 공진주 시험과 동일한 방법으로 주파수 대역을 변경시켜 시험을 수행한다.
따라서, 제2 코일(233)에 전류가 인가되면, 제2 코일(233)과 제2 가동 마그네트(236)의 상호 작용에 의해 축방향의 가진력을 발생되고, 이 축방향 가진력은 제2 드라이브 플레이트(235)에 연결되는 제2 자유단 블록(234)을 통해 시편의 자유단 측에 전달된다.
물론, 축방향 진동 실험 역시 압력 재하부(120)에 의해 에어 챔버(121) 내부에 공기압이 가해진 상태에서 진행된다.
그리고, 축방향으로 가진되는 제2 드라이브 플레이트(235)의 가속도는 제2 가속도계(237)에 의해 측정되며, 이때, 발생된 축방향의 변위(축방향 변형률)는 제2 간격 측정계(238)에 의해 측정된다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(200)를 이용한 축방향 진동 시험을 통해 시편의 영계수와 압축파 속도를 구할 수 있다. 또한, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치를 이용한 축하중 시험은 제1 실시예서와 동일하게 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치를 설명하되, 제1 실시예 또는 제2 실시예와 동일 및 유사한 부분에 대해서는 같은 참조부호를 사용하고 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치를 도시한 사시도이다.
도 20을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(300)는, 시편 고정부(110), 압력 재하부(120), 회동 가진부(130), 축방향 가진부(230) 및 축하중 재하부(240)를 포함하여 구성된다.
여기서, 회동 가진부(130)와 축방향 가진부(230)는 각각 교체 가능하게 단위 유닛으로 이루어진다. 회동 가진부(130)는 제1 실시예의 회동 가진부와 동일하고, 축하중 가진부(230)는 제2 실시예의 축방향 가진부와 동일하다.
따라서, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(300)는 고정단 블록(110)에 시편을 고정시킨 상태로, 시편(10) 상측 자유단에 회동 가진부(130)를 결합하여 상기한 공진주 시험, 비틂 전단 시험을 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(300)는, 고정단 블록에 시편이 고정한 상태로 회동 가진부(130)를 축방향 가진부(230)로 교체하여, 축방향 진동 시험을 수행할 수 있다.
물론, 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치(300)를 이용한, 공진주 시험, 비틂 전단 시험, 축방향 진동 시험은 현장응력 상태를 재현할 수 있도록 압력 제어부(120)에 의해 에어 챔버(121) 내에 공기압이 재하된 상태에서 이루어진다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명이 제1 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ을 따라 잘라서 본 종단면도이다.
도 3은 도 2의 에어 챔버를 도시한 측단면도이다.
도 4는 도 2의 고정단 블록을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2의 가이드를 도시한 측면도이다.
도 6의 도 2의 회동 가진부를 도시한 측단면도이다.
도 7은 도 6의 제1 써포트 가이드를 도시한 측면도이다.
도 8은 도 6의 제1 써포트 플레이트와 코일 마운트를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 6의 제1 자유단 블록을 도시한 배면도이다.
도 10은 도 6의 제1 드라이브 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 6의 회동 가진부를 도시한 평면도이다.
도 12는 도 2의 축하중 재하부를 분리하여 도시한 개략도이다.
도 13은 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치를 이용한 공진주 시험 결과를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 실시예의 암반 동적 물성시험 장치의 비틂 전단 시험을 통해 얻은 전단 응력- 전단 변형률 선도이다.
도 15은 본 발명의 제2 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치의 사시도이다.
도 16는 도 15의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 본 종단면도이다.
도 17은 도 16의 축방향 가진부를 도시한 측단면도이다.
도 18은 도 17의 제2 써포트 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 19는 도 17의 제2 드라이브 플레이트를 도시한 평면도이다
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 암반 동적 물성시험 장치를 도시한 사시도이다.
