KR20120040528A - 토양전단시험장치 - Google Patents

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KR20120040528A
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Abstract

본 발명은 산림 토양의 전단 강도를 확인할 수 있는 토양전단시험장치에 관한 것으로, 토양이 채워지는 토양채움상자와, 상기 토양채움상자의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판과, 상기 안착판의 상부면에 서로 대향되도록 구비되는 한 쌍의 가이드레일이 구비되는 프레임; 토양이 채워질 수 있도록 상기 토양채움상자의 개방된 상부와 연결되는 전단상자가 구비되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 안착판의 상부면에 배치되는 이송판과, 상기 이송판의 일측과 제1로드셀을 매개로 연결되어 상기 안착판을 슬라이딩 이동시키는 제1구동모터가 구비되는 일면전단시험부; 및 상기 안착판 상에 배치되고 제2로드셀을 매개로 상기 전단상자의 양 측판과 연결되어 상기 양 측판을 좌,우 방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비되는 단순전단시험부;를 포함하고, 상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부를 통하여 토양에 부가되는 일면전단 또는 단순전단시험이 각각 개별적으로 수행되거나 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

토양전단시험장치{Shear Test Apparatus for soil}
본 발명은 산림 토양의 전단 강도를 확인할 수 있는 토양전단시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제의 산림 토양과 유사하게 토양이 충진된 하나의 전단상자를 공유하여 일면전단 또는 단순전단을 동시에 수행하거나 각각 개별적으로 수행함으로써 실제 현장에서 작용되는 산림 토양의 물리적 특성을 정확하게 시험하고 평가할 수 있는 토양전단시험장치에 관한 것이다.
산지 사면에서 발생하는 산사태 발생 메커니즘을 분석하기 위하여 산지 등에서 토양 시료를 채취한 후 전단장치를 이용하여 채취된 토양으로부터 여러 가지 물리적 특성을 측정함으로써 산림 토양에서의 토질강도를 측정하고 수목근계의 토질보강 매커니즘을 규명하고 있다.
이와 같이 산림 토양에서의 토질강도를 측정하기 위해서는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 상,하에 수직하게 적층된 층과 층 사이에 발생되는 전단력을 측정하는 일면전단시험과 횡방향에서 발생되는 힘에 의한 변형량을 측정하는 단순전단시험이 행해지고 있다.
이러한 일면전단 또는 단순전단시 발생되는 토양의 전단 강도를 측정하기 위한 토양전단시험장치는 보편적으로 일면전단 또는 단순전단 만을 개별적으로 시험할 수 있을 뿐 토양에 일면전단 및 단순전단을 동시에 행할 수 있는 시험 장치는 없는 실정이다.
산림 토양의 정확한 전단 강도를 확인하기 위해서는 일면전단과 단순전단의 개별적인 실험뿐만 아니라 일면전단 및 단순전단이 동시에 가해지는 환경에서 토양에 가해지는 전단 강도를 확인하는 것이 매우 중요하기 때문에 이를 해결하기 위한 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 전단상자를 공유하여 일면전단시험과 단순전단시험을 개별적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있는 토양전단시험장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 토양이 채워지는 토양채움상자와, 상기 토양채움상자의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판과, 상기 안착판의 상부면에 서로 대향되도록 구비되는 한 쌍의 가이드레일이 구비되는 프레임; 토양이 채워질 수 있도록 상기 토양채움상자의 개방된 상부와 연결되는 전단상자가 구비되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 안착판의 상부면에 배치되는 이송판과, 상기 이송판의 일측과 제1로드셀을 매개로 연결되어 상기 안착판을 슬라이딩 이동시키는 제1구동모터가 구비되는 일면전단시험부; 및 상기 안착판 상에 배치되고 제2로드셀을 매개로 상기 전단상자의 양 측판과 연결되어 상기 양 측판을 좌,우 방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비되는 단순전단시험부;를 포함하고, 상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부를 통하여 토양에 부가되는 일면전단 또는 단순전단시험이 각각 개별적으로 수행되거나 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1구동모터 및 제2구동모터에 동작신호를 출력하고 상기 제1로드셀 및 제2로드셀로부터 입력되는 신호를 분석하여 상기 전단상자에 채워진 토양에 부가되는 전단력을 산출하는 제어부가 더 포함될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전단상자의 양 측판은 상기 제2구동모터에 의해 좌,우 회동이 가능하도록 힌지를 매개로 상기 안착판과 연결되는 한편, 링크부를 매개로 서로 연결되어 동시에 회동되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전단상자는 내부에 채워진 토양에 수직응력을 가할 수 있도록 개방된 상부에 덮개판이 구비되고, 링크 구조로 형성된 수직응력부가 제3구동모터와 연결되는 한편, 상기 수직응력부가 제3로드셀을 매개로 상기 덮개판과 수직방향으로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 토양채움상자는 제1튜브를 매개로 수분공급수단과 연결되어 내부에 채워진 토양에 수분이 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 토양채움상자는 제2튜브를 매개로 마노미터와 연결되어 상기 수분공급수단에서 공급된 수분이 상기 토양 내에서 유동상태인지 또는 평형상태인지의 여부를 확인할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전단상자 내에 식생의 뿌리 또는 모의근계를 삽입한 후 이동식 인발시험기를 통하여 상기 식물의 뿌리에 대한 인발력을 측정할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 하나의 전단상자를 공유하여 일면전단시험과 단순전단시험을 개별적으로 수행하거나 동시에 수행함으로써 실제 산림 토양에 가해지는 정확한 전단강도를 측정하고 분석할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 단순전단과 일면전단을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명에 따른 토양전단시험장치의 전체적인 구성을 나타낸 개략도.
