KR20240109665A - 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법을 개시한다.
구체적으로, 지반의 투수를 시험하는 방법에 있어서, 지반을 보링하면서 케이싱을 삽입하는 지반천공단계; 상기 케이싱의 상단을 가압하여 하단을 지중에 압입시키는 케이싱압입단계; 물주입수단을 상기 케이싱 내에 발생된 혼탁수에 침강시키고, 수평 또는 상향 경사지게 물을 분사하되, 적당한 속도로 수두의 상승을 유도하여 혼탁수에 의해 침전된 세립분과 혼탁수 및 공기를 밀어올려 배출시키는 하부주수단계;; 상기 케이싱 내에 주수된 물의 수면 하강속도를 측정하여 투수시험하는 투수시험단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 지반의 투수를 시험하는 방법에 있어서, 지반을 보링하면서 케이싱을 삽입하는 지반천공단계; 상기 케이싱의 상단을 가압하여 하단을 지중에 압입시키는 케이싱압입단계; 물주입수단을 상기 케이싱 내에 발생된 혼탁수에 침강시키고, 수평 또는 상향 경사지게 물을 분사하되, 적당한 속도로 수두의 상승을 유도하여 혼탁수에 의해 침전된 세립분과 혼탁수 및 공기를 밀어올려 배출시키는 하부주수단계;; 상기 케이싱 내에 주수된 물의 수면 하강속도를 측정하여 투수시험하는 투수시험단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 지반의 투수시험방법에 관한 것으로서, 상세하게는 지반의 투수시험을 위해 지반 천공시 케이싱 내부에 발생된 혼탁수를 제거할 수 있도록 케이싱의 하부로 물을 주입하는 방식의 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법에 관한 것이다.
지반조사는 지반을 구성하는 지층 및 토층의 형성, 지하수의 상태, 각 지층 및 토층의 성상을 파악하여 그 안에 계획하는 구조물의 설계 및 공사계획에 필요한 자료를 제공하기 위해 하는 조사이다.
지반조사의 종류는 현장에서 하는 표준관입시험, TCR/RQD, RMR, 수압시험, 투수시험, 공내재하시험과, 실내에서 하는 입도시험, CBR 시험, 압밀시험, 일축압축시험, 삼축압축시험, 점하중시험, 절리면 전단시험 등이 있다.
여기서, 현장 투수시험은 흙막이 공사의 차수성능을 확인하기 위해 시행한다. 투수시험은 지반의 투수성에 따라 투수성이 낮을 경우(세립토)에는 변수위투수법이 사용되고, 투수성이 높을 경우(조립토)에는 정수위투수법이 사용된다. 측정방법은 시험공 내에 설치한 케이싱의 상단까지 물을 주입하고 시간에 따른 수위강하를 측정한다. 초기에는 측정간격을 작게 측정하고, 수위강하량의 감소에 따라 측정간격을 증가시키면서 측정한다.
도 1은 종래 투수시험의 한 실시과정을 나타내는 순서도이다.
1단계는 지반을 보링(boring)하여 천공하고 케이싱을 설치하는 지반천공단계이다.
이때, 오거나 굴착기와 같은 보링장비를 이용하여 천공한 후 케이싱(20)을 설치할 수도 있고, 다르게는 도시된 바와 같이 천공과 동시에 케이싱(20)을 회전시키면서 설치할 수도 있다. 즉, 회전하는 케이싱(20)에 굴착비트를 부착하여 지반(10)을 보링하는 방식으로 천공과 케이싱(20) 설치를 동시에 수행한다.
이 경우 케이싱(20)의 내부를 통해 인입한 드릴로드를 통해 5 ~ 20kgf/㎠ 정도의 압력으로 물을 분사하여 굴착토 배토를 수행(수세식 보링)하기 때문에 케이싱(20)의 내부에 혼탁수(30, 흙탕물)가 발생한다.
그리고 케이싱(20)의 외주면과 지반(10) 사이에는 케이싱(20)의 회전으로 인한 공극(40)이 발생한다.