<주요 도면 부호의 설명>
100, 200, 300: 암반 동적 물성시험 장치
110, 210: 시편 고정부 111, 211: 고정단 블록
115: 가이드 116: 나사 체결 부재
120, 220: 압력 재하부 121, 221: 에어 챔버
130: 회동 가진부 131: 제1 써포트 가이드
132: 제1 써포트 플레이트 133: 제1 코일
134: 제1 자유단 블록 135: 제1 드라이브 플레이트
136: 제1 가동 마그네트 137: 제1 가속도계
138: 제1 간격 측정계 140: 축방향 재하부
141: 공압 실린더 142: 강선
143: 하중 재하판 144: 로드셀
145: 로드셀 챔버 230: 축방향 가진부
231: 제2 써포트 가이드 232: 제2 써포트 플레이트
233: 제2 코일 234: 제2 자유단 블록
235: 제2 드라이브 플레이트 236: 제2 가동 마그네트
237: 제2 가속도계 238: 제2 간격 측정계

Claims (30)

  1. 시편의 하단부를 고정단 블록으로 고정하는 시편 고정부;
    상기 고정단 블록이 하판 상측에 고정되어 상기 절리 암반 시편이 내부에 수용된 에어 챔버 내부에 공기압을 인가하는 압력 재하부;
    상기 하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제1 써포트 가이드에 의해 상기 시편 상측에 제1 써포트 플레이트가 고정되고,
    상기 제1 써포트 플레이트 중심을 관통하여 상기 시편의 상단부에 고정되는 제1 자유단 블록에 의해 상기 제1 써포트 플레이트 상측에 제1 드라이브 플레이트가 고정되며,
    상기 제1 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 고정되는 제1 코일들과, 상기 각 제1 코일들에 대응하며 상기 제1 드라이브 플레이트의 연장암 단부에 고정되는 제1 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 상기 시편의 원주 방향의 가진력을 전달하는 회동 가진부; 및
    상기 하판의 하측에 결합되는 공압 실린더를 이용해 상기 시편의 상단에 고정되는 하중 재하판를 당겨 상기 시편의 축방향으로 하중을 인가하는 축하중 재하부;를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 고정단 블록 및 상기 제1 자유단 블록은,
    상기 시편의 일측 단부가 삽입되는 고정홈이 구비되고,
    상기 시편 고정홈의 측부를 관통하며, 삽입된 상기 시편 단부의 외주면을 가압하여 고정하는 복수의 나사 조임구들을 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 써포트 가이드는,
    상기 하판으로부터 수직 연장되는 가이드 상측에 연장 결합되며, 상기 가이드와 상기 제1 상부 가이드는 간격 조절이 가능하게 나사 결합되는 암반 동적 물성시험 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 가이드는,
    상기 시편의 높이에 대응하여 서로 다른 높이로 교체 가능하게 구성되는 암반 동적 물성시험 장치.
