KR20160030783A - 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치 - Google Patents

비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160030783A
KR20160030783A KR1020140120403A KR20140120403A KR20160030783A KR 20160030783 A KR20160030783 A KR 20160030783A KR 1020140120403 A KR1020140120403 A KR 1020140120403A KR 20140120403 A KR20140120403 A KR 20140120403A KR 20160030783 A KR20160030783 A KR 20160030783A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measuring
tube
water
connection part
head
Prior art date
Application number
KR1020140120403A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101646987B1 (ko
Inventor
이봉주
이지훈
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 KR1020140120403A priority Critical patent/KR101646987B1/ko
Priority to US14/850,291 priority patent/US9658147B2/en
Priority to NL2015421A priority patent/NL2015421B1/en
Publication of KR20160030783A publication Critical patent/KR20160030783A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101646987B1 publication Critical patent/KR101646987B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/04—Sampling of soil
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N2015/0813—Measuring intrusion, e.g. of mercury

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 비포화대 토양의 수리전도도 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다시의 법칙(Darcy? law)을 적용하여 지반의 수직 수리전도도를 용이하게 측정할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 지반을 구성하는 토양의 수리전도도를 현장에서 용이하게 측정할 수 있기 때문에, 자연상태에서의 퇴적층에 대한 정확한 수리전도도의 측정이 가능하고, 토양의 수리적 특성 파악이 용이하도록 할 수 있다.
이를 통해, 지하수 개발을 위한 정보 및 지반내의 오염물질 확산과정을 확인하기 위한 정보를 매우 정확하게 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 장치의 구성이 간단하여 설치 및 관리가 용이하므로, 특정 지역의 지반구조 조사를 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 토목, 지질조사분야, 지하수 개발 분야, 지질오염방지분야 및 이에 의해 파생될 수 있는 유사분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치{Device for measuring of saturated hydraulic conductivity of unsaturated porous media}
본 발명은 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도를 현장에서 측정하는 장치에 관한 것이다.
포화대 다공성 매질에 대한 현장 포화 수리전도도 측정은 standpipe permeameter 시험법, seepage meter와 지표수-지하수간의 수리구배를 이용하는 방법, 순간수위변화 시험법(slug test), 그리고 현장 다공성 매질 시료에 대한 실험실에서의 입도분석 결과를 바탕으로 한 경험식을 이용하여 추정하는 방법이 주로 이용되고 있으나, 이들의 객관적인 신뢰도는 낮은 편이다. standpipe permeameter 시험법과 seepage meter와 지표수-지하수간의 수리구배를 이용하는 방법은 지표수/지하수 상호작용이 심한 곳에서는 적용하기 어렵고, 순간수위변화 시험법에 의한 수리전도도 측정 결과는 측정 대상인 다공성 매질의 수평 수리전도도이므로, 이로부터 수직 수리전도도를 다시 추정해야 하며, 입도분석 결과에 근거한 경험식에 의한 수리전도도는 다공성 매질 시료의 채취와 운반 그리고 시험전의 처리과정에서의 교란에 의해 측정 결과의 신뢰도가 낮은 편이다. 최근 개발되어 발표된 현장 포화 수리전도도 측정기(대한민국 등록특허 제10-1366057호)의 경우도 신뢰도가 높은 현장 평가 결과를 보이나 원래 지표수/다공성 매질 하부의 다공성 매질 수리전도도 측정용으로 설계된 것이다.
비포화대 다공성 매질의 수리전도도 측정에는 다양한 방법들이 이용되고 있으며, 이들 중 디스크 장력 침투계, Guelph 침투계, Double-ring 침투계 그리고 Velocity 투수계 등이 주로 이용되고 있으나, 이들에 의한 현장 포화 수리전도도 측정값의 객관적 신뢰도 역시 낮은 것으로 평가되고 있다.