도 3은 도 2에 적용되는 토양전단시험장치를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 횡단면도.
도 6은 도 3의 종단면도.
도 7은 도 2에 적용되는 마노미터를 나타낸 도면.
도 8은 도 2에 적용되는 이동식 인발시험기를 나타낸 도면.
도 9는 도 8이 도 2에 적용된 상태를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토양전단시험장치(100)는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 토양이 채워진 하나의 전단상자(130)를 공유하여 일면전단시험 및 단순전단시험을 동시에 수행하거나 개별적으로 수행할 수 있도록 하는 것으로, 프레임(110), 일면전단시험부, 단순전단시험부 및 제어부(200)를 포함한다.
상기 프레임(110)은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부가 설치되는 곳으로, 내부에는 내부공간이 형성되어 전단 시험을 하기 위한 토양이 충진되는 토양채움상자(112)가 구비된다.
즉, 상기 프레임(110)의 중앙영역에는 상부면이 개방되고 하부면이 밀폐된 함체 형상의 토양채움상자(112)가 구비되어 상기 개방된 상부면을 통해 전단시험에 필요한 토양을 충진할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 상기 토양채움상자(112)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 개방된 상부측이 상기 프레임(110)의 상부면으로부터 일정높이 돌출되도록 배치되고, 상기 프레임(110)의 내부로 하부측이 일정길이 연장되도록 배치된다.
그리고, 상기 토양채움상자(112)의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판(114)이 구비된다.
이와 같은 안착판(114)의 상부면에는 한 쌍의 가이드레일(116)이 구비되어 상기 일면전단시험부가 상기 한 쌍의 가이드레일(116)을 따라 수평방향으로 이동될 수 있도록 한다.
이때, 상기 토양채움상자(112)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2튜브(118a,118b)를 매개로 수분공급수단(300) 및 마노미터(400)와 각각 연결될 수도 있다.
즉, 상기 수분공급수단(300)은 상기 토양채움상자(112)에 채워진 토양에 수분을 공급하여 상기 토양의 수분조건을 일정하게 유지시켜줌으로써 전단시험기의 토양채움상자(112)에 채워진 토양의 수분함유율을 실제 산림 토양의 수분함유율로 조정할 수 있게 된다.
또한, 상기 수분공급수단(300)이 놓여지는 하부단 높이를 조정하여 상기 토양채움상자(112)내로 공급되는 수위를 조정함으로써 데이터를 얻고자 하는 조건으로 상기 토양채움상자(112)에 채워진 토양의 수분함유율을 조정하여 다양한 수분 조건에서 토양에 발생되는 전단응력을 측정할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 토양채움상자(112)는 제2튜브(118b)를 매개로 상기 마노미터(400)와 연결시킴으로써 상기 수분공급수단(300)에 의해 상기 토양채움상자(112) 측으로 수분을 공급한 후, 토양채움상자(112)에 채워진 토양에서 공급된 수분이 유동상태인지 또는 평형상태인지의 여부를 확인할 수 있도록 한다.
이는 상기 수분공급수단(300)을 통해 토양채움상자(112) 측으로 공급된 수분은 일정시간 동안 토양 내에서 유동하게 되는데, 토양 내에서 수분이 유동된 상태에서 측정이 이루어지면 정확한 실험 결과를 얻지 못하기 때문이다.
