KR20160004772A - 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법 - Google Patents

토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160004772A
KR20160004772A KR1020140083727A KR20140083727A KR20160004772A KR 20160004772 A KR20160004772 A KR 20160004772A KR 1020140083727 A KR1020140083727 A KR 1020140083727A KR 20140083727 A KR20140083727 A KR 20140083727A KR 20160004772 A KR20160004772 A KR 20160004772A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measuring
plume
yield stress
average thickness
inclination angle
Prior art date
Application number
KR1020140083727A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101641870B1 (ko
Inventor
정승원
이춘오
박성식
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020140083727A priority Critical patent/KR101641870B1/ko
Publication of KR20160004772A publication Critical patent/KR20160004772A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101641870B1 publication Critical patent/KR101641870B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B1/00—Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
    • E02B1/02—Hydraulic models
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0075—Strain-stress relations or elastic constants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

토석류 항복응력 시험 장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법을 개시한다.
상기 토석류 항복응력 시험 장치는 지면과 고정되는 지지프레임(100); 건조토로 구성된 토석류 물질이 수용된 토석류 수용부(101)를 제공받으며, 상기 지지프레임(100)에 각도 조절이 가능하게 설치되어 상기 토석류 물질의 경사면을 제공하는 플룸(200); 및 상기 플룸(200) 내에 구비되며, 경사각에 따라 상기 플룸(200)의 하단부로 이동된 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 측정부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법{Debris flow yield stress measuring apparatus and debris flow yield stress measuring method using the same}
본 발명은 토석류의 항복응력을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법에 관한 것이다.
산사태는 강우와 지진에 의해 발생한다. 국내의 경우 하절기 집중호우에 의한 산사태 피해사례가 많다.
일단 산사태가 발생하면 사면의 토질특성, 침투수와의 혼합정도, 붕괴 규모에 따라 입경이 작은 점토(clays)에서 수 미터의 지름을 가진 거력(boulders)까지 다양한 물질들(materials)이 중력에 의해 아래로 흘러내리는 듯 움직이는 토석류(debris flow)가 발생한다.
산사태를 발생 전에 탐지하기는 현실적으로 많은 제약이 따르고 사전에 예측하더라도 경보까지 상당한 시간이 요구된다. 대부분의 토석류는 상당한 이동거리와 이동속도를 가지므로 도심지역과 산악지역에 관계없이 적지 않은 인명피해와 재산피해를 초래한다. 토석류의 이동거리와 이동속도는 토석류의 유동성(mobility)으로 표현되며, 토석류에 함유된 토석류 물질(debris flow material)의 항복응력(yield stress)에 의해 평가된다.
하지만 토석류의 이동거리와 이동속도를 사전에 평가할 수 있다면, 산사태 발생가능지역에 대한 방재시설에 대비할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라, 토석류가 사회간접시설과 시설물에 미치는 충격력을 산정할 수 있고 이에 대한 보다 높은 신뢰성과 안정성을 갖춘 사방시설을 설계할 수 있다.
한편, 종래의 발명(특허출원번호 제10-0878139호)은 토석류의 함수비에 따라 평지에서 확산되는 정도를 관측할 뿐, 사면의 압밀정도와 경사도에 따라 경사면에서 발생되는 토석류의 항복응력을 측정하지 못함에 따라 토석류의 위험성(risk)을 평가하는데 부분적인 제약을 받아왔으며, 이로 인한 토석류 발생 양상과 유동성에 따른 피해 확산 규모를 정확하게 예측할 수 없는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 토석류의 발생양상과 유동성을 예측할 수 있는 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 토석류 항복응력 측정 방법을 제시하고자 한다.
