KR20200037729A - 3d gpr을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치 및 이를 이용한 안전성 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법 및 이를 이용한 방법을 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, (a) 복수의 채널을 가지는 3D GPR을 이용하여, 라이닝 콘크리트에 대한 제1측정 데이터를 획득하는 단계; (b) 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득하는 단계; (c) 제2측정 데이터를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하는 단계; 및 (d) 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트의 두께 부족구간 면적을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법을 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, (a) 복수의 채널을 가지는 3D GPR을 이용하여, 라이닝 콘크리트에 대한 제1측정 데이터를 획득하는 단계; (b) 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득하는 단계; (c) 제2측정 데이터를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하는 단계; 및 (d) 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트의 두께 부족구간 면적을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법을 제공한다.
Description
본 개시는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근에는, 터널 구조물의 라이닝 콘크리트의 시공 두께를 측정하기 위해, 지하 탐사에 사용되던 지표 투과 레이더(Ground Penetrating Radar)가 활용되고 있다.
구체적으로, 지표 투과 레이더는, 터널의 천단부를 지나면서, 전자기파를 방사하고, 그 반사파를 수신하여, 라이닝 콘크리트 내부의 형상을 파악할 수 있으며, 이를 통해, 라이닝 콘크리트에 두께 부족구간이 존재하는지 여부를 파악할 수 있다.
그러나, 종래의 터널 구조물 탐사에 이용되던 단채널 지표 투과 레이더는, 하나의 채널을 이용하므로, 라이닝 콘크리트의 두께를 2차원(거리, 두께)적으로만 측정할 수 있으며, 이에 따라, 두께 부족구간의 물량을 길이와 두께로만 산출해야 되는 한계점이 있었다.
따라서, 시공된 터널을 조사할 시, 터널의 천단부 및 기타 조사 구간에 대해, 선(line) 형태의 조사가 이루어질 수밖에 없으며, 이를 기준으로 터널 조사 결과를 반영하기 때문에, 라이닝 콘크리트의 두께 부족구간이나 터널의 안전성 검토가 제대로 수행되지 않는 문제점이 있었다.
이에, 본 개시는, 3차원 지표 투과 레이더를 이용하여 라이닝 콘크리트의 내부 경계를 해석할 수 있고, 라이닝 콘크리트의 시공두께를 면적단위로 파악할 수 있는 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
또한, 라이닝 콘크리트의 내부 형상을 3차원 모델링하여 표시함으로써, 터널 구조물의 시공 두께에 대한 정보를 직관적으로 제공할 수 있는 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, (a) 복수의 채널을 가지는 3D GPR을 이용하여, 라이닝 콘크리트에 대한 제1측정 데이터를 획득하는 단계; (b) 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득하는 단계; (c) 제2측정 데이터를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하는 단계; 및 (d) 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트의 두께 부족구간 면적을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치는, 라이닝 콘크리트의 내부 형상을 3차원적으로 파악함으로써, 라이닝 콘크리트의 시공두께를 면적단위로 파악할 수 있고, 이를 통해, 터널 탐사의 정확성 내지 정밀도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 라이닝 콘크리트의 내부 형상을 3차원 모델링하여 제공함으로써, 라이닝 콘크리트의 두께 분포에 대한 정보를 직관적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 본 개시에 따른 안전성 분석 장치를 이용하여 터널의 라이닝 콘크리트의 시공 두께를 측정하고 있는 것을 나타낸 예시도이다.
도 2는 측정 방향으로 이동하면서 라이닝 콘크리트의 시공 두께를 측정하고 있는 것을 것을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2측정 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 제2측정 데이터의 B스캔 데이터를 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 B스캔 데이터를 트레이싱한 것을 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 2차원 면적 분포도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 2차원 면적 분포도를 이용하여 두께 부족구간 면적을 획득하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 모델링 데이터를 나타낸 것이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 방법의 순서도이다.
도 2는 측정 방향으로 이동하면서 라이닝 콘크리트의 시공 두께를 측정하고 있는 것을 것을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2측정 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 제2측정 데이터의 B스캔 데이터를 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 B스캔 데이터를 트레이싱한 것을 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 2차원 면적 분포도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 2차원 면적 분포도를 이용하여 두께 부족구간 면적을 획득하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 모델링 데이터를 나타낸 것이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 방법의 순서도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 본 개시에 따른 안전성 분석 장치(100)를 이용하여 터널(10)의 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께를 측정하고 있는 것을 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 터널(10)은 암반(11), 숏크리트(12), 방수막 시트(13), 및 라이닝 콘크리트(20)의 순서로 배치된 형상을 가질 수 있다.
