KR20110115870A - 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀 - Google Patents

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KR20110115870A
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Abstract

본 발명은 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀에 관한 것으로, 앵커 볼트의 터널 벽에 삽입되어 고정되는 측에 테이퍼 나사를 형성하고, 앵커 볼트의 공기 중에 노출되는 부위에 나사산을 형성하여 앵커 볼트 및 탄성부의 시공상 편의를 높일 수 있다. 또한, 터널 내부 벽의 암반 타입에 따라서 앵커 볼트의 길이를 적절히 선택항 시공함으로써 앵커 볼트를 터널 내부 벽에 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 탄성스프링 전체를 감싸는 커버를 부가하여 탄성스프링에 이물질의 침투를 막을 있어 탄성스프링의 탄성 감소를 방지할 수 있다. 또한, 숏크리트 타설 두께를 고려하여 탄성부의 길이를 적절하게 선택 시공함으로써 타겟이 숏크리트에 의하여 매립되지 않도록 할 수 있다. 또한, 양 방향 접이식 타겟을 채용함으로써 비산되는 파편이나 장비 운행 등으로 인한 타겟의 망실을 방지하여 계측 초기치를 조기에 확보할 수 있다.

Description

터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀{A pin for measuring a tunnel convergence and crown settlement}
본 발명은 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 테이퍼 나사를 채용한 앵커 볼트를 사용하여 시공상 편의를 높이고, 숏크리트의 두께를 고려하여 탄성부의 길이를 선택하여 시공함으로써 타겟이 숏크리트에 의하여 매립되는 것을 방지하고, 양 방향 접이식 타겟을 채용함으로써 터널의 막장부에 근접 설치 가능하고 발파영향에도 터널의 내공변위의 초기치를 조기에 확보할 수 있는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀에 관한 것이다.
오늘날 터널 시공 공법에는 새로운 첨단 공법이 나날이 개발되고 있다. 이때 가장 문제가 되는 것은 터널 내공의 변위로 인하여 터널 구조물이 붕괴하여 대형사고가 발생할 가능성이 있다는 점이다.
일반적으로 터널은 선상 구조물이라는 특수성 때문에 사전에 이루어진 지반조사로부터 파악된 정보는 제한적으로 이용된다. 발생 응력이나 지반 강도는 굴착 공법과 지보(支保)의 시공방법에 의해서도 변하므로 시공에 따른 지반의 거동 특성을 명확하게 측정하는 방법이 필요하다.
일반적인 터널 굴착공사의 경우, 암반을 굴착하여 지보공(支保工)을 형성한 후 지보공 내부의 암반 면에 형성된 균열의 진행을 방지하기 위하여 풍화암, 연암, 경암 등의 암(岩) 타입에 따라 구분하여 적절하게 숏크리트를 타설하는데, 이때 터널의 내공변위 및 천단변위를 계측하여 그 결과치를 시공에 반영함으로써 공사를 안전하게 진행할 수 있다.
대표적인 방법이 터널 내공에 반사판을 가진 타겟을 터널에 부착하고, 레이저 광선을 발사하여 그 타겟에서 반사되는 광선의 속도를 측정하여 터널의 길이(거리)를 파악하고, 또 소정의 기준점과의 각도 변위량을 측정하여 터널 내부의 내공 변위량을 파악하는 방법이다.
종래의 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀에 관한 문제점을 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 종래 앵커장치의 설치과정을 살펴보면, 우선 측정하고자 하는 지점에 앵커를 삽입시킬 수 있도록 구멍을 드릴링한 다음 앵커를 구멍에 삽입하여 그라우팅이나 레진 또는 시멘트 모르타르로 고정한다. 이는 건설장비(점보드릴)를 이용하여 터널의 벽을 천공하고 핀을 삽입한 후 레진으로 충전하여 고정시켜야 하는 등 시공상의 불편이 있다.
