KR20130118566A - 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로브본체에 자력에 의해 동작하는 침하감지유니트와 수분의 접촉에 의해 동작하는 수위감지유니트를 일체로 각각 설치하는 구성으로 하나의 프로브에 의해 수위 및 침하를 동시에 측정토록 하면서 주변의 전자제품에 의한 간섭없이 수위및 침하를 정확하게 측정하도록 하는 수위 및 침하 측정장치에 관한 것이다.

Description

지하수위 및 침하 측정방법 및 장치{a measuring method and device for the sinking and the water level}
본 발명은 프로브본체에 자력의 상호 동작에 의한 접촉으로 침하를 감지하는 침하감지유니트와 수분의 접촉에 의해 동작하는 수위감지유니트를 일체로 각각 설치하는 구성으로 하나의 프로브에 의해 수위 및 침하를 동시에 측정토록 하면서 주변의 전자제품에 의한 간섭없이 수위 및 침하를 정확하게 측정하도록 하는 수위 및 침하 측정방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 지반은 여러 가지 요소에 의하여 침하 또는 융기되어 변형될 수 있으며, 그러한 변형은 예컨대 성토지반이나 연약지반 등과 같은 곳에서는 매우 크게 나타나게 된다.
이러한 지반침하 장소에 토목공사를 포함하는 건축물의 설계 및 시공에 있어서 많은 어려움이 따르고 있다.
또한, 터널공사나 터파기 공사 또는 도로공사를 할 경우, 작업에 사용되는 기계의 하중 및 진동으로 인하여 작업장은 물론, 그 주변의 지반에 침하 및 융기 현상이 발생하여 축조된 구조물이 기울어지거나 균열이 발생하며, 수도관이나 가스관이 어긋나는 등의 큰 피해가 발생될 수도 있다.
따라서, 공사중인 상태에서 주위 지반의 변형상태를 측정하여 간접피해가 발생하지 않게 미연에 방지하거나, 이미 건조된 구조물이라 하더라도 지속적으로 지반의 변형상태를 측정하여 그 구조물의 안정성을 유지하기 위한 수단으로 지반의 변형을 측정하는 방법이 이용되고 있다.
지반침하를 측정하는 대표적인 예로서 수준측량을 이용한 방법과 지표침하계를 이용한 방법이 알려져 있다.
상기 수준측량을 이용한 지반침하 측정방법은, 현장 부근에 굴착의 영향이 미치지 않을 부동점을 설치하고, 그 점을 기준으로 측정하고자 하는 위치의 침하판에 지지된 로드를 수준측량 하는 방법으로 침하량을 측정한다.
상기 지표침하계를 이용한 지반침하 측정방법은, 측정하고자 하는 지점의 부동층(암반)까지 천공하여 파이프를 부동층에 고정시킨 후, 부동층과 지표면의 차이를 측정하는 것으로 지표침하를 측정하는 것이다.
이와같은 기술과 관련되어 대한민국 실용신안등록 제416324호에 연약지반의 지하수위 및 침하 계측 구조에 관한 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 연약지반 상단에 안착되고 직사각 판재로 제작되며, 중앙에 침하봉 지지틀과 보호관 지지틀이 돌출되어 형성된 침하판(200); 침하봉 지지틀에 체결되고 강재로 제작되며, 길이방향 하부에 나사산이 형성되어 침하봉 지지틀과 나사식으로 체결되는 침하봉(250); 보호관 지지틀에 체결되는 원통형 파이프로, 하부에 투수공이 형성된 타입과 투수공이 없는 타입이 길이방향으로 연장되며, 일측에 나사산이 형성되는 침하봉 보호관(300'); 침하봉 보호관(300')을 길이방향으로 연장가능하도록 내주연에 나사산이 형성된 커플링(600); 침하봉 보호관(300')과 커플링(600)이 결합된 위치에는 중앙이 돌출되도록 형성되고 고무 재질로 제작된 커플링 보호재(700)가 외주를 감싸도록 설치되며, 상기 침하봉 보호관(300')은 성토층(130)의 상부로 돌출시켜 지하수위 측정기(900)를 이용하여 와이어(920)와 연결된 수위측정 센서(940)를 통해 성토층(130)의 지하수위 변화를 계측하도록 설치된다.