2단계는 케이싱(20) 상부에 주수관(50)을 두고 물을 주입하는 주수단계이다.
주수관(50)은 외부에서 케이싱(20) 내부로 물을 공급하기 위한 호스, 튜브와 같은 것으로 펌프와 물탱크가 연결되어 있다.
그리고 주수관(50)을 통해 물을 상부에서 주입하여 수두를 지하수위보다 높게 유지시킨다.
이때, 주수는 펌프를 가동하여 물탱크의 물을 주수관(50)을 통해 케이싱(20) 내부로 주입하며, 물이 주입되면 혼탁수(30)의 수위가 지하수보다 높아져 하향침투가 발생할 수 있게 된다.
참고로 주수로 인해 혼탁수(30)공기의 배출은 발생하지 않은 상태에서 케이싱 내부의 수위가 지하수위보다 높게 형성된다.
3단계는 앞단계에서 주수하여 케이싱(20) 내부에 채워진 물을 통해 투수시험을 수행하는 투수시험단계이다.
그런데 주수단계에서 상부 주수로 인해 하부에 침전된 세립분과 혼탁수(30) 및 공기가 배출되지 않아, 케이싱(20)의 바닥에 침전된 세립분과 혼탁수(30) 및 공기가 잔존하게 되고, 혼탁수(30)에 포함되어 있던 세립분, 침전물, 찌꺼기, 슬러지와 같은 것들이 가라앉아 시험대상인 지반(10)을 폐색(clogging, 막힘현상)하게 되어 투수시험을 위해 주수한 물이 제대로 바닥으로 침투되지 못하게 한다.
경우에 따라 케이싱 내부의 물은 케이싱(20)의 하단부와 지반의 경계지점을 통해 배출되어 케이싱(20)의 외주면에 형성된 공극(40)을 타고 배출되어 실제적으로 지반침투에 의한 것보다 케이싱 외주면의 침투능을 평가하는 투수시험 결과를 초래한다.
도 2는 종래 투수시험의 다른 실시과정을 나타내는 순서도이다.
1단계는 지반(10)을 보링하여 구멍을 뚫고 케이싱(20)을 설치하는 지반천공단계이다.
상술한 실시 예와 동일한 방식이며, 이로 인해, 혼탁수(30)가 발생하고, 공극(40)이 생긴다.
2단계는 케이싱인발단계이다. 케이싱인발단계는 삽입, 설치되었던 케이싱(20)의 일부를 상측으로 인발하여 투수시험대상인 지반(10)의 바닥과 측면이 노출되게 한다.
3단계는 주수단계이다. 즉, 케이싱(20) 상부에 주수관(50)을 두고, 상부에서 물을 주수하여 수두를 지하수보다 높게 형성하도록 케이싱(20) 내부에 투수시험을 위한 물을 채우게 된다.
4단계는 투수시험단계인데, 이때 역시 혼탁수(30)가 완전히 배출되지 못하여서, 케이싱(20)의 바닥과 노출된 지반(10)의 측면에 혼탁수(30)의 폐색(C)이 발생한다.