구체적으로, 터널(10)은, 굴착된 암반(11) 상에 숏크리트(12)가 1차적으로 타설되고, 그보다 내측에, 방수막 시트(13)가 배치되며, 최종적으로, 터널(10)의 최내측에 라이닝 콘크리트(14)가 타설될 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 터널(10)의 구조는 설명의 편의를 위해 간략히 예시한 것이며, 본 개시에 따른 터널(10)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 터널(10)은, 숏크리트(12)의 타설이 수차례 반복되어 시행될 수도 있고, 터널(10) 내에, 부직포나 철근 등의 다른 구성이 추가적으로 배치될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치(100, 이하 '안전성 분석 장치')는 3D GPR(Three Dimension Ground Penetrating Radar, 3차원 지표 투과 레이더, 110)을 포함할 수 있다.
3D GPR(110)은, 측정 방향과 수직한 방향, 즉, 폭방향으로 배치되는 복수의 채널을 포함할 수 있다.
이에 따라, 3D GPR(110)은, 종래의 단 채널로 구성된 2차원 지표 투과 레이더와 비교하여, 측정 대상의 내부를 3차원적으로 파악할 수 있는 장점을 가진다.
구체적으로, 3D GPR(110)은, 폭 방향으로 배치된 복수의 채널을 이용하여 전자기파를 방사하고, 그 전자기파가 반사체로부터 반사되어 생성된 반사파를 수신할 수 있으며, 수신된 데이터를 분석하여 측정 대상의 내부 형상을 3차원적으로 파악할 수 있다.
3D GPR(110)은, 측정 대상의 내부 형상을 파악하기 위해, 전자기파의 속도변화 내지 전자기파의 반사 특성 등을 이용할 수 있다.
전자기파의 속도 및 전자기파의 반사 특성은 측정 대상이 가지는 고유한 물성에 따라 달라질 수 있으며, 3D GPR(110)은, 이러한 정보를 분석하여, 측정 대상의 내부 형상을 파악할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치(100)는, 종래에 지하 탐사에 사용되었던 지표 투과 레이더를 이용하여, 터널 콘크리트 구조물의 라이닝 콘크리트(14)의 두께를 3차원적으로 측정하는 데 기술적 특징이 있다.
예를 들어, 작업 인원(1)은, 고소작업 차량(2)의 작업대에 탑승하여, 터널(10)의 천단부(C)에 3D GPR(110)을 위치시킬 수 있으며, 이러한 상태에서, 터널(10)의 길이방향으로 이동하면서, 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께를 측정할 수 있다.
여기서, 터널(10)의 길이방향은, 터널(10) 내에서, 차량이 일반적으로 주행하는 방향을 지칭한다.
그러나, 본 개시의 측정 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 작업 인원(1)은 장대가 부착된 3D GPR(110)을 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께를 측정할 수도 있다.
이 경우, 작업 인원(1)은, 장대를 이용하여, 터널(10)의 천단부(C)에 3D GPR(110)을 위치시킬 수 있으며, 그러한 상태에서, 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께 측정이 이루어질 수 있다.
3D GPR(110)은, 임펄스(impulse) 방식의 지표 투과 레이더, 또는, 단계 주파수 연속 파형(SFCW: Step Frequency Continuous Wave）방식의 지표 투과 레이더일 수 있다.
그러나, 본 개시의 일 실시예에 따른 3D GPR(110)의 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 방식은 제한이 없다.
도 2는 측정 방향으로 이동하면서 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께를 측정하고 있는 것을 것을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 3D GPR(110)은, 측정 방향을 따라, 라이닝 콘크리트(14)의 표면 상에서 이동할 수 있다. 이 경우, 3D GPR(110)의 측정 방향은, 터널(10)의 길이방향과 평행할 수 있다.
3D GPR(110)은, 전자기파의 속도 및 전자기파의 반사 특성을 분석하여, 측정 대상의 내부 형상을 파악할 수 있다. 전자기파의 속도 및 전자기파의 반사 특성은, 물질이 가지는 고유한 물성에 따라, 상이할 수 있다.