그러나, 상기와 같은 지하수위 및 침하 계측구조는, 지하수위와 침하를 계측하는 장비가 별도로 설치되어 설치 및 측정이 불편하게 되고, 침하봉은 고정설치하여야 하여 반복적인 사용이 불가능하게 되는 문제점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 하나의 프로브에 의해 수위 및 침하를 동시에 측정토록 하면서 주변의 전자제품에 의한 간섭없이 수위 및 침하를 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 재활용이 가능토록 되어 측정을 위한 원가를 절감할 수 있도록 하며, 간단한 구성으로 제작이 가능하면서 정확한 측정이 가능토록 하는 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 지중의 부동층까지 천공되는 작업공의 내측에 삽입되는 파이프의 외경측에 복수의 스파이더 마그네트가 설치되어 그라우팅 되고, 상기 스파이더 마그네트와 연동하도록 하면서 파이프의 내측에 삽입되는 프로브본체가 케이블을 통하여 케이블의 이동거리 산정이 가능한 권취기에 연결되고, 상기 프로브본체에는 자력에 의해 동작하는 침하감지유니트와 수분의 접촉에 의해 동작하는 수위감지유니트 및 지면을 감지하는 감지센서가 일체로 각각 구비되며, 상기 초기위에서 침하감지유니트와 수위감지유니트 및 감시센서의 동작시 그 위치를 측정토록 권취기의 이동거리감지유니트와 연동토록 제어부가 설치되는 리더아웃유니트가 구비되는 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치를 제공한다.
그리고, 본 발명의 침하감지유니트는, 스파이더 마그네트의 자력에 의해 회동되는 액튜에이터가 프로브본체에 힌지연결되고, 상기 액튜에이터에는 프로브본체의 스위치를 동작토록 하나 이상의 제1동작전극이 구비되는 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 수위감지유니트는, 침하감지유니트와 이격되는 위치인 프로브본체의 외경측에 동일 수평선상에서 서로 이격되는 위치에 서로다른 제2동작전극이 각각 설치되는 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치를 제공한다.
더하여, 본 발명의 감지센서는, 프로브본체가 부동층에 닿으면 동작토록 탄성설치 되면서 그 일측에 제3동작전극이 구비되는 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치를 제공한다.
계속하여, 본 발명의 제어부는, 감지센서의 동작시 권취기가 반대방향으로 회전되면서 그 이동거리를 정산토록 하고, 스파이더 마그네트의 정지위치에서 제1동작전극이 회전되어 동작되면서 이동거리를 산정하여 침하정도를 측정하며, 물에 의해 수평상태의 제3동작전극이 상호 연결될 때 이동거리를 산정하여 수위를 측정토록 설치되는 지하수위 및 침하 측정방법 및 장치를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 하나의 프로브에 의해 수위 및 침하를 동시에 측정하면서 주변의 전자제품에 의한 간섭없이 수위 및 침하를 정확하게 측정하고, 재활용이 가능하여 측정을 위한 원가를 절감하며, 간단한 구성으로 제작이 가능하면서 정확한 측정이 가능한 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 지하수위 및 침하 계측 구조를 도시한 측면도이다.
도2는 본 발명에 따른 지하수위 및 침하 측정상태를 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 측정장치를 도시한 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 측정장치에 의한 수위 및 침하의 측정상태를 도시한 측면도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하수위 및 침하 측정상태를 도시한 단면도이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정장치를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 지하수위 및 침하 측정상태를 도시한 단면도이고, 도3은 본 발명에 따른 측정장치를 도시한 사시도이며, 도4는 본 발명에 따른 측정장치에 의한 수위 및 침하의 측정상태를 도시한 측면도이고, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하수위 및 침하 측정상태를 도시한 단면도이며, 도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정장치를 도시한 단면도이다.
본 발명은, 지중(10)의 부동층(11)까지 천공되는 작업공(13)의 내측에 삽입되는 파이프(15)의 외경측에 복수의 스파이더 마그네트(20)가 설치되고, 상기 스파이더 마그네트(20)가 구비되는 파이프(15)가 작업공(13)의 내측에서 그라우팅 고정된다.
그리고, 상기 스파이더 마그네트(20)와 연동하도록 하면서 파이프(15)의 내측에 삽입되는 프로브본체(30)가 케이블(45)을 통하여 케이블의 이동거리 산정이 가능토록 설치되는 권취기(40)에 연결된다.
이때, 상기 권취기(40)에는 엔코더등의 이루어진 이동거리감지유니트(47)가 구비된다.
또한, 상기 프로브본체(30)에는 자력에 의해 동작하는 침하감지유니트(33)와 수분의 접촉에 의해 동작하는 수위감지유니트(35) 및 부동층(11)을 감지하는 감지센서(37)가 일체로 각각 구비된다.
더하여, 미리 설정된 초기 위치에서 침하감지유니트(33)와 수위감지유니트 (35)및 감시센서(37)의 동작시 그 위치를 측정토록 권취기(40)의 이동거리감지유니트(47)와 연동토록 제어부(55)가 설치되는 리더아웃유니트(50)가 구비된다.