한편, Darcy법칙을 이용하여 수리전도도를 측정하기 위해서는 통과 유량(Darcian flux)과 측정 대상구간의 수리구배 값이 요구되며, 이는 실린더로 공급되는 물의 양과, 측정 대상구간의 수두 차를 측정을 통해서 구할 수 있다. 실린더로 공급되는 안정 상태(steady state)의 물의 양은 peristaltic pump와 같은 정량펌프 또는 메리엇 보틀(Marriott bottle : 대한민국 등록특허 제10-1252136호 참조)를 이용해서 구할 수 있다. 측정 대상구간의 수두 차를 육안으로 측정하기 위해서는 측정 대상 심도의 수두가 지표면 상부에 형성되어야 한다. 일정 압력수두를 갖는 물을 실린더 내부의 지표면을 통해서 공급할 경우, 다공성 매질의 측정대상심도가 깊어질수록 수두손실이 비례적으로 증가하기 때문에 측정대상구간이 깊은 심도에 있을 때에는 이와 비례적으로 해당 심도의 수두가 낮아지므로 지표면 상부에서 이를 확인하기 어렵게 된다. 이를 해결하기 위해 가압 수두의 수두 손실이 최소화되도록 물을 지표면에서 해당 심도까지의 다공성 매질을 통과시키지 않고 측정대상구간의 직 상부에 직접 주입되도록 하는 방안 강구가 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1366057호 대한민국 등록특허공보 제10-1252136호
본 발명은 상기와 같은 기술적 요구를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 상, 하단이 개방된 상태로 다공성 매질에 삽입되는 실린더부재와, 실린더부재에 일정량의 물을 공급하는 정량공급부재와, 실린더부재로 물이 이동함에 따른 수두((hydraulic head)를 측정하기 위한 압력측정부재를 통해 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도를 측정할 수 있는 측정장치를 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치는, 적어도 일부가 지반에 매설되도록 길이방향으로 설치되면서 상하부로 관통되는 중공부가 형성되어 비포화대 다공성 매질의 일부분을 수용하고, 하부 일측에 일정거리 이격되어 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부가 구성되고, 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부의 상부에 제1 유량측정연결부가 구성되는 측정관; 물을 채운 상태로 양단을 밀폐하여 지상에 설치되고, 상기 제1 유량측정연결부와 연결되는 제2 유량측정연결부가 구비되며, 내부에 공기가 공급되면서 상기 제2 유량측정연결부를 통해 상기 측정관으로 일정량의 물을 공급하는 메리엇 보틀; 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부에 각각 고정되어 상부로 연장되는 제1 수두관측용 튜브 및 제2 수두관측용 튜브; 및 상기 제1 유량측정연결부와 제2 유량측정연결부를 연결하는 유량측정용 튜브를 포함한다.
또한, 상기 측정관의 외부면에는, 상기 제1 수도관측연결부, 제2 수두관측연결부 및 제1 유량측정연결부의 하부에 제각기 돌출되어 상기 측정관의 매설과정에서 상기 제1 수도관측연결부, 제2 수두관측연결부 및 제1 유량측정연결부를 보호하는 보호가이드가 구성될 수 있다.
또한, 상기 보호가이드는, 쐐기형을 이루면서 돌출되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 측정관의 상부에는, 적어도 하나의 기울기측정구가 고정설치될 수 있다.
또한, 상기 측정관의 상부에는, 상기 측정관의 길이방향에 직교하도록 기울기측정판이 구성되고, 상기 기울기측정판의 상부면에는, 적어도 하나의 기울기측정구가 고정설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 유량측정연결부가 구성된 측정관의 내측면 및 상기 제1 유량측정연결부의 내부 중 적어도 일부에는, 거름망이 고정설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치는, 내부관 및 외부관을 포함하는 2중관으로 형성되며, 상기 내부관 및 외부관의 하부는 서로 이어져 연결되도록 하부연결부가 형성되고, 적어도 일부가 지반에 매설되도록 길이방향으로 설치되면서 상기 내부관에는 상하부로 관통되는 중공부가 형성되어 비포화대 다공성 매질의 일부분을 수용하며, 상기 2중관 사이의 하부 일측에 일정거리 이격되어 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부가 구성되고, 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부의 상부에 제1 유량측정연결부가 구성되는 측정관; 양단이 밀폐된 상태로 지상에 설치되어 내부에 물이 채워지고, 상기 제1 유량측정연결부와 연결되는 제2 유량측정연결부가 구비되며, 내부에 공기가 공급되면서 상기 제2 유량측정연결부를 통해 상기 측정관으로 일정량의 물을 공급하는 메리엇 보틀; 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부에 각각 고정되어 상부로 연장되도록 상기 2중관 사이에 설치되는 제1 수두관측용 튜브 및 제2 수두관측용 튜브; 및 상기 제1 유량측정연결부와 제2 유량측정연결부를 연결하는 유량측정용 튜브를 포함한다.