따라서, 투수를 위한 물이 지반(10)의 바닥과 측면을 통해 투수되지 못하고, 케이싱(20)의 하단부와 지반의 경계지점을 통해 배출되어 케이싱(20)의 외주면을 타고 배출되므로 이때도 역시 정확한 투수시험이 어렵다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 투수시험을 위해 지반을 천공하고 삽입한 케이싱 내 바닥에 물주입수단을 침강시켜 하측에서 퍼올리는 하부주수법으로 혼탁수와 공기를 배출시키고, 주입과정에 적정한 상향의 속도수두를 발생시켜 하부 침전물이 부유되도록 함으로써 혼탁수가 잔존하지 않도록 주수할 수 있는 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법은, 지반의 투수를 시험하는 방법에 있어서, 지반을 보링하면서 케이싱을 삽입하는 지반천공단계; 상기 케이싱의 상단을 가압하여 하단을 지중에 압입시키는 케이싱압입단계; 물주입수단을 상기 케이싱 내에 발생된 혼탁수에 침강시키고, 물을 분사하여 상기 케이싱의 하부로부터 혼탁수를 밀어올려 배출시키는 하부주수단계; 상기 케이싱 내에 주수된 물의 수면 하강속도를 측정하여 투수시험하는 투수시험단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법은, 지반을 보링하면서 케이싱을 삽입하는 지반천공단계; 상기 케이싱의 일부를 인발하여 천공의 하부 지반의 측면이 노출되게 하는 케이싱인발단계; 물주입수단을 상기 케이싱 내에 발생된 혼탁수에 침강시키고, 물을 분사하여 상기 케이싱의 하부로부터 혼탁수를 밀어올려 배출시키는 하부주수단계; 상기 케이싱 내에 주수된 물의 수면 하강속도를 측정하여 투수시험하는 투수시험단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 물주입수단은, 펌프와 연결되어 물을 공급하는 주입관과, 중공관 형상으로 이루어져 상기 주입관의 단부에 연통되게 결합되고 외주면에 수평 또는 상향 경사지게 노즐공이 형성되는 분사체를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고 상기 분사체의 하단에는 혼탁수 내로의 침강 및 바닥에서의 요동을 방지하도록 중량의 웨이트가 부착될 수 있다.
이상에 설명한 본 발명에 의하면, 천공시 발생한 혼탁수를 제거하기 위해 케이싱의 하부로 일정속도의 물을 주입하는 물주입수단을 천공홀 하부에 침강시켜 주수하는 하부주수법을 이용하므로 천공홀 바닥에 혼탁수에 의해 쌓여 간극을 막고 있는 세립분과 혼탁수 및 케이싱 내 공기가 남김없이 배출되므로 정확한 지반의 투수시험이 수행될 수 있다.
도 1은 종래 지반의 투수시험방법의 한 실시과정을 나타내는 순서도
도 2는 종래 지반의 투수시험방법의 다른 실시과정을 나타내는 순서도
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법의 과정을 나타내는 순서도
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 물주입수단을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법의 과정을 나타내는 순서도
도 2는 종래 지반의 투수시험방법의 다른 실시과정을 나타내는 순서도
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법의 과정을 나타내는 순서도
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 물주입수단을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법의 과정을 나타내는 순서도
이하에서, 본 발명의 실시 예는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로서, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 즉, 아래 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
덧붙여, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법의 과정을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 물주입수단을 나타내는 단면도이다.
본 발명은 지반(10)의 투수정도를 시험하는 투수시험방법에 관한 것으로서, 지반(10) 천공시 발생하는 혼탁수(30)와 공기를 제거하면서 주수하기 위해 케이싱(20)의 하부로부터 물을 주입하여 혼탁수(30)와 공기가 잔존하지 않도록 배출시키면서 주수할 수 있는 하부주수법을 이용한 투수시험방법에 관한 것이다.
본 발명은 크게, 지반천공단계, 케이싱압입단계, 하부주수단계, 투수시험단계를 포함해서 구현될 수 있다.
먼저, 도 3(a)를 참조하여 상기 지반천공단계에 대해 설명한다.
상기 지반천공단계는 지반(10)을 천공하면서 케이싱(20)을 삽입하는 단계이다.
지반(10)을 천공하기 위해서 보링장비(오거, 시추기 등)를 사용하여 지반(10)에 수직으로 보링(boring)을 수행한다.
본 발명에서는 보링시 5 ~ 20kgf/㎠의 압력으로 물을 분사하면서 상기 케이싱(20)으로 굴착을 수행하는 수세식 보링을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 케이싱(20)의 단부에는 굴착비트(미도시)가 형성되거나 결합되어 있고, 상기 케이싱(20)을 회전구동시킨다.
그리고 회전하는 케이싱(20)의 내부로 중공의 5 ~ 20kgf/㎠의 압력으로 물을 분사함으로써 굴착되는 흙이나 토사를 케이싱 외부로 배토하게 된다.