그리고, 상기 침하감지유니트(33)는, 스파이더 마그네트의 자력에 의해 회동되는 액튜에이터(33a)가 프로브본체(30)에 힌지(33b)로서 연결되고, 상기 액튜에이터(33a)에는 프로브본체의 제1스위치(32)를 동작토록 하나 이상의 제1동작전극(33c)이 구비된다.
또한, 상기 수위감지유니트(35)는, 침하감지유니트(33)와 이격되는 위치인 프로브본체(30)의 외경측에 동일 수평선상에서 서로 이격되는 위치에 서로다른 제2동작전극(35c)이 각각 돌출 설치된다.
더하여, 상기 감지센서(37)는, 프로브본체(30)가 부동층(17)에 닿으면 동작토록 탄성설치 되면서 그 일측에 제3동작전극(37c)이 구비된다.
계속하여, 상기 제어부(55)는, 감지센서(37)의 동작시 권취기(40)가 반대방향으로어 케이블(45)이 감겨지면서 그 이동거리를 정산토록 하고, 스파이더 마그네트(20)의 정지위치에서 자성에 의해 제1동작전극(33c)이 회전되어 동작되면서 이동거리를 산정하여 침하정도를 측정하며, 물에 의해 수평상태의 제3동작전극(35c)이 상호 연결될 때 이동거리를 산정하여 수위를 측정토록 설치되는 구성으로 이루어진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도6에서 도시한 바와같이 본 발명은, 측정을 원하는 지중(10)에 작업공(13)을 부동층(11) 까지 천공하여 파이프(15)를 고정하고, 상기 파이프(15)는 저부에 복수의 관통공이 형성되어 내측에 물이 유입토록 설치된다.
이때, 상기 파이프(15)의 외경측에는 복수의 스파이더 마그네트(20)가 설치되어 작업공(13)의 벽면에 위치결정토록 된다.
그리고, 상기 스파이더 마그네트(20)가 구비되는 파이프(15)가 작업공(13)의 내측에서 그라우팅 고정되어 지중(10)의 침하 또는 융기가 발생되는 부동층(11)에 고정되는 파이프(15)를 중심으로 지중(10)에 고정되는 스파이더 마그네트(20)가 움직이도록 된다.
더하여, 상기 파이프(15)의 내측에는 지상의 권취기(40)에 케이블(45)을 통하여 권취되는 프로브본체(30)가 유입되어 부동층(11)으로 부터 수위까지의 거리 및 스파이더 마그네트(20)의 거리를 각각 측정하게 된다.
이때, 상기 권취기(40)에는 이동거리감지유니트(47)가 구비되어 측정신호의 전달시 케이블(45)이 풀리거나 감겨지는 거리를 측정토록 하고, 상기 이동거리감지유니트(47)의 회전수에 대한 거리를 산정하는 엔코더 등이 사용토록 된다.
또한, 상기 프로브본체(30)에는 스파이더 마그네트(20) 와의 상호 동작인 자력에 의해 동작하는 침하감지유니트(33)와 수면의 상부 또는 하부에서 물에 잠기거나 물에서 이탈될 때 수분의 접촉여부에 의해 동작하는 수위감지유니트(35)가 설치되어 침하 및 수위를 동시에 측정토록 설치된다.
그리고, 상기 프로브본체(30)의 하단부에는 중량체인 프로브본체(30)가 부동층(11)에 접촉시 동작토록 하는 감지센서(37)가 설치되어 거리산정을 위한 초기위치의 설정이 가능토록 된다.
즉, 상기 프로브본체(30)를 파이프(15)에 삽입한 후 프로브본체(30)가 부동층(11)에 닿으면 감지센서(37)가 동작하여 이동거리감지유니트(47), 침하감지유니트(33)와 수위감지유니트(35)에 동작신호를 공급토록 함으로써 에너지 소비를 최소화 할수 있게 되면서 거리산정이 가능토록 된다.
더하여, 상기 감제센서(37)의 동작에 의해 산정되는 초기 위치에서 프로브본체(30)를 상승시키면서 침하감지유니트(33)와 수위감지유니트(35)의 동작시 그 위치를 측정토록 권취기(40)의 이동거리감지유니트(47)에 의해 측정토록 한다.
이때, 상기 이동거리감지유니트(47)는 제어부(55)가 설치되는 리더아웃유니트(50)에 연결되어 측정위치를 각각 출력 또는 저장토록 한다.