또한, 상기 측정관의 상부에는, 상기 내부관 및 외부관의 상부는 서로 이어져 연결되도록 상부연결부가 형성되고, 상기 상부연결부에는, 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부가 상부로 인출되도록 고정지지되는 고정홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부연결부에는, 적어도 하나의 기울기측정구가 고정설치될 수 있다.
또한, 상기 외부관의 일측에는, 상기 유량측정용 튜브가 인출되는 인출홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 유량측정연결부가 구성된 상기 내부관의 내측면 및 상기 제1 유량측정연결부의 내부 중 적어도 일부에는, 거름망이 고정설치될 수 있다.
또한, 상기 측정관의 중공부에는, 상기 중공부를 선택적으로 차단하는 패커가 구성될 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 비포화대 미교결 퇴적층의 포화 수리전도도를 현장에서 용이하게 측정할 수 있기 때문에, 자연상태에서의 퇴적층에 대한 정확한 수리전도도의 측정이 가능하다는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 퇴적층의 심도별 수리전도도를 연속적으로 측정할 수 있어, 지반구조의 수직방향의 투수성 분석이 가능하며, 이를 통해 오염물질 확산 및 이동과정을 확인하기 위한 정보를 매우 구체적으로 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 장치의 구성이 간단하여 설치 및 관리가 용이하므로, 특정 지역의 지반구조 조사를 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 토목, 지질조사분야, 지하수 개발 분야, 지질오염방지분야 및 이에 의해 파생될 수 있는 유사분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치의 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 2는 도 1의 측정관에 보호가이드가 설치된 것을 설명하는 부분확대사시도이다.
도 3은 도 1의 측정관에 기울기측정구가 설치된 것을 설명하는 부분확대사시도이다.
도 4는 도 1의 측정관에 거름망이 설치된 것을 설명하는 부분확대단면도이다.
도 5는 도 1의 수리전도도 측정장치를 설치하는 과정을 설명하는 사용상태도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 측정관에 대한 다른 일 실시예를 설명하는 부분확대사시도이다.
본 발명에 따른 수리전도도 측정장치에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 수리전도도 측정장치의 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
다시의 법칙(Darcy? law)에 의하면, 다공성 매질로 채워진 컬럼을 통과하는 물의 유량은 컬럼내 두 지점간의 수리구배(hydraulic gradient)와 매질의 수리전도도에 비례한다. 이는 일정 단면적을 갖는 컬럼을 통과하는 물의 유량과 컬럼내 두 지점의 수두차를 알면 컬럼을 채우는 다공성 매질의 수리전도도를 정확하게 산출할 수 있음을 의미한다.
도 1을 참조하면, 수리전도도 측정장치(A)는 측정관(100), 메리엇 보틀(200), 제1 수두관측용 튜브(310), 제2 수두관측용 튜브(320) 및 유량측정용 튜브(330)를 포함한다.
측정관(100)은 지반의 깊이에 따른 수리전도도를 측정하기 위한 컬럼으로 상하부로 관통되는 중공부(101)가 형성되며 하부의 일부가 지반에 매설되도록 길이방향으로 설치되면서 지반의 비포화대 다공성 매질을 수용한다.
또한, 측정관(100)의 하부에는 제1 수두관측연결부(110), 제2 수두관측연결부(120) 및 제1 유량측정연결부(130)가 구성된다.
제1 수두관측연결부(110)와 제2 수두관측연결부(120)간의 이격거리와, 제1 수두관측튜브(310) 및 제2 수두관측튜브(320)에서의 수두 차(Δh)로부터 다시의 법칙에서 요구되는 수두구배를 구할 수 있다.
