KR20240030166A - Underground medium repair characteristics monitoring System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지하 암반에서의 지하수 유동 관측을 위한 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템으로서, 지하수 유동 및 지하 매질의 투수성 관찰이 필요한 지역에서 지하로 일정한 깊이만큼 천공되어 형성되는 수직 홀과, 수직 홀에 삽입되는 연결관과, 연결관의 외주 면과 상기 수직 홀의 내주면 사이에 설치되며 내부에 물을 주입하거나 흡수함에 따라 팽창 또는 수축하는 패커와, 패커를 팽창시켜 패커가 상기 연결관의 외주면과 수직 홀의 내주면 사이의 공간을 메워서, 수직 홀이 패커의 위치를 기준으로 상부와 하부가 격리되게 작동하는 패커 팽창기와, 수직 홀 중에서 상기 패커로 격리된 공간에 물을 양수하는 진공 펌프와, 패커로 격리된 공간에 물을 주입하는 물 주입 유닛과, 패커로 격리된 공간에 상기 물 주입 유닛으로 주입된 물의 압력을 측정하는 압력 측정 유닛을 포함함으로써, 하나의 시추공 내에 다중의 패커를 통해 격리된 심도별 모니터링 구간에 압력센서를 설치하여 지하수위를 실시간으로 측정하고, 물을 주입하거나 순간적으로 지하수를 양수하여 지하 매질의 수리 전도도를 신속하고 저렴하게 산정할 수 있는 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is an underground medium hydraulic characteristics monitoring system for observing groundwater flow in underground rock. The present invention includes a vertical hole formed by drilling underground to a certain depth in an area where observation of groundwater flow and permeability of the underground medium is required, and insertion into the vertical hole. a connecting pipe, a packer that is installed between the outer peripheral surface of the connecting pipe and the inner peripheral surface of the vertical hole and expands or contracts as water is injected or absorbed therein, and the packer is expanded so that the packer is connected to the outer peripheral surface of the connecting pipe and the inner peripheral surface of the vertical hole. A packer expander that fills the space between the vertical holes and operates to isolate the upper and lower parts based on the position of the packer, a vacuum pump that pumps water into the space isolated by the packer among the vertical holes, and a packer that is isolated by the packer By including a water injection unit that injects water into the space and a pressure measurement unit that measures the pressure of the water injected by the water injection unit into a space isolated by a packer, depth-specific monitoring is isolated through multiple packers within one borehole. We aim to provide an underground medium hydraulic characteristics monitor system that measures the groundwater level in real time by installing a pressure sensor in the section and can quickly and inexpensively calculate the hydraulic conductivity of the underground medium by injecting water or momentarily pumping groundwater.
Description
본 발명은 지하의 안전한 개발 및 이용을 위하여 지하를 구성하는 암반의 특성을 지하의 암반에서 유동하는 지하수의 수리 특성을 관측하여 분석할 수 있는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system that can observe and analyze the hydraulic characteristics of groundwater flowing in the underground rock and the characteristics of the rock that constitutes the underground for safe development and use of the underground.
산업화가 진행됨에 따라 지상 공간이 포화되어 가고 있는 현재, 지하 공간의 활용은 주요한 사회적, 경제적,환경적 이슈가 되고 있다. 과거에는 지하 공간이 열악한 기후 조건이나 야생 동물로부터 안전한 주거 공간으로 활용되어 왔으나, 1970년 이후로 도시에 대한 입체적 공간 활용 측면에서 지하 공간이 중요한 공간적 요소로 인식되고 있다. As industrialization progresses and aboveground space is becoming saturated, the use of underground space has become a major social, economic, and environmental issue. In the past, underground space was used as a safe residential space from harsh climate conditions or wild animals, but since 1970, underground space has been recognized as an important spatial element in terms of three-dimensional space utilization in cities.