대한민국 특허등록번호 제10-0878139호 (발명의 명칭: 산사태 모의 실험장치)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 토석류의 항복응력을 측정함으로써, 토석류의 발생양상과 유동성을 예측할 수 있는 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치는 지면과 고정되는 지지프레임(100); 건조토로 구성된 토석류 물질이 수용된 토석류 수용부(101)를 제공받으며, 상기 지지프레임(100)에 각도 조절이 가능하게 설치되어 상기 토석류 물질의 경사면을 제공하는 플룸(200); 및 상기 플룸(200) 내에 구비되며, 경사각에 따라 상기 플룸(200)의 하단부로 이동된 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 측정부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지프레임(100)은 상기 플룸(200)의 일단을 수직 방향으로 승하강시켜 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 경사각 조절부재(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 항복응력 측정부재(300)는 상기 플룸(200) 내에 구비되며, 상기 토석류 수용부(101) 내에 수용된 토석류 물질의 부피 및 밀도를 측정하는 부피/밀도 측정센서(310); 상기 플룸(200)의 경사각을 측정하는 경사각 측정센서(320); 상기 플룸(200)의 하단으로 이동된 상기 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 평균두께 측정부재(330, 331); 및 상기 부피/밀도 측정센서(310), 상기 경사각 측정센서(320), 상기 평균두께 측정부재(330, 331)에서 측정된 정보들을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 산출부(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 항복응력 산출부(340)는 아래의 [식]을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
[식]
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 항복응력(Pa),
Figure pat00003
는 토석류 물질의 밀도(g/cm3), g는 중력가속도(9.81 m/s2), h는 토석류 물질의 평균두께(cm),
Figure pat00004
는 경사각이다.
상기 플룸(200)은 표면 내로 상기 토석류 수용부(101)를 안착시키기 위한 타원 형상의 인입홈(201); 및 상기 인입홈(201) 내로 안착된 상기 토석류 수용부(101)를 상기 인입홈(201) 밖으로 토출시키기 위하여, 상기 인입홈(201) 내에 구비된 토출부재(202)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 평균두께 측정부재(330)는 상기 플룸(200)의 일측 상단에서 하단까지 구비되며, 기 설정된 높이로 승하강하는 지지판(330a); 상기 지지판(330a)의 표면에 일정한 간격으로 배열된 복수 개의 프루브(330b)들; 및 상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 연결된 전기전도도 측정센서(330c)를 포함하여, 상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 접촉된 단위 면적당 적층된 상기 토석류 물질의 두께에 따른 전기전도도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 평균두께 측정부재(331)는 음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 이용하여 상기 플룸(200)의 경사면의 단위면적당 적층된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 장치인 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법은 토석류 물질을 수용한 토석류 수용부(101)를 플룸(200)의 표면상에 위치시키는 토석류 물질 제공단계(S110); 경사각 조절부재(150)를 구동시켜, 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 경사각 조절단계(S120); 상기 토석류 수용부(101) 내에 수용된 상기 토석류 물질의 밀도/부피, 상기 플룸(200)의 경사각 및 상기 플룸(200)의 경사면을 따라 하단부로 이동한 토석류 물질의 평균두께를 각각 측정하는 데이터 측정단계(S130); 및 상기 데이터 측정단계(S130)에서 측정된 측정값들을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 산출단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 측정단계(S130)는 상기 플룸(200)의 표면에 수용된 토석류 물질의 밀도/부피를 측정하는 밀도/부피 측정단계(S131); 상기 플룸(200)의 하단부로 이동된 상기 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 평균두께 측정단계(S132); 및 상기 플룸(200)의 경사각을 측정하는 경사각 측정단계(S133)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 평균두께 측정단계(S132)는 전기전도도, 음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 항복응력 산출단계(S140)는 아래의 [식]을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력(
Figure pat00005
)을 산출하는 단계인 것을 특징한다.
[식]
Figure pat00006
여기서,
Figure pat00007
는 항복응력(Pa),
Figure pat00008
는 토석류 물질의 밀도(g/cm3), g는 중력가속도(9.81 m/s2), h는 토석류 물질의 평균두께(cm),
Figure pat00009
는 경사각이다.
본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치를 이용하면 산사태 발생시, 토석류의 밀도/부피와 경사면의 경사각을 이용하여 토석류의 항복응력을 산출할 수 있으며, 이를 통해 사면붕괴이후 토석류 발생 양상과 피해 확산 규모를 정확하게 예측할 수 있다는 이점을 갖는다.
이로 인해, 산사태로 인하여 확산지점에서의 피해가 발생하는 범위와 크기를 예측할 수 있어, 산사태로 인한 막대한 재산 피해와 인명 피해를 줄일 수 있는 효과가 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 차폐부재를 이용하여 토석류 물질을 수용하는 플룸의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 3은 플룸 내에 구비된 항복응력 측정부재를 나타낸 예시도이다.