예를 들어, 제1 수두관측연결부(110)는 측정관(100)의 하부종단부에 구성될 수 있고, 제2 수두관측연결부(120)는 제1 수두관측연결부(110)의 상부방향으로 일정거리 이격되어 구성될 수 있다. 그리고, 두 지점을 통과하는 유량을 측정하기 위한 제1 유량측정연결부(130)는 제2 수두관측연결부(120)의 상부에 구성된다.
또한, 두 지점간의 수두 차(Δh)를 확인하기 위하여, 측정관(100)의 제1 수두관측연결부(110) 및 제2 수두관측연결부(120)에는 각각 제1 수두관측용 튜브(310) 및 제2 수두관측용 튜브(320)가 연결된다.
이때, 제1 수두관측용 튜브(310) 및 제2 수두관측용 튜브(320)는 관측자가 수두 차(Δh)를 확인할 수 있도록 투명재질로 구성되고, 측정관(100)을 따라 상부방향으로 지표면 상부까지 연장되도록 설치한다.
물론, 제1 수두관측용 튜브(310) 및 제2 수두관측용 튜브(320)에 수위센서(pressure transducer)를 설치하고, 수위센서를 이용하여 각 튜브로 유입된 물의 수위를 측정함으로써, 두 지점간의 수두 차(Δh)를 측정할 수도 있다.
한편, 측정관(100)의 제1 유량측정연결부(130)를 통해 유입되는 물은 지표면 상부에 설치되는 메리엇 보틀(200)에서 배출된 것이다.
메리엇 보틀(200)은 내부의 물높이에 관계없이 일정량의 물을 지속적으로 배출하는 기능을 갖는 장치이다.
이러한 메리엇 보틀(200)은 하부에 제2 유량측정연결부(230)를 가지면서 상단부가 개구된 중공체로 구성되며, 내부에 물이 채워진 상태로 캡(210)에 의해 밀폐된 후 지지대(220)를 통해 지상에 설치되고, 캡(210)을 관통하는 연통관(250)을 통해 공기가 내부에 공급됨에 따라 제2 유량측정연결부(230)를 통해 일정량의 물을 배출한다.
즉, 메리엇 보틀(200)은 내부에 채워진 물을 제2 유량측정연결부(230)로 정량 배출하며, 유량측정용 튜브(330)를 통해 측정관(100)의 제1 유량측정연결부(130)로 공급한다.
결과적으로, 메리엇 보틀(200)로부터 유량측정용 튜브(330)를 통해 측정관(100)으로 일정 량 공급되는 물은 중력에 의해 측정관(100) 하부로 흐르게 되며, 측정관(100) 내부의 비포화 다공성 매질은 점차적으로 포화되어 간다. 이때, 제1 수두관측용 튜브(310) 및 제2 수두관측용 튜브(320)에서 측정관 내부의 포화정도에 따른 수두 변화를 관측할 수 있다. 포화 상태에 도달한 후 물의 흐름이 안정되면, 제1 수두관측용 튜브(310) 및 제2 수두관측용 튜브(320)에서의 수두는 고정되어 변하지 않으며, 이 때의 수두 차(Δh)를 측정하여 수두구배를 구하고, 메리엇 보틀(200)에서 측정관(100)에 공급된 물의 양을 측정하여 측정 대상 다공성 매질의 포화 수리전도도를 구할 수 있다.
여기서, 메리엇 보틀(200)에서 측정관(100)에 공급된 물의 양(Darcian flux)은 메스실린더와 초시계를 이용하여 구하거나, 메리엇 보틀(200) 내부에 압력센서를 설치하여 구할 수 있다.
한편, 메리엇 보틀(200)은 지지대(220)를 가압하여 고정하는 높이조절구(225)에 의해 높이조절이 가능한 상태로 고정되어 시험조건에 따라 높이가 조절될 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 측정장치(A)는 메리엇 보틀(200)의 구성을 대신하여 정량펌프를 통해 측정관(100)의 제1 유량측정연결부(130)에 정량의 물을 지속적으로 공급할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 수리전도도 측정장치(A)는 다시의 법칙으로 수리전도도를 측정함에 필요한, 두 지점간의 거리, 두 지점간의 수두 차, 단면적 및 유량을 용이하게 측정할 수 있다.