특히 이산화탄소 지중 저장, 원유 비축기지, 양수 발전, 지열 발전 등 국가 에너지원을 효율적으로 관리하기 위해서도 지하 공간에 대한 활용도는 더욱 커지고 있다. 지하 공간을 안전하게 이용하기 위해서는 이를 구성하고 있는 매질의 제반적인 특성을 정확히 이해해야 한다. 국내의 지질 조건을 고려해 볼 때, 단열이 발달한 결정질암반이 주요 매질이며, 단열을 통해서 흐르는 지하수가 지화학적 조건, 암반 응력 등의 지질 환경에 대한 특성을 결정하는데 주요한 요인이 된다. 즉, 지하수의 흐름 특성은 지하 공간 활용에 대한 안전성 평가에서 중요한 고려 요소가 되는데, 지하수의 흐름 특성을 이해하기 위해 결정질암반에 대한 지질-수리 지질-지화학-암반 응력 특성을 연계하여 해석해야 비로소 지하 공간을 안전하게 이용할 수 있는 것이다. In particular, the use of underground space is increasing to efficiently manage national energy sources such as underground carbon dioxide storage, crude oil storage bases, pumped storage power generation, and geothermal power generation. In order to use underground space safely, it is necessary to accurately understand the overall characteristics of the medium that makes up it. Considering the country's geological conditions, crystalline rock with developed insulation is the main medium, and groundwater flowing through the insulation is a major factor in determining the characteristics of the geological environment, such as geochemical conditions and rock stress. In other words, the flow characteristics of groundwater are an important factor to consider in the safety evaluation of underground space utilization. In order to understand the flow characteristics of groundwater, the geology-hydraulic geology-geochemistry-rock stress characteristics of crystalline rock must be analyzed in conjunction with each other. You can safely use the underground space.
그러나, 단열이 발달한 결정질암반에서 수리 지질 특성을 도출하여 지하수의 흐름에 대한 기작을 이해하기 위한 노력은 오랜 기간 지속되어 온 도전으로 남아있는 것도 현실이다. 결정질암반에서 지하수의 흐름을 이해하기 위해서는 대수층의 수리지질특성을 파악하기 위한 현장 수리 시험이 선행되어야 한다. 하지만 현장 수리 시험을 하기 위해서는 시간에 따른 제약과 소요 비용이나 장비의 가용성을 고려해야 하고, 수리 시험이 이루어지는 현장의 여건에 따라 선택적으로 수행해야 하는 제한이 있다. 따라서 각각의 현장 수리 시험에 대한 적용성 및 한계를 고려하여야 대수층의 수리 지질 특성을 적절히 도출할 수 있게 된다. However, the reality is that efforts to understand the mechanisms of groundwater flow by deriving hydrogeological characteristics from crystalline rock with developed insulation remain a challenge that has persisted for a long time. In order to understand the flow of groundwater in crystalline rock, field hydraulic tests must be conducted first to determine the hydrogeological characteristics of the aquifer. However, in order to conduct on-site repair tests, time constraints, costs, and availability of equipment must be considered, and there are limitations in performing them selectively depending on the conditions of the site where the repair test is performed. Therefore, the applicability and limitations of each field hydraulic test must be considered in order to properly derive the hydrogeological characteristics of the aquifer.
현장에서 수행하고 있는 대표적인 시험방법으로 슬러그 시험, 양수시험, 주입시험 등이 있다. 이러한 수리 시험들은 조사 대상의 관정에 수리적인 자극을 적용하고 대수층 반응을 관측하는 간단한 원리로 설명할 수 있으며, 관정에 가해지는 자극의 형태와 연속성, 그리고 이에 대한 대수층의 반응을 관측하는 위치로 수리 시험을 구분할 수 있다. 예를 들어, 관정에 적용되는 자극의 연속성을 기준으로 일시적 자극의 순간수위변화시험과 연속적인 자극의 정압/정률 시험으로 구분할 수 있으며, 자극의 형태에 따라 양수/주입 시험으로 구분하거나, 관측 위치에 따라 단공 시험과 다공 시험으로 구분할 수 있다.Representative test methods performed in the field include slug tests, pumping tests, and injection tests. These hydraulic tests can be explained by the simple principle of applying hydraulic stimulation to the well under investigation and observing the aquifer response. Tests can be differentiated. For example, based on the continuity of stimulation applied to the well, it can be divided into an instantaneous water level change test of temporary stimulation and a constant pressure/constant rate test of continuous stimulation, and a positive water/injection test depending on the type of stimulation or observation location. Depending on this, it can be divided into single-hole test and multi-hole test.
다만 현재로서는 수리 특성을 알아내기 위한 시스템들은 지하 심도별 지하수 샘플링 기능만 포함하고 있으며, 지하수 유동 해석에 필요한 지하수위 관측은 불가능하다. 또한 지하수 유동 해석 시 중요한 지하 매질의 투수성 확인을 위하여 시추조사 시 별도의 패커를 이용하여 물을 주입함으로써 수리 전도도를 산정하여 시간과 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. However, currently, systems for determining hydraulic characteristics only include groundwater sampling functions by underground depth, and groundwater level observations required for groundwater flow analysis are not possible. In addition, in order to check the permeability of the underground medium, which is important when analyzing groundwater flow, water is injected using a separate packer during drilling surveys to calculate hydraulic conductivity, which has the disadvantage of taking a lot of time and money.