  5. 제4에서,
    상기 가이드는, 200cm, 330cm, 및 500cm 높이로 각각 구성되는 암반 동적 물성시험 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 회동 가진부는, 상기 제1 드라이브 플레이트의 연장암 일측에 제1 가속도 측정계가 구비되는 암반 동적 물성시험 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 회동 가진부는 간격 측정계를 포함하며,
    상기 간격 측정계는 수평 간격 측정계, 및 제1 수직 간격 측정계를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 수평 간격 측정계는,
    상기 제1 드라이브 플레이트의 상측에 고정되는 수평 간격 측정 가이드; 및
    상기 수평 간격 측정 가이드에 대응하여, 상기 제1 써포트 플레이트에 수직 연장 결합되는 홀더에 고정되는 수평 간격 측정 센서를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 수직 간격 측정계는,
    상기 수평 간격 측정 가이드 상측에 연장 결합되는 제1 수직 간격 측정 센서; 및
    상기 제1 수직 간격 측정 센서에 대응하며, 상기 홀더의 상단부에 연결하는 상부 가이드에 고정되는 제1 수직 간격 측정 가이드를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  10. 시편의 하단부를 고정단 블록으로 고정하는 시편 고정부;
    상기 고정단 블록이 하판 상측에 고정되어 상기 절리 암반 시편이 내부에 수용된 에어 챔버 내부에 공기압을 인가하는 압력 재하부;
    상기 하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제2 써포트 가이드에 의해 상기 시편 상측에 제2 써포트 플레이트가 고정되고,
    상기 제2 써포트 플레이트 중심을 관통하여 상기 시편의 상단부에 고정되는 제2 자유단 블록에 의해 상기 제2 써포트 플레이트 상측에 제2 드라이브 플레이트가 고정되며,
    상기 제2 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 수직 분할 고정된 제2 코일과, 상기 각 제2 코일들에 대응하며 상기 제1 드라이브 플레이트의 연장암 단부에고정되는 제2 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 상기 시편의 축방향으로 가진력을 전달하는 축하중 가진부; 및
    상기 하판의 하측에 결합되는 공압 실린더를 이용해 상기 시편의 상단에 고정되는 하중 재하판를 당겨 상기 시편의 축방향으로 하중을 인가하는 축하중 재하부;를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 고정단 블록 및 상기 제2 자유단 블록은,
    상기 시편의 일측 단부가 삽입되는 고정홈이 구비되고,
    상기 시편 고정홈의 측부를 관통하며, 삽입된 상기 시편 단부의 외주면을 가압하여 고정하는 복수의 나사 조임구들을 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 제2 써포트 가이드는,
    상기 하판으로부터 수직 연장되는 가이드 상측에 연장 결합되며, 상기 가이드와 상기 제2 상부 가이드는 간격 조절이 가능하게 나사 결합되는 암반 동적 물성시험 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 가이드는, 상기 시편의 높이에 대응하여 서로 다른 높이로 교체 가능하게 구성되는 암반 동적 물성시험 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 가이드는, 200cm, 300cm, 및 500cm 높이로 각각 구성되는 암반 동적 물성시험 장치.
  15. 제10항에서,
    상기 축하중 가진부는, 상기 제2 드라이브 플레이트의 상측 중심부에 제2 가속도 측정계가 구비되는 암반 동적 물성시험 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 축방향 가진부는 제2 간격 측정계를 포함하며,
    상기 제2 간격 측정계는, 상기 제2 드라이브 플레이트 상에 연장 결합되는 고정 브래킷의 상측에 구비되는 제2 수직 간격 측정 센서; 및
    상기 제2 수직 간격 측정 센서에 대응하며 상기 제2 써포트 플레이트 상에 형성되는 홀더를 연결하는 상부 가이드에 고정되는 제2 수직 간격 측정 가이드;를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  17. 시편의 하단부를 고정단 블록으로 고정하는 시편 고정부;
    상기 고정단 블록이 하판 상측에 고정되어 상기 절리 암반 시편이 내부에 수용된 에어 챔버 내부에 공기압을 인가하는 압력 재하부;
    상기 하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제2 써포트 가이드에 의해 상기 시편 상측에 제2 써포트 플레이트가 고정되고,
    상기 제2 써포트 플레이트 중심을 관통하여 상기 시편의 상단부에 고정되는 제2 자유단 블록에 의해 상기 제2 써포트 플레이트 상측에 제2 드라이브 플레이트가 고정되며,