그리고, 상기 침하감지유니트(33)의 동작은, 스파이더 마그네트의 자력에 의해 회동되는 액튜에이터(33a)가 프로브본체(30)에 힌지(33b)로서 연결되면서 상기 액튜에이터(33a)에는 프로브본체의 스위치(32)를 동작토록 하나 이상의 제1동작전극(33c)이 구비되어 스파이더 마그네트의 자장이 가장크게 작용하는 최단 근접거리에 제1동작전극이 접근하면 제1스위치를 동작시켜 초기 설치위치에서 침하등에 의해 이동되는 스파이더 마그네트의 이동거리를 산정함으로써 침하정도의 측정이 가능토록 된다.
또한, 상기 수위감지유니트(35)는, 침하감지유니트(33)와 이격되는 위치인 프로브본체(30)의 외경측에 동일 수평선상에서 서로 이격되는 위치에 서로다른 제2동작전극(35c)이 각각 설치되는 구성으로 프로브본체(30)가 물에 잠기거나 이탈되면서 물이 전극을 연결하는 스위치의 역활을 수행하여 수위를 측정하게 된다.
더하여, 상기 감지센서(37)는, 프로브본체(30)가 부동층(17)에 닿으면 동작토록 누름편(37a)이 탄성설치 되면서 그 일측에 제3동작전극(37c)이 구비되어 프로브본체의 중량에 의해 스위치를 동작토록 설치된다.
계속하여, 상기 제어부(55)는, 감지센서(37)의 동작시 권취기(40)가 반대방향으로어 케이블(45)이 감겨지면서 그 이동거리를 정산토록 하고, 스파이더 마그네트(20)의 정지위치에서 자성에 의해 제1동작전극(33c)이 회전되어 동작되면서 이동거리를 산정하여 침하정도를 측정하며, 물에 의해 수평상태의 제3동작전극(35c)이 상호 연결될 때 이동거리를 산정하여 수위를 측정토록 하는 것이다.
10...지중 13...작업공
15...파이프 20...스파이더 마그네트
30...프로브본체 40...권취기
45...케이블

Claims (6)

  1. 부동층에 접촉될 때 동작되는 감지센서의 동작시 권취기가 반대방향으로 회전되면서 그 이동거리를 정산토록 하고,
    지중의 파이프에 설치되는 스파이더 마그네트의 대응되는 위치에서 자력에 의해 제1동작전극이 회전되어 접점될 때 감지센서에서 부터의 이동거리를 산정하여 침하정도를 측정하며,
    물에 의해 수평상태에 서로 이격되는 제3동작전극이 상호 연결될 때 감지센서에서 부터의 이동거리를 산정하여 수위를 측정토록 설치되는 지하수위 및 침하 측정방법.
  2. 지중의 부동층까지 천공되는 작업공의 내측에 삽입되는 파이프의 외경측에 복수의 스파이더 마그네트가 설치되어 그라우팅 되고, 상기 스파이더 마그네트와 연동하도록 하면서 파이프의 내측에 삽입되는 프로브본체가 케이블을 통하여 권취기에 연결될 때 상기 권취기는 케이블의 이동거리 산정이 가능토록 되고, 상기 프로브본체에는 자력에 의해 동작하는 침하감지유니트와 수분의 접촉에 의해 동작하는 수위감지유니트 및 부동층을 감지하는 감지센서가 일체로 각각 구비되며, 상기 부동층에서 산정되는 초기 위치에서 침하감지유니트와 수위감지유니트의 동작시 그 위치를 측정토록 권취기의 이동거리감지유니트와 연동하는 제어부가 출력값을 출력하는 리더아웃유니트에 설치되는 구성으로 이루어진 지하수위 및 침하 측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 침하감지유니트는, 스파이더 마그네트의 자력에 의해 회동되는 액튜에이터가 프로브본체에 힌지연결되고,
    상기 액튜에이터에는 프로브본체의 스위치를 동작토록 하나 이상의 제1동작전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 지하수위 및 침하 측정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수위감지유니트는, 침하감지유니트와 이격되는 위치인 프로브본체의 외경측에 동일 수평선상에서 서로 이격되는 위치에 서로다른 제2동작전극이 각각 돌출 설치되는 것을 특징으로 하는 지하수위 및 침하 측정장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 감지센서는, 프로브본체가 부동층에 닿으면 동작토록 탄성설치 되면서 그 일측에 제3동작전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 지하수위 및 침하 측정장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 감지센서의 동작시 권취기가 반대방향으로 회전되면서 케이블이 감겨질 때 그 이동거리를 정산토록 설치되고, 상기 스파이더 마그네트의 정지위치에서 제1동작전극이 회전되어 동작되면서 이동거리를 산정하여 침하정도를 측정하며, 물에 의해 수평상태의 제3동작전극이 상호 연결될 때 이동거리를 산정하여 수위를 측정토록 설치되는 것을 특징으로 하는 지하수위 및 침하 측정장치.
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