KR20100020711A - 철도 노반의 다짐 품질 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 노반의 다짐 품질을 관리하기 위하여 P 파 속도를 측정하여 노반의 다짐도를 측정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복수의 층으로 이루어지는 철도 노반의 다짐도 측정 방법은 노반을 이루는 한 층의 성토에 사용되는 재료를 채취하는 단계와, 상기 채취한 재료를 함수비를 달리하여 시료화하는 단계와, 상기 시료화된 재료를 건조단위 중량이 최대가 되도록 다지는 단계와, 건조단위 중량이 최대가 되도록 다져진 상기 시료 내부를 통과하는 P 파 속도를 측정하는 단계와, 상기 재료로 성토되어 다짐 장비를 이용하여 다져진 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계 및 상기 측정된 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를, 상기 측정된 시료를 통과하는 P 파 속도 중에서 기준으로 설정된 P 파 속도와 비교하는 단계를 포함한다. 본 발명은 시험방법이 간단하여 현장에서 시험자의 숙련도나 주변환경의 영향을 받지 않고 정확한 측정이 이루어질 수 있으며, 개인차에 따른 오차가 거의 발생하지 않는다는 이점이 있다.

철도, 노반, P파, 표면, 층

Description

철도 노반의 다짐 품질 측정 방법{Quality Control Method of Bed Of Railroad}

본 발명은 철도 노반의 다짐 품질을 관리하기 위하여 P 파 속도를 측정하여 노반의 다짐도를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 채취된 노반의 성토에 사용되는 재료 및 다짐이 이루어진 노반의 한 층의 P 파 속도를 측정 비교함으로써, 노반의 상대 다짐도를 측정하는 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 복수의 층으로 이루어진 철도 노반과 같은 노반을 성토할 때, 성토된 지반이 구조물 또는 다른 외부환경 요인에 의해 과도한 침하가 일어나지 않도록 각 층별로 다짐이 행해진다.

각 층에 대한 다짐 작업을 수행한 후에는, 다짐 작업이 충분하게 이루어졌는지 판단하는 다짐 품질관리가 필요하다. 이러한 품질관리는 구조물의 안정성과 같이 후속 공정에 영향을 미칠 수 있는 중요한 것이다.

지반의 다짐 품질관리에 있어서 다짐도를 정확하게 측정하는 것이 중요하다.정확한 현장의 다짐도를 구하기 위한 대표적인 시험의 하나로서 모래치환법, 고무막법, 석고치환법, 액체 치환법 방사능 밀도시험기를 이용한 측정법 등이 있다. 이 중에서 가장 많이 사용되는 방법은 모래치환법이다.

모래치환법을 이용한 흙의 단위 중량 시험방법의 표준 규격은 KS F 2311에 명시되어 있다. 모래치환법은 시험장소의 지표면을 편편히 고른 후에 밑판을 밀착시키고, 밑판의 구멍 내측의 흙을 파내어 흙의 무게를 측정하고, 흙을 파내어 형성된 시험구멍에 모래를 채워 넣는 단계로 이루어진다. 하지만, 모래치환법은 상기와 같이 한 개소에 대해서 많은 시험절차를 거쳐야하며, 시험자의 숙련도나 주변환경의 영향을 받는 문제점이 있다. 즉, 시험구멍에 모래가 자유낙하될 때에는 진동이나 충격을 받으면 모래가 조밀하게 쌓이므로 밀도가 커지져서 시험결과에 영향을 미치게 되며, 시험자가 숙련되지 못하여 시험구멍에 모래가 골고루 채워지지 못하는 경우에도 시험결과에 영향을 미치게 되어 결과에 많은 오차가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 다짐이 이루어진 표면의 일부를 손상시켜야 하는 문제점이 있다.