따라서 하나의 시추공 내에 다중의 패커를 통해 격리된 심도별 모니터링 구간에 압력센서를 설치하여 지하수위를 실시간으로 측정하고, 물을 주입하거나 순간적으로 지하수를 양수하여 지하 매질의 수리 전도도를 신속하고 저렴하게 산정할 수 있는 모니터 시스템이 필요한 실정이다.Therefore, pressure sensors are installed in monitoring sections for each depth, isolated through multiple packers within a single borehole, to measure groundwater levels in real time, and to measure the hydraulic conductivity of the underground medium quickly and inexpensively by injecting water or momentarily pumping groundwater. There is a need for a monitoring system that can calculate it.
등록특허공보 제10-1646987호(공고일자: 2016. 08. 23)Registered Patent Publication No. 10-1646987 (Publication date: August 23, 2016)
이에 본 발명은 하나의 시추공 내에 다중의 패커를 통해 격리된 심도별 모니터링 구간에 압력센서를 설치하여 지하수위를 실시간으로 측정하고, 물을 주입하거나 순간적으로 지하수를 양수하여 지하 매질의 수리 전도도를 신속하고 저렴하게 산정할 수 있는 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention measures the groundwater level in real time by installing a pressure sensor in a monitoring section for each depth isolated through multiple packers within a single borehole, and quickly measures the hydraulic conductivity of the underground medium by injecting water or momentarily pumping groundwater. We aim to provide a monitoring system for underground media hydraulic properties that can be calculated at low cost.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템은 지하 암반에서의 지하수 유동 관측을 위한 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템으로서, 지하수 유동 및 지하 매질의 투수성 관찰이 필요한 지역에서 지하로 일정한 깊이만큼 천공되어 형성되는 수직 홀과, 일정한 길이로 형성되는 파이프 형태의 부재인 연결관과, 상기 연결관의 외주 면과 상기 수직 홀의 내주면 사이에 설치되며 내부에 물을 주입하거나 흡수함에 따라 팽창 또는 수축하는 패커와, 상기 패커를 팽창시켜 상기 패커가 상기 연결관의 외주면과 상기 수직 홀의 내주면 사이의 공간을 메워서, 수직 홀이 패커의 위치를 기준으로 상부와 하부가 격리되게 작동하는 패커 팽창기와, 상기 수직 홀 중에서 상기 패커로 격리된 공간에 물을 양수하는 진공 펌프와, 상기 패커로 격리된 공간에 물을 주입하는 물 주입 유닛과, 상기 패커로 격리된 공간에 상기 물 주입 유닛으로 주입된 물의 압력을 측정하는 압력 측정 유닛을 포함한다.To achieve this purpose, the underground medium hydraulic properties monitor system according to the present invention is an underground medium hydraulic properties monitor system for observing groundwater flow in the underground rock. It is installed between a vertical hole formed by drilling to a depth, a connection pipe, which is a pipe-shaped member formed at a certain length, and the outer peripheral surface of the connecting pipe and the inner peripheral surface of the vertical hole, and expands or absorbs water therein as it is injected or absorbed. A packer expander that contracts and expands the packer so that the packer fills the space between the outer peripheral surface of the connection pipe and the inner peripheral surface of the vertical hole, so that the upper and lower parts of the vertical hole are isolated based on the position of the packer. , a vacuum pump for pumping water into the space isolated by the packer among the vertical holes, a water injection unit for injecting water into the space isolated by the packer, and a water injection unit injected into the space isolated by the packer. It contains a pressure measuring unit that measures the pressure of water.
여기서 상기 패커는 바람직하게는 상기 수직 홀의 높이 방향을 따라 복수 개가 서로 이격되게 설치됨으로써, 상기 패커로 격리되는 공간은 상기 수직 홀의 높이 방향을 따라 복수 개로 형성되어 각각 서로 다른 높이에 위치하는 모니터링 구간을 이루고, 상기 모니터링 구간별로 지하수위의 측정에 따른 수리 전도도의 산정이 독립적으로 이루어질 수 있다.Here, the packer is preferably installed in plural pieces along the height direction of the vertical hole to be spaced apart from each other, so that the space isolated by the packer is formed in plural pieces along the height direction of the vertical hole, and each monitoring section is located at a different height. In addition, the hydraulic conductivity can be independently calculated according to the measurement of the groundwater level for each monitoring section.
