KR20100053306A

KR20100053306A - 간극수압계측시스템 및 간극수압계측방법

Info

Publication number: KR20100053306A
Application number: KR1020080112361A
Authority: KR
Inventors: 이근호
Original assignee: 이근호
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-20
Also published as: KR101003018B1

Abstract

본 발명은 측벽에 관통공(110)이 형성되고, 하단에 암반층(3)에 고정되기 위한 고정부(120)가 형성된 관체(100); 관통공(110)을 통해 물이 유입됨과 아울러, 유입된 물이 상기 관체(100)의 내부영역에 유출되지 않도록 관체(100) 내부에 설치된 수용부재(130); 수용부재(130) 내부에 장착된 간극수압계(200);를 포함하는 간극수압계측시스템을 제시함으로써, 간극수압계의 설치위치가 고정되어 정확한 측정값의 취득이 가능하고, 시스템의 내구성이 우수하며, 매우 연약한 지반의 경우에도 측정이 가능하도록 한다.

간극수압, 암반, 고정

Description

간극수압계측시스템 및 간극수압계측방법{MEASURING SYSTEM AND MEASURING METHOD FOR WATER PRESURE}

본 발명은 토목 계측분야에 관한 것으로서, 상세하게는 간극수압을 계측하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

간극수압계는 산업전반에 걸쳐서 응용분야가 매우 넓고 특히 토목 공사에 있어서는 개착 및 굴착을 위한 배수현황과, 굴착이나 성토시 안전율 결정을 위한 간극수압과, 강이나 저수지 및 우물의 수위와, 댐이나 인공호수 및 제방의 지하수 흐름 및 누수를 모니터하는데 사용된다.

종래의 간극수압계는 도 1의 모식도와 같은 방법으로서 연약지반 지중에 설치되어 계측을 수행하며, 이러한 간극수압계의 설치방법은 다음과 같다.

현장의 연약지반 구경측청(Calibration)이 완료된 후 진동현식 간극수압계(Vibrating Wire Piezometer)(20)를 삼베나 무명과 같은 올이 굵은 모래주머니(Canvas Sand Bag)(24) 내부에 충전되는 모래와 함께 넣고 최소 24시간동안 맑은물에 담가서 간극수압계 필터(21)를 완전히 포화시킨다.

이후, 간극수압계 센서가 설치되는 시추공을 유압형 시추장비로서 보링작업 하여 천공하되, 시추공(10)의 깊이는 간극수압계 설치계획심도(D)로부터 약 50㎝정도 하단(11)으로 여유 깊이를 갖도록 천공한다.

아울러, 시추공 보링작업시 시추공 내부에 잔재되기 쉬운 침전물이 남지 않도록 시추공 보링작업의 주위를 요망하며, 슬라임 제거후 시추공의 심도(D)를 확인한다.

시추공(10)이 천공된 후에는 수조내의 맑은물에 담겨 있던 간극수압계(20)를 공기중에 노출되지 않도록 주의하여 시추공에 삽입한 다음 센서가 시추공 내벽에 부딪히지 않는 상태로 설치계획심도(D)까지 도달하도록 천천히 내려주게 된다.

이때, 간극수압계 케이블에는 미리 설치심도(D)를 표기하고 수동 판독장치(Readout Unit)를 연결하여 심도(D)의 증가에 따른 정수압 측정여부를 확인한다.

센서가 설치심도(D)에 도달한 후 측정치에 이상이 없으면 필터용 모래를 천천히 투입하면서 심도(D)를 측정하여 일정한 두께의 투수층(12)이 형성되도록 한다.

모래를 이용한 투수층의 형성이 확인되면 시추 케이싱을 천천히 제거하면서 미리 계산된 양의 벤토나이트 펠럿(Bentonite Pellet)(13)을 조금씩 투입하여 투수층 상측으로 벤토나이트층(Bentonite Plug)을 형성한다.

여기에서, 상기한 벤토나이트 펠럿은 고분자 물질의 용매를 흡수하여 부피가 팽창하는 혼입제로서 시추공 내부의 이물질 유입 차단과 차수를 목적으로하는 것이다.

