WO2017094995A1 - 전기비저항을 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법 - Google Patents

전기비저항을 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법 Download PDF

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WO2017094995A1
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WO
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grouting
rock
electrode
measuring
electrical resistivity
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PCT/KR2016/008509
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English (en)
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Inventor
오태민
박의섭
이항복
Original Assignee
한국지질자원연구원
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • E02D1/08—Investigation of foundation soil in situ after finishing the foundation structure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Definitions

  • the present invention relates to a rock grouting monitoring method using an electrical resistivity, by installing electrodes in a plurality of bore holes for injection of a grout for measuring an electrical resistivity, and after the injection of the injection material, The electrode is permanently buried and the electrical resistivity value of the rock or grout is periodically measured to enable long-term grouting health evaluation, and it is a low cost and high precision grouting monitoring method in rock joints.
  • the rock grouting monitoring method using the electrical resistivity physical exploration is performed on the earth's surface, so when evaluating underground structures existing deep (e.g., 1km depth), the side line (approximately 2km between electrode installation intervals) is approximately twice the depth of evaluation. ) Length is required.
  • the electrical resistivity value measured in the physical survey is a qualitative (relative) value
  • an inverse analysis must be performed to confirm the grouting distribution.
  • the present invention is to install an electrode in a plurality of bore holes for the injection of the grout for measuring the electrical resistivity, the electrode is permanently embedded in the borehole after the injection of the injection material By measuring the electrical resistivity of rock or grouting periodically, it is possible to evaluate long-term grouting soundness and to provide a low cost and high precision grouting monitoring method in rock joints.
  • the present invention is a plurality of bore holes radially installed in the underground structure to form a grouting part by injecting grout to the rock or ground around the underground structure, and installed inside the bore hole
  • a rock grouting monitoring apparatus including a plurality of electrodes and a plurality of temperature sensors provided inside a borehole and measuring a temperature of a rock or ground, (a) the measuring unit applies a current or voltage to the electrodes, and the temperature sensor Measuring the temperature of the rock or ground; (b) a measuring unit measuring resistance between electrodes provided in adjacent boreholes; and (c) calculating the electrical resistivity by analyzing the measured values of the temperature sensor and the measurement unit by the grouting analyzer.
  • the electrodes are preferably spaced apart sequentially in the longitudinal direction of the bore hole.
  • the measurement unit measures resistance between one electrode installed in one bore hole and one electrode installed in the other bore hole, based on the adjacent bore holes.
  • the grouting analysis unit analyzes the calculated electrical resistivity value, and it is preferable to derive whether or not the damaged grout range or the damaged grout range is injected.
  • the present invention preferably further includes the step of (d) the output unit showing the temperature sensor and the measurement value of the measurement unit and the analysis result of the grouting analysis unit to the monitor or the terminal of the operator.
  • the rock grouting monitoring method measures the resistance value between electrodes installed in adjacent boreholes and calculates an electrical resistivity value, thereby eliminating the need for reverse analysis for grouting evaluation and obtaining an effect capable of immediately grouting evaluation in the field. Can be.
  • FIG. 1 is a block diagram of a rock grouting monitoring apparatus 100 for implementing a rock grouting monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an installation state diagram of the bore hole 110 and the electrode 120 shown in FIG.
  • 3A is a perspective view of the electrode 120 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3B is a rear perspective view of the electrode 120 shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a perspective view illustrating still another embodiment of the electrode 120 shown in FIG. 1.
  • FIG. 4B is a rear perspective view of the electrode 120 shown in FIG. 4A.
  • 5A is a perspective view illustrating still another embodiment of the electrode 120 shown in FIG. 1.
  • FIG. 5B is a perspective view illustrating still another embodiment of the electrode 120 shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a flow chart of a rock grouting monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating a range of injection material being injected through the bore hole 110 shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a view illustrating a range of injection material in which injection is completed through the bore hole 110 shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the crack (c) generation is started in the completed grouting portion (G).