이와 같은 마노미터(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 몸체(410)의 일면에 상기 제2튜브(118b)와 연결되는 중공의 관(420)이 수직하게 복수 개 배치되는 구조이며, 상기 복수 개의 관(420)에 채워지는 수분의 수위가 동일한 경우 상기 토양채움상자(112) 내에 채워진 토양에서 수분의 유동이 없는 평형상태임을 확인할 수 있다.
상기 일면전단시험부는 상기 안착판(114)의 상부면에 설치되어 상기 가이드레일(116)을 따라 이동시 발생되는 수평방향으로의 전단응력을 측정할 수 있도록 하는 것으로, 이송판(122), 제1로드셀(124), 전단상자(130) 및 제1구동모터(126)로 구성된다.
상기 이송판(122)은 중앙영역에 상기 토양채움상자(112)와 연통되는 일정높이의 전단상자(130)가 구비되어 시험하고자 하는 토양이 채워지며, 상기 한 쌍의 가이드레일(116)과 결합부(123)를 매개로 연결되어 구동력의 전달시 상기 가이드레일(116)을 따라 이동할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 이송판(122)의 일측은 제1로드셀(124)을 매개로 상기 프레임(110)의 상부면에 안착설치되는 제1구동모터(126)와 연결됨으로써 상기 제1구동모터(126)의 작동시 부가되는 구동력에 의해 상기 가이드레일(116)을 따라 이동되도록 한다.
상기 제1로드셀(124)은 상기 제1구동모터(126)와 상기 이송판(122)을 서로 연결하는 것으로, 상기 제1구동모터(126)에서 부가되는 하중 - 더욱 자세하게는 수평방향으로 부가되는 전단응력에 의해 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 발생되는 일면 전단강도를 측정하게 된다.
이와 같은 제1로드셀(124) 및 제1구동모터(126)는 전단상자(130)에 채워진 토양의 일면 전단강도를 측정하기 위해서 구비되는 것이며, 상기 제어부(200)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결되어 측정된 데이터 및 신호를 상기 제어부(200) 측으로 전달되게 된다.
한편, 상기 전단상자(130)는 상기 이송판(122)의 중앙영역에 상부가 개방되고 일정높이를 갖도록 전판(131), 후판(132) 및 양 측판(133)으로 이루어진다.
즉, 전판(131), 후판(132) 및 양 측판(133)으로 구성되어 상,하부가 개방된 내부공간(S2)을 형성하여 개방된 상부를 통해 토양이 채워지고 하부가 상기 토양채움상자(112)의 개방된 상부와 연결되어 토양이 상기 토양채움상자(112)의 바닥면으로부터 상기 전단상자(130)의 상부면까지 연속적으로 채워질 수 있도록 한다.
다시 말하면, 상기 전단상자(130) 및 상기 토양채움상자(112)의 내부공간(S1,S2)이 서로 연결되도록 하여 상기 전단상자(130) 및 토양채움상자(112)에 채워지는 토양이 서로 분리되지 않고 연속적으로 채워지도록 하는 것이다.
이로 인해 상기 제1구동모터(126)를 통해 구동력을 전달하여 상기 이송판(122)을 수평방향으로 이동시킴으로써 상기 전단상자(130) 내에 채워진 토양에 전단응력을 가하게 되는 것이다.
이때, 상기 전단상자(130)의 전판(131) 및 후판(132)은 상기 이송판(122)에 고정되도록 설치되는 반면, 상기 양 측판(133)은 상기 이송판(122)에 하부단이 힌지(142)를 매개로 연결되어 상기 힌지(142)를 중심으로 상부가 좌,우 방향으로 회동운동 될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 양 측판(133)은 한 쪽에서 하중이 가해지더라도 양 측판(133)이 일체로 거동할 수 있도록 링크구조로 형성되는 링크부(144)에 의해 연결됨으로써 하중 부가시 양 측판(133)이 동시에 회동되도록 한다.
상기 링크부(144)에 의해 일체로 거동되는 양 측판(133)은 상기 링크부(144)의 일측이 상기 이송판(122)의 일측에 구비되는 제2구동모터(146)와 제2로드셀(148)을 매개로 연결됨으로써 상기 제2구동모터(146)의 작동시 부가되는 구동력에 의해 상기 힌지(142)를 중심으로 좌,우 방향으로 선회운동을 하게 된다.