도 4 내지 도 12는 본 발명의 토석류 항복응력 측정용 시험장치를 이용하여 토석류의 항복응력을 측정하는 과정을 순차적으로 나타낸 예시도로서,
도 4는 도 1 도시된 토석류 수용부를 플룸의 표면상에 위치시킨 상태를 나타낸 도이며,
도 5는 도 4에 도시된 플룸의 표면에 형성된 인입홈 내에 토석류 수용부가 안착된 상태를 나타낸 예시도이며,
도 6은 도 5에 도시된 인입홈 내로 토석류 수용부가 인입된 상태를 나타낸 예시도이며,
도 7은 경사각 조절부재를 이용하여 플룸의 경사각을 조절한 상태를 나타낸 예시도이며,
도 8은 도 7의 측면도이며,
도 9는 플룸의 경사면을 따라 이동하는 토석류 물질을 나타낸 예시도이며,
도 10은 플룸의 하단부로 이동되어 적층된 토석류 물질을 나타낸 예시도이며,
도 11은 플룸의 경사각을 수평으로 유지한 상태를 나타내며,
도 12는 평균두께 측정부재(330)를 이용하여 플룸의 하단부로 이동되어 적층된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 13은 평균두께 측정부재(331)를 이용하여 플룸의 하단부로 이동되어 적층된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 도 14에 도시된 데이터 측정단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치(1000)은 지지프레임(100), 플룸(200) 및 항복응력 측정부재(300)를 포함한다.
상기 지지프레임(100)은 지면과 고정 또는 이동가능한 프레임일 수 있다.
상기 플룸(200)은 토석류 물질이 수용된 토석류 수용부(101)를 제공받으며, 상기 지지프레임(100)에 각도 조절이 가능하게 설치되어 토석류 수용부(101)에 수용된 토석류 물질이 하단으로 이동시키는 경사면을 제공하는 기능을 수행한다. 토석류 물질은 현장토 재현을 원칙으로 하며, 흙의 포화도를 고려하여 건조토에서 습윤토까지 다양하게 함수비 상태를 조절할 수 있다.
또한, 상기 플룸(200)은 일단이 상기 지지프레임(100)의 상부 프레임(111)에 고정되고, 표면에 상기 토석류 수용부(101)를 수용하기 위한 링 형상, 보다 바람직하게는 타원 형상 또는 유선형의 인입홈(201)이 구비된다.
여기서, 상기 인입홈(201) 내에는 내부에 인입된 상기 토석류 수용부(101)를 상부로 토출시키기 위한 토출부재(202)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 인입홈(201) 내에 토석류 수용부(101)가 인입될 경우, 상기 토출부재(202)는 하부로 돌출되며, 상기 토석류 수용부(101)를 외부로 토출할 경우, 사용자는 토출부재(202)를 상부방향으로 가압시킴으로써 상기 토석류 수용부(101)를 용이하게 토출시킬 수 있다.
다른 일 예로, 도 2를 참조하면, 상기 플룸(200)은 차폐부재(207)를 통해 토석류 물질을 수용할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 이때, 상기 차폐부재(207)는 플룸(200)의 양측면과 높이방향으로 탈착되는 판으로서, 플룸(200)의 경사각이 기 설정된 경사각으로 조절되는 동안 플룸(200)의 하단으로 토석류 물질이 이동을 차폐시키는 기능을 수행하며, 이후, 플룸(200)의 경사각 조절이 완료되면, 차폐부재(207)가 높이 방향으로 이탈됨에 따라 플룸(200)에 수용된 토석류 물질은 하단으로 이동하게 될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 플룸(200)의 하단부 표면에는 복수 개의 미세홀(203)들이 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 상기 복수 개의 미세홀(203)들은 이하에서 설명할 프루부(330b)가 플룸의 표면으로 돌출되기 위한 이동홀의 기능을 수행한다. 여기서, 상기 프루부(330b)는 플룸(200)의 하단부로 이동된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는데 사용된다. 상기 프루부(330b)의 상세한 설명한 이하에서 설명하도록 한다.
한편, 상기 지지프레임(100)은 상기 플룸(200)의 일단을 수직 방향으로 승하강시켜 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 경사각 조절부재(150)를 포함할 수 있으며, 상기 경사각 조절부재(150)는 유압식 또는 공압식으로 구동되는 승하강 조절장치로서, 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 기능을 수행한다.