  • FIG. 10 is a view illustrating a state in which a crack c generated in the grouting part G illustrated in FIG. 9 is advanced.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the crack (C) generation started in the completed grouting portion (G).
  • FIG. 10 is a view illustrating a state in which a crack C generated in the grouting part G illustrated in FIG. 9 is advanced.
  • the grouting analysis unit 150 is a grouting part in which a crack (c) is generated when the grouting part G, which is a mixture of rock and injection material, is damaged by an unspecified external force such as earthquake, weathering, and deterioration.
  • the electrical resistivity value calculated in G) is reduced by more than 20% of the electrical resistivity value calculated before the crack (c)
  • the alarm system installed in the underground structure (S) is operated through the output unit 160 or the operator monitors it. Or a danger signal in the terminal.
  • FIG. 1 to FIG. 6 a rock grouting monitoring method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 1 is a block diagram of a rock grouting monitoring apparatus 100 for implementing a rock grouting monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an installation state diagram of the bore hole 110 and the electrode 120 shown in FIG.
  • FIG. 3A is a perspective view of the electrode shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a rear perspective view of the electrode shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a perspective view illustrating still another embodiment of the electrode shown in FIG. 1, and FIG. 4B is a rear perspective view of the electrode shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a perspective view illustrating still another embodiment of the electrode illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5B is a perspective view illustrating still another embodiment of the electrode illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a flow chart of a rock grouting monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • the rock grouting monitoring apparatus 100 for implementing the rock grouting monitoring method according to the present invention includes a bore hole 110,
  • the electrode 120, the temperature sensor 130, the measuring unit 140, the grouting analyzing unit 150, and the output unit 160 are included.
  • the bore hole 110 is radially installed in the underground structure S to form the grouting portion G shown in FIG. 9 by injecting grout into the rock around the underground structure S.
  • a plurality of electrodes 120 are installed in the bore hole 110, more specifically, at least two or more electrodes are preferably installed in the bore hole 110, and are sequentially spaced along the longitudinal direction of the bore hole 110. Is placed.
  • the electrode 120 has a plate shape, and may be bent or bent to correspond to the shape of the inner surface of the bore hole 110, and the conductive adhesive applied on the electrode 120. It is attached to and fixed to the inner surface of the bore hole 110 by (A).
  • the temperature sensor 130 is mounted on the rear surface of the electrode 120, and a wire hanger 121 is installed on the rear surface of the electrode 120 to fix the wire W connected to the electrode 120.
  • a plurality of nail-shaped protrusions 122 may be formed on the electrode 120, and the protrusions 122 may be embedded in the inner surface of the bore hole 110 to form the electrode 120. Can be fixed
  • the temperature sensor 130 is mounted on the back of the electrode 120, the back of the electrode 120 is provided with a wire hanger 121 for fixing the wire (W) connected to the electrode 120.
  • the electrode 120 may be manufactured in a tack shape, and a wire hook 121 for fixing the wires W is installed on the plate-shaped head part 123, and the head part 123 is provided.
  • the temperature sensor 130 may be mounted on one side.
  • the protrusions 122 installed on the head part 123 may be fixed to the inner surface of the bore hole 110 to fix the electrode 120.
  • the electrode 120 may be manufactured in the shape of a nail in the form of a nail so that the electrode 120 may be embedded in the bore hole 110 and the rock.
  • the temperature sensor 130 is mounted on one side of the electrode 120, the wire hanger 121 for fixing the wire (W) connected to the electrode 120 is installed at the end of the electrode (120).
  • the electrode 120 may be used as long as it is a conductive steel material, and particularly, any one of copper, stainless steel, silver, aluminum, or a mixture thereof may be used.
  • the wire hanger 121 is installed on the electrode 120, and the wire hanger 121 may be installed on the inner surface of the bore hole 110.