둘째, 앵커장치에 탄성부를 고정함에 있어서 대한민국 공개특허 10-2010-0009902에서는 볼트를 이용하고 있는데, 설치상 번거로움이 있고 볼트가 진동이나 충격 등으로 인하여 느슨하게 되는 경우 계측데이터의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
셋째, 터널 내부 벽의 암반이 여러 타입임에도 기존에는 앵커의 길이가 일정한 것을 사용하였는데, 암반이 약한 풍화암인 경우 앵커가 암반에 충분히 고정되지 않을 수도 있고 반대로 암반이 강한 경암인 경우는 필요 이상으로 과하게 고정되는 문제가 있었다.
넷째, 탄성부의 탄성스프링에 이물질이 유입되면 탄성스프링의 탄성력이 떨어져 외부의 충격을 흡수하는 성능이 감소하는 문제가 있다.
다섯째, 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 설치한 후 숏크리트를 타설하는 경우 타겟이 숏크리트에 매립될 수 있는 문제가 있다.
여섯째, 터널의 막장에 설치하는 경우 암반 발파로 인하여 비산되는 파편과의 충돌로 인하여 타겟이 망실 되어 터널 내공의 초기치를 계측할 수 없는 문제가 있고, 또한 장비 운행 등에 따른 타격으로 타겟이 망실 되는 문제가 있다.
상기 종래 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀에 있어서,
앵커 볼트의 터널 벽에 삽입되어 고정되는 측에 테이퍼 나사를 형성하여 앵커 볼트를 터널 벽에 삽입하여 고정하는데 있어서 시공상 편의를 높이고자 함을 목적으로 한다.
또한, 터널 내부 벽의 암반 타입에 따라서 앵커 볼트의 길이를 적절히 선택 시공하여 앵커 볼트를 터널 내부 벽에 안정적으로 고정함을 목적으로 한다.
또한, 앵커 볼트의 공기 중에 노출되는 부위에는 나사산을 형성하고 탄성부를 앵커 볼트에 나사 결합하여 앵커 볼트와 탄성부를 결합하는데 있어서 편의성을 높이고자 함을 목적으로 한다.
또한, 탄성스프링 전체를 감싸는 커버를 부가하여 탄성스프링에 이물질의 침투를 차단함을 목적으로 한다.
또한, 숏크리트 타설 두께에 따라서 탄성부의 길이를 적절하게 선택 시공하여 타겟이 숏크리트에 의하여 매립되지 않도록 함을 목적으로 한다.
또한, 양 방향 접이식 타겟을 채용함으로써 비산되는 파편으로부터 타겟을 보호하고 장비 운행 등으로 인한 타겟을 망실을 방지하여 터널의 막장 근접부에 설치할 수 있는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여,
터널의 내부 벽에 삽입되어 고정되는 앵커 볼트, 광(光) 반사가 일어나는 타겟부, 및 상기 앵커 볼트와 상기 타겟부의 사이에 위치하여 상기 앵커 볼트와 상기 타겟부에 고정되는 탄성부를 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 앵커 볼트는 터널의 내부 벽에 삽입되는 부분의 말단으로부터 초경 드릴 및 나사의 바깥지름이 점차 커지는 테이퍼 나사가 순차적으로 형성되고 공기 중으로 노출되는 부분에 수나사가 형성된 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 앵커 볼트의 길이는 터널의 내부 벽면의 암반의 상태를 고려하여 정하는 것을 특징으로 하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 탄성부가 탄성스프링, 상기 탄성스프링의 한쪽 끝에 결합하여 고정되고 상기 탄성스프링이 결합된 쪽의 반대쪽에 개구부가 있고 상기 개구부로부터 안쪽으로 일정 깊이의 원통형 홈이 형성된 상부 슬리브, 및 상기 탄성스프링의 다른 쪽 끝에 결합하여 고정되고 상기 탄성스프링이 결합된 쪽의 반대쪽에 개구부가 있고 상기 개구부로부터 안쪽으로 일정 깊이의 원통형 홈이 형성되고 상기 원통형 홈의 내면에 암나사가 형성된 하부 슬리브를 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 탄성부가 상기 