다음으로, 상기 항복응력 측정부재(300)는 부피/밀도 측정센서(310), 경사각 측정센서(320), 두께 측정부재(330) 및 항복응력 산출부(340)를 포함한다.
상기 부피/밀도 측정센서(310)는 상기 플룸(200) 내에 구비되며, 상기 토석류 수용부(101) 내에 수용된 토석류 물질의 부피 및 밀도를 측정하는 기능을 수행한다.
상기 경사각 측정센서(320)는 상기 플룸(200)의 경사각을 측정하는 기능을 수행한다.
상기 평균두께 측정부재(330, 331)는 상기 플룸(200)의 하단으로 이동된 상기 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 기능을 수행한다.
본 발명에서는 제1 실시 예의 두께 측정부재(330) 및 제2 실시 예의 두께 측정부재(331)를 설명하도록 한다.
제1 실시 예의 평균두께 측정부재(330)는 전기전도도를 이용하여 플룸(200)의 하단에 이동된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 장치로서, 지지판(330a), 복수 개의 프루브(330b) 및 전기전도도 측정센서(330c)를 포함한다.
상기 지지판(330a)은 상기 플룸(200)의 일측 하단에 구비되며, 기 설정된 높이로 승하강된다.
상기 복수 개의 프르부(330b)는 상기 지지판(330a)의 표면에 일정한 간격으로 배열된다.
상기 전기전도도 측정센서(330c)는 상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 연되어, 상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 접촉된 단위 면적당 적층된 상기 토석류 물질의 두께에 따른 전기전도도를 측정기능을 수행한다.
따라서, 평균두께 측정부재(330)는 상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 접촉된 단위 면적당 적층된 상기 토석류 물질의 두께(h1 내지 hn)에 따른 전기전도도를 통해 상기 토석류 물질의 두께를 측정할 수 있다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 제2 실시 예의 두께 측정부재(331)는 음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 이용하여 상기 플룸(200)의 경사면의 단위면적당 적층된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 장치일 수 있다.
상기 항복응력 산출부(340)는 부피/밀도 측정센서(310), 경사각 측정센서(320), 평균두께 측정부재(330)에서 측정된 정보들을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 항복응력 산출부(340)는 아래의 [식]을 이용하여 토석류 물질의 항복응력(
Figure pat00010
)을 산출한다.
[식]
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
는 항복응력(Pa),
Figure pat00013
는 토석류 물질의 밀도(g/cm3), g는 중력가속도(9.81 m/s2), h는 토석류 물질의 평균두께(cm),
Figure pat00014
는 경사각이다.
따라서, 본 발명의 토석류 항복응력 측정용 시험 장치는 토석류 물질의 부피/밀도, 경사각 및 경사각에 따라 하부로 이동된 토석류 물질의 평균두께를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 산사태 현장과 같이 불규칙한 흐름의 진행방향을 갖는 토석류 물질의 경우에도 지점별 상이한 두께로 적층된 토석류 물질의 두께를 정확하게 측정한 후, 이를 통해 토석류 물질의 항복응력을 산출할 수 있다는 이점을 갖는다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정 방법을 설명하도록 한다.
도 4 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정 방법(S100)은 토석류 물질 제공단계(S110), 경사각 조절단계(S120), 데이터 측정단계(S130) 및 항복응력 산출단계(S140)를 포함한다.
상기 토석류 물질 제공단계(S110)는 토석류 물질을 수용한 토석류 수용부(101)를 플룸(200)의 표면상에 위치시키는 단계일 수 있다.
상기 경사각 조절단계(S120)는 경사각 조절부재를 구동시켜, 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 단계일 수 있다.
상기 데이터 측정단계(S130)는 상기 토석류 수용부(101) 내에 수용된 상기 토석류 물질의 밀도/부피, 상기 플룸(200)의 경사각 및 상기 플룸(200)의 경사면을 따라 하단부로 이동한 토석류 물질의 평균두께를 각각 측정하는 단계일 수 있다.
상기 항복응력 산출단계(S140)는 상기 데이터 측정단계(S130)에서 측정된 측정값들을 이용하여 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 단계일 수 있다.