예를 들어, 라이닝 콘크리트(14)의 하부경계로부터 반사되는 반사파는 라인(line) 형상을 가지며, 지보(16) 또는 철근으로부터 반사되는 반사파는 쌍곡선(hyperbola)의 형상을 가지는 것이 일반적이다.
또한, 라이닝 콘크리트(14)의 두께 부족구간은, 암반(11) 내지 숏크리트(12)와의 관계, 또는, 공동(15) 등의 반사 특성을 이용하여 보다 정확하게 구분할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치(100)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 안전성 분석 장치(100)는 3D GPR(110), 데이터 처리부(120), 인터페이스 획득부(130), 두께 부족구간 도출부(140), 및 3차원 모델링 획득부(150)를 포함할 수 있다.
3D GPR(110)은, 폭 방향으로 배치된 복수의 채널을 가지며, 라이닝 콘크리트(14)에 대한 제1측정 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
제1측정 데이터는, 3D GPR(110)의 복수의 채널로부터 방사된 전자기파가 반사체에서 반사되면서 생성된 반사파에 대한 데이터로서, 데이터 처리부(120)에 의해 처리되기 이전의 로 데이터(raw data)일 수 있다.
데이터 처리부(120)는, 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
제2측정 데이터는, 반사파에 대한 정보를 처리한 데이터로서, 전자기파의 속도 내지 전자기파의 반사 특성에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 제2측정 데이터는 B스캔(B scan) 이미지로서 나타낼 수 있다.
인터페이스 획득부(130)는 제2측정 데이터를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 인터페이스 획득부(130)는 트레이싱 처리부(132) 및 인터페이스 생성부(134)를 포함할 수 있다.
트레이싱 처리부(132)는 제2측정 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 경계를 트레이싱(tracing)하도록 구성될 수 있다.
인터페이스 생성부(134)는 트레이싱된 라이닝 콘크리트(14)의 경계를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
두께 부족구간 도출부(140)는 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 두께 부족구간 면적을 획득하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 두께 부족구간 도출부(140)는 면적 분포도 생성부(142) 및 부족구간 면적 생성부(144)를 포함할 수 있다.
면적 분포도 생성부(142)는 복수의 채널로부터 획득된 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 2차원 면적 분포도를 획득하도록 구성될 수 있다.
2차원 면적 분포도는, x축 및 y축으로 구성된 평면 좌표계 상에 표시될 수 있으며, 각각의 축은 측정 거리 및 폭을 표시할 수 있다. 이때, 라이닝 콘크리트(14)의 두께는 색상을 달리하여 표시될 수 있다.
부족구간 면적 생성부(144)는 2차원 면적 분포도를 이용하여 두께 부족구간 면적을 획득하도록 구성될 수 있다.
여기서, 두께 부족구간은, 라이닝 콘크리트(14) 상에서, 시방서 상에 규정된 두께 이하의 값을 가지는 구간을 지칭하는 것으로서, 이러한 규정 두께는, 터널(10)의 안전율 등을 고려하여 정해질 수 있다.
종래의 단채널 지표 투과 레이더는, 하나의 채널을 가지므로, 이를 이용하여, 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께를 측정할 경우, 그 두께를 1차원적으로 파악할 수밖에 없는 한계점이 있었다.
이 경우, 한 번의 측정을 통해서는, 라이닝 콘크리트(14)의 두께 분포를 정확히 파악하기 어려우며, 이에 따라, 위치를 달리하여, 반복 측정이 이루어져야하는 한계점이 있었다.
본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치(100)는, 폭 방향으로 배치되는 복수의 채널을 가지는 3D GPR(110)을 이용하도록 구성되어, 측정 방향뿐만 아니라, 폭 방향에 대해서도, 라이닝 콘크리트(14)의 두께 분포를 2차원적으로 파악할 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있다.
이로써, 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치(100)는, 한 번의 측정을 통해서도, 라이닝 콘크리트(14)의 두께 분포를 정확히 파악할 수 있는 효과가 있다.
3차원 모델링 획득부(150)는 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 3차원 모델링 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 3차원 모델링 획득부(150)는 3차원 점군 생성부(152) 및 3차원 모델링 생성부(154)를 포함할 수 있다.