  • the wire W connected to the electrode 120 and the temperature sensor extends into the underground structure S along the bore hole 110 and connected to the measurement unit 140 is mounted on the wire hanger 121.
  • the temperature sensor 130 is installed in the borehole 110, more specifically, the electrode 120 to measure the temperature of the rock.
  • the measuring unit 140 applies a current or voltage to the electrode 120, and measures the resistance of the rock or grouting unit G between the electrodes 120 installed in the adjacent bore holes 110.
  • the measuring unit 140 measures the resistance value between one electrode 120 installed in one bore hole 110 and one electrode 120 installed in the other bore hole 110 based on the adjacent bore holes 110. Measure
  • the electrode A1 installed in one bore hole 110 and the electrode B1 installed in the other bore hole 110 or the grouting portion G or the resistance between the electrode A1 and the electrode B2 Measure the value.
  • the grouting analysis unit 150 calculates an electrical resistivity value by mutually analyzing the measured values of the temperature sensor 130 and the measuring unit 140, and analyzes the calculated electrical resistivity value to inject the injected injection material range or the completed grouting unit ( Determine whether G) is damaged and where it is damaged.
  • the output unit 160 shows the measurement values of the temperature sensor 130 and the measurement unit 140 and the analysis result values of the grouting analyzer 150 to the monitor or the terminal of the operator.
  • the grouting analysis unit 150 is calculated from the grouting part G in which a crack c is generated when the grouting part G, which is a mixture of rock and injection material, is damaged by an unspecified external force such as earthquake, weathering, and deterioration.
  • the alarm 160 installed in the underground structure S is operated through the output unit 160 or a danger signal is displayed on the operator's monitor or terminal. .
  • FIG. 6 is a flow chart of a rock grouting monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • the measuring unit 140 applies a voltage or current to the electrode 120, and the temperature sensor 130 measures the temperature of the rock (S110).
  • the measurement unit 140 measures the resistance value of the rock or grouting unit G between the electrodes 120 installed in the adjacent bore holes 110 (S120).
  • the measuring unit 140 measures the resistance value between one electrode 120 installed in one bore hole 110 and one electrode 120 installed in the other bore hole 110 based on the adjacent bore holes 110. Measure
  • the resistance value of the grouting part G or the rock between the electrode A1 provided in one bore hole 110 and the electrode B1 provided in the other bore hole 110 or the electrode A1 and the electrode B2 is measured.
  • the grouting analysis unit 150 calculates the electrical resistivity value by mutually analyzing the measured values of the temperature sensor 130 and the measuring unit 140 (S130).
  • the grouting analyzer 150 analyzes the calculated electrical resistivity value to derive whether the injected injection material range or the finished grouting part G is damaged or damaged.
  • the output unit 160 shows the measured value of the temperature sensor and measurement unit 140 and the analysis result value of the grouting analysis unit 150 to the monitor or the terminal of the operator (S140).
  • the grouting analysis unit 150 is calculated from the grouting part G in which a crack c is generated when the grouting part G, which is a mixture of rock and injection material, is damaged by an unspecified external force such as earthquake, weathering, and deterioration.
  • the alarm 160 installed in the underground structure S is operated through the output unit 160 or a danger signal is displayed on the operator's monitor or terminal. .
  • the injected injection material range and curing degree may be evaluated.
  • FIG. 7 is a view illustrating a range of injection material being injected through the bore hole 110 shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a view illustrating a range of injection material in which injection is completed through the bore hole 110 shown in FIG. 1.
  • electrodes A1, A2, and A3 are sequentially spaced from one bore hole 110 among the adjacent bore holes 110, and the electrodes 120 B1 are arranged in the other bore hole 110. , B2 and B3 are sequentially spaced apart.
  • the measuring unit 140 measures the resistance value of the rock or grouting unit G between the pair of electrodes 120 such as the electrodes A1-B1, A1-B2, A1-B3, or A2-B1.