보다 구체적으로, 토석류 물질 제공단계(S110)는 토석류 물질이 수용된 토석류 수용부(101)를 플룸(200)의 표면 상에 안착시키는 단계로서, 토석류 수용부(101)를 수평 또는 수직방향으로 이동시켜, 플룸(200)의 표면 상에 형성된 인입홈(201)에 안착시킨 후, 상기 인입홈(201) 내로 상기 토석류 수용부(101)를 하부 방향으로 가압시켜 상기 토석류 물질이 상기 플룸(200)의 표면에 노출되도록 수행하는 단계일 수 있다.
상기 경사각 조절단계(S120)는 경사각 조절부재(150)를 높이 방향으로 구동시켜, 상기 플룸(200)의 경사각을 기 설정된 경사각으로 조절하는 단계일 수 있다.
상기 데이터 측정단계(S130)는 토석류 수용부(101) 내에 수용된 토석류 물질의 부피/밀도, 상기 플룸(200)의 경사각 및 상기 플룸(200)의 경사면을 따라 하단부로 이동한 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 단계로서, 밀도/부피 측정단계(S131), 평균두께 측정단계(S132) 및 경사각 측정단계(S133)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 밀도 측정단계(S131)는 플룸(200)의 표면에 수용된 토석류 물질의 밀도/부피를 측정하는 단계일 수 있다.
상기 평균두께 측정단계(S132)는 플룸(200)의 하단부로 이동된 상기 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 단계일 수 있다.
상기 경사각 측정단계(S133)는 플룸(200)의 경사각을 측정하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 평균두께 측정단계(S132)는 전기전도도, 음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 이용하여 상기 플룸(200)의 경사면의 단위면적당 적층된 상기 토석류의 물질의 두께를 측정하는 단계일 수 있다.
다음으로, 상기 항복응력 산출단계(S140)는 상기 데이터 측정단계(S130)에서 측정된 측정값들을 아래의 [식]에 적용시켜 토석류 물질의 항복응력(
Figure pat00015
)을 산출하는 단계일 수 있다.
[식]
Figure pat00016
여기서,
Figure pat00017
는 항복응력(Pa),
Figure pat00018
는 토석류 물질의 밀도(g/cm3), g는 중력가속도(9.81 m/s2), h는 토석류 물질의 평균두께(cm),
Figure pat00019
는 경사각이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 항복응력 측정 방법을 이용하면 산사태 발생 시, 토석류의 밀도/부피, 경사각에 따라 이동된 토석류의 항복응력을 예측할 수 있어, 사면붕괴이후 토석류 발생 양상과 확산 규모를 정확하게 예측할 수 있다는 이점을 갖는다.
이로 인해, 토석류의 유동성에 따른 위험성 범위와 크기를 예측할 수 있어, 산사태로 인한 막대한 재산 피해와 인명 피해를 줄일 수 있는 효과가 달성될 수 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1000: 항복응력 측정용 시험장치 100: 지지프레임
101: 토석류 수용부 150: 경사각 조절부재
200: 플룸 201: 인입홈
202: 토출부재 203: 미세홀
207: 차폐부재 300: 항복응력 측정부재
310: 부피/밀도 측정센서 320: 경사각 측정센서
330, 331: 평균두께 측정부재 340: 항복응력 산출부
330a: 지지판 330b: 프루브
330c: 전기전도도 측정센서

Claims (11)

  1. 지면과 고정되는 지지프레임(100);
    토석류 물질이 수용된 토석류 수용부(101)를 제공받으며, 상기 지지프레임(100)에 각도 조절이 가능하게 설치되어 상기 토석류 물질의 경사면을 제공하는 플룸(200); 및
    상기 플룸(200) 내에 구비되며, 경사각에 따라 상기 플룸(200)의 하단부로 이동된 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 측정부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임(100)은,
    상기 플룸(200)의 일단을 수직 방향으로 승하강시켜 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 경사각 조절부재(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 항복응력 측정부재(300)는,
    상기 플룸(200) 내에 구비되며, 상기 토석류 수용부(101) 내에 수용된 토석류 물질의 부피 및 밀도를 측정하는 부피/밀도 측정센서(310);
    상기 플룸(200)의 경사각을 측정하는 경사각 측정센서(320);
    상기 플룸(200)의 하단으로 이동된 상기 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 평균두께 측정부재(330, 331); 및