또 하나의 대표적인 시험방법으로서 현재 노반의 다짐도 품질관리에 적용되고 있는 평판재하시험 또한 다짐이 완료된 노상 표면의 일부에 손상이 가해지거나, 시험자와 사용장비에 따른 결과의 일관성이 떨어지며, 고속 철도 노반 등에 주로 사용되는 암버럭 토사 노반과 같은 재료에 대해서 적용이 불가능한 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 상기와 같은 시험은 한 구간에서 많은 시간이 소요되므로, 많은 구간에 거쳐 다짐도를 측정하는데 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현장에서 복잡한 절차를 거치거나, 다져진 지반의 표면을 손상시키지 않고도 철도 노반의 다짐도를 측정하여 노반의 다짐 품질 관리를 할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 복수의 층으로 이루어지는 철도 노반의 다짐도 측정 방법은 노반을 이루는 한 층의 성토에 사용되는 재료를 채취하는 단계와, 상기 채취한 재료를 함수비를 달리하여 시료화하는 단계와, 상기 시료화된 재료를 건조단위 중량이 최대가 되도록 다지는 단계와, 건조단위 중량이 최대가 되도록 다져진 상기 시료 내부를 통과하는 P 파 속도를 측정하는 단계와, 상기 재료로 성토되어 다짐 장비를 이용하여 다져진 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계 및 상기 측정된 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를, 상기 측정된 시료를 통과하는 P 파 속도 중에서 기준으로 설정된 P 파 속도와 비교하는 단계를 포함한다. 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계는 상기 층이 적층된 후에 그 상부 표면에서 이루어진다.

또한, 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계는 다짐이 완료된 상기 층의 상부 표면에 충격 발생 장치를 설치하고, 복수의 감지기를 거리를 달리하여 설치하는 단계와, 상기 충격 발생 장치에 의해 발생한 P 파가 상기 각각 의 감지기에 도달되는 속도를 측정하는 단계를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 감지기에는 스파이크가 부착될 수도 있다.

또한, 상기 기준으로 설정된 P 파 속도는 최적 함수비에서의 P 파 속도일 수도 있다.

상기한 본 발명에서, 상기 재료로 성토되어 다짐 장비를 이용하여 다져진 상기 노반을 이루는 한 층의 함수비를 측정하는 단계와, 상기 측정된 함수비와 기준으로 설정된 함수비와 비교하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 기준으로 설정된 P 파 속도는 최적 함수비에서의 P 파 속도이고, 상기 기준으로 설정된 함수비는 최적 함수비의 ±2% 일 수도 있다.

상기한 본 발명에서, 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도가 상기 기준에 미치지 못하는 경우, 재다짐하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 다짐도 측정은 상기 노반의 각 층마다 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 노반의 다짐도 측정 방법에 따르면, 시공된 노반의 다짐도를 측정하기 위해서 표면이 손상되지 않고 다짐도를 측정할 수 있다.

또한, 비교적 간단한 절차로 현장의 P 파 속도를 측정할 수 있으므로, 많은 구간에 걸쳐 다짐도를 측정하는데 시간이 많이 소요되지 않는다는 이점이 있다. 나아가, 시험방법이 간단하여 현장에서 시험자의 숙련도나 주변환경의 영향을 받지 않고 정확한 측정이 이루어질 수 있으며, 개인차에 따른 오차가 거의 발생하지 않는다는 이점이 있다.

나아가, 성토되는 재료에 상관없이 측정 가능한 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 철도 노반의 다짐도 측정 방법은, 상기 철도 노반을 이루는 한 개 층을 성토하는 데 사용되는 재료 채취하고 이를 시료화하여 그 시료를 통과하는 P 파 속도(V_p,lab)를 측정하는 시험 단계와, 상기 재료로 성토되어 다짐 장비를 이용하여 다져진 철도 노반의 한 개 층의 P 파 속도(V_p,layer)를 측정하는 단계로 이루어진다.

철도 노반의 한 개 층이 성토되는데 이용되는 재료에 다짐이 실시된 후, 그 P 파의 속도(V_p,lab)를 측정하는 시험을 하기 위해서, 현장에서 재료가 채취된다. 이 때, 시험에 사용될 수 있도록 충분한 양의 토사를 채취하는 것이 바람직하다.