3차원 점군 생성부(152)는 인터페이스 데이터를 이용하여 3차원 점군 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
3차원 점군 데이터는 복수의 점으로 구성된 점군(point cloud)을 포함할 수 있다. 점군 내의 복수의 점은, 라이닝 콘크리트(14)의 형상을 나타내기 위해, 일정한 기준을 따라 배열될 수 있다.
예를 들어, 3차원 점군 데이터는, 라이닝 콘크리트(14)의 길이 방향, 폭 방향, 및 두께 방향으로 구성된 3차원 좌표계 상에서, 라이닝 콘크리트(14)의 형상을 나타내는 복수의 점을 포함할 수 있다.
3차원 모델 생성부(154)는 3차원 점군 데이터를 이용하여 3차원 모델링 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
3차원 모델링 데이터는, 3차원 점군 데이터를 구성하는 복수의 점을 이음으로써, 라이닝 콘크리트(14)의 형상을 3차원적으로 표시할 수 있다.
이로써, 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 장치(100)는 사용자에게 라이닝 콘크리트(14)의 시공 두께에 대한 정보를 직관적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제2측정 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 제2측정 데이터의 B스캔 데이터를 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 B스캔 데이터를 트레이싱한 것을 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 3D GPR(110)은, 복수의 채널을 이용하여, 일정한 부피를 가지는 3차원의 데이터를 획득할 수 있다. 이 경우, 3D GPR(110)은 임펄스 방식 또는 단계 주파수 연속 파형 방식을 이용할 수 있다.
안전성 분석 장치(100)는, 제1측정 데이터를 처리하여, 각 채널에 대응되는 2차원의 제2측정 데이터를 획득할 수 있다.
안전성 분석 장치(100)는, 각 채널로부터 얻어진 2차원의 제2측정 데이터를 이용하여, 라이닝 콘크리트(14)의 경계를 2차원적으로 트레이싱할 수 있으며, 각 채널로부터 얻어진 2차원의 트레이싱 데이터를 조합하여, 라이닝 콘크리트(14)의 3차원의 인터페이스 데이터를 획득할 수 있다.
3D GPR(110)을 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 내부 형상을 스캔할 경우, 공동(15), 지보(16)가 설치된 구간, 및 터널(10)의 단면 굴착이 부족했던 구간 등에 대해서는 명확히 트레이싱을 할 수 있다.
특히, 라이닝 콘크리트(14)의 두께 부족구간 및 공동(15)이 존재하는 구간에서는 명확한 반사 특성을 확인할 수 있으므로, 보다 명확하게 트레이싱을 진행할 수 있다.
3D GPR(110)의 측정 방향 해상도는, 탐사 시, 미리 설정한 트리거 간격과 동일할 수 있으며, 예를 들면, 1cm 내지 7.5cm일 수 있다.
또한, 3D GPR(110)의 폭 방향 해상도는, 이웃하는 채널 사이의 간격과 동일할 수 있으며, 예를 들면, 7.5cm일 수 있다.
또한, 3D GPR(110)의 두께 방향의 해상도는 각 채널에 사용된 안테나의 주파수에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면, 수 cm일 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 2차원 면적 분포도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 2차원 면적 분포도를 이용하여 두께 부족구간 면적을 획득하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 7을 참조하면, 2차원 면적 분포도는 평면도로 표시될 수 있다.
구체적으로, 2차원 면적 분포도는, x축 및 y축으로 구성된 평면 좌표계 상에 표시될 수 있으며, 각각의 축은 측정 거리 및 폭을 표시할 수 있다. 이때, 라이닝 콘크리트(14)의 두께는 색상을 달리하여 표시될 수 있다.
구체적으로, 라이닝 콘크리트(14)의 두께는, 2차원 면적 분포도 상에서, 그 크기에 따라, 색상을 달리하여 표시될 수 있다. 이 경우, 2차원 면적 분포도는 색상에 대한 범례(interface color legend)를 함께 병기하여 표시할 수 있다.
도 8을 참조하면, 두께 부족구간 면적은, 2차원 면적 분포도 상에 표시될 수 있다.