이 경우 상기 패커 팽창기와 상기 패커는 바람직하게는 패커 팽창관으로 연결되어, 상기 패커 팽창기는 상기 패커 팽창관을 통하여 패커에 물을 주입함으로써 패커를 팽창시키고, 상기 패커 팽창기는 상기 모니터링 구간과 물 주입 호스로 연결되어, 상기 패커 팽창기는 상기 물 주입 호스를 통하여 상기 모니터링 구간에 물은 주입하여, 상기 패커 팽창기가 상기 모니터링 구간에 물을 주입할 때 상기 패커 팽창기는 상기 물 주입 유닛으로 작용함으로써, 상기 패커 팽창기는 작용 형태에 따라 패커 팽창 수단 또는 물 주입 유닛이 될 수 있다.In this case, the packer expander and the packer are preferably connected by a packer expansion pipe, and the packer expander expands the packer by injecting water into the packer through the packer expansion pipe, and the packer expander is connected to the monitoring section and water injection. Connected to a hose, the packer expander injects water into the monitoring section through the water injection hose, and when the packer expander injects water into the monitoring section, the packer expander acts as the water injection unit, The packer expander can be a packer expansion means or a water injection unit depending on the mode of action.
이때 상기 진공 펌프는 바람직하게는 상기 모니터링 구간에 양수 호스로 연결되어, 상기 진공 펌프는 상기 양수 호스를 통하여 상기 모니터링 구간 내부의 지하수를 퍼올리고, 상기 양수 호스와 상기 물 주입 호스는 서로 만나면서 통합되어 하나의 양수 및 주입호스로 형성되어 상기 수직 홀에 삽입될 수 있다.At this time, the vacuum pump is preferably connected to the monitoring section with a pumping hose, so that the vacuum pump pumps groundwater inside the monitoring section through the pumping hose, and the pumping hose and the water injection hose meet each other and are integrated. It is formed as a single pumping and injection hose and can be inserted into the vertical hole.
본 발명에 따른 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템은 하나의 시추공 내에 다중의 패커를 통해 격리된 심도별 모니터링 구간에 압력센서를 설치하여 지하수위를 실시간으로 측정하고, 물을 주입하거나 순간적으로 지하수를 양수하여 지하 매질의 수리 전도도를 신속하고 저렴하게 산정할 수 있는 효과가 있다.The underground medium hydraulic characteristics monitoring system according to the present invention measures the groundwater level in real time by installing a pressure sensor in a monitoring section for each depth isolated through multiple packers within one borehole, and injects water or instantaneously pumps groundwater. It has the effect of quickly and inexpensively calculating the hydraulic conductivity of the underground medium.
도 1은 본 발명에 따른 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에서 패커와 연결관의 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
도 3은 도 1에서 AA’선으로 절개된 부위의 단면도이다.Figure 1 is a conceptual diagram of an underground medium hydraulic properties monitoring system according to the present invention.
Figure 2 is a partial perspective view showing the packer and connector in Figure 1.