이로 인해, 상기 케이싱(20)의 내부에는 흙과 물이 혼합된 혼탁수(30)와 기포가 차게 된다. 이러한 혼탁수(30)의 내부에는 배토를 위해 고압으로 분사하는 물로 인해 다양한 크기의 기포가 발생한다.
또 상기 케이싱(20)과 천공된 지반(10)의 측벽 사이에 공극(40)이 발생한다.
이때, 지반(10) 천공의 깊이는 시험대상 지반(10)의 깊이까지 천공한다.
다음으로 도 3(b)를 참조하여 상기 케이싱압입단계에 대해 설명한다.
상기 케이싱압입단계는 상기 케이싱(20)의 상단을 가압하여 천공에 삽입된 케이싱(20)의 하단 일부가 하강하여 시험대상의 지반(10) 내부로 압입되게 하는 단계이다.
이것은 상기 케이싱(20)의 외주면과 지반(10)의 천공 측벽 사이에 형성된 공극(40)으로 혼탁수(30)나 이후 주수하게 될 청수(60)가 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 케이싱(20)의 가압은 해머를 사용하여 타격할 수 있다.
다음으로 도 3(c)를 참조하여 본 발명의 핵심적 특징인 하부주수단계에 대해 설명한다.
상기 하부주수단계는 상기 케이싱(20)의 바닥으로부터 물을 주수하여 혼탁수(30)를 상측으로 밀어올리는 방법으로 배출시키고, 청수(60)를 공급하는 단계이다.
이를 위해, 물주입수단(70)을 사용할 수 있다.
상기 물주입수단(70)은 도 4에 도시된 바와 같이, 주입관(71) 및 분사체(72)로 구현될 수 있다.
상기 주입관(71)은 튜브와 같이 유연한(flexible) 관일 수도 있고, 강성을 가진 관일 수도 있다. 그리고 상기 주입관(71)의 일단은 외부의 펌프와 연결되고, 타단은 상기 케이싱(20)의 내부로 진입시켜 혼탁수(30)의 내부로 투입된다.
그리고 상기 주입관(71)의 타단에는 상기 분사체(72)가 연통되게 결합된다.
상기 분사체(72)는 중공관 형상일 수 있고, 외주면에 하나 이상의 노즐공(73)이 관통 형성된다.
상기 노즐공(73)은 수평으로 또는 도시된 바와 같이 상향 경사지게 관통형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 분사체(72)는 혼탁수(30) 내에 침강시키되, 상기 케이싱(20)의 거의 바닥까지 착저되어 설치될 수 있다.
따라서, 상기 주입관(71)을 통해 공급된 맑은 물(청수)은 상기 분사체(72) 내부로 유입되어 상기 노즐공(73)을 통해 외부로 수평 또는 상향 경사지게 분사된다. 즉, 상기 케이싱(20)의 최하부에서 청수(60)가 적당한 상승의 속도 수두를 제공하여 혼탁수(30)에 의해 침전된 세립분 및 혼탁수(30)는 청수(60)에 의해 밀어올려져 상승한 후 상기 케이싱(20)의 상단으로 배출될 수 있다.
결국 상기 케이싱(20)의 바닥에는 혼탁수(30)가 잔존하지 않게 되어 막힘현상이 발생하지 않는다.
여기서, 상기 분사체(72)는 물에 잘 가라앉을 수 있도록 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
부가적으로 상기 분사체(72)의 하단에는 상기 분사체(72)가 혼탁수(30) 내로 침강이 용이하면서, 청수(60)의 분사시 상기 분사체(72)가 좌우로 요동하는 것을 최소화하도록 중량의 웨이트(74)가 별도로 부착될 수 있다.
마지막으로 상기 투수시험단계는, 도 3(d)와 같이, 상기 물주입수단(70)에 의해 상기 케이싱(20) 내에 주수가 완료되면, 투수를 시험하는 단계이다.
보통 상기 케이싱(20)의 상단까지 청수(60)를 주입한다. 그리고 청수(60)의 수면 하강속도를 측정하여 투수를 시험한다.