즉, 상기 제2구동모터(146)에 의해 하중이 부가되면 상기 전단상자(130)의 양 측판(133)은 "?"의 형상에서 "／／"의 형상으로 작동되는 것이다.
이와 같이 상기 전단상자(130)의 양 측판(133)이 상기 제2로드셀(148)을 매개로 상기 제2구동모터(146)와 연결되어 단순전단시험부를 구성함으로써 본 발명의 전단시험장치(100)는 하나의 동일한 전단상자(130)를 이용하여 토양에 가해지는 일면전단은 물론 단순전단도 하나의 시험기를 통해서 개별적으로 측정할 수 있게 된다.
더불어, 상기 단순전단시험부가 상기 일면전단시험부의 이송판(122) 상에 설치됨으로써 제1구동모터(126)를 통해 이송판(122)을 이송시켜 단순전단을 가함과 동시에 제2구동모터(146)를 통해 양 측판(133)이 선회운동되도록 함으로써 일면전단과 단순전단이 토양에 동시에 가해지는 경우의 정보도 측정할 수 있게 되는 것이다.
상기 제2로드셀(148)은 상기 제2구동모터(146)와 상기 링크부(144)를 서로 연결하는 것으로, 상기 제2구동모터(146)에서 부가되는 하중 - 더욱 자세하게는 수평방향으로 부가되는 전단응력에 의해 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 발생되는 단순 전단강도를 측정하게 된다.
이와 같은 제2로드셀(148) 및 제2구동모터(146)는 전단상자(130)에 채워진 토양의 단순 전단강도를 측정하기 위해서 구비되는 것이며, 상기 제어부(200)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결되어 측정된 데이터 및 신호를 상기 제어부(200) 측으로 전달되게 된다.
한편, 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 일면전단시험과 단순전단시험시 상기 전단상자(130)의 개방된 상부면을 덮는 덮개판(134)이 구비된다.
그리고 상기 덮개판(134)은 제3로드셀(154)을 매개로 수직응력부(150)와 연결되어 상기 전단상자(130)에 채워진 토양 측으로 수직응력을 가하도록 한다.
이때, 상기 수직응력부(150)는 상기 프레임(110)의 내부에 설치되는 제3구동모터(152)에 연결될 수 있도록 링크구조로 형성되며, 상기 제3구동모터에 의해 수직방향으로 작동되어 상기 덮개판(134)의 상부를 가압하게 된다.
이는 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 수직한 방향으로 하중을 전달함으로써 실제 산림에서 산지의 표층부는 물론 심층부에 위치되는 토양과 동일한 조건을 만들어 주기 위함이다.
이로 인해, 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 산지의 표층부 뿐만 아니라 산지의 심층부에 위치하는 토양에서 발생하는 전단강도도 정확하게 측정할 수 있게 되는 것이다.
상기 제어부(200)는 상술한 바와 같이 상기 제1,2구동모터(126,146)를 작동시켜 구동시키거나 상기 제1,2로드셀(124,148)에서 측정된 신호를 분석하여 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 부가되는 전단력을 산출하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 데이터로거(210) 및 컴퓨터(220)로 구성된다.
상기 데이터로거(210)는 상기 제1,2,3구동모터(126,146,152) 및 제1,2,3로드셀(124,148,154)과 전기적으로 연결되며, 여러가지 조작 패널이 구비되어 상기 제1,2,3구동모터(126,146,152)의 구동시 상기 전단상자(130)에 채워진 토양 측으로 실험하고자 하는 조건을 만족하는 적정한 응력이 부가되도록 하며, 상기 제1,2,3로드셀(124,148,154)에서 측정된 여러 가지 데이터를 수집한 후 상기 컴퓨터(220)로 전달하게 된다.
그리고 상기 컴퓨터(220)는 데이터를 분석할 수 있는 프로그램이 설치되어 상기 데이터로거(210)로부터 전달된 데이터를 분석하여 사용자가 화면을 통해 여러 가지 조건에서 상기 토양에 발생되는 전단강도를 용이하게 확인할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 이동식 인발시험기(500)가 구비되어 식물의 뿌리에 작용되는 인발장력을 측정할 수도 있다.
이때, 상기 전단상자(130)의 개방된 상부를 덮는 덮개판(134)에는 식생의 뿌리 또는 모의근계를 삽입할 수 있도록 삽입공(135)이 형성된다.