Figure 3 is a cross-sectional view of a portion cut along line AA' in Figure 1.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in this specification, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명에 따른 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 수직 홀(10)과, 수직 홀(10)에 삽입되는 연결 관(20)과, 패커(31,32,33)와, 패커 팽창기(40)와, 진공 펌프(50)와, 물 주입 유닛(60) 및, 압력 측정 유닛(70)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the underground medium hydraulic characteristics monitoring system according to the present invention includes a
수직 홀(10)은 지하 암반(R)의 조사가 필요한 지점에 수직 하방을 향하여 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 수직 터널 형태로 형성된 홀이다. 이때 수직 홀(10)은 지하 암반(R)의 수리 특성의 조사가 필요한 지점까지 형성될 수 있으며, 수직 홀(10) 내부의 높이에 따라 각 지점의 지하 암반(R)의 수리 특성이 서로 다를 수 있다.The
연결관(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 수직 홀(10)의 직경 보다 작게 제작되어 수직 홀(10)에 삽입되는 파이프 형태의 부재이다. 연결관(20)에는 후술하게 될 수리 특성의 측정을 위하여 각종 호스나 센서 연결 케이블 등이 삽입된다.As shown in FIG. 1, the
패커(31,32,33)는 도 1에 도시된 바와 같이 연결관(20)의 외주 면과 수직 홀(10)의 내주면 사이에 설치되며 내부에 물을 주입하거나 흡수함에 따라 팽창 또는 수축하는 부재이다.As shown in FIG. 1, the
패커(31,32,33)는 연결관(20)을 감싸는 형태의 신축성 부재로서, 물이 주입되어 팽창하게 되면 도 2에 도시된 바와 같이 연결관(20)과 수직 홀(10) 사이의 공간을 꽉 메우게 된다. The
따라서 패커(31,32,33)가 팽창하면 패커(31,32,33)의 위치를 기준으로 수직 홀(10)의 상부 공간과 하부 공간은 기밀이 이루어져서 상부 공간과 하부 공간 사이에 물의 이동이 방지될 수 있다. 그러므로 패커(31,32,33)의 위치를 기준으로 나누어지는 상부 공간과 하부 공간에 채워지는 지하수 또는 물의 압력을 측정하게 되면 상부 공간과 하부 공간의 수리 특성이 독립적으로 측정될 수 있다.Therefore, when the packers (31, 32, and 33) expand, the upper and lower spaces of the vertical hole (10) become airtight based on the positions of the packers (31, 32, and 33), preventing the movement of water between the upper and lower spaces. It can be prevented. Therefore, by measuring the pressure of groundwater or water filled in the upper space and lower space divided based on the positions of the
패커 팽창기(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 패커(31,32,33)에 패커 팽창 관(41)으로 연결되어 패커(31,32,33) 내부에 물을 주입함으로써 패커(31,32,33)를 팽창시키는 장치이다. 따라서 물의 공급을 위한 펌프가 마련될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
진공 펌프(50)는 패커(31,32,33)로 둘러싸인 공간에 채워지는 지하수나 또는 외부에서 주입된 물을 퍼올리거나, 지하수를 채취하여 샘플로 조사할 수 있게 양수하는 장치이다.The
물 주입 유닛(60)은 패커(31,32,33)로 둘러싸인 공간에 물을 외부로부터 주입하여 패커(31,32,33)로 둘러싸인 공간 내부의 수압을 측정할 때 그 구간에서의 암반 매질의 수리 특성이 파악될 수 있게 하는 장치이다.The
압력 측정 유닛(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 패커(31,32,33)로 둘러싸이는 공간 내부에 설치는 압력센서(71,72,73)로부터 전달받는 신호로 압력 측정값을 산출하는 장치이다. 압력센서(71,72,73)를 포함하는 압력 측정 유닛(70)이 설치됨으로써, 지하수를 그 압력이 유지된 상태로 밀봉하여 샘플링 하지 않더라도 실시간으로 즉석에서 지하에 분포된 지하수의 압력 상태를 즉시 파악할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
특히 패커(31,32,33)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 수직 홀(10)의 높이 방향을 따라 복수 개가 서로 이격되게 설치됨으로써, 패커(31,32,33)로 격리되는 공간은 수직 홀(10)의 높이 방향을 따라 복수 개로 형성되어 각각 서로 다른 높이에 위치하는 모니터링 구간(11,12,13)을 이루고, 모니터링 구간(11,12,13)별로 지하수위의 측정에 따른 수리 전도도의 산정이 서로 완전히 독립적으로 이루어질 수 있다.In particular, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
모니터링 구간(11,12,13)은 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 실시예를 기준으로 살펴보면, 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13)이 서로 수직 방향으로 층을 이루게 형성된다. The