탄성스프링 전체를 감싸는 커버를 더 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 커버가 열 수축 튜브인 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 탄성부의 길이가 숏크리트의 두께보다 큰 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 타겟부가 광을 반사하는 반사판, 상기 반사판이 부착된 금속 판재, 원통의 형상이고 상기 금속 판재가 상기 원통의 중심축 방향을 따라 용접되어 고정되고 상기 금속 판재가 용접된 부위로부터 원주 방향으로 대향되는 위치의 가운데 부위에 홈이 형성된 회동부, 상기 회동부의 상기 원통의 내부를 관통하여 결합되고 상기 회동부가 회동이 가능한 고정봉, 상기 고정봉의 양단을 수납하여 고정봉이 회동하지 않도록 고정하는 수납부, 상기 고정봉이 내부를 관통하여 결합되고 상기 회동부와 상기 수납부 사이에 위치하는 비틀림 코일 스프링, 상기 수납부가 상면에 용접되어 고정되고 중심부가 천공된 지지 패널, 및 상기 회동부의 회동을 방지하는 회동방지수단을 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
또한, 상기 회동방지수단이 상기 회동부에 형성된 홈에 일부가 수납되고 상기 탄성부의 상부 슬리브의 홈에 수납되는 구슬, 및 상기 탄성부의 상부 슬리브의 홈에 수납되고 상기 구슬에 탄성력을 가하여 상기 구슬을 상기 회동부에 형성된 홈에 밀착시키는 압축 코일 스프링을 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀을 개시한다.
본 발명에 의하면,
앵커 볼트의 터널 벽에 삽입되어 고정되는 측에 테이퍼 나사를 형성하여 앵커 볼트를 터널 벽에 삽입하여 고정하는데에 있어서 시공상 편의가 높아진다.
또한, 앵커 볼트에 테이퍼 나사를 채용함으로써 앵커 볼트를 터널 내부 벽에 고정함에 있어서 편의가 높아진다.
또한, 터널 내부 벽의 암반 타입에 따라서 앵커 볼트의 길이를 적절히 선택항 시공함으로써 앵커 볼트를 터널 내부 벽에 안정적으로 고정할 수 있다.
또한, 앵커 볼트의 공기 중에 노출되는 부위에 나사산을 형성하고 탄성부와 앵커 볼트를 나사 결합함으로써 앵커볼트에 탄성부를 결합하는데 있어 편리하다.
또한, 탄성스프링 전체를 감싸는 커버를 부가하여 탄성스프링에 이물질의 침투를 막을 있어 탄성스프링의 탄성 감소를 방지할 수 있다.
또한, 숏크리트 타설 두께를 고려하여 탄성부의 길이를 적절하게 선택 시공함으로써 타겟이 숏크리트에 의하여 매립되지 않도록 할 수 있다.
또한, 양 방향 접이식 타겟을 채용함으로써 비산되는 파편이나 장비 운행 등으로 인한 타겟의 망실을 방지할 수 있어 조기에 초기치를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀의 결합 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 앵커 볼트의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 탄성부의 결합 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 타겟부의 결합 구조도,
도 5a는 회동부가 회동되지 않은 상태에 대한 정면도,
도 5b는 회동부가 회동되지 않은 상태에 대한 측면 단면도,
도 5c는 회동부가 회동된 상태에 대한 측면 단면도,
도 5d는 타겟이 양 방향으로 회동 가능함을 나타내는 모식도.
이하에서는 도면 및 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 하기의 설명은 본 발명의 구체적 일례에 대한 것이므로, 비록 단정적, 한정적 표현이 있더라도 이는 특허청구범위로부터 정해지는 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀의 사시도이다.