여기서, 측정관(100)을 지반에 매설하는 과정에서, 지반의 강도나 암석의 포함 정도 등에 따라, 측정관(100)에 구성된 제1 수두관측연결부(110), 제2 수두관측연결부(110, 120) 및 제1 유량측정연결부(130) 등에 손상이 발생할 수 있다.
이러한 구성들에 손상이 발생할 경우, 정확한 수리전도도의 측정에 어려움이 발생할 수 있으므로, 하기에서는 이와 같은 구성의 손상을 미연에 방지하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1의 측정관에 보호가이드가 설치된 것을 설명하는 부분확대사시도이다.
도 2를 참조하면, 측정관(100)의 외부면에 보호가이드(300)를 설치할 수 있다.
보호가이드(300)는 제1 수두관측연결부(110), 제2 수두관측연결부(120) 및 제1 유량측정연결부(130)의 하부를 제각기 차폐하는 형태로 돌출형성됨으로써, 측정관(100)을 지반에 매설하는 과정에서 제1 수두관측연결부(110), 제2 수두관측연결부(120) 및 제1 유량측정연결부(130)를 보호한다.
이러한 보호가이드(300)는 쐐기형을 이루면서 돌출되어 제1 수두관측연결부(110), 제2 수두관측연결부(120) 및 제1 유량측정연결부(130)를 보호하면서 측정관(100)의 매설이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 정확한 수리전도도를 측정하기 위해서는, 측정관(100)이 지반에 수직방향으로 매설되어야 하며, 이하에서는 이를 위한 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1의 측정관에 기울기측정구가 설치된 것을 설명하는 부분확대사시도이다.
도 3을 참조하면, 측정관(100)의 상부에는 기울기측정구(410)가 고정설치될 수 있다.
또한, 기울기측정구(410)는 지반을 평면으로 하여 가로방향과 세로방향에 대해 각각 설치될 수 있다.
따라서, 기울기측정구(410)를 통해 측정관(100)을 정확한 방향(지반에 대해 수직방향)으로 매설할 수 있으며, 이에 의해 측정된 수리전도도에 대한 심도를 정확히 확인할 수 있다.
또한, 기울기측정구(410)는 측정관(100)의 길이방향에 직교하도록 구성된 기울기측정판(400)에 구성될 수 있다.
이러한 기울기측정판(400)은 측정관(100)의 상부에 직접 기울기측정구(410)를 설치하기에 어려움이 있는 경우, 또는 당업자의 요구에 따라 기울기측정구(410)를 포함하는 구성들의 설치가 필요한 경우 등에 의해 구성될 수 있다.
도 4는 도 1의 측정관에 거름망이 설치된 것을 설명하는 부분확대단면도이다. 거름망(500)은 제1 수두관측용 튜브(310) 및 제2 수두관측용 튜브(320)로의 측정관 내부의 이물질 유입을 막기 위한 것이며, 도 4와 같이 거름망(500)이 고정설치될 수 있다.
일 실시예에서, 거름망(500)은 도 4의 (a)에 나타난 바와 같이 제1 유량측정연결부(130)가 구성되는 측정관(100)의 내측면에 설치될 수 있다.
다른 일 실시에에서, 거름망(500)은 도 4의 (b)에 나타난 바와 같이, 제1 유량측정연결부(130)의 내부에 설치될 수 있다. 여기서, 거름망(500)의 크기 및 설치방법 등은 당업자의 요구에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 수리전도도를 측정하기 위하여 본 발명에 의한 수리전도도 측정장치(A)를 설치하는 과정과 부가적으로 필요한 구성들에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5는 도 1의 수리전도도 측정장치를 설치하는 과정을 설명하는 사용상태도이다.
도 5를 참조하면, 측정관(100)은 상부에 항타지지구(600)가 결합된 상태에서 지반에 매설될 수 있다.
항타지지구(600)는 측정관(100)을 보다 용이하게 지반에 매설하는데 이용된다. 예를 들어, 강도가 낮은 지반의 경우에는 측정자가 양손으로 항타지지구(600)를 잡고 측정관(100)을 지반에 매설할 수 있다. 다른 예로, 강도가 높은 지반의 경우에는 별도의 항타구 또는 항타장치를 이용하여 항타지지구(600)의 몸체(610)를 타격하면서 측정관(100)을 지반에 매설할 수 있다.
