KR20160029336A - 층별 침하계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층별 침하계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미리 준비된 침하계를 파이프에 결합 한 후 연약지반의 침하 관리를 위하여 이를 계측하기 위한 층별 침하계에 관한 것이다.
본 발명은 내부가 비어 있고, 외측부에 통공이 형성된 외부케이스, 상기 외부케이스의 내부에 밀폐 삽입되고, 내부가 비어있는 내부케이스, 상기 내부케이스의 외측부에 주회하여 결합되고, 스파이더가 외주부에 연장형성되는 마그네틱 감지 소자를 포함하여 구성되며, 상기 내부케이스 또는 외부케이스에 파이프가 체결 가능하여, 내부 케이스에 상하이동 가능하게 설치되고 외부 케이스로 보호되는 감지 소자가 주변 지반에 스파이더를 활착한 상태에서, 몰타르로 덮힌 후 주변 지반과 스파이더가 상하 이동되어도, 장공을 따라 감지 소자도 함께 이동하여 침하량을 정밀하게 계측할 수 있다.

Description

층별 침하계{MULTI-LAYER SETTLEMENT METER}

본 발명은 층별 침하계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부가 비어 있고, 외측부에 통공이 형성된 외부케이스, 상기 외부케이스의 내부에 밀폐 삽입되고, 내부가 비어있는 내부케이스, 상기 내부케이스의 외측부에 주회하여 결합되고, 스파이더가 외주부에 연장 형성되는 마그네틱 감지 소자를 포함하여 구성되며, 상기 내부케이스 또는 외부케이스에 파이프가 체결 가능하도록 하여, 마그네틱 감지 소자의 위치를 측정하는 기존 측정 계측선(Probe) 호환도 가능하면서, 미리 파이프의 최적 위치에 결합되어 준비된 침하계를 간단하게 설치하여 작업공정이 단순화될 수 있는 층별 침하계에 관한 것이다.

일반적으로 토목공사 중 항만, 공항, 택지조성, 플랜트, 하천제방, 도로, 댐 등의 공사들은 연약지반의 침하관리가 매우 중요하다.

이와 같은 연약지반의 침하 관리를 위하여 이를 계측하기 위한 목적으로 층별 침하계가 이용되고 있다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 일반적인 층별 침하계는 지중으로 천공을 형성한 후 다수의 층별 침하계가 장착된 기준 로드를 천공에 삽입한 후 기준 로드의 하단부가 지지층에 지지되도록 한 후 해당 층별 침하계가 위치한 심도의 침하를 계측하게 된다.

구체적으로는 층별 침하계가 천공에 삽입된 후 주변 지반에 활착된 상태로 되며, 이 상태에서 층별 침하계는 주변 지반과 함께 이동하게 되어 기준 로드에 대한 층별 침하계의 이동을 계측함으로서 해당 심도의 침하량을 계측할 수 있는 것이다.

따라서 종래의 각 연약층의 압밀량 측정은 각 층의 침하 상황 체크, Surcharge 재하 및 제거 시기 결정과, 층별침하계로 성토나 기초지반, 댐 등의 침하나 융기를 계측하는데 사용하며, 시트파일, 슬러리 월 및 터널이나 기둥 등의 상단부 구조물에 설치하고, 성토나 기초 지반부의 침하나 융기계측 제방 또는 사력댐의 수평변위를 계측한다.

한편 한국등록특허 제1080691호는 기준 로드에 대한 층별 침하계의 이동량과 층별 침하계의 경사도 변화를 함께 감지하여 보다 정확한 지반의 유동 상태를 확인할 수 있는 층별 침하계에 관한 것으로서, 천공에 삽입되어 주변 지반에 활착되기 위한 활착부와, 천공에 삽입된 기준 로드와의 상대 이동을 감지하기 위하여 상기 활착부의 연직 방향에 마련되는 감지부와, 상기 활착부와 상기 감지부를 고정 연결하는 연결부를 포함하여 이루어지는 층별 침하계에 있어서, 상기 감지부는, 상기 연결부에 연결되되 내부가 비어있는 원통형 박스 형태로서 상부덮개 및 하부덮개 각각에 기준 로드 관통구가 형성된 케이스;를 포함하여 이루어지나, 천공에 삽입되어 주변 지반에 활착되는 경우, 활착된 상태에서 천공의 하부로 이동 중 활착부와 이에 연결된 감지 소자의 위치가 변동되어, 기준 로드에 대한 층별 침하계의 최적 위치를 이탈할 수 있고, 이에 따라 침하량을 정확하게 감지할 수 없거나 측정이 불가능한 문제점이 발생한다.