채취된 상기 철도 노반을 이루는 한 개 층을 성토하는 데 사용되는 재료는 함수비를 달리하여 시료화된다. 함수비는 예상되는 최적 함수비에 따라 정할 수 있다. 이 때, 함수비는 재료를 완전 건조 시킨 후, 물을 첨가하여 변화시킬 수 있으며, 자연 함수비 상태에서 토사를 건조시키거나 또는 물을 가함으로써 함수비를 조정하는 방법으로 변화시킬 수도 있다.

함수비를 달리하여 시료화된 재료에 다짐을 실시한다. 각 시료에 대한 다짐 작업은 각 함수비에서 시료의 건조단위 중량이 최대가 될 때까지 이루어지며, 그 방법은 흙의 다짐시험에 관한 표준규격 KS F 2312에 명시된 방법에 따라 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 표준규격 KS F 2312에 명시된 방법 중에서 수정 D 다짐을 하였으며, 다짐이 실시된 시료의 높이는 0.125m 가 된다.

도 1은 각 함수비에서의 시료의 최대 건조단위 중량 및 P 파 속도(V_{p , lab})를 나타내는 그래프이다. 도 1의 그래프에서 점선으로 표시된 곡선은 함수비에 따른 건조단위 중량을 표시한 것이다. 동일한 조건의 재료에 대해 함수비를 변화시키면서 다짐을 행하는 경우, 각각의 함수비에서 건조단위 중량이 최대가 되는 점이 존재하게 된다. 예를 들어, 동일한 함수비에서도 다짐을 어느 정도로 했느냐에 따라 건조단위 중량이 달라지는데, 해당 함수비에서 측정된 건조단위 중량의 값에서 최대가 되는 점을 도시한 것이 도 1의 점선으로 표시된 그래프인 것이다.

이와 같이 각각의 함수비에서 건조단위 중량이 최대가 되는 점 중에서 가장 큰 건조단위 중량의 값 즉, 건조단위 중량이 최대가 되는 점이 존재하며, 이 점에서의 함수비를 "최적함수비(OMC)"라고 한다.

한편, 동일한 함수비에서 건조단위 중량이 최대가 되도록 다짐을 실시한 상태에서, 함수비를 달리하는 각 시료를 통과하는 P 파의 속도(V_{p , lab})를 측정한다. 본 실시예에서 P 파를 발생시킬 수 있는 가진 장치로는 상용화되어 있는 충격해머가 사용되었고, 발생된 P 파를 감지하기 위한 센서는 1Hz 내지 30kHz 의 주파수 대역을 가진 가속도계가 사용되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 충격해머로 윗면에 충격을 가하여 P 파가 발생되고, 상기 센서가 상기 시료의 아랫면에 부착되어 발생된 P 파의 속도(V_{p , lab})를 측정한다.

함수비를 달리하는 각 시료별로 P 파의 속도(V_{p , lab})를 측정하여 그래프에 나타내면 도 1의 실선으로 나타낸 그래프와 같은 곡선을 형성하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 함수비에 따른 P 파 속도(V_{p , lab}) 곡선은 건조단위 중량 곡선과 완전히 일치하지는 않지만, 같은 유형의 곡선을 나타낸다. 즉, 함수비에 따른 다짐 정도에 따라서 P 파 속도(V_{p , lab})가 일정한 유형을 나타내게 되므로, 그 값 중에서 어느 한 값을 기준으로 정하면 다짐도를 측정하는 기준이 될 수 있다.

상기 기준이 되는 P 파 속도와 관련하여 도 1을 참조하면, P 파의 속도가 최대가 되는 점은 건조단위 중량이 최대가 되는 점과 일치하지 않는다는 것을 알 수 있다. 함수비가 최적 함수비(OMC)일 때가 건조단위 중량이 최대가 되는 점 즉, 다짐이 가장 잘 이루어진 때에 해당되므로, 상기 다짐도를 측정하는 기준으로 사용되는 P 파의 속도는 최적 함수비일 때의 시료를 통과하는 P 파 속도(V_{p , lab})로 하는 것이 바람직하다.