즉, 상기 인발시험기(500)는 하부에 바퀴와 같은 이동수단(512)이 구비된 인발프레임(110)이 구비되고, 상기 인발프레임(110)의 상부측에 제4구동모터(520)를 설치하고 상기 제4구동모터(520)에 의해 작동되는 파지부(530)를 구비하며, 상기 파지부(530)와 제4구동모터(520)를 제4로드셀(540)로 연결하도록 한다.
한편, 제4구동모터(520) 및 제4로드셀(540) 역시 상기 제어부(200)와 케이블을 매개로 연결된다.
상기 인발시험기(500)는 식생의 뿌리 또는 모의근계에서 발생되는 인발장력을 측정하기 위해서 본 발명의 전단상자(130)에 측정하고자 하는 식생의 뿌리나 모의근계를 위치시키고 토양을 충진시킨 후 상기 제4구동모터(520)를 작동시켜 상기 파지부(530)를 통해 식생의 뿌리나 모의근계를 들어올림으로써 뿌리나 모의근계의 인발장력을 측정하게 된다.
이와 같이 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 뿌리의 인발시험이 필요한 경우 상기 인발프레임(110)을 이동시켜 상기 파지부(530)가 전단상자(130)의 상부측에 위치되도록 함으로써 일면전단시험 및 단순전단시험에 사용되는 본 발명의 전단상자(130)를 단순히 공유하여 용이하게 시험을 할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 토양전단시험장치(100)의 사용과정을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 전단상자(130) 및 토양채움상자(112) 내에 토양을 충진한 후 개방된 상부를 덮개판(134)으로 덮어준다.
그 후, 상기 수분공급수단(300)에서 제1튜브(118a)를 통하여 상기 토양채움상자(112) 측으로 수분을 공급하고, 상기 마노미터(400)에서 수위를 확인하여 상기 토양 내에서 수분이 유동상태인지 또는 평형상태인지를 확인한다.
상기 토양의 수분이 평형상태를 이루게 되면, 제3구동모터(152)를 작동시켜 수직응력부(150)를 통하여 상기 덮개판(134)에 수직응력을 가하게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 데이터로거(210)에 구비된 제어판넬을 조작하여 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에 전단응력을 가하여 토양의 전단강도를 측정하게 된다.
즉, 일면전단시험을 하고자 하는 경우에는 상기 제1구동모터(126)를 작동시켜 상기 이송판(122)을 수평방향으로 슬라이딩되도록 하여 상기 이송판(122)의 이동에 의해 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양은 수평방향으로 일면 전단응력을 받게 된다.
이때, 상기 제1로드셀(124)에서 측정된 데이터는 상기 데이터로거(210) 및 컴퓨터(220)로 전달되어 사용자는 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에서 단순전단시 발생되는 토양의 전단강도를 확인할 수 있게 된다.
그리고, 단순전단시험을 하고자 하는 경우에는 상기 제2구동모터(146)를 작동시켜 전단상자(130)의 양 측판(133)이 "／／"방향이나 "＼＼"방향으로 회동되도록 함으로써 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양은 단순 전단응력을 받게 된다.
이와 같은 단순 전단응력은 상기 제2로드셀(148)을 통해 측정된 후 상기 데이터로거(210) 및 컴퓨터(220)로 전달되어 사용자는 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에서 일면전단시 발생되는 토양의 전단강도를 확인할 수 있게 된다.
한편, 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에 일면전단과 단순전단이 동시에 작동되는 경우의 전단강도를 확인하고 싶은 경우에는 상술한 바와 같이 상기 제1구동모터(126) 및 제2구동모터(146)가 동시에 작동되도록 함으로써 상술한 과정을 통해 사용자는 토양에 발생되는 전단강도를 확인할 수 있게 된다.
그리고, 인발시험을 하고자 하는 경우에는 상기 전단상자(130) 내에 식생의 뿌리나 모의근계를 위치시킨 후 토양을 충진시키고, 상기 전단상자(130) 내에 삽입된 식생의 뿌리나 모의근계를 상기 파지부(530)로 파지할 수 있도록 상기 이동식 인발시험기(500)를 이동시킨다.
그 후, 상기 수분공급수단(300)에서 제1튜브(118a)를 통하여 상기 토양채움상자(112) 측으로 수분을 공급하고, 상기 마노미터(400)에서 수위를 확인하여 상기 토양 내에서 수분이 유동상태인지 또는 평형상태인지를 확인한다.