또한 주변 지반에 고정된 스파이더와 이에 완전히 고정된 감지 소자는 상하 이동이 매우 어려워, 스파이더가 휘어질 수 있으며 정밀한 측정이 곤란하다.

한국등록특허 제1239673호는 연약지반의 지층별 침하량을 측정하기 위한 층별 침하계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이음관에 의해 축방향으로 길이변화가 가능하게 다단으로 연결되는 복수의 내관과, 상기 내관의 외측에 다단으로 삽입되고 축방향으로 수축이 가능하게 주름관 형태를 가진 복수의 외관과, 상기 외관의 외주면에 고정되는 링마그넷으로 구성되어, 지반의 각 지층이 침하될 때 내관 및 외관이 측방향으로 휘어지지 않고 축방향으로 길이가 줄어들거나 수축됨에 따라 링마그넷의 높이 변화를 통해 측정되는 지층별 침하량을 정밀하게 측정할 수 있도록 한 이중관을 이용한 다층성 지반용 층별 침하계에 관한 것이다.

그러나 외부에 노출된 링마그넷이 천공의 하부로 이동 중 그 위치가 변동되는 문제가 있고, 축방향으로 수축이 가능하게 주름관 형태를 가진 복수의 외관으로 인해 지반의 침하가 아닌 주름의 수축에 따른 링마그넷의 위치가 변동될 위험이 있어 정밀한 측정이 불가능한 문제가 있었다.

상술한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 연약지반의 외부 환경에 영향을 받지 않도록 마그네틱 감지 소자를 보호하는 내/외부케이스에 연결된 파이프를 천공에 삽입하여, 주변 지반에 활착되는 경우에도 감지 소자의 위치가 변동될 문제가 없고, 기준 계측선으로 이동의 제한을 거의 받지 않는 내부 케이스로 보호된 감지 소자의 위치를 판별하여, 정밀한 침하량을 통계화할 수 있는 층별 침하계를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 내부가 비어 있고, 외측부에 통공이 형성된 외부케이스; 상기 외부케이스의 내부에 밀폐 삽입되고, 내부가 비어있는 내부케이스; 상기 내부케이스의 외측부에 주회하여 결합되고, 스파이더가 외주부에 연장형성되는 마그네틱 감지 소자;를 포함하여 구성되며, 상기 내부케이스 또는 외부케이스에 파이프가 체결 가능하다.

일실시예에 있어서, 상기 내부케이스는, 몸체부; 상기 몸체부의 상측부에 결합되는 상측연결부; 상기 몸체부의 상측부에 결합되는 하측연결부; 및 상기 상측연결부와 하측연결부의 외주연에 형성되어 상기 외부케이스와 밀폐되도록 하는 오일링;을 포함하여 구성된다.

일실시예에 있어서, 상기 통공은 상기 외부케이스의 길이 방향으로 형성된 장공이다.

일실시예에 있어서, 상기 마그네틱 감지 소자는 측면에 지지역할을 하는 스파이더가 다수개 설치된다.

본 발명에 따르면 기존 측정 프로브(Probe) 호환도 가능하면서, 미리 파이프에 결합되어 준비된 침하계를 간단하게 설치하여 작업공정이 단순화될 수 있다.

본 발명에 따르면 내부 케이스에 상하이동 가능하게 설치되고 외부 케이스로 보호되는 감지 소자가 주변 지반에 스파이더를 활착한 상태에서, 몰타르로 덮힌 후 주변 지반의 침하에 따라 스파이더가 상하 이동되어도, 장공을 통해 스파이더와 연결된 감지 소자도 함께 연동하여 변화된 침하량을 정밀하게 계측할 수 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 층별 침하계가 외부 파이프에 노출되어 부착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 층별 침하계의 설치 상태의 일부분을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 층별 침하계의 분해 사시도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 층별 침하계의 내부케이스의 세부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 외부 케이스와 내부 케이스의 세부적인 구성을 보여주는 분해 사시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 층별 침하계에 대하여 도면을 참고하여 자세히 설명한다.