터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀은 터널의 내부 벽에 삽입되어 고정되는 앵커 볼트(10), 광(光) 반사가 일어나는 타겟부(30), 상기 앵커 볼트와 상기 타겟부의 사이에 위치하여 상기 앵커 볼트와 상기 타겟부에 고정되는 탄성부(20)를 포함하여 구성된다.
타겟부(30)와 탄성부(20)는 용접에 의하여 부착되어 고정된다. 이 경우 볼트를 사용하여 고정하는 경우보다 우수한 구조적 안정성을 가지므로 신뢰도가 크고 더욱 정밀한 계측 데이터를 얻을 수 있다. 볼트로 고정하는 경우 막장에서의 발파나 설비의 운행 등으로 인한 진동이나 충격에 의하여 볼트가 느슨하게 될 수도 있어 신뢰성 있는 계측 데이터를 얻을 수 없다.
앵커 볼트(10)와 탄성부(20)는 나사결합에 의하여 고정되며, 해당 부분에서 상술한다.
도 2는 본 발명에 따른 앵커 볼트(10)의 사시도이다.
앵커 볼트(10)에 있어서, 터널의 내부 벽에 삽입되는 쪽의 말단에 형성된 상기 초경 드릴(11)의 끝 부분에는 다이아몬드나 텅스텐 카바이드 팁이 부착되어 있어 터널의 내부 벽 암반을 천공하는데 사용된다.
앵커 볼트(10)의 터널의 내부 벽에 삽입되는 쪽에 나사의 바깥지름이 점차 커지는 테이퍼 나사(12)를 채용하고 있다. 이로써 터널의 내부 벽을 천공함과 동시에 그 천공된 구멍에 앵커 볼트(10)를 밀착되게 고정할 수 있다.
따라서 터널의 내부 벽을 천공하기 위하여 별도의 건설장비를 사용할 필요가 없으며 또한 앵커 볼트(10)를 터널의 내부 벽에 고정하기 위하여 모르타르나 레진을 충진할 필요도 없다.
만약 터널의 내부 벽의 암반이 강도가 약한 풍화암이나 연암인 경우에는 앵커 볼트(10)가 밀착 고정되지 않을 수도 있는데 이때에는 종래처럼 모르타르나 레진을 충진하여 고정할 수 있다.
앵커 볼트(10)의 공기 중으로 노출된 부위에는 수나사(13)가 형성되어 있다. 앵커 볼트(10)를 먼저 터널의 내부 벽에 고정한 후, 앵커 볼트(10)의 공기 중으로 노출된 수나사(13)에 탄성부(20)의 하부 슬리브(21)를 돌려서 결합한다. 즉 앵커 볼트(10)와 탄성부(20)는 나사 결합에 의하여 고정된다. 따라서 시공상 편의성이 증대된다.
터널의 내부 벽의 암반의 타입이 풍화암, 연암, 경암인지에 따라 앵커 볼트(10)의 길이를 각기 다른 것을 사용한다. 즉 터널의 내부 벽이 강도가 작은 풍화암인 경우에는 테이퍼 나사(12)의 길이가 큰 앵커 볼트(10)를 사용하고, 터널의 내부 벽이 강도가 큰 경암인 경우에는 테이퍼 나사(12)의 길이가 보다 작은 앵커 볼트(10)를 사용한다.
앵커 볼트(10)의 길이가 일정할 경우, 터널의 내부 벽이 강도가 작은 풍화암이면 앵커 볼트(10)가 터널 내부 벽에 안정적으로 고정되지 않을 수 있고, 터널의 내부 벽이 강도가 큰 암반이면 필요 이상의 힘으로 고정되기 때문이다.
터널의 내부 벽이 강도가 작은 풍화암인 경우에는 앵커 볼트(10)와 터널 내부 벽과 결합하는 길이를 크게 하여 앵커 볼트(10)가 터널 내부 벽에 안정적으로 고정되도록 하고, 터널의 내부 벽이 강도가 큰 경암인 경우에는 앵커 볼트(10)와 터널 내부 벽과 결합하는 길이를 감소시켜 재료를 절감할 수 있고, 암반을 천공하는데 있어서 노력을 줄일 수 있다.