상기 토양의 수분이 평형상태를 이루게 되면, 제3구동모터(152)를 작동시켜 수직응력부(150)를 통하여 상기 덮개판(134)에 수직응력을 가하게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 데이터로거(210)에 구비된 제어판넬을 조작하여 상기 전단상자(130) 내에 삽입된 식생뿌리나 모의근계를 상기 제4구동모터(520)를 작동시켜 파지부(530)를 통해 상기 식재된 식생의 뿌리 또는 모의근계 측에 인발력을 부가함으로써 제4로드셀(540)을 통해 데이터를 수집하여 인발장력을 측정하면 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 하나의 전단상자(130)를 공유하여 일면전단시험과 단순전단시험을 개별적으로 수행하거나 동시에 수행함으로써 실제 산림 토양에 가해지는 정확한 전단강도를 측정하고 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 별도의 이동식 인발시험기(500)를 구비하여 단순전단시험 및 일면전단시험에 사용되는 전단상자(130)를 공유하여 식생의 뿌리 또는 모의근계의 인발시험도 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 상기 토양채움상자(112)를 제1,2튜브를 매개로 수분공급수단(300) 및 마노미터(400)와 연결하여 실험하고자 하는 토양의 수분을 제어함으로써 다양한 조건에서 토양에 발생되는 전단강도를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 당업자는 이하의 특허청구범위를 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 설계변형 또는 수정사항들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.
100 : 전단시험장치 110 : 프레임
112 : 토양채움상자 114 : 안착판
116 : 가이드레일 118a, 118b : 제1,2튜브
122 : 이송판 123 : 결합부
124 : 제1로드셀 126 : 제1구동모터
130 : 전단상자 131 : 전판
132 : 후판 133 : 측판
134 : 덮개판 135 : 삽입공
142 : 힌지 144 : 링크부
146 : 제2구동모터 148 : 제2로드셀
150 : 수직응력부 152 : 제3구동모터
154 : 제3로드셀 200 : 제어부
210 : 데이터로거 220 : 컴퓨터
300 : 수분공급수단 400 : 마노미터
410 : 몸체 420 : 관
500 : 이동식 인발시험기 510 : 인발프레임
512 : 이동수단 520 : 제4구동모터
530 : 파지부 540 : 제4로드셀

Claims (7)

  1. 토양이 채워지는 토양채움상자와, 상기 토양채움상자의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판과, 상기 안착판의 상부면에 서로 대향되도록 구비되는 한 쌍의 가이드레일이 구비되는 프레임;
    토양이 채워질 수 있도록 상기 토양채움상자의 개방된 상부와 연결되는 전단상자가 구비되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 안착판의 상부면에 배치되는 이송판과, 상기 이송판의 일측과 제1로드셀을 매개로 연결되어 상기 안착판을 슬라이딩 이동시키는 제1구동모터가 구비되는 일면전단시험부; 및
    상기 안착판 상에 배치되고 제2로드셀을 매개로 상기 전단상자의 양 측판과 연결되어 상기 양 측판을 좌,우 방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비되는 단순전단시험부;를 포함하고,
    상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부를 통하여 토양에 부가되는 일면전단 또는 단순전단시험이 각각 개별적으로 수행되거나 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1구동모터 및 제2구동모터에 동작신호를 출력하고 상기 제1로드셀 및 제2로드셀로부터 입력되는 신호를 분석하여 상기 전단상자에 채워진 토양에 부가되는 전단력을 산출하는 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전단상자의 양 측판은 상기 제2구동모터에 의해 좌,우 회동이 가능하도록 힌지를 매개로 상기 안착판과 연결되는 한편, 링크부를 매개로 서로 연결되어 동시에 회동되도록 하는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전단상자는 내부에 채워진 토양에 수직응력을 가할 수 있도록 덮개판이 구비되고, 링크 구조로 형성된 수직응력부가 제3구동모터와 연결되는 한편, 상기 수직응력부가 제3로드셀을 매개로 상기 덮개판과 수직방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 토양채움상자는 제1튜브를 매개로 수분공급수단과 연결되어 내부에 채워진 토양에 수분이 공급되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 토양채움상자는 제2튜브를 매개로 마노미터와 연결되어 상기 수분공급수단에서 공급된 수분이 상기 토양 내에서 유동상태인지 또는 평형상태인지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단상자 내에 식생의 뿌리 또는 모의근계를 삽입한 후 이동식 인발시험기를 통하여 상기 식물의 뿌리에 대한 인발력을 측정하는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.
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