  • the measuring unit 140 measures the resistance value using the electrodes A1-B1 and the grouting analyzer 150 calculates the electrical resistivity value, it can be confirmed that injection of the injection material is completed in the corresponding section.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the crack (C) generation started in the completed grouting portion (G).
  • FIG. 10 is a view illustrating a state in which a crack C generated in the grouting part G illustrated in FIG. 9 is advanced.
  • the grouting analysis unit 150 is a grouting part in which a crack (c) is generated when the grouting part G, which is a mixture of rock and injection material, is damaged by an unspecified external force such as earthquake, weathering, and deterioration.
  • the electrical resistivity value calculated in G) is reduced by more than 20% of the electrical resistivity value calculated before the crack (c)
  • the alarm system installed in the underground structure (S) is operated through the output unit 160 or the operator monitors it. Or a danger signal in the terminal.
  • the rock grouting monitoring method using the electrical resistivity of the above-described embodiment of the present invention calculates the electrical resistivity value by measuring the resistance value between electrodes installed in adjacent boreholes, and thus does not require a reverse analysis for grouting evaluation.
  • the grouting evaluation can be achieved immediately in the field.

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Abstract

전기비저항을 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법이 개시된다. 개시된 암반그라우팅 모니터링 방법은 지하구조물 주변 암반 또는 지반에 주입재(grout)를 주입하여 그라우팅부를 형성하기 위해 지하구조물에 방사형으로 설치된 복수 개의 보어홀(bore hole)과, 보어홀 내부에 설치된 복수 개의 전극과, 보어홀 내부에 설치되어, 암반 또는 지반의 온도를 측정하는 복수 개의 온도센서를 포함하는 암반 그라우팅 모니터링장치에 있어서, (a) 측정부가 전극에 전류 또는 전압을 인가하고, 온도센서가 암반 또는 지반의 온도를 측정하는 단계; (b) 측정부가 상호 인접한 보어홀에 설치된 전극간 저항값을 측정하는 단계; (c) 그라우팅 분석부가 온도센서 및 측정부의 측정값을 상호 분석하여 전기비저항값을 산출하는 단계;를 포함한다.

Description

전기비저항을 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법
본 발명은 전기비저항을 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법에 관한 것으로써, 전기비저항 측정을 위해서 주입재(grout)의 주입을 위한 다수의 보어홀(bore hole) 내부에 전극을 설치하여, 주입재 주입 후 보어홀 내부에 전극이 영구히 매립되어 주기적으로 암반 또는 그라우팅의 전기비저항값을 측정함으로서 장기적인 그라우팅 건전도 평가가 가능하며, 저비용이면서 정밀도가 높은 암반절리내 그라우팅 모니터링 방법이다.
최근 암반 내 대심도, 대규모 지하구조물이 건설됨에 따라 중요 지하구조물의 차수 및 안정성 증대를 목적으로 암반절리내 그라우팅 기술이 적용되고 있으며, 비파괴적인 방법을 이용한 종래의 모니터링방법은 지표면(주로 사질토)에서 수행되는 전기비저항 물리탐사를 이용하였다.
하지만, 이러한 전기비저항 물리탐사를 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법은 지표면에서 수행되기 때문에 깊은(예, 1km 심도) 곳에 존재하는 지하구조물 평가에 있어서는 평가 깊이의 약 2배에 해당하는 측선(전극설치 간격 약 2km) 길이가 필요하다.
실질적으로 측선의 길이가 증가하면 측선 내 지표면에 존재하는 장애물(나무, 바위, 가파른 지형 등)로 인하여 전극 설치에 많은 비용과 노력이 필요하다.
또한, 물리탐사에서 측정되는 전기비저항값은 정성적인(상대적인) 값이기 때문에 그라우팅 분포를 확인하기 위해서는 역해석을 필수적으로 수행하여야 한다.