풍화암의 경우는 길이가 50 내지 60센티미터인 앵커 볼트(10)를 사용하는 것이 바람직하고, 연암의 경우는 길이가 40 내지 50센티미터인 앵커 볼트(10)를 사용하는 것이 바람직하고, 경암의 경우는 길이가 25 내지 30센티미터인 앵커 볼트(10)를 사용하는 것이 바람직하다. 같은 종류의 암석이라도 구체적 상태는 각각 다르기 때문에 각각의 상태에 알맞은 앵커 볼트를 골라서 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 탄성부(20)의 결합 구조도이다.
탄성부(20)는 탄성스프링(24), 탄성스프링(24)의 한쪽 끝에 결합하여 고정되고 탄성스프링(24)이 결합된 쪽의 반대쪽에 개구부가 있고 개구부로부터 안쪽으로 일정 깊이의 원통형 홈이 형성된 상부 슬리브(25), 및 탄성스프링(24)의 다른 쪽 끝에 결합하여 고정되고 탄성스프링(24)이 결합된 쪽의 반대쪽에 개구부가 있고 개구부로부터 안쪽으로 일정 깊이의 원통형 홈이 형성되고 원통형 홈의 내면에 암나사가 형성된 하부 슬리브(21)를 포함하여 구성된다.
탄성스프링(24)은 스테인리스 강 탄소강 구리 합금 니켈 합금 등 금속재료일 수 있으며, 세라믹 또는 섬유강화플라스틱(FRP) 재질일 수 있다. 탄성스프링(24)은 터널의 막장에 근접하여 핀이 설치된 경우 암반 발파시 비산되는 파편에 의하여 타겟이 받는 충격을 흡수하고, 건설장비의 운행이나 암반의 발파 등으로 인한 진동을 흡수하여 타겟을 보호하고 계측의 정밀도 및 신뢰도를 높인다.
상부 슬리브(25)에는 원통형의 홈(26)을 형성하고, 상기 원통형의 홈(26)에는 압축 코일 스프링(37)과 구슬(36)이 수납된다. 상기 구슬(36)에 압축 코일 스프링(37)의 탄성력이 작용하고 이에 의하여 상기 구슬(36)은 회동부에 형성된 홈(38)에 밀착된다. 따라서 반사판(31)이 지지패널(35)과 수직을 유지하도록 한다. 압축 코일 스프링(37)과 구슬(36)은 스테인리스 강 탄소강 구리 합금 니켈 합금 등 금속재료일 수 있으며, 세라믹 또는 섬유강화플라스틱(FRP) 재질일 수 있다.
하부 슬리브(21)의 원통형 홈(23)의 내부에는 암나사(22)가 형성되어 있고, 여기에 앵커 볼트(10)의 수나사(13)가 결합한다. 앵커 볼트(10)에 탄성부(20)를 단순히 회전시켜 나사 결합할 수 있다. 따라서 시공상 편의가 증대된다.
탄성부(20)는 탄성스프링(24) 전체를 감싸는 커버(27)를 더 포함할 수 있다. 커버(27)는 플라스틱 재질이다. 탄성스프링(24) 전체를 감싸는 커버(27)를 탄성부(20)에 끼우고 커버(27)의 상단과 하단을 각각 상부 슬리브(25)와 하부 슬리브(21)에 압착시켜 고정할 수 있다. 또한, 커버(27)로서 열 수축 튜브를 사용할 수도 있는데, 탄성부(20)에 상기 열 수축 튜브를 끼우고 튜브 전체에 고르게 열을 가하여 튜브를 수축시켜 튜브 전체가 탄성부(20)에 밀착되게 할 수도 있고, 또는 열 수축 튜브의 양단에 열을 가하여 열 수축 튜브의 양단만 탄성부(20)의 상부 슬리브(25) 및 하부 슬리브(21)에 밀착시킬 수도 있다.