또한, 벤토나이트 펠럿을 투입할 때 많은 양을 한꺼번에 투입하면 가라앉는 동안 팽창하여 벤토나이트층이 형성되어야하는 위치를 벗어나서 플러그를 형성할 수도 있어 작업의 주의가 필요하고, 벤토나이트층 형성 과정중에 계속적으로 측정하여 플러그 형성에 따른 간극수압의 변화를 기록하는 것이다.

이후, 시추 케이싱 제거 전에 벤토나이트층 상측의 나머지 시추공 공간부를벤토나이트(Bentonite)와 시멘트 그라우트(Cement Grout)의 혼배합물(14)로 주입 충전한 다음 케이싱을 완전히 제거한다.

이와 같이 간극수압계의 설치가 완료된 후에는 계측하고자 하는 해당 연약지반의 초기 계측을 수행하여 그 측정치를 기록하게 되는 것이며, 이러한 간극수압계를 통해 시공전의 연약지반 지층의 특성을 파악하여 정밀하고 안전한 건설공사를 수행할 수 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 간극수압계측방법은 다음과 같은 문제를 안고 있었다.

첫째, 간극수압계의 설치위치가 변화한다는 점이다.

간극수압계가 설정된 계측심도의 정확한 수압을 측정하기 위해서는, 그 정확한 계측심도에 장기간에 걸쳐 위치할 것이 요구된다.

그러나, 성토부지 기타 연약지반의 경우 지속적인 지반의 침하가 일어나는데, 종래와 같은 계측방법에 있어서는 지반의 침하와 함께 간극수압계의 설치위치도 변화하는바, 설정된 계측심도의 간극수압 측정이 불가능하다는 문제가 제기되었다.

둘째, 시스템의 내구성이 취약하다는 점이다.

간극수압계의 측정값은 배선(23)을 통해 상부의 데이터 로거 등으로 전달되는데, 이러한 배선(23)이 벤토나이트 펠럿(13) 기타 토사 등에 그대로 매몰된 구성을 취하는바, 배선의 보호가 이루어지지 않아, 시스템의 손상의 우려가 대단히 높다는 문제가 제기되었다.

셋쩨, 매우 연약한 지반의 경우 사실상 설치가 불가능하다는 점이다.

원지반 점성토층이 매우 연약한(N치, 0∼1정도) 경우, 시추장비를 이용하여 시추공(10)을 천공 후 케이싱을 설치한 상태로 간극수압계를 설치 하게 되면 케이싱 안쪽으로 매우 연약한 점성토가 밀려 들어와 모래주머니에 넣어진 센서(22)가 설치계측심도(D)에 정확하게 도달하지 못하는 문제점이 발생되며, 밀려드는 점성토 제거작업을 위한 시간과 비용이 상승되는 것은 물론, 점성토 유입이 심할 경우 설치 자체가 어렵다는 문제가 제기되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 간극수압계의 설치위치가 고정되어 정확한 측정값의 취득이 가능하고, 시스템의 내구성이 우수하며, 매우 연약한 지반의 경우에도 측정이 가능하도록 하는 간극수압계측시스템 및 방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 측벽에 관통공(110)이 형성되고, 하단에 암반층(3)에 고정되기 위한 고정부(120)가 형성된 관체(100); 상기 관통공(110)을 통해 물이 유입됨과 아울러, 유입된 물이 상기 관체(100)의 내부영역에 유출되지 않도록 상기 관체(100) 내부에 설치된 수용부재(130); 상기 수용부재(130) 내부에 장착된 간극수압계(200);를 포함하는 간극수압계측시스템을 제시한다.

상기 관통공(110)에는 물 이외의 이물질이 투과하지 못하도록 필터(111)가 장착된 것이 바람직하다.

상기 관통공(110)은 길이방향으로 간격을 두고 복수가 형성되고, 상기 수용부재(130) 및 간극수압계(200)는 상기 복수의 관통공(110)이 형성된 위치에 각각 장착된 것이 바람직하다.

상기 관체(100)의 관입 시 토사와의 교란을 최소화하도록, 상기 관체(100)는 원통형 구조이고, 상기 관체(100)의 외면에는 돌출부가 형성되지 않은 매끄러운 구 조인 것이 바람직하다.