예를 들어, 2차원 면적 분포도 상에서, 두께 부족구간에 해당하는 구간은 제1색으로, 그렇지 않은 모든 구간은 제1색과 다른 제2색으로 표시될 수 있다. 도 8에서, 점선 동그라미로 표시된 영역이 두께 부족구간 면적을 나타낸다.
여기서, 두께 부족구간은, 라이닝 콘크리트(14) 상에서, 시방서 상에 규정된 두께 이하의 값을 가지는 구간을 지칭한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 3차원 모델링 데이터를 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 3차원 모델링 데이터의 상면(18)은 라이닝 콘크리트(14)와 숏크리트(12)의 경계면이며, 하면(17)은 터널(10) 천단부 상의 라이닝 콘크리트(14)의 표면일 수 있다.
3차원 모델링 데이터는, 인터페이스 데이터로부터 얻어진, 3차원 점군 데이터를 활용하여 얻을 수 있다.
라이닝 콘크리트(14)의 두께는, 3차원 모델링 데이터 상에서, 그 크기에 따라, 색상을 달리하여 표시될 수 있다. 이 경우, 3차원 모델링 데이터는 색상에 대한 범례(interface color legend)를 함께 병기하여 표시할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 안전성 분석 방법의 순서도이다.
도 10을 참조하면, 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법(이하, '안전성 분석 방법')은 8개의 단계를 포함할 수 있다.
우선, 복수의 채널을 가지는 3D GPR(110)을 이용하여, 라이닝 콘크리트(14)에 대한 제1측정 데이터를 획득할 수 있다(S101).
제1측정 데이터는, 3D GPR(110)의 복수의 채널로부터 방사된 전자기파가 반사체에서 반사되면서 생성된 반사파에 대한 데이터로서, 데이터 처리부(120)에 의한 처리되기 이전의 데이터일 수 있다.
이후, 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득할 수 있다(S102).
제2측정 데이터는, 반사파에 대한 정보를 처리한 데이터로서, 전자기파의 속도 내지 전자기파의 반사 특성에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 제2측정 데이터는 B스캔 이미지로서 나타낼 수 있다.
이후, 제2측정 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 경계를 트레이싱할 수 있다(S103).
안전성 분석 장치(100)는, 각 채널로부터 얻어진 2차원의 제2측정 데이터를 이용하여, 라이닝 콘크리트(14)의 경계를 2차원적으로 트레이싱할 수 있다.
이후, 트레이싱된 라이닝 콘크리트(14)의 경계를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득할 수 있다(S104).
안전성 분석 장치(100)는, 각 채널로부터 얻어진 2차원의 트레이싱 데이터를 조합하여, 라이닝 콘크리트(14)의 3차원의 인터페이스 데이터를 획득할 수 있다.
이후, 복수의 채널로부터 획득된 인터페이스 데이터를 이용하여 라이닝 콘크리트(14)의 2차원 면적 분포도를 획득할 수 있다(S105).
2차원 면적 분포도는, x축 및 y축을 포함할 수 있으며, 각각의 축은 측정 거리 및 폭을 표시할 수 있다. 이때, 라이닝 콘크리트(14)의 두께는 색상을 달리하여 표시될 수 있다.
이후, 2차원 면적 분포도를 이용하여 두께 부족구간 면적을 획득할 수 있다(S106).
두께 부족구간 면적은, 2차원 면적 분포도 상에 표시될 수 있다.
예를 들어, 2차원 면적 분포도 상에서, 두께 부족구간에 해당하는 구간은 제1색으로, 그렇지 않은 모든 구간은 제1색과 다른 제2색으로 표시될 수 있다.
이후, 인터페이스 데이터를 이용하여 3차원 점군 데이터를 획득할 수 있다(S107).
3차원 점군 데이터는, 라이닝 콘크리트(14)의 길이 방향, 폭 방향, 및 두께 방향으로 구성된 3차원 좌표계 상에서, 라이닝 콘크리트(14)의 형상을 나타내기 위한 복수의 점을 포함할 수 있다.
이후, 3차원 점군 데이터를 이용하여 3차원 모델링 데이터를 획득할 수 있다(S108).
3차원 모델링 데이터는, 3차원 점군 데이터를 구성하는 복수의 점을 이음으로써, 라이닝 콘크리트(14)의 형상을 3차원적으로 표시할 수 있다.