    상기 제2 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 수직 분할 고정된 제2 코일 과, 상기 각 제2 코일들에 대응하며 상기 제1 드라이브 플레이트의 연장암 단부에 고정되는 제2 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 상기 시편의 축방향으로 가진력을 전달하는 회동 가진부;
    상기 회동 가진부와 교체 되어 상기 하판의 상측 가장자리부에서 수직 연장되는 복수의 제2 써포트 가이드에 의해 상기 시편 상측에 제2 써포트 플레이트가 고정되고,
    상기 제2 써포트 플레이트 중심을 관통하여 상기 시편의 상단부에 고정되는 제2 자유단 블록에 의해 상기 제2 써포트 플레이트 상측에 제2 드라이브 플레이트가 고정되며,
    상기 제2 써포트 플레이트의 상면 가장자리부에 수직 분할 고정된 제2 코일과, 상기 각 제2 코일들에 대응하며 상기 제2 드라이브 플레이트의 연장암 단부에 고정되는 제2 가동 마그네트의 상호 작용에 의해 상기 시편의 축방향으로 가진력을 전달하는 축방향 가진부; 및
    상기 하판의 하측에 결합되는 공압 실린더를 이용해 상기 시편의 상단에 고정되는 하중 재하판를 당겨 상기 시편의 축방향으로 하중을 인가하는 축하중 재하부;를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 고정단 블록, 상기 제1 자유단 블록, 및 상기 제2 자유단 블록은,
    상기 시편의 일측 단부가 삽입되는 고정홈이 구비되고,
    상기 시편 고정홈의 측부를 관통하며, 삽입된 상기 시편 단부의 외주면을 가압하여 고정하는 복수의 나사 조임구들을 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 제1 써포트 가이드 및 상기 제2 써포트 가이드는,
    상기 하판으로부터 수직 연장되는 가이드 상측에 연장 결합되며, 상기 가이드와 간격 조절이 가능하게 나사 결합되는 암반 동적 물성시험 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 가이드는,
    상기 시편의 높이에 대응하여 서로 다른 높이로 교체 가능하게 구성되는 암반 동적 물성시험 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 가이드는, 200cm, 300cm, 및 500cm 높이로 각각 구성되는 암반 동적 물성시험 장치.
  22. 제17항에서,
    상기 회동 가진부는, 상기 제1 드라이브 플레이트의 연장암 일측에 제1 가속도 측정계가 구비되는 암반 동적 물성시험 장치.
  23. 제16항에서,
    상기 회동 가진부는 제1 간격 측정계를 포함하며,
    상기 제1 간격 측정계는 수평 간격 측정계 및 제1 수직 간격 측정계를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  24. 제23항에서,
    상기 수평 간격 측정계는,
    상기 드라이브 플레이트의 상측에 고정되는 수평 간격 측정 가이드; 및
    상기 수평 간측 측정 가이드에 대응하여, 상기 제1 써포트 플레이트에 수직 연장 결합되는 홀더에 고정되는 수평 간격 측정 센서로 이루어지는 암반 동적 물성시험 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 수직 간격 측정계는,
    상기 브래킷의 상측에 수직 연장 결합되는 제1 수직 간격 측정 센서; 및
    상기 홀더의 상단부에 수평 연장되는 상부 가이드에 고정되는 제1 수직 간격 측정 가이드를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  26. 제17항에서,
    상기 축하중 가진부는, 상기 제2 드라이브 플레이트의 상측 중심부에 제2 가속도 측정계가 구비되는 암반 동적 물성시험 장치.
  27. 제26항에서,
    상기 축방향 가진부는 제2 간격 측정계를 포함하며,
    상기 제2 간격 측정계는, 상기 제2 드라이브 플레이트 상에 연장 결합되는 고정 브래킷의 상측에 구비되는 제2 수직 간격 측정 센서; 및
    상기 제2 수직 간격 측정 센서에 대응하며 상기 제2 써포트 플레이트 상에 형성되는 홀더를 연결하는 상부 가이드에 고정되는 제2 수직 간격 측정 가이드;를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  28. 제1항, 제10항, 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시편은, 중공형의 절리 암반 시편인 것을 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 중공형의 절리 암반 시편은, 12개 이상의 절리를 포함하는 암반 동적 물성시험 장치.
  30. 제1항, 제10항, 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축하중 재하부는, 상기 강선 상에 로드셀이 연결되고, 상기 로드셀은 상기 하판과 상기 공압 실린더 사이에 결합되는 로드셀 챔버 내부에 수용되는 동적 물성 시험기.
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