다만, 도 1에서 알 수 있듯이, 함수비가 상기 최적 함수비 보다 적은 상태에서 P 파의 속도를 측정하게 되면, 그 속도는 최적 함수비에서의 P 파의 속도 이 상이 될 수 있으나, 오히려 건조단위 중량은 더 감소될 수 있다.

따라서, 함수비에 대한 일정한 기준을 마련할 필요성이 있으며, 다짐이 실시된 지반이 일정 비율 이상의 건조단위 중량을 갖도록 하기 위해서, 그 기준으로 건조단위 중량이 최대가 되는 최적 함수비의 ±2% 범위의 함수비가 설정되는 것이 바람직하다.

시료화된 재료에 대한 시험을 통하여 시료의 P 파 속도(V_{p , lab})를 측정하는 것과 별도로, 현장에서는 시료화에 사용된 재료와 동일한 재료를 이용한 철도 노반의 한 개 층을 성토한 후 다짐 장비를 이용하여 다짐을 실시하고, 다짐이 완료된 층의 P 파 속도를 측정한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 노반을 이루는 한 층(1)의 P 파 속도(V_{p , layer})를 측정하는 방법의 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 철도 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도(V_{p , layer})는, 상기 층(1)이 적층되고 다짐이 완료된 후에 그 상부 표면에서 이루어진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 층의 상부 표면 위에 충격점(C)과 이격 거리(X₁, X₂, X₃)를 달리하여, 감지 센서(10, 20, 30)를 설치한다. 상기 감지 센서의 수는 반드시 세 개로 제한되는 것은 아니며, 그 수가 많아질수록 더 많은 정보를 통해 상기 층(1)이 가지는 P 파 속도(V_{p , layer})를 더 정확하게 측정할 수 있게 된다.

충격점(C)에서 P 파를 발생시키기 위해서, 충격점(C)에 무거운 쇳덩이를 지 표에 밀착시키고, 망치를 이용해 상기 쇳덩이를 타격한다. 이때, P 파가 발생할 수 있도록, 상기 망치는 상기 층(1)의 상부 표면과 평행한 방향으로 상기 쇳덩이를 타격하고, 감지 센서(10, 20, 30)는 상기 센서에 직접 도달하는 P 파를 감지한다.

감지 센서(10, 20, 30)로는 수평방향으로 민감한 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 정확하게 P 파를 감지하기 위해서, 감지 센서(10, 20, 30)에는 스파이크가 부착되어 층(1)의 표면에 밀착되도록 한다.

도 3은 감지 센서(10, 20, 30)에 의해 계측된 P 파 신호를 나타내는 그래프이고, 도 4는 이격거리(X₁, X₂, X₃)에 따른 P 파 신호의 도달 시간을 나타내는 그래프이다. 여기서, 이격거리(X₁, X₂, X₃)는 각각 0.4m, 0.8m, 1.2m이고, 정확도를 위해 두 번의 실험이 행해졌으며, 도 4에는 두 번의 실험 결과가 모두 도시되었다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이격거리(X₁, X₂, X₃)에 따른 감지 센서(10, 20, 30)에 P 파 신호가 최초로 감지되는 시간은 일정한 비율로 증가되는 것을 알 수 있다. 도 4에 표시된 x 와 y 의 방정식의 계수의 역수가 P 파의 속도(V_{p , layer})가 되며, 두 번의 실험결과에서 알 수 있듯이 거의 오차 없는 속도가 계측된다. 이렇게 직접 도달하는 P 파 속도(V_{p , layer})를 측정하는 실험은 이격거리(X₁, X₂, X₃)가 짧아서 굴절 또는 반사가 없다고 보아도 무방할 것이다.