도 2 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명은 마그네틱 감지 소자(300), 내부케이스(200), 외부케이스(100)가 순서대로 상호간 결합되어 연약지반 등의 층별 침하량 계측을 위한 침하계이다.

본 발명의 일실시예에 따른 외부케이스(100)는 내부가 비어 있어 내부케이스(200)가 삽입될 수 있으며, 외측부에 통공이 형성된 케이스로서, 상기 통공은 상기 외부케이스(100)의 길이 방향으로 형성된 장공(110)임이 바람직하다.

내부케이스(200)는 외부케이스(100)의 내부에 밀폐 삽입되고, 내부가 비어있어 그 내부로 계측선(프로브)이 통과하여 층별 침하량을 비교 계측할 수 있도록 형성된 케이스로서, 각 케이스들(100, 200)이 최종 결합된 후 상/하측부로 파이프(1, 2)가 결합되고, 내부케이스(200)와 파이프(1,2) 내부를 동시에 관통하여 계측선이 삽입될 수 있다.

마그네틱 감지 소자(300)는 외경과 내경이 일정 높이를 갖고 중심부가 비어있는 도넛 형상이며, 도넛 자체가 마그네틱이거나 도넛 내부가 마그네틱 재료로 충진되어 있으며, 정밀한 계측을 위해 마그네틱 소자 중심부를 관통하는 구리 도선을 감아 사용할 수도 있다. 이 때, 구리 도선은 조밀하게 감는 것이 중요하며 계측선이 중심부를 통과할 때 전류 등의 변화를 읽어 정확한 위치를 계측한다.

마그네틱 감지 소자(300)의 삽입 방법은 내부케이스(200)의 외측부를 감싸면서 결합되도록 마그네틱 감지 소자(300)의 중앙부(중심부)를 내부케이스(200)의 중심부에 맞추고 밀어 넣어 결합시키는 방법이 있다.

여기에서 마그네틱 감지 소자(300)의 내경 치수와 내부케이스(200)의 외경 치수가 일정치 이하로 차이나는 것이 바람직하며, 이러한 치수의 차이로 마그네틱 감지 소자(300)가 자유로이 내부케이스(200)를 상하 이동할 수 있도록 가이드홈이 추가 설치될 수도 있다.

또한 마그네틱 감지 소자(300)는 스파이더(350)가 외측면에 다수개가 연장형성된다.

따라서, 내부케이스(200)에 상하이동 가능하게 설치되고 외부케이스(100)로 보호되는 마그네틱 감지 소자(300)가 주변 지반에 스파이더(350)를 활착한 상태에서, 몰타르(Mortar)로 덮힌 후 주변 지반과 스파이더(350)가 상하 이동할 수 있어, 장공(110)을 통해 스파이더(350)와 연결된 마그네틱 감지 소자(300)도 함께 연동하여 변화된 침하량을 정밀하게 계측할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 내부케이스(200) 또는 외부케이스(100)에 파이프(1, 2)가 체결 가능하다.

바람직하게는 내부케이스(200)가 외부케이스(100) 보다 길이 방향의 치수가 적어야 하며, 외부케이스(100)는 파이프(1, 2)의 수직 이탈을 방지하는 역할을 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 내부케이스(200)는, 몸체부(204)와, 상측연결부(210)와, 하측연결부(220)와 오일링(201, 202)으로 나뉘어 구성되며, 상측연결부(210)와 하측연결부(220)가 결합되기 전에 상하방향으로 자유 이동 할 수 있도록, 마그네틱 감지 소자(300)를 먼저 몸체부(204)에 끼운다.

구체적으로 살펴보면, 상측연결부(210)는 몸체부(204)의 상측부에 결합되는 덮개로서, 상측연결부(210)의 내부에 일정 공간을 점유하는 중공이 형성되되, 중공 내주연에는 나사산 또는 나사골이 형성되고, 몸체부(204)의 상측 나사골 또는 나사산과 회전 결합된다.