이때, 시험의 대상이 되는 지반(10)은 상기 케이싱(20)의 바닥에 해당하는 지반(10)이다.
이러한 투수시험방법은 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예를 설명하고자 한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법의 과정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 다른 실시 예는 크게, 지반천공단계, 케이싱인발단계, 하부주수단계, 투수시험단계를 포함해서 구현될 수 있다.
상기 지반천공단계, 하부주수단계 및 투수시험단계는 상술한 내용과 대동소이하므로 도 5(b)를 참조하여 상기 케이싱인발단계에 대해서만 설명한다.
상기 케이싱인발단계는 지반(10)에 천공하면서 삽입된 케이싱(20)의 일부를 상부로 인발하는 단계이다.
이를 위해, 상기 케이싱(20)의 상단을 인발장비에 결착한 후 상측으로 끌어당길 수 있다.
이로 인해, 상기 케이싱(20)의 하단이 상승하면서 천공의 하부 지반(10)의 측면이 노출된다. 즉, 투수시험 대상이 천공의 바닥면과 측면 일부가 되는 것이다.
따라서, 상기 하부주수단계를 수행하면, 천공홀 하부에 침전되어 지반의 간극을 막고 있는 세립분과 혼탁수(30) 및 공기가 배출되므로 천공의 바닥면과 천공의 노출된 측면에도 혼탁수(30)가 잔존하지 않으므로 투수가 원활하게 이루어져 투수시험의 정확성이 높아진다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
10 : 지반
20 : 케이싱
30 : 혼탁수
40 : 공극
50 : 주수관
60 : 청수
70 : 물주입수단
71 : 주입관 72 : 분사체
73 : 노즐공 74 : 웨이트
C : 폐색, clogging
20 : 케이싱
30 : 혼탁수
40 : 공극
50 : 주수관
60 : 청수
70 : 물주입수단
71 : 주입관 72 : 분사체
73 : 노즐공 74 : 웨이트
C : 폐색, clogging
Claims (4)
- 지반의 투수를 시험하는 방법에 있어서,
지반을 보링하면서 케이싱을 삽입하는 지반천공단계;
상기 케이싱의 상단을 가압하여 하단을 지중에 압입시키는 케이싱압입단계;
물주입수단을 상기 케이싱 내에 발생된 혼탁수에 침강시키고, 수평 또는 상향 경사지게 물을 분사하되, 적당한 속도로 수두의 상승을 유도하여 혼탁수에 의해 침전된 세립분과, 혼탁수 및 공기를 밀어올려 배출시키는 하부주수단계;
상기 케이싱 내에 주수된 물의 수면 하강속도를 측정하여 투수시험하는 투수시험단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법.
- 지반의 투수를 시험하는 방법에 있어서,
지반을 보링하면서 케이싱을 삽입하는 지반천공단계;
상기 케이싱의 일부를 인발하여 천공의 하부 지반의 측면이 노출되게 하는 케이싱인발단계;
물주입수단을 상기 케이싱 내에 발생된 혼탁수에 침강시키고, 수평 또는 상향 경사지게 물을 분사하되, 적당한 속도로 수두의 상승을 유도하여 혼탁수에 의해 침전된 세립분과, 혼탁수 및 공기를 밀어올려 배출시키는 하부주수단계;
상기 케이싱 내에 주수된 물의 수면 하강속도를 측정하여 투수시험하는 투수시험단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 물주입수단은,
펌프와 연결되어 물을 공급하는 주입관과, 중공관 형상으로 이루어져 상기 주입관의 단부에 연통되게 결합되고 외주면에 수평 또는 상향 경사지게 노즐공이 형성되는 분사체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 분사체의 하단에는 혼탁수 내로의 침강 및 바닥에서의 요동을 방지하도록 중량의 웨이트가 부착되는 것을 특징으로 하는 하부주수법을 이용한 지반의 투수시험방법.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240109665A true KR20240109665A (ko) | 2024-07-12 |
Family
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