다만 모니터링 구간(11,12,13)의 수는 도 1에 도시된 바와 같이 반드시 3개로 한정되지 않고, 패커(31,32,33)의 설치 수에 따라 얼마든지 달라질 수 있고, 높이에 따른 지하 암반(R)의 특성이 크게 변하는 지형이라면 패커(31,32,33)가 보다 많이 촘촘하게 설치되는 것이 바람직할 수 있으며, 높이에 따른 지하 암반(R)의 특성이 크게 변하는 특정 구간이 있다면 그 구간에 패커(31,32,33)가 집중적으로 많이 배치될 수도 있다. 다만 이하에서는 일단 모니터링 구간이 제1 내지 제3 모니터링(11,12,13) 구간으로 한정된 것으로 가정하고 설명하기로 한다.However, the number of monitoring sections (11, 12, and 13) is not necessarily limited to three as shown in FIG. 1, and may vary depending on the number of packers (31, 32, and 33) installed, and may vary depending on the height of the underground In terrain where the characteristics of the rock mass (R) change significantly, it may be desirable to install more packers (31, 32, 33) more closely, and if there is a specific section where the characteristics of the underground rock mass (R) vary greatly depending on the height, that section A large number of
제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13)은 서로 다른 심도에 형성되므로 각 모니터링 구간(11,12,13)의 암반 수리 특성을 독립적으로 조사하면 심도에 따른 지하 암반(R)의 수리 특성의 조사가 가능하여, 지하 암반(R)의 수리 특성이 깊은 곳까지 입체적으로 파악될 수 있다.Since the first to
따라서 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13) 각각의 지하 암반(R)의 수리 특성이 독립적으로 조사될 수 있도록, 본 발명에 따른 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템에서는, 앞서 설명된 패커 팽창기(40)와, 진공 펌프(50)와, 물 주입 유닛(60)이 각각 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13)에 선택적으로 물을 주입하거나 양수할 수 있게, 패커 팽창 관(41)과, 양수 호스(51)와, 물 주입 호스(61)가 각각의 모니터링 구간(11,12,13)에 선택적으로 물을 주입 또는 양수할 수 있게 연결된다.Therefore, in the underground medium hydraulic characteristics monitoring system according to the present invention, so that the hydraulic characteristics of the underground rock mass (R) in each of the first to
패커 팽창기(40)와 제1 내지 제3 패커(31,32,33)는 패커 팽창 관(41)으로 연결되어, 패커 팽창기(40)는 패커 팽창 관(41)을 통하여 패커(31,32,33)에 물을 주입함으로써 패커(31,32,33)를 팽창시키고, 패커 팽창기(40)는 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13)과 각각 물 주입 호스(61)로 연결되어, 패커 팽창기(40)는 물 주입 호스(61)를 통하여 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13) 각각에 선택적으로 또는 동시에 물을 주입할 수 있다.The
따라서 패커 팽창기(40)가 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13)에 물을 주입할 때 패커 팽창기(40)는 물 주입 유닛(60)으로 작용함으로써, 패커 팽창기(40)는 작용 형태에 따라 패커 팽창 수단 또는 물 주입 유닛이 된다.Therefore, when the
즉 전체 시스템을 구성하는 각각의 구성요소가 수행하는 작용의 개념으로 볼 때는 패커 팽창기(40)와 물 주입 유닛(60)은 서로 구분되는 구성으로 볼 수 있고, 실제로 독립적인 장치로 구현될 수도 있으나, 도 1에 도시된 실시예에서와 같이 패커 팽창기(40)가 두 가지 작용을 모두 할 수도 있다. In other words, in terms of the action performed by each component constituting the entire system, the
이처럼 하나의 구성으로 두 개의 별개의 구성이 수행하는 작용 역할을 모두 수행 가능한 것이 도면에서도 표현될 수 있도록, 도 1에서는 마치 패커 팽창기(40) 내부에 물 주입 유닛(60)이 별도로 설치된 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 패커 팽창기(40)가 패커 팽창 작용과 물 주입 작용을 필요에 따라 모두 수행하는 구성이 될 수 있다.In order to show in the drawing that one configuration can perform all the functions performed by two separate configurations, in FIG. 1, the
그리고 진공 펌프(50)는 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13) 각각에 양수 호스(51)로 연결되어, 진공 펌프(50)는 양수 호스(51)를 통하여 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13) 각각의 내부의 지하수를 퍼 올리고, 양수 호스(51)와 물 주입 호스(61)는 서로 만나면서 통합되어 하나의 양수 및 주입 호스(91,92,93)로 형성되어 연결관(20)에 삽입될 수 있다.And the
즉 도 1에 도시된 바와 같이 패커 팽창기(40) 겸 물 주입 유닛(60)에서부터 연결관(20) 내부로 뻗어나가는 물 주입 호스(61)와, 진공 펌프(50)로부터 연결관(20) 내부로 뻗어나가는 양수 호스(51)는 각각 서로 그 시작점은 패커 팽창기(40)와 진공 펌프(50)로 서로 다르지만, 연결관(20) 내부에서는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 관인 양수 및 주입 호스(91,92,93)로 서로 병합될 수 있다. That is, as shown in FIG. 1, the
이때 물 주입 호스(61)와 양수 호스(51)가 병합된 양수 및 주입 호스(91,92,93)는 물의 양수가 필요할 때와 물의 주입이 필요할 때 모두 사용 가능하므로, 연결관(20) 내부가 간결하게 정리될 수 있고, 설비의 유지 보수와 제작 비용의 현저한 절감이 가능하다.At this time, the pumping and injection hoses (91, 92, 93), which are a combination of the water injection hose (61) and the pumping hose (51), can be used both when pumping water and when injection of water is required, so they can be used inside the connection pipe (20). can be organized concisely, and significant reductions in facility maintenance and production costs are possible.