역해석을 통해 지하구조물 주변의 광대역적인 그라우팅 분포 평가를 확인 할 수 있지만 특정 위치에 대한 정밀한 분포를 파악하기 힘든 점이 있다.
또한, 그라우팅 분포 역해석 결과는 지반의 가정조건(온도, 지층구조, 공극수의 전기전도도 등)에 따라 달라질 수 있는 한계점을 가진다.
또한, 절리가 없는 신선한 암반에서는 전기전도도가 매우 낮기 때문에 지표면에서의 전기비저항 측정을 통해 암반 심부에 존재하는 지하구조물 주변 그라우팅 평가를 하기 쉽지 않다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전기비저항 측정을 위해서 주입재(grout)의 주입을 위한 다수의 보어홀(bore hole) 내부에 전극을 설치하여, 주입재 주입 후 보어홀 내부에 전극이 영구히 매립되어 주기적으로 암반 또는 그라우팅의 전기비저항값을 측정함으로서 장기적인 그라우팅 건전도 평가가 가능하며, 저비용이면서 정밀도가 높은 암반절리내 그라우팅 모니터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 지하구조물 주변 암반 또는 지반에 주입재(grout)를 주입하여 그라우팅부를 형성하기 위해 지하구조물에 방사형으로 설치된 복수 개의 보어홀(bore hole)과, 보어홀 내부에 설치된 복수 개의 전극과, 보어홀 내부에 설치되어, 암반 또는 지반의 온도를 측정하는 복수 개의 온도센서를 포함하는 암반 그라우팅 모니터링장치에 있어서, (a) 측정부가 전극에 전류 또는 전압을 인가하고, 온도센서가 암반 또는 지반의 온도를 측정하는 단계; (b) 측정부가 상호 인접한 보어홀에 설치된 전극간 저항값을 측정하는 단계; (c) 그라우팅 분석부가 온도센서 및 측정부의 측정값을 상호 분석하여 전기비저항값을 산출하는 단계;를 포함한다.
본 발명에서 전극은 보어홀의 길이방향을 따라 순차적으로 이격배치되는 것이 바람직하다.
본 발명은 (b) 단계에서 측정부는 상호 인접한 보어홀을 기준하여, 일측 보어홀에 설치된 하나의 전극과 타측 보어홀에 설치된 하나의 전극간 저항값을 측정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 (c) 단계에서 그라우팅 분석부는 산출된 전기비저항값을 분석하여 주입된 그라우트 범위 또는 완성된 그라우팅부의 손상여부 및 손상위치를 도출하는 것이 바람직하다.
본 발명은 (d) 출력부가 온도센서와 측정부의 측정값 및 그라우팅 분석부의 분석 결과값을 운영자의 모니터 또는 단말기에 도시하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 (d) 단계에서 출력부는 그라우팅부가 손상되었을 경우, 지하구조물에 설치된 경보시스템을 작동시키거나 운영자의 모니터 또는 단말기에게 위험신호를 도시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법은 상호 인접한 보어홀에 설치된 전극간 저항값을 측정하여 전기비저항값을 산출함으로써, 그라우팅 평가를 위한 역해석이 필요하지 않고, 현장에서 즉시 그라우팅 평가가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 주입재 주입 전, 평가 대상 암반의 전체적인 절리방향과 크기 정보를 획득할 수 있다.
또한, 주입재 주입 중, 암반절리에 주입된 그라우트 범위에 따라 변동되는 전기비저항값을 통해 그라우트 주입 정도 및 양생 정도를 평가할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 그라우팅 완성 후, 전극은 보어홀 내부에 영구적으로 삽입된 상태이므로, 장기적으로 실시간 암반그라우팅 모니터링이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법을 구현하기 위한 암반그라우팅 모니터링 장치(100)의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 보어홀(110)과 전극(120)의 설치상태도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 전극(120)의 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 전극(120)의 배면사시도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 전극(120)의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 전극(120)의 배면사시도이다.