    상기 부피/밀도 측정센서(310), 상기 경사각 측정센서(320), 상기 평균두께 측정부재(330, 331)에서 측정된 정보들을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 산출부(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 항복응력 산출부(340)는,
    아래의 [식]을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하며,
    [식]
    Figure pat00020

    여기서,
    Figure pat00021
    는 항복응력(Pa),
    Figure pat00022
    는 토석류 물질의 밀도(g/cm3), g는 중력가속도(9.81 m/s2), h는 토석류 물질의 평균두께(cm),
    Figure pat00023
    는 경사각인 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플룸(200)은,
    표면 내로 상기 토석류 수용부(101)를 안착시키기 위한 타원 형상의 인입홈(201); 및
    상기 인입홈(201) 내로 안착된 상기 토석류 수용부(101)를 상기 인입홈(201)밖으로 토출시키기 위하여, 상기 인입홈(201) 내에 구비된 토출부재(202)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 평균두께 측정부재(330)는,
    상기 플룸(200)의 일측 하단에 구비되며, 기 설정된 높이로 승하강하는 지지판(330a);
    상기 지지판(330a)의 표면에 일정한 간격으로 배열된 복수 개의 프루브(330b)들; 및
    상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 연결된 전기전도도 측정센서(330c)를 포함하여,
    상기 복수 개의 프루브(330b)들 각각과 접촉된 단위 면적당 적층된 상기 토석류 물질의 두께에 따른 전기전도도를 측정하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 평균두께 측정부재(331)는,
    음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 이용하여 상기 플룸(200)의 경사면의 단위면적당 적층된 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 장치인 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정용 시험장치.
  8. 청구항 제1항 내지 청구항 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 토석류 항복응력 측정용 시험장치를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법에 있어서,
    토석류 물질을 수용한 토석류 수용부(101)를 플룸(200)의 표면상에 위치시키는 토석류 물질 제공단계(S110);
    경사각 조절부재(150)를 구동시켜, 상기 플룸(200)의 경사각을 조절하는 경사각 조절단계(S120);
    상기 토석류 수용부(101) 내에 수용된 상기 토석류 물질의 밀도/부피, 상기 플룸(200)의 경사각 및 상기 플룸(200)의 경사면을 따라 하단부로 이동한 토석류 물질의 평균두께를 각각 측정하는 데이터 측정단계(S130); 및
    상기 데이터 측정단계(S130)에서 측정된 측정값들을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력을 산출하는 항복응력 산출단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 측정단계(S130)는,
    상기 플룸(200)의 표면에 수용된 토석류 물질의 밀도/부피를 측정하는 밀도/부피 측정단계(S131);
    상기 플룸(200)의 하단부로 이동된 상기 토석류 물질의 평균두께를 측정하는 평균두께 측정단계(S132); 및
    상기 플룸(200)의 경사각을 측정하는 경사각 측정단계(S133)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평균두께 측정단계(S132)는,
    전기전도도, 음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 항복응력 산출단계(S140)는,
    아래의 [식]을 이용하여 상기 토석류 물질의 항복응력(
    Figure pat00024
    )을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 토석류 항복응력 측정 방법.
    [식]
    Figure pat00025

    여기서,
    Figure pat00026
    는 항복응력(Pa),
    Figure pat00027
    는 토석류 물질의 밀도(g/cm3), g는 중력가속도(9.81 m/s2), h는 토석류 물질의 평균두께(cm),
    Figure pat00028
    는 경사각이다.