물론 제1구간 내지 제3구간 양수 및 주입 호스(91,92,93)는 제1 내지 제3 모니터링(11,12,13) 구간 각각에 모두 연결되어야 하므로, 제1구간 내지 제3구간 양수 및 주입 호스(91,92,93)는 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13)의 수에 맞게 설치된다. Of course, since the first to third section pumping and injection hoses (91, 92, 93) must be connected to each of the first to third monitoring (11, 12, 13) sections, the first to third section pumping and injection hoses (91, 92, 93) must be connected to each of the first to third monitoring sections (11, 12, 13)
따라서 도 1에 AA’로 표시된 단면의 단면도인 도 3을 참조하면 양수 및 주입 호스(91,92,93)는 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13) 각각에 대응되게 제1 내지 제3 양수 및 주입 호스(91,929,93)로 마련된다.Therefore, referring to FIG. 3, which is a cross-sectional view of the cross section indicated by AA' in FIG. 1, the pumping and
그리고 제1 내지 제3 모니터링 구간(11,12,13) 각각에 제1 내지 제3 압력 센서(71,72,73)와 제1 내지 제3 압력 센서(71,72,73)의 측정 신호를 전송할 케이블이 각각의 압력 센서 마다 설치된다.And the measurement signals of the first to third pressure sensors (71, 72, 73) and the first to third pressure sensors (71, 72, 73) in each of the first to third monitoring sections (11, 12, and 13). A transmission cable is installed for each pressure sensor.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention as is known in the technical field to which the present invention pertains. It will be clear to those who have the knowledge of.
L : 지하수위 R : 지하 암반
10 : 수직 홀 11 : 제1 모니터링 구간
12 : 제2 모니터링 구간 13 : 제3 모니터링 구간
20 : 연결관 31 : 제1 패커
32 : 제2 패커 33 : 제3 패커
40 : 패커 팽창기 41 : 패커 팽창 관
50 : 진공 펌프 51 : 양수 호스
60 : 물 주입 유닛 61 : 물 주입 호스
70 : 압력 측정 유닛 71 : 제1 압력센서
72 : 제2 압력센서 73 : 제3 압력센서
75 : 압력 측정 신호 케이블 80 : 데이터 서버
91 : 제1구간 양수 및 주입 호스 92 : 제2구간 양수 및 주입 호스
93 : 제3구간 양수 및 주입 호스L: Groundwater level R: Underground rock
10: vertical hole 11: first monitoring section
12: 2nd monitoring section 13: 3rd monitoring section
20: connector 31: first packer
32: 2nd packer 33: 3rd packer
40: Packer expander 41: Packer expansion tube
50: vacuum pump 51: pumping hose
60: water injection unit 61: water injection hose
70: pressure measurement unit 71: first pressure sensor
72: second pressure sensor 73: third pressure sensor
75: Pressure measurement signal cable 80: Data server
91: 1st section pumping and injection hose 92: 2nd section pumping and injection hose
93: Section 3 pumping and injection hose
Claims (4)
지하수 유동 및 지하 매질의 투수성 관찰이 필요한 지역에서 지하로 일정한 깊이만큼 천공되어 형성되는 수직 홀과;
일정한 길이로 형성되는 파이프 형태의 부재로서 상기 수직 홀에 삽입되는 연결관과;
상기 연결관의 외주 면과 상기 수직 홀의 내주면 사이에 설치되며 내부에 물을 주입하거나 흡수함에 따라 팽창 또는 수축하는 패커와;
상기 패커를 팽창시켜 상기 패커가 상기 연결관의 외주면과 상기 수직 홀의 내주면 사이의 공간을 메워서, 수직 홀이 패커의 위치를 기준으로 상부와 하부가 격리되게 작동하는 패커 팽창기와;
상기 수직 홀 중에서 상기 패커로 격리된 공간에 물을 양수하는 진공 펌프와;
상기 패커로 격리된 공간에 물을 주입하는 물 주입 유닛과;
상기 패커로 격리된 공간에 상기 물 주입 유닛으로 주입된 물의 압력을 측정하는 압력 측정 유닛;을 포함하는 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템.An underground medium hydraulic properties monitor system for observing groundwater flow in underground rock,
A vertical hole formed by drilling underground to a certain depth in an area where observation of groundwater flow and permeability of the underground medium is required;
a pipe-shaped member formed of a certain length and inserted into the vertical hole;
a packer installed between the outer circumferential surface of the connection pipe and the inner circumferential surface of the vertical hole and expanding or contracting as water is injected or absorbed therein;
a packer expander that expands the packer to fill the space between the outer peripheral surface of the connection pipe and the inner peripheral surface of the vertical hole, so that the upper and lower parts of the vertical hole are isolated based on the position of the packer;
a vacuum pump for pumping water into a space isolated by the packer among the vertical holes;
a water injection unit that injects water into the space isolated by the packer;
A pressure measurement unit that measures the pressure of water injected into the space isolated by the packer with the water injection unit.