이때, 매설 깊이는 제1 수두관측연결부(110) 및 제2 수두관측연결부(120) 사이의 해당하는 영역의 중앙이 측정하고자 하는 심도까지 매설되도록 한다.
측정관(100)의 매설이 완료되면, 측정관(100)의 중공부(101)로 패커(Packer)(700)를 삽입하고, 핸드 펌프, 가스 압력 등을 이용하여 패커(700)의 벌룬(710)을 확장할 수 있다. 측정관(100) 중공부(101)에 설치하는 패커(700)의 역할은 패커(700) 상부의 공기층과 하부의 퇴적층을 차단하여 패커(700) 하부의 퇴적층에 유입되는 물이 제1 유량측정연결부(130)의 하부로만 흐르도록 유도하기 위한 장치이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 측정관에 대한 다른 일 실시예를 설명하는 부분확대사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 측정관(100)은 내부관(150)과 외부관(160)이 이격되어 설치되는 이중관으로 형성할 수 있고, 이중관 사이의 공간부(102)는 상부와 하부가 차단되도록, 측정관(100)의 상부와 하부에 각각 상부연결부(170)와 하부연결부(180)를 구성할 수 있다.
또한, 제1 수두관측연결부(110), 제2 수두관측연결부(120), 유량측정연결부(130), 제1 수두관측용 튜브(310), 제2 수두관측용 튜브(320) 및 유량측정용 튜브(330)는, 측정관(100)의 내부관(150)과 외부관(160) 사이에 위치되도록 구성될 수 있다.
또한, 상부연결부(170)에는, 제1 수두관측연결부(310) 및 제2 수두관측연결부(320)가 상부로 인출되도록 고정지지되는 고정홀(171)이 형성될 수 있다.
또한, 상부연결부(170)에는, 도 3에 나타난 기울기측정구(410)가 고정설치될 수 있다.
또한, 도 7에 나타난 바와 같이, 외부관(160)의 일측에는, 유량측정용 튜브(330)가 인출되는 인출홀(300a)이 형성될 수 있다.
또한, 하부연결부(180)는 이중관으로 형성된 측정관(100)이 용이하게 매설되도록 경사지게 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명에 의한 수리전도도 측정장치에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : 수리전도도 측정장치
100 : 측정관 110 : 제1 수두관측연결부
120 : 제2 수두관측연결부 130 : 제1 유량측정연결부
150 : 내부관 160 : 외부관
170 : 상부연결부 180 : 하부연결부
200 : 메리엇 보틀 230 : 제2 유량측정연결부
300 : 보호가이드
400 : 기울기측정판 410 : 기울기측정구
500 : 거름망 600 : 항타지지구
700 : 패커(Packer) 710 : 벌룬(Balloon)

Claims (12)

  1. 적어도 일부가 지반에 매설되도록 길이방향으로 설치되면서 상하부로 관통되는 중공부가 형성되어 비포화대 다공성 매질의 일부분을 수용하고, 하부 일측에 일정거리 이격되어 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부가 구성되고, 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부의 상부에 이격상태로 제1 유량측정연결부가 구성되는 측정관;
    물을 채운 상태로 양단을 밀폐하여 지상에 설치되고, 상기 제1 유량측정연결부와 연결되는 제2 유량측정연결부가 구비되며, 내부에 공기가 공급되면서 상기 제2 유량측정연결부를 통해 상기 측정관으로 일정량의 물을 공급하는 메리엇 보틀;
    상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부에 각각 고정되어 상부로 연장되는 제1 수두관측용 튜브 및 제2 수두관측용 튜브; 및
    상기 제1 유량측정연결부와 제2 유량측정연결부를 연결하는 유량측정용 튜브를 포함하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정관의 외부면에는,
    상기 제1 수도관측연결부, 제2 수두관측연결부 및 제1 유량측정연결부의 하부에 제각기 돌출되어 상기 측정관의 매설과정에서 상기 제1 수도관측연결부, 제2 수두관측연결부 및 제1 유량측정연결부를 보호하는 보호가이드가 구성되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 보호가이드는,
    쐐기형을 이루면서 돌출되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 측정관의 상부에는,
    적어도 하나의 기울기측정구가 고정설치되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 측정관의 상부에는,
    상기 측정관의 길이방향에 직교하도록 기울기측정판이 구성되고,
    상기 기울기측정판의 상부면에는,
    적어도 하나의 기울기측정구가 고정설치되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 유량측정연결부가 구성된 측정관의 내측면 및
    상기 제1 유량측정연결부의 내부 중 적어도 일부에는,
    거름망이 고정설치되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  7. 내부관 및 외부관을 포함하는 2중관으로 형성되며, 상기 내부관 및 외부관의 하부는 서로 이어져 연결되도록 하부연결부가 형성되고, 적어도 일부가 지반에 매설되도록 길이방향으로 설치되면서 상기 내부관에는 상하부로 관통되는 중공부가 형성되어 비포화대 다공성 매질의 일부분을 수용하며, 상기 2중관 사이의 하부 일측에 일정거리 이격되어 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부가 구성되고, 상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부의 상부에 제1 유량측정연결부가 구성되는 측정관;