상기 관체(100)의 상부에는 상기 간극수압계(200)의 데이터를 전송받아 저장하기 위한 데이터 로거(300)가 설치되고, 상기 관체(100)의 내부영역에는 상기 간극수압계(200)와 상기 데이터 로거(300)를 연결하는 배선(210)이 설치된 것이 바람직하다.

상기 관체(100)의 내부영역에는 상기 간극수압계(200) 이외의 타 장치와 상기 데이터 로거(300)를 연결하는 배선(210)이 설치된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 간극수압계측시스템을 이용한 간극수압계측방법으로서, 측정대상이 되는 지반(1)에 상하방향으로 천공 홀(2)을 형성하는 천공단계; 상기 천공 홀(2)을 통해 상기 관체(100)를 삽입하고, 상기 관체(100)의 하단 고정부(120)를 암반층(3)에 고정하는 관체 삽입단계; 상기 간극수압계(200)의 장착 위치에 해당하는 심도(D)의 간극수압을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극수압계측방법을 함께 제시한다.

상기 천공단계 이후 상기 관체 삽입단계 이전, 상기 천공 홀(2)을 통해 측정대상이 되는 지반(1)의 상기 암반층(3)까지의 심도를 계측하는 단계; 간극수압계측심도(D)를 설정하는 단계; 상기 관체(100)의 하단 고정부(120)가 상기 암반층(3)에 고정된 상태에서, 상기 간극수압계측심도(D)에 상기 간극수압계(200)가 위치하도록, 상기 관체(100)에 상기 관통공(110)을 형성하고, 상기 수용부재(130) 및 간극수압계(200)를 설치하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 천공단계 이후 상기 관체 삽입단계 이전, 상기 천공 홀(2)을 통해 측정 대상이 되는 지반(1)의 상기 암반층(3)까지의 심도를 계측하는 단계; 복수의 간극수압계측심도(D1,D2,D3,D4)를 설정하는 단계; 상기 관체(100)의 하단 고정부(120)가 상기 암반층(3)에 고정된 상태에서, 상기 복수의 간극수압계측심도(D1,D2,D3,D4)에 복수의 상기 간극수압계(200)가 각각 위치하도록, 상기 관체(100)에 복수의 상기 관통공(110)을 형성하고, 복수의 상기 수용부재(130) 및 간극수압계(200)를 설치하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 간극수압계의 설치위치가 고정되어 정확한 측정값의 취득이 가능하고, 시스템의 내구성이 우수하며, 매우 연약한 지반의 경우에도 측정이 가능하도록 하는 간극수압계측시스템 및 방법을 제시한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 간극수압계측시스템은 기본적으로, 측벽에 관통공(110)이 형성되고, 하단에 암반층(3)에 고정되기 위한 고정부(120)가 형성된 관체(100); 관통공(110)을 통해 물이 유입됨과 아울러, 유입된 물이 관체(100)의 내부영역에 유출되지 않도록 상기 관체(100) 내부에 설치된 수용부재(130); 수용부재(130) 내부에 장착된 간극수압계(200);를 포함하여 구성된다.

종래와 같이 간극수압계를 그대로 지반에 매몰하는 것이 아니라, 별도의 관체(100)를 암반층(3)에 고정하고, 이에 간극수압계(200)가 장착된 구성을 취함으로써, 지반의 침하가 발생하더라도 관체(100) 및 이에 장착된 간극수압계(200)는 설 치위치에 변함이 없을 것인바, 정확히 설정된 계측심도의 수압을 측정할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 간극수압계(200)가 고정된 관체(100)의 외부 영역에 설치되는 것이 아니라, 관체(100) 내부영역에 형성된 수용부재(130) 내부에 설치되는바, 관체(100) 기타 계측시스템의 외측 지반의 거동에 미치는 영향을 최소화할 수 있어, 지반의 침하에 따른 간극수압의 변화를 정확하게 측정할 수 있다는 효과가 있다.

이를 위해서는, 관체(100)의 관입 시 토사와의 교란을 최소화하도록, 관체(100)는 원통형 구조이고, 관체(100)의 외면에는 돌출부가 형성되지 않은 매끄러운 구조를 취하는 것이 더욱 바람직하다.