상기 패커는 상기 수직 홀의 높이 방향을 따라 복수 개가 서로 이격되게 설치됨으로써,
상기 패커로 격리되는 공간은 상기 수직 홀의 높이 방향을 따라 복수 개로 형성되어 각각 서로 다른 높이에 위치하는 모니터링 구간을 이루고,
상기 모니터링 구간별로 지하수위의 측정에 따른 수리 전도도의 산정이 독립적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템.According to paragraph 1,
A plurality of the packers are installed to be spaced apart from each other along the height direction of the vertical hole,
The space isolated by the packer is formed in plural numbers along the height direction of the vertical hole, forming a monitoring section each located at a different height,
An underground medium hydraulic characteristics monitor system, characterized in that the hydraulic conductivity is independently calculated according to the measurement of the groundwater level for each monitoring section.
상기 패커 팽창기와 상기 패커는 패커 팽창 관으로 연결되어, 상기 패커 팽창기는 상기 패커 팽창 관을 통하여 패커에 물을 주입함으로써 패커를 팽창시키고,
상기 패커 팽창기는 상기 모니터링 구간과 물 주입 호스로 연결되어, 상기 패커 팽창기는 상기 물 주입 호스를 통하여 상기 모니터링 구간에 물은 주입하여,
상기 패커 팽창기가 상기 모니터링 구간에 물을 주입할 때 상기 패커 팽창기는 상기 물 주입 유닛으로 작용함으로써,
상기 패커 팽창기는 작용 형태에 따라 패커 팽창 수단 또는 물 주입 유닛인 것을 특징으로 하는 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템.According to paragraph 2,
The packer expander and the packer are connected by a packer expansion tube, and the packer expander expands the packer by injecting water into the packer through the packer expansion tube,
The packer expander is connected to the monitoring section and a water injection hose, and the packer expander injects water into the monitoring section through the water injection hose,
When the packer expander injects water into the monitoring section, the packer expander acts as the water injection unit,
A system for monitoring underground medium hydraulic properties, characterized in that the packer expander is a packer expansion means or a water injection unit depending on the mode of action.
상기 진공 펌프는 상기 모니터링 구간에 양수 호스로 연결되어, 상기 진공 펌프는 상기 양수 호스를 통하여 상기 모니터링 구간 내부의 지하수를 퍼올리고,
상기 양수 호스와 상기 물 주입 호스는 서로 만나면서 통합되어 하나의 양수 및 주입 호스로 형성되어 상기 수직 홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 지하 매질 수리 특성 모니터 시스템.According to paragraph 3,
The vacuum pump is connected to the monitoring section with a pumping hose, and the vacuum pump pumps groundwater inside the monitoring section through the pumping hose,
An underground medium hydraulic properties monitor system, wherein the pumping hose and the water injection hose are integrated while meeting each other to form a single pumping and injection hose and inserted into the vertical hole.
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---|---|---|---|
KR1020220108854A KR20240030166A (en) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | Underground medium repair characteristics monitoring System |
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KR101646987B1 (en) | 2014-09-11 | 2016-08-23 | 한국지질자원연구원 | Device for measuring of saturated hydraulic conductivity of unsaturated porous media |
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2022
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