    양단이 밀폐된 상태로 지상에 설치되어 내부에 물이 채워지고, 상기 제1 유량측정연결부와 연결되는 제2 유량측정연결부가 구비되며, 내부에 공기가 공급되면서 상기 제2 유량측정연결부를 통해 상기 측정관으로 일정량의 물을 공급하는 메리엇 보틀;
    상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부에 각각 고정되어 상부로 연장되도록 상기 2중관 사이에 설치되는 제1 수두관측용 튜브 및 제2 수두관측용 튜브; 및
    상기 제1 유량측정연결부와 제2 유량측정연결부를 연결하는 유량측정용 튜브를 포함하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 측정관의 상부에는,
    상기 내부관 및 외부관의 상부는 서로 이어져 연결되도록 상부연결부가 형성되고,
    상기 상부연결부에는,
    상기 제1 수두관측연결부 및 제2 수두관측연결부가 상부로 인출되도록 고정지지되는 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 상부연결부에는,
    적어도 하나의 기울기측정구가 고정설치되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 외부관의 일측에는,
    상기 유량측정용 튜브가 인출되는 인출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 유량측정연결부가 구성된 상기 내부관의 내측면 및
    상기 제1 유량측정연결부의 내부 중 적어도 일부에는,
    거름망이 고정설치되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정관의 중공부에는,
    상기 중공부의 상부 및 하부를 선택적으로 차단하는 패커가 구성되는 것을 특징으로 하는 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치.
KR1020140120403A 2014-09-11 2014-09-11 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치 KR101646987B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140120403A KR101646987B1 (ko) 2014-09-11 2014-09-11 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치
US14/850,291 US9658147B2 (en) 2014-09-11 2015-09-10 Apparatus for measuring saturated hydraulic conductivity of unsaturated porous media
NL2015421A NL2015421B1 (en) 2014-09-11 2015-09-10 Apparatus for measuring saturated hydraulic conductivity of unsaturated porous media.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140120403A KR101646987B1 (ko) 2014-09-11 2014-09-11 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160030783A true KR20160030783A (ko) 2016-03-21
KR101646987B1 KR101646987B1 (ko) 2016-08-23

Family

ID=55454474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140120403A KR101646987B1 (ko) 2014-09-11 2014-09-11 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9658147B2 (ko)
KR (1) KR101646987B1 (ko)
NL (1) NL2015421B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102225911B1 (ko) * 2021-01-25 2021-03-11 한국지질자원연구원 토양의 포화 수리전도도 측정을 위한 변수두 투수시험 방법 및 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106404106B (zh) * 2016-11-16 2019-05-17 兰州理工大学 一种数显马氏瓶及制作方法
CN107589049B (zh) * 2017-08-02 2020-01-10 同济大学 一种用于测定清洗剂在膜污染层中扩散系数的方法及装置
CN107941676B (zh) * 2017-12-12 2019-11-22 中国矿业大学 一种污染土样制备与渗透性测试一体化检测装置与方法
CN108489558B (zh) * 2018-03-06 2020-02-21 河海大学 一种岸坡带渗流收集计量装置及计量方法
CN112112149A (zh) * 2020-08-19 2020-12-22 中铁十九局集团矿业投资有限公司 露天矿山回填排土作业用的沉降监测安全管控装置
KR20240030166A (ko) 2022-08-30 2024-03-07 한국수력원자력 주식회사 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101059129B1 (ko) * 2010-04-30 2011-08-25 한국지질자원연구원 지하수 지표유출 유속 유량 측정 장치 및 그 모니터링 장치
KR20130008377A (ko) * 2011-07-12 2013-01-22 한국지질자원연구원 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 유입출 측정장치
KR101366057B1 (ko) 2012-10-26 2014-02-26 한국지질자원연구원 현장 포화 수리전도도 측정기