라이닝 콘크리트(14)의 두께는, 3차원 모델링 데이터 상에서, 그 크기에 따라, 색상을 달리하여 표시될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 작업 인원
2: 고소작업 차량
10: 터널 11: 암반
12: 숏크리트 13: 방수막 시트
14: 라이닝 콘크리트 15: 공동
16: 지보 100: 안전성 분석 장치
110: 3D GPR 120: 데이터 처리부
130: 인터페이스 획득부 132: 트레이싱 처리부
134: 인터페이스 생성부 140: 두께 부조구간 도출부
142: 면적 분포도 생성부 144: 부족구간 면적 생성부
150: 3차원 모델링 획득부 152: 3차원 점군 생성부
154: 3차원 모델링 생성부
10: 터널 11: 암반
12: 숏크리트 13: 방수막 시트
14: 라이닝 콘크리트 15: 공동
16: 지보 100: 안전성 분석 장치
110: 3D GPR 120: 데이터 처리부
130: 인터페이스 획득부 132: 트레이싱 처리부
134: 인터페이스 생성부 140: 두께 부조구간 도출부
142: 면적 분포도 생성부 144: 부족구간 면적 생성부
150: 3차원 모델링 획득부 152: 3차원 점군 생성부
154: 3차원 모델링 생성부
Claims (10)
- (a) 복수의 채널을 가지는 3D GPR을 이용하여, 라이닝 콘크리트에 대한 제1측정 데이터를 획득하는 단계;
(b) 상기 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득하는 단계;
(c) 상기 제2측정 데이터를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하는 단계; 및
(d) 상기 인터페이스 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 두께 부족구간 면적을 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 상기 제2측정 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 경계를 트레이싱하는 단계; 및
(c-2) 트레이싱된 상기 라이닝 콘크리트의 경계를 이용하여 상기 인터페이스 데이터를 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법. - 제2항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
(d-1) 상기 복수의 채널로부터 획득된 상기 인터페이스 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 2차원 면적 분포도를 획득하는 단계; 및
(d-2) 상기 2차원 면적 분포도를 이용하여 상기 두께 부족구간 면적을 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법. - 제3항에 있어서,
(e) 상기 인터페이스 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 3차원 모델링 데이터를 획득하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법. - 제4항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e-1) 상기 인터페이스 데이터를 이용하여 3차원 점군 데이터를 획득하는 단계; 및
(e-2) 상기 3차원 점군 데이터를 이용하여 상기 3차원 모델링 데이터를 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법. - 제5항에 있어서,
상기 (b) 단계에,
상기 제2측정 데이터는 B스캔 데이터인 것
을 특징으로 하는 3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 방법. - 상기 복수의 채널을 이용하여 라이닝 콘크리트에 대한 제1측정 데이터를 획득하도록 구성된 3D GPR;
상기 제1측정 데이터를 처리하여 제2측정 데이터를 획득하도록 구성된 데이터 처리부;
상기 제2측정 데이터를 이용하여 인터페이스 데이터를 획득하도록 구성된 인터페이스 획득부; 및
상기 인터페이스 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 두께 부족구간 면적을 획득하도록 구성된 두께 부족구간 도출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치. - 제7항에 있어서,
상기 인터페이스 획득부는,
상기 제2측정 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 경계를 트레이싱하도록 구성된 트레이싱 처리부; 및
트레이싱된 상기 라이닝 콘크리트의 경계를 이용하여 상기 인터페이스 데이터를 획득하도록 구성된 인터페이스 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치. - 제8항에 있어서,
상기 인터페이스 데이터를 이용하여 상기 라이닝 콘크리트의 3차원 모델링 데이터를 획득하도록 구성된 3차원 모델링 획득부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치. - 제9항에 있어서,
상기 3차원 모델링 획득부는,
상기 인터페이스 데이터를 이용하여 3차원 점군 데이터를 획득하도록 구성된 3차원 점군 생성부; 및
상기 3차원 점군 데이터를 이용하여 상기 3차원 모델링 데이터를 획득하도록 구성된 3차원 모델링 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는3D GPR을 이용한 터널 콘크리트 구조물 안전성 분석 장치.
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| 'Layer recognition and thickness evaluation of tunnel lining based on ground penetrating radar measurements', Chuan Li et al., Journal of Applied Geophysics, 2011, 73, 45-48(2010.11.26.)* * |
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