커버(27)는 탄성스프링(24)의 내부에 외부 이물질이 유입되는 것을 방지함으로써 탄성스프링(24)이 원래의 탄성력을 유지할 수 있도록 한다. 커버(27)가 없는 경우에는 숏크리트나 기타 이물질이 탄성스프링(24)의 내부로 침투하여 탄성스프링(24)의 본래 기능인 충격을 흡수하는 역할을 할 수 없어 터널의 내공변위 및 천단변위를 측정함에 있어 정밀하고 신뢰성 있는 데이타를 얻을 수 없다.
탄성부(20)의 길이는 숏크리트의 두께를 고려하여 결정한다. 터널의 내부 벽의 암반이 풍화암인 경우 3차에 걸쳐 숏크리트를 타설하는데 길이가 25 내지 30센티미터인 탄성부(20)를 사용하는 것이 바람직하고, 연암인 경우 2차에 걸쳐 숏크리트를 타설하는데 길이가 10 내지 15센티미터인 탄성부(20)를 사용하는 것이 바람직하고, 경암인 경우 1차 숏크리트만 타설하거나 또는 미타설 하는데 길이가 5센티미터인 탄성부(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 숏크리트의 두께를 미리 고려하여 탄성부(20)의 길이를 선택함으로써 이미 설치된 타겟이 숏크리트에 의하여 매립되지 않도록 할 수 있고 또한 재료를 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 타겟부(30)의 결합 구조도이다.
타겟부(30)는 광을 반사하는 반사판(39), 상기 반사판(39)이 부착된 금속 판재(31), 원통의 형상이고 금속 판재(31)가 상기 원통의 중심축 방향을 따라 용접되어 고정되고 금속 판재(31)가 용접된 부위로부터 원주 방향으로 대향되는 위치의 가운데 부위에 홈(38)이 형성된 회동부(32a), 회동부(32a)의 원통의 내부를 관통하여 결합되고 회동부(32a)가 회동이 가능한 고정봉(32b), 고정봉(32b)의 양단을 수납하여 고정봉(32b)이 회동하지 않도록 고정하는 수납부(34), 고정봉(32b)이 내부를 관통하여 결합되고 회동부(32a)와 수납부(34) 사이에 위치하는 비틀림 코일 스프링(33), 수납부(34)가 상면에 용접되어 고정되고 중심부가 천공된 지지 패널(35), 및 회동부(32a)의 회동을 방지하는 회동방지수단을 포함하여 구성된다.
반사판(39)은 터널의 내공변위 및 천단변위를 측정할 때 광을 반사하는 부위이다. 폴리염화비닐 재질로 제조된 반사 시트이며, 3차원 분석이 가능하다.
금속 판재(31)는 사각형이 바람직하나, 원형이거나 기타 다각형일 수도 있다. 금속 판재(31)는 스틸 재질이 바람직하나, 그 밖에 용접이 가능한 금속일 수도 있다.
반사판(39)은 금속 판재(31)의 양쪽 면에 부착한다. 터널의 막장 근접부에 설치하여 터널의 초기 변위 계측에 사용하였던 핀은, 터널의 굴착공사가 진행됨에 따라 광파기의 뒤쪽에 위치하게 되는데, 이 경우에도 반사판(39)이 금속 판재(31)의 양면에 부착되어 있어 이미 설치된 타겟을 계속하여 계측에 이용할 수 있다. 반사판(39)이 금속 판재(31)의 일면에만 부착되어 있는 경우에는 이미 설치된 타겟을 사용할 수 없다는 점과 비교하여 장점이다.
회동부(32a)는 원통의 형상으로서, 원통의 중심축 방향에 평행하게 금속 판재(31)가 용접되어 고정되고, 금속 판재(31)가 용접된 부위로부터 원주 방향으로 대향되는 위치의 가운데 부위에 홈(38)이 형성되어 있다.