KR101415350B1 (ko) * 2013-07-09 2014-07-04 한국지질자원연구원 시료 측정 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6571605B2 (en) * 2001-01-19 2003-06-03 Larry Keith Johnson Constant-head soil permeameter for determining the hydraulic conductivity of earthen materials
AU2013313312B2 (en) * 2012-06-20 2016-05-12 J.R. Simplot Company Permeameter probe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101059129B1 (ko) * 2010-04-30 2011-08-25 한국지질자원연구원 지하수 지표유출 유속 유량 측정 장치 및 그 모니터링 장치
KR20130008377A (ko) * 2011-07-12 2013-01-22 한국지질자원연구원 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 유입출 측정장치
KR101252136B1 (ko) 2011-07-12 2013-04-08 한국지질자원연구원 지하수 유출량 및 함양량을 연속 계측할 수 있는 유입출 측정장치
KR101366057B1 (ko) 2012-10-26 2014-02-26 한국지질자원연구원 현장 포화 수리전도도 측정기
KR101415350B1 (ko) * 2013-07-09 2014-07-04 한국지질자원연구원 시료 측정 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102225911B1 (ko) * 2021-01-25 2021-03-11 한국지질자원연구원 토양의 포화 수리전도도 측정을 위한 변수두 투수시험 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101646987B1 (ko) 2016-08-23
US20160076987A1 (en) 2016-03-17
NL2015421A (en) 2016-08-18
US9658147B2 (en) 2017-05-23
NL2015421B1 (en) 2017-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101646987B1 (ko) 비포화 다공성 매질의 포화 수리전도도 측정장치
JP4844924B2 (ja) 原位置透水試験方法
EP2725340B1 (en) Permeameter for in-situ measurement of saturated hydraulic conductivity
DK1982047T3 (en) VADOSE ZONE PROBE, PROCEDURE AND SYSTEM FOR MONITORING OF SOIL PROPERTIES
KR101833026B1 (ko) 지중경사계 및 지하수위계 겸용 측정장치
Jačka et al. A comparison of three measuring methods for estimating the saturated hydraulic conductivity in the shallow subsurface layer of mountain podzols
KR20170038950A (ko) 지반함몰 모사 토조 시험장치 및 시스템
JP5544443B2 (ja) 圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法
EP3262281B1 (en) Petroleum well tracer release flow shunt chamber
CN107102378B (zh) 利用孔压静力触探测定承压含水层水位与水头高度的方法
Essouayed et al. An innovative tool for groundwater velocity measurement compared with other tools in laboratory and field tests
Keller Improved Spatial Resolution in Vertical and Horizontal Holes for Measurement of Bioremediation Parameters and Histories
CN105866349A (zh) 三维可视化注浆效果试验箱
JP5270650B2 (ja) 透水試験装置
US6957573B2 (en) Vadose zone water fluxmeter
US10234371B2 (en) Method and apparatus for characterizing sand control inserts
JP2007211564A (ja) ニューマチックケーソン工法
CN208533583U (zh) 贯入式防污隔离墙墙体渗透系数原位测试装置
Stannard Theory, construction and operation of simple tensiometers
CN206192333U (zh) 一种防止泥沙灌入的分层沉降检测装置
KR20230083557A (ko) 투수계수 시험기
Liso et al. Apulian caves as natural hydrogeological laboratories
Reeve Hydraulic head
Carrera et al. Comparison of Seepage Velocity Measurement Methods in Fractured Rock
Farah et al. Hydraulic head and atmospheric tritium to identify deep fractures in clayey aquitards: Numerical analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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