KR1020140083727A 2014-07-04 2014-07-04 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법 KR101641870B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140083727A KR101641870B1 (ko) 2014-07-04 2014-07-04 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140083727A KR101641870B1 (ko) 2014-07-04 2014-07-04 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160004772A true KR20160004772A (ko) 2016-01-13
KR101641870B1 KR101641870B1 (ko) 2016-07-22

Family

ID=55172664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140083727A KR101641870B1 (ko) 2014-07-04 2014-07-04 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101641870B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108051340A (zh) * 2017-10-25 2018-05-18 昆明理工大学 一种泥石流浆体动态屈服应力测量装置及其测量方法
CN109024467A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 昆明理工大学 一种不同沟床形态下的泥石流溃坝模拟实验装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814470B1 (ko) * 2007-08-10 2008-03-17 (주)바이텍코리아 토석류 산사태 모니터링 시스템 및 방법
KR100878139B1 (ko) 2008-07-10 2009-01-14 이동혁 산사태 모의 실험장치
KR101195403B1 (ko) * 2012-03-28 2012-10-29 한국지질자원연구원 산사태 유형별 흐름특성 재현을 위한 실내 모형시험장치
KR101270559B1 (ko) * 2012-10-09 2013-06-03 부산대학교 산학협력단 비점 및 lid 검정 모의기기
KR101390253B1 (ko) * 2013-03-19 2014-05-07 한국지질자원연구원 지형과 유동특성 제어를 통한 지상과 해저산사태 이동속도 및 충격하중 측정장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814470B1 (ko) * 2007-08-10 2008-03-17 (주)바이텍코리아 토석류 산사태 모니터링 시스템 및 방법
KR100878139B1 (ko) 2008-07-10 2009-01-14 이동혁 산사태 모의 실험장치
KR101195403B1 (ko) * 2012-03-28 2012-10-29 한국지질자원연구원 산사태 유형별 흐름특성 재현을 위한 실내 모형시험장치
KR101270559B1 (ko) * 2012-10-09 2013-06-03 부산대학교 산학협력단 비점 및 lid 검정 모의기기
KR101390253B1 (ko) * 2013-03-19 2014-05-07 한국지질자원연구원 지형과 유동특성 제어를 통한 지상과 해저산사태 이동속도 및 충격하중 측정장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108051340A (zh) * 2017-10-25 2018-05-18 昆明理工大学 一种泥石流浆体动态屈服应力测量装置及其测量方法
CN108051340B (zh) * 2017-10-25 2020-04-07 昆明理工大学 一种泥石流浆体动态屈服应力测量装置及其测量方法
CN109024467A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 昆明理工大学 一种不同沟床形态下的泥石流溃坝模拟实验装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101641870B1 (ko) 2016-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Performance of a large-scale slope model subjected to rising and lowering water levels
Lourenço et al. Failure process and hydrologic response of a two layer physical model: Implications for rainfall-induced landslides
Fleming et al. Review of lightweight deflectometer for routine in situ assessment of pavement material stiffness
Ethier et al. Three-dimensional hydrogeological modeling to assess the elevated-water-table technique for controlling acid generation from an abandoned tailings site in Quebec, Canada
KR101587266B1 (ko) 산사태 모사용 셀블럭 및 산사태 모사용 셀블럭을 이용한 산사태 모사 실험장치
KR101733144B1 (ko) 트랩도어를 이용한 터널굴착 모사장치와 이를 사용한 모형시험 장치
Leung et al. Field monitoring of an unsaturated saprolitic hillslope
KR101641870B1 (ko) 토석류 항복응력 측정용 시험장치 및 이를 이용한 토석류 항복응력 측정 방법
CN106501154A (zh) 模拟覆盖层降雨渗透的实验装置及方法
KR101242491B1 (ko) 토석류 내부충격력 측정장치
Guo et al. Experimental study of shallow mass movements on gully slopes and associated sediment under rainfall on the Chinese loess plateau
KR101774340B1 (ko) 상대밀도 조정 모형 실험 시스템 및 그 방법
Di Maio et al. Surface and deep displacements evaluated by GPS and inclinometers in a clayey slope
KR102219264B1 (ko) 지진에 의한 지반침하 측정방법
Fäcke et al. Assessing the vibrational frequencies of the Cathedral of Cologne (Germany) by means of ambient seismic noise analysis
Hasbargen et al. How predictable is local erosion rate in eroding landscapes?
Rahman et al. Kansas experience with stiffness-based quality control/quality assurance specifications for compaction of highway embankments
KR102011891B1 (ko) 지진 및 지반침하 측정수단
Cai et al. An experimental study on the hydromechanical behaviours of the evolution of postearthquake landslide deposits
Sako et al. Study of slope failure due to rainfall: a comparison between experiment and simulation
KR101426897B1 (ko) 산사태 퇴적물 부상량 측정장치
Tseng et al. Slip monitoring of a dip-slope and runout simulation by the discrete element method: a case study at the Huafan University campus in northern Taiwan
CN209025090U (zh) 一种基坑施工参数检测装置
López-Davalillo et al. Morphology and causes of landslides in Portalet area (Spanish Pyrenees): Probabilistic analysis by means of numerical modelling
KR102447572B1 (ko) 지진측정설비

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190626

Year of fee payment: 4