도 5a는 도 1에 도시된 전극(120)의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5b는 도 1에 도시된 전극(120)의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법의 순서도이다.
도 7은 도 1에 도시된 보어홀(110)을 통해 주입 중인 주입재의 범위를 나타내는 도이다.
도 8은 도 1에 도시된 보어홀(110)을 통해 주입이 완료된 주입재의 범위를 나타내는 도이다.
도 9는 완성된 그라우팅부(G)에 균열(c) 발생이 시작된 상태를 나타낸 도이다.
도 10은 도 9에 도시된 그라우팅부(G)에 발생된 균열(c)이 진행된 상태를 나타낸 도이다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법을 통해 지진, 풍화, 열화 등 불특정 외력에 의해 그라우팅부(G)가 손상될 경우, 그라우팅부(G)의 손상여부 및 손상위치를 도출할 수 있다.
도 9는 완성된 그라우팅부(G)에 균열(C) 발생이 시작된 상태를 나타낸 도이다.
도 10은 도 9에 도시된 그라우팅부(G)에 발생된 균열(C)이 진행된 상태를 나타낸 도이다.
암반 내 그라우팅부(G)가 손상되면 지하구조물(S)의 안정성이 저하되고, 지하수가 지하구조물(S) 내부로 들어올 수 있다.
도 9를 참조하면, 그라우팅부(G)에 발생된 균열(c)에 의해 지하수가 침투하면 전극 A3-B3 구간(또는 전극 A3-B2, A2-B3 구간)에서 전기비저항값의 변화가 발생한다.
도 10을 참조하면, 전극 A1-B1 구간까지 전기비저항값의 변화가 발생하면 지하수 침투가 지하구조물(S) 주변까지 발생함을 판단할 수 있다.
전술된 바와 같이, 그라우팅 분석부(150)는 암반과 주입재의 믹스쳐(mixture)인 그라우팅부(G)가 지진, 풍화, 열화 등 불특정 외력에 의해 손상될 경우 균열(c)이 생긴 그라우팅부(G)에서 산출된 전기비저항값이 균열(c) 전 산출된 전기비저항값의 20%이상 감소될 경우, 출력부(160)를 통해 지하구조물(S)에 설치된 경보시스템을 작동시키거나 운영자의 모니터 또는 단말기에서 위험신호를 도시한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법을 구현하기 위한 암반그라우팅 모니터링 장치(100)의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 보어홀(110)과 전극(120)의 설치상태도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 전극의 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 전극의 배면사시도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 전극의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 전극의 배면사시도이다.
도 5a는 도 1에 도시된 전극의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5b는 도 1에 도시된 전극의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법의 순서도이다.
우선, 도 1 내지 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법을 구현하기 위한 암반그라우팅 모니터링 장치(100)는 보어홀(bore hole)(110),
전극(120), 온도센서(130), 측정부(140), 그라우팅 분석부(150), 출력부(160)를 포함한다.
보어홀(110)은 지하구조물(S) 주변 암반에 주입재(grout)를 주입하여 도 9에 도시된 그라우팅부(G)를 형성하기 위해 지하구조물(S)에 방사형으로 설치된다.
전극(120)은 보어홀(110) 내부에 복수 개 설치되는데, 보다 구체적으로 보어홀(110) 내부에 적어도 2개 이상 설치되는 것이 바람직하며, 보어홀(110)의 길이방향을 따라 순차적으로 이격배치된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전극(120)은 판(plate) 형상으로써, 보어홀(110) 내측면의 형상과 대응되도록 굴곡 또는 절곡될 수 있으며, 전극(120) 상부에 도포된 전도성 접착제(A)에 의해 보어홀(110) 내측면에 부착되어 고정된다.
온도센서(130)는 전극(120)의 배면에 장착되며, 전극(120)의 배면에는 전극(120)에 연결된 전선(W)을 고정하기 위한 전선걸이(121)가 설치되어 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전극(120) 상부에 못 형태의 복수 개의 돌기(122)가 형성될 수 있으며, 돌기(122)가 보어홀(110) 내측면에 박힘으로써 전극(120)을 고정할 수 있다.