회동부(32a)에 형성된 홈(38)은 구슬(36) 지름의 4분의 1 정도를 수납한다. 구슬(36)이 회동부(32a)에 형성된 홈(37)에 수납되는 정도는 구슬(36)의 지름의 4분의 1에 한정되는 것은 아니다. 일정 수준 이상의 외력이 반사판(39)에 가해질 경우 반사판(39)이 회동하여 반사판(39)이 망실되지 않는 정도면 족하다.
회동부(32a)에 형성된 홈(38)은 구슬(36)의 곡률 반경과 동일할 필요는 없으며, 원뿔형의 홈이어도 된다. 압축 코일 스프링(37)의 탄성력에 의하여 구슬(36)이 회동봉(32a)에 형성된 홈(38)에 밀착되면 반사판(39)이 본래의 위치를 유지할 수 있을 정도면 족한 것이다.
구슬(36)과 압축 코일 스프링(37)은 스테인리스 강 탄소강 구리 합금 니켈 합금 등 금속재료일 수 있으며, 세라믹 또는 섬유강화플라스틱(FRP) 재질일 수 있다.
도 5a 내지 도 5d를 통하여 반사판(39)의 회동에 대하여 상세하게 설명한다. 도 5a는 반사판(39)이 회동되지 않은 상태에 대한 정면도이고, 도 5b는 반사판(39)이 회동되지 않은 상태에 대한 측면 단면도이며, 도 5c는 반사판(39)이 회동된 상태에 대한 측면 단면도이다. 도 5d는 타겟이 양 방향으로 회동 가능함을 나타내는 모식도이다.
회동방지수단은 회동부(32a)에 형성된 홈(38)에 일부가 수납되고 탄성부(20)의 상부 슬리브(25)의 홈(26)에 수납되는 구슬(36), 및 탄성부(20)의 상부 슬리브(25)의 홈(26)에 수납되고 구슬에 탄성력을 가하여 구슬(36)을 회동부(32a)에 형성된 홈(38)에 밀착시키는 압축 코일 스프링(37)을 포함하여 구성된다.
압축 코일 스프링(37)의 탄성력에 의하여 구슬(36)이 회동부(32a)에 형성된 홈(38)에 밀착되어 결합하면 회동부(32a)는 회전하지 못하게 되고 반사판(39)은 본래의 위치를 유지하게 된다.
그러나 반사판(39)은 양 방향으로 회동(回動)이 가능하다. 회동부(32a)에 형성된 홈(38)에는 구슬 지름의 4분의 1 정도만 밀착되므로 일정 수준 이상의 외력이 가해지면 반사판(39)은 회동이 가능한 것이다. 도 4d에서 보는 바와 같이 타겟은 양 방향으로 회동이 가능하다.
따라서 발파에 의하여 비산되는 암석 파편이 반사판(39)에 충돌하거나 또는 건설장비 등의 운행에 의한 충돌이 발생하더라도 반사판(39)은 양쪽으로 회동되었다가 원래 위치로 복원되기 때문에 반사판(39)은 망실되지 않는다. 양 방향 접이식 타겟을 구현한 것이다. 터널 굴착 공사시 빈번히 발생하는 타겟의 망실을 방지하여 신뢰성 있는 변위 데이터를 얻을 수 있다.
회동된 회동부(32a)를 복원시키는 수단은 탄성력이 반대방향으로 작용하도록 배치된 2개의 비틀림 코일 스프링(33)이다. 외력에 의하여 회동부(32)가 회동된 경우 회동된 방향과 반대방향으로 작용하는 비틀림 코일 스프링(33)의 복원력에 의하여 원래 위치로 복원되고, 구슬(36)이 회동부에 형성된 홈(38)에 밀착되어 결합함으로써 반사판(39)은 다시 본래 위치를 유지하게 된다. 상기 비틀림 코일 스프링(33)은 스테인리스 강 탄소강 구리 합금 니켈 합금 등 금속재료일 수 있으며, 세라믹 또는 섬유강화플라스틱(FRP) 재질일 수 있다.