나아가, 수용부재(130)는 관체(100)에 형성된 관통공(110)을 통해 물이 유입됨과 아울러, 유입된 물이 관체(100)의 내부영역에 유출되지 않도록 설치되는바, 관체(100) 내부영역에 물이 유출됨에 따른 수압손실을 방지할 수 있어, 그 수용부재(130) 내부에 장착된 간극수압계(200)는 설정된 계측심도의 수압을 정확히 측정할 수 있는 것이다.

수용부재(130) 내부의 간극수압계(200)의 구체적 장착구조는 종래의 예를 따르면 된다.

관체(100)의 상부에는 간극수압계(200)의 데이터를 전송받아 저장하기 위한 데이터 로거(300)가 설치되고, 관체(100)의 내부영역에는 간극수압계(200)와 데이터 로거(300)를 연결하는 배선(210)이 설치된다.

상술한 바와 같이, 관통공(110)이 형성됨에 불구하고, 관체(100)의 내부영역 에는 물 및 기타 토사가 전혀 유입되지 않는바, 위 배선(210)의 손상을 방지할 수 있어 시스템 전체의 내구성을 증대할 수 있다.

관체(100)에 간극수압계(200) 이외에도 침하량 측정장치와 같은 타 장치가 함께 설치되는 경우에도, 관체(100)의 내부영역을 통해 이러한 타 장치와 데이터 로거(300)를 연결하는 배선(210)이 설치되도록 함으로써, 배선(210)의 손상을 방지하여 시스템의 내구성을 증대할 수 있다.

수용부재(130)에 물이 유입되도록 하는 관통공(110)에는 물 이외의 이물질이 투과하지 못하도록 필터(111)가 장착되는 것이 더욱 바람직하다.

상술한 하나의 시스템에 의해 복수의 계측심도(D1,D2,D3,D4)의 수압을 측정하기 위해서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 관통공(110)은 길이방향으로 간격을 두고 복수가 형성되고, 수용부재(130) 및 간극수압계(200)는 복수의 관통공(110)이 형성된 위치에 각각 장착된 구성을 취하면 된다.

이하, 본 발명에 의한 간극수압계측시스템을 이용한 간극수압계측방법에 관하여 설명한다.

측정대상이 되는 지반(1)에 상하방향으로 천공 홀(2)을 형성하고, 그 천공 홀(2)을 통해 측정대상이 되는 지반(1)의 암반층(3)까지의 심도를 계측한 후, 간극수압계측심도(D)를 설정한다.

관체(100)의 하단 고정부(120)가 암반층(3)에 고정된 상태에서, 간극수압계측심도(D)에 간극수압계(200)가 위치하도록, 관체(100)에 관통공(110)을 형성하고, 수용부재(130) 및 간극수압계(200)를 설치한다.

천공 홀(2)을 통해 이와 같이 구성된 관체(100)를 삽입하고, 관체(100)의 하단 고정부(120)를 암반층(3)에 고정한다.

간극수압계(200)의 장착 위치에 해당하는 심도(D)의 간극수압을 측정하고, 측정값은 배선(210)을 통해 데이터 로거(300)에 저장한다.

하나의 시스템에 의해 복수의 계측심도(D1,D2,D3,D4)의 수압을 측정하는 경우에는, 관체(100)를 구성함에 있어서, 복수의 간극수압계측심도(D1,D2,D3,D4)를 설정하고, 관체(100)의 하단 고정부(120)가 암반층(3)에 고정된 상태에서, 복수의 간극수압계측심도(D1,D2,D3,D4)에 복수의 간극수압계(200)가 각각 위치하도록, 관체(100)에 복수의 관통공(110)을 형성하고, 복수의 수용부재(130) 및 간극수압계(200)를 설치하면 된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 종래의 간극수압계측시스템의 구성도.

도 2 이하는 본 발명에 의한 간극수압계측시스템의 실시예를 도시한 것으로서,

도 2는 제1실시예의 구성도.

도 3은 도 2의 주요부 확대도.