도 4에서 알 수 있듯이, 층(1)의 표면에서 감지 센서(10, 20, 30)에 직접 도달하는 P 파의 속도(V_{p , layer})를 측정한 결과는 일관성을 가진다. 이와 같은 사실은 다져진 층(1)의 다짐도를 측정하는데 P 파를 이용하는 것이 적합하다는 것을 나타낸다.

일반적으로 철도 노반의 각 층을 성토할 때 한 층의 두께는 30 내외로 두껍지 않지 않고, 상기 한 층에는 거의 균질한 성토재료를 사용하게 된다. 따라서, 시공 단계에서 다짐도 측정의 대상이 되는 측정 대상층(1)에 대한 다짐 에너지에 의한 횡방향의 구속응력은 수직 하중과 같거나 크다. 얕은 두께의 다져진 측정 대상층(1)의 상태는, 동일한 재료로 다져진 시료에 별도의 구속압을 가하지 않고도 다짐 에너지에 의한 횡방향 구속 효과 및 상기 시료 내의 잔존 응역만으로도 현장의 다져진 측정 대상층(1)의 조건과 유사할 수 있다. 따라서, 공기 중에서 계측한 상기 시료의 P 파 속도(V_{p , lab})를 계측한 결과와 현장의 다져진 층(1)의 P 파 속도(V_{p , layer})를 계측한 결과를 직접 비교할 수 있다. 상기 시료의 P 파 속도(V_{p , lab})를 계측한 결과와 현장의 측정 대상층(1)의 P 파 속도(V_{p , layer})를 계측한 결과를 직접 비교할 수 있다는 것은 양 결과를 통해 다짐도를 측정할 수 있다는 것을 의미한다.

즉, 상술한 바와 같이, 최적 함수비에서의 시료의 P 파 속도(V_{p , lab})를 다짐도 측정의 기준 P 파 속도로 정하면, 다짐도는 그 비(V_{p , layer}/V_{p , lab})에 의해 표현될 수 있다. 즉, P 파 속도를 측정하는 방법에 의해 철도 노반의 다짐도 측정이 가능하다.

또한, 현장의 측정 대상층(1)이 만족스러운 다짐도를 갖는지 여부를 판단하 기 위해서, 상술한 바와 같이, 현장의 측정 대상층(1)의 함수비가 최적 함수비의 ±2% 범위에 있어야 한다는 기준을 더 정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 노반의 다짐도 측정 방법은 다짐 장비를 이용하여 다져진 철도 노반을 이루는 측정 대상층(1)의 함수비를 측정하는 단계 및 상기 측정된 함수비와 기준으로 설정된 함수비와 비교하는 단계를 더 포함하여 하여, 측정된 다져진 철도 노반을 이루는 측정 대상층(1)의 함수비와 상기 함수비 기준을 비교한다.

만약에 현장의 측정 대상층(1)이 상기 P 파 속도 기준 또는 함수비 기준을 만족하지 못하는 경우에는 측정 대상층(1)에 재다짐을 실시하고, 상기 시료 및 다져진 층의 P 파 속도를 측정하는 과정을 반복한다.

이상으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 P 파 속도 측정에 의한 철도 노반의 측정 대상층(1)의 다짐도를 측정하는 방법을 살폈다. 다만, 측정 대상층(1)은 일정한 두께를 가지므로, 상술한 바와 같이, 측정 대상층(1)의 표면에서만 계측한 P 파의 속도가 어느 깊이 까지를 반영하고 있는지 확인할 필요가 있다.

도 5는 3층으로 적층된 철도 노반의 내부의 P 파 속도 분포를 나타내는 그래프이다.

도 5에서 검은 직선은 각 층이 성토되고 다짐이 완료된 때마다, 각 층별로 그 표면에서 감지센서를 설치하고 직접도달한 P 파 속도(직접 도달 V_p)를 측정한 결과를 나타낸다. 하나의 층의 성토 재료는 거의 균일하므로, 층 내부의 P 파 속도는 동일한 것으로 가정하여 수직으로 표시된다.