하측연결부(220)는 몸체부(204)의 하측부에 결합되는 덮개로서, 상측연결부(210)에 대응되는 반대 방향으로 결합되며, 내부 방향으로 중공이 형성되고, 몸체부(204)와 나사 회전 결합된다.

오일링(201, 202)은 상측연결부(210)와 하측연결부(220)의 외주연에 형성되어 외부케이스(100)와 밀폐되도록 하는 O-ring으로 수분 등의 침투를 방지하여 마그네틱 감지 소자(300)의 오작동 또는 내구성을 높이는 역할을 한다.

이하 도 2와 도 4를 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따라 층별 침하계의 설치 방법에 대하여 자세히 설명한다.

먼저 기둥 형상의 내부케이스 몸체부(204)를 준비한 후, 마그네틱 감지 소자(300)를 삽입하고 상측연결부(210)와 하측연결부(220)를 차례대로 몸체부(204)의 나사산들(230, 240)과 나사결합한다.

이 때, 마그네틱 감지 소자(300)는 몸체부(204)의 길이 방향으로 자유로이 상하 이동 가능하도록 내부케이스(200)의 외주면과 비교하여 내주면 치수 등을 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 내부케이스(200)를 외부케이스(100)에 인입시킨 후 오일링(201, 202)에 의해 밀폐가 완벽히 되었는지 확인한다.

계속하여 한쌍의 파이프(1, 2)를 외부케이스(100) 상측 방향과 하측 방향으로 밀어 넣어 체결하게 된다.

따라서 최종 체결된 파이프(1, 2)를 포함하는 층별 침하계는 몰타르 등에 덮혀져 고정되어 있는 스파이더(350)가 주변 지반과 함께 이동하게 되며, 미리 계측선을 통해 확인된 기준에 대한 스파이더(350)에 연결된 감지 소자의 변동 위치를 정밀하게 계측함으로서 해당 심도의 침하량을 알 수 있다.

다시 말해, 내부케이스(200)에 상하이동 가능하게 설치되고 외부케이스(100)로 보호되는 마그네틱 감지 소자(300)가 주변 지반에 스파이더(350)를 활착한 상태에서, 몰타르로 덮힌 후 주변 지반과 스파이더(350)가 상하 이동되어도, 장공(110)을 따라 감지 소자도 함께 이동하여 침하량을 정밀하게 계측할 수 있다.

이 때 장공(110)의 길이는 각 지역에 따라 통계화된 침하량을 참고하여 그 길이를 설정할 수 있어 계측 오류를 사전에 차단할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 층별 침하계의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

예를 들어 수직 침하량 뿐만 아니라 수평 침하량도 유사한 구성에 의하여 계측 가능할 수 있다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1, 2 : 파이프 100 : 외부케이스
200 : 내부케이스 201, 202 : 오일링
204 : 몸체부 210 : 상측연결부
220 : 하측연결부 230, 240 : 나사산
300 : 마그네틱 감지 소자 350 : 스파이더

Claims (4)

1. 내부가 비어 있고, 외측부에 통공이 형성된 외부케이스;
   상기 외부케이스의 내부에 밀폐 삽입되고, 내부가 비어있는 내부케이스; 및
   상기 내부케이스의 외측부에 주회하여 결합되고, 스파이더가 외주부에 연장형성되는 마그네틱 감지 소자;를 포함하여 구성되며,
   상기 내부케이스 또는 외부케이스에 파이프가 체결 가능한 것을 특징으로 하는 층별 침하계.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부케이스는, 몸체부;
   상기 몸체부의 상측부에 결합되는 상측연결부;
   상기 몸체부의 하측부에 결합되는 하측연결부; 및
   상기 상측연결부와 하측연결부의 외주연에 형성되어 상기 외부케이스와 밀폐되도록 하는 오일링;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 층별 침하계.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 통공은 상기 외부케이스의 길이 방향으로 형성된 장공인 것을 특징으로 하는 층별 침하계.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 마그네틱 감지 소자는 측면에 고정 역할을 하는 스파이더가 다수개 설치되는 것을 특징으로 하는 층별 침하계.

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