10: 앵커 볼트 11: 초경 드릴
12: 테이퍼 나사 13: 수나사
20: 탄성부 21: 하부 슬리브
22: 암나사 23, 26: 원통형 홈
24: 탄성스프링 25: 상부 슬리브
27: 커버
30: 타겟부 31: 금속 판재
32a: 회동부 32b: 고정봉
33: 비틀림 코일 스프링 34: 수납부
35: 지지 패널 36: 쇠구슬
37: 압축 코일 스프링 38: 회동부에 형성된 홈
39: 반사판

Claims (9)

  1. 터널의 내부 벽에 삽입되어 고정되는 앵커 볼트;
    광(光) 반사가 일어나는 타겟부; 및
    상기 앵커 볼트와 상기 타겟부의 사이에 위치하여 상기 앵커 볼트와 상기 타겟부에 고정되는 탄성부;
    를 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 앵커 볼트는,
    터널의 내부 벽에 삽입되는 부분의 말단으로부터 초경 드릴; 및 나사의 바깥지름이 점차 커지는 테이퍼 나사;가 순차적으로 형성되고,
    공기 중으로 노출되는 부분에 수나사가 형성된 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 앵커 볼트의 길이는 터널의 내부 벽면의 암반의 상태를 고려하여 정하는 것을 특징으로 하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  4. 제1항 에 있어서,
    상기 탄성부는,
    탄성스프링;
    상기 탄성스프링의 한쪽 끝에 결합하여 고정되고, 상기 탄성스프링이 결합된 쪽의 반대쪽에 개구부가 있고, 상기 개구부로부터 안쪽으로 일정 깊이의 원통형 홈이 형성된 상부 슬리브; 및
    상기 탄성스프링의 다른 쪽 끝에 결합하여 고정되고, 상기 탄성스프링이 결합된 쪽의 반대쪽에 개구부가 있고, 상기 개구부로부터 안쪽으로 일정 깊이의 원통형 홈이 형성되고, 상기 원통형 홈의 내면에 암나사가 형성된 하부 슬리브;
    를 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부는,
    상기 탄성스프링 전체를 감싸는 커버를 더 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버는 열 수축 튜브인 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성부의 길이가 숏크리트의 두께보다 큰 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 타겟부는,
    광을 반사하는 반사판;
    상기 반사판이 부착된 금속 판재;
    원통의 형상이고, 상기 금속 판재가 상기 원통의 중심축 방향을 따라 용접되어 고정되고, 상기 금속 판재가 용접된 부위로부터 원주 방향으로 대향하는 위치의 가운데 부위에 홈이 형성된 회동부;
    상기 회동부의 상기 원통의 내부를 관통하여 결합되고, 상기 회동부가 회동이 가능한 고정봉;
    상기 고정봉의 양단을 수납하여 고정봉이 회동하지 않도록 고정하는 수납부;
    상기 고정봉이 내부를 관통하여 결합되고, 상기 회동부와 상기 수납부 사이에 위치하는 비틀림 코일 스프링;
    상기 수납부가 상면에 용접되어 고정되고, 중심부가 천공된 지지 패널; 및
    상기 회동부의 회동을 방지하는 회동방지수단;
    을 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회동방지수단은,
    상기 회동부에 형성된 홈에 일부가 수납되고, 상기 탄성부의 상부 슬리브의 홈에 수납되는 구슬; 및
    상기 탄성부의 상부 슬리브의 홈에 수납되고, 상기 구슬에 탄성력을 가하여 상기 구슬을 상기 회동부에 형성된 홈에 밀착시키는 압축 코일 스프링;
    을 포함하는 터널의 내공변위 및 천단변위 측정용 핀.
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