각 층 내부의 실제적인 P 파 속도의 분포를 측정하기 위해서 크로스 홀 시험을 실시하였다. 철도 노반의 모든 층이 모두 성토 및 다짐 완료된 후에, 최상층(제 3층) 표면에서 최하층(제 1층)으로 이어지는 두 개의 구멍을 시추한다. 상기 두개의 구멍에는 각각 발진 장치와 감지 센서를 투입한다. 상기 발진 장치와 감지 센서를 이용하여 각 층에서의 일정한 깊이별로 P 파 속도를 계측한다. 계측된 P 파 속도는 검은 색 네모로 표시되었으며, 도 5에는 제 1층 및 제 2층의 결과만이 표시되어 있다.

일반적으로 P 파 속도와 같은 동적물성치는 구속 응력에 의해 큰 영향을 받는다. 상술한 크로스 홀 시험의 결과는 각 층의 깊이별로 상재하중에 의한 구속 응력의 결과가 반영된 결과이다. 따라서, 구속응력에 의한 효과를 제거하고 다짐에너지에 의한 다짐효과의 깊이별 분포를 살펴보기 위해 구속응력을 보정할 필요가 있다.

나아가, 각 층의 표면에서만 측정된 P 파의 속도가 시료의 P 파 속도와 직접 비교 가능한지 여부를 검증하기 위하여, 상기 구속응력의 보정은 시료의 높이에 해당하는 구속응력으로 정한다.

상술한 바와 같이 수정 D 다짐에 의해 다져진 높이 0.125m의 시료의 구속응력은 1.635kPa로 측정된다. 상기 크로스 홀 시험이 수행된 깊이별 평균 유효 구속응력을 측정하여 다음 수학식에 대입하면 보정된 P 파 속도(보정된 V_p)를 얻을 수 있다.

s_{m , field} : 계측된 깊이의 현장 평균 유효구속응력

s_{m , lab} : 시료의 평균 구속응력

V_field : 구속응력 s_{m , field} 에 해당하는 P 파 속도

V_modified : 구속응력 s_{m , lab} 에 해당하는 보정된 P 파 속도

n_V : P 파속도에 대한 구속응력 무차원 영향계수

도 6은 유효 구속압에 따른 P 파 속도의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 유효 구속압에 따른 P 파 속도는 일정하게 증가하고, n_V 즉, P 파속도에 대한 구속응력 무차원 영향계수는 그 기울기를 통해 알 수 있다. 준비된 시료에 유효 구속압을 증가시키면서 P 파 속도를 측정하면, 상기 시료를 사용하여 성토되는 철도 노반을 이루는 층의 구속응력 무차원 영향계수를 알 수 있다.

다시 도 5를 참고하면, 하얀 색 네모가 각 층에서 보정된 P 파의 속도(보정된 V_p)에 해당된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 보정된 P 파의 속도(보정된 V_p)는 각 층이 표면에서 측정된 P 파의 속도와 거의 일치한다.

따라서, 표면에서만 측정된 각 층의 P 파 속도가 층 내부 전체의 P 파 속도를 반영하고 있다고 볼 수 있다. 또한, 보정된 P 파의 속도(보정된 V_p)는 시료의 높이에 해당하는 구속응력으로 보정된 수치이고, 그 결과가, 각 층의 표면에서 측정된 P 파의 속도와 거의 일치한다는 것은, 표면에서 측정된 P 파의 속도와 시료의 P 파 속도가 직접 비교 가능하다는 것이 검증되며, 다짐도 측정에 이용될 수 있다는 것을 검증한다.

다짐도 측정은 상기 노반의 각 층이 성토되고 다짐이 완료된 후에 각 층별로 이루어진다. 즉, 한 층의 다짐이 완료되면, 그 위에 새로운 층으로 성토될 재료가 채취되고 시료화된 후 그 P 파 속도를 측정하는 단계를 거치고, 현장에서 성토된 상기 새로운 층의 P 파 속도를 측정하는 방식으로 노반 전체의 다짐도를 측정 관리하게 된다.