도 4는 제2실시예의 구성도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 지반 2 : 천공 홀

3 : 암반층 100 : 관체

110 : 관통공 111 : 필터

120 : 고정부 130 : 수용부재

200 : 간극수압계 210 : 배선

300 : 데이터 로거 D,D1,D2,D3,D4 : 간극수압계측심도

Claims

측벽에 관통공(110)이 형성되고, 하단에 암반층(3)에 고정되기 위한 고정부(120)가 형성된 관체(100);

상기 관통공(110)을 통해 물이 유입됨과 아울러, 유입된 물이 상기 관체(100)의 내부영역에 유출되지 않도록 상기 관체(100) 내부에 설치된 수용부재(130);

상기 수용부재(130) 내부에 장착된 간극수압계(200);를

포함하는 간극수압계측시스템.
제1항에 있어서,

상기 관통공(110)에는 물 이외의 이물질이 투과하지 못하도록 필터(111)가 장착된 것을 특징으로 하는 간극수압계측시스템.
제1항에 있어서,

상기 관통공(110)은 길이방향으로 간격을 두고 복수가 형성되고,

상기 수용부재(130) 및 간극수압계(200)는 상기 복수의 관통공(110)이 형성된 위치에 각각 장착된 것을 특징으로 하는 간극수압계측시스템.
제1항에 있어서,

상기 관체(100)의 관입 시 토사와의 교란을 최소화하도록, 상기 관체(100)는 원통형 구조이고, 상기 관체(100)의 외면에는 돌출부가 형성되지 않은 매끄러운 구조인 것을 특징으로 하는 간극수압계측시스템.
제1항에 있어서,

상기 관체(100)의 상부에는 상기 간극수압계(200)의 데이터를 전송받아 저장하기 위한 데이터 로거(300)가 설치되고,

상기 관체(100)의 내부영역에는 상기 간극수압계(200)와 상기 데이터 로거(300)를 연결하는 배선(210)이 설치된 것을 특징으로 하는 간극수압계측시스템.
제5항에 있어서,

상기 관체(100)의 내부영역에는 상기 간극수압계(200) 이외의 타 장치와 상기 데이터 로거(300)를 연결하는 배선(210)이 설치된 것을 특징으로 하는 간극수압계측시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 간극수압계측시스템을 이용한 간극수압계측방법으로서,

측정대상이 되는 지반(1)에 상하방향으로 천공 홀(2)을 형성하는 천공단계;

상기 천공 홀(2)을 통해 상기 관체(100)를 삽입하고, 상기 관체(100)의 하단 고정부(120)를 암반층(3)에 고정하는 관체 삽입단계;

상기 간극수압계(200)의 장착 위치에 해당하는 심도(D)의 간극수압을 측정하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 간극수압계측방법.
제7항에 있어서,

상기 천공단계 이후 상기 관체 삽입단계 이전,

상기 천공 홀(2)을 통해 측정대상이 되는 지반(1)의 상기 암반층(3)까지의 심도를 계측하는 단계;

간극수압계측심도(D)를 설정하는 단계;

상기 관체(100)의 하단 고정부(120)가 상기 암반층(3)에 고정된 상태에서, 상기 간극수압계측심도(D)에 상기 간극수압계(200)가 위치하도록, 상기 관체(100)에 상기 관통공(110)을 형성하고, 상기 수용부재(130) 및 간극수압계(200)를 설치하는 단계;를

더 포함하는 것을 특징으로 하는 간극수압계측방법.
제7항에 있어서,

상기 천공단계 이후 상기 관체 삽입단계 이전,

상기 천공 홀(2)을 통해 측정대상이 되는 지반(1)의 상기 암반층(3)까지의 심도를 계측하는 단계;

복수의 간극수압계측심도(D1,D2,D3,D4)를 설정하는 단계;

상기 관체(100)의 하단 고정부(120)가 상기 암반층(3)에 고정된 상태에서, 상기 복수의 간극수압계측심도(D1,D2,D3,D4)에 복수의 상기 간극수압계(200)가 각각 위치하도록, 상기 관체(100)에 복수의 상기 관통공(110)을 형성하고, 복수의 상기 수용부재(130) 및 간극수압계(200)를 설치하는 단계;를

더 포함하는 것을 특징으로 하는 간극수압계측방법.