이상으로 설명한 노반의 다짐도 측정 방법에 따르면, 시공된 노반의 다짐도를 측정하기 위해서 표면에 흠집을 낼 필요 없이 다짐도를 측정할 수 있다.

또한, 철도 노반과 같은 노반은 일반적으로 지하수위에 시공되는 경우가 많다. P 파는 모든 물질을 통해서 전파가능 하므로, P 파 속도의 측정에 의한 다짐도 측정 방법은 지하의 지하수의 영향을 받지 않고 비교적 정확한 결과가 측정될 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라, 노반의 각 층의 성토에 사용되는 재료를 시료화하여 측정되는 P 파 속도를 기준으로, 현장의 당해 층의 다짐도를 측정하므로 성토 재료에 관계없이 적용가능하다는 이점이 있다.

나아가, 비교적 간단한 절차로 현장의 P 파 속도를 측정할 수 있으므로, 많은 구간에 걸쳐 다짐도를 측정하는데 시간이 많이 소요되지 않는다는 이점이 있다. 또한, 시험방법이 간단하여 현장에서 시험자의 숙련도나 주변환경의 영향을 받지 않고 정확한 측정이 이루어질 수 있으며, 개인차에 따른 오차가 거의 발생하지 않는다는 이점이 있다.

도 1은 각 함수비에서의 시료의 최대 건조단위 중량 및 P 파 속도(V_{p , lab})를 나타내는 그래프이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 노반을 이루는 한 층(1)의 P 파 속도(V_{p , layer})를 측정하는 방법의 개념도이다.

도 3은 감지 센서(10, 20, 30)에 의해 계측된 P 파 신호를 나타내는 그래프이다.

도 4는 이격거리(X₁, X₂, X₃)에 따른 P 파 신호의 도달 시간을 나타내는 그래프이다.

도 5는 3층으로 적층된 철도 노반의 내부의 P 파 속도 분포를 나타내는 그래프이다.

도 6은 유효 구속압에 따른 P 파 속도의 변화를 나타내는 그래프이다.

Claims (8)

1. 복수의 층으로 이루어지는 철도 노반의 다짐도 측정 방법으로서,

   상기 노반을 이루는 한 층의 성토에 사용되는 재료를 채취하는 단계;

   상기 채취한 재료를 함수비를 달리하여 시료화하는 단계;

   상기 시료화된 재료를 건조단위 중량이 최대가 되도록 다지는 단계;

   건조단위 중량이 최대가 되도록 다져진 상기 시료 내부를 통과하는 P 파 속도를 측정하는 단계;

   상기 재료로 성토되어 다짐 장비를 이용하여 다져진 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계; 및

   상기 측정된 상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를, 상기 측정된 시료를 통과하는 P 파 속도 중에서 기준으로 설정된 P 파 속도와 비교하는 단계를 포함하며,

   상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계는 상기 층이 적층된 후에 그 상부 표면에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도를 측정하는 단계는,

   다짐이 완료된 상기 층의 상부 표면에 충격 발생 장치를 설치하고, 복수의 감지기를 거리를 달리하여 설치하는 단계;

   상기 충격 발생 장치에 의해 발생한 P 파가 상기 각각의 감지기에 도달되는 속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 감지기에는 스파이크가 부착된 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기준으로 설정된 P 파 속도는 최적 함수비에서의 P 파 속도인 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 재료로 성토되어 다짐 장비를 이용하여 다져진 상기 노반을 이루는 한 층의 함수비를 측정하는 단계;

   상기 측정된 함수비와 기준으로 설정된 함수비와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 기준으로 설정된 P 파 속도는 최적 함수비에서의 P 파 속도이고,

   상기 기준으로 설정된 함수비는 최적 함수비의 ±2%인 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
7. 제1항 및 제5항에 있어서,

   상기 노반을 이루는 한 층의 P 파 속도가 기준에 미치지 못하는 경우, 재다짐하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 다짐도 측정은 상기 노반의 각 층마다 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 노반의 다짐도 측정 방법.

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