그리고 온도센서(130)는 전극(120)의 배면에 장착되며, 전극(120)의 배면에는 전극(120)에 연결된 전선(W)을 고정하기 위한 전선걸이(121)가 설치되어 있다.
도 5a를 참조하면, 전극(120)은 압정형상으로 제작될 수 있으며, 판 형상의 헤드부(123)에 전선(W)을 고정하기 위한 전선걸이(121)가 설치되고, 헤드부(123) 일측에 온도센서(130)가 장착될 수 있다.
그리고 헤드부(123)에 설치된 돌기(122)가 보어홀(110) 내측면에 박힘으로써 전극(120)을 고정할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 전극(120)은 못 형태의 막대형상으로 제작되어, 전극(120)이 보어홀(110)과 암반에 박히도록 구성할 수 있다.
이때, 온도센서(130)는 전극(120)에 일측에 장착되며, 전극(120) 단부에는 전극(120)에 연결된 전선(W)을 고정하기 위한 전선걸이(121)가 설치되어 있다.
전극(120)은 전도성이 있는 스틸 재질이면 사용될 수 있으며, 특히 전도성이 크며 부식성에 대한 내구성이 강한 구리, 스테인레스 스틸, 은, 알루미늄 중 어느 하나 또는, 이의 혼합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
전술된 바와 같이, 전극(120)에는 전선걸이(121)가 설치되며, 보어홀(110) 내측면에도 전선걸이(121)가 설치되는 것이 바람직하다.
따라서, 전극(120) 및 온도센서에 연결되어 보어홀(110)을 따라 지하구조물(S) 내부로 연장되어 측정부(140)에 연결된 전선(W)이 전선걸이(121)에 거치된다.
따라서, 전선(W)에 의해 주입재 주입이 방해되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
전술된 바와 같이, 온도센서(130)는 보어홀(110) 내부, 보다 구체적으로 전극(120)에 설치되어, 암반의 온도를 측정한다.
측정부(140)는 전극(120)에 전류 또는 전압을 인가하며, 상호 인접한 보어홀(110)에 설치된 전극(120)간 암반 또는 그라우팅부(G)의 저항값을 측정한다.
측정부(140)는 상호 인접한 보어홀(110)을 기준하여, 일측 보어홀(110)에 설치된 하나의 전극(120)과 타측 보어홀(110)에 설치된 하나의 전극(120)간 저항값을 측정한다.
즉, 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면, 일측 보어홀(110)에 설치된 전극A1과 타측 보어홀(110)에 설치된 전극B1, 또는 전극A1과 전극B2 간 그라우팅부(G) 또는 암반의 저항값을 측정한다.
그라우팅 분석부(150)는 온도센서(130) 및 측정부(140)의 측정값을 상호 분석하여 전기비저항값을 산출하며, 산출된 전기비저항값을 분석하여 주입된 주입재 범위 또는 완성된 그라우팅부(G)의 손상여부 및 손상위치를 도출한다.
출력부(160)는 온도센서(130)와 측정부(140)의 측정값 및 그라우팅 분석부(150)의 분석 결과값을 운영자의 모니터 또는 단말기에 도시한다.
그라우팅 분석부(150)는 암반과 주입재의 믹스쳐(mixture)인 그라우팅부(G)가 지진, 풍화, 열화 등 불특정 외력에 의해 손상될 경우 균열(c)이 생긴 그라우팅부(G)에서 산출된 전기비저항값이 균열 전 산출된 전기비저항값의 20%이상 감소될 경우, 출력부(160)를 통해 지하구조물(S)에 설치된 경보시스템을 작동시키거나 운영자의 모니터 또는 단말기에서 위험신호를 도시한다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법의 순서도이다.
우선, 측정부(140)가 전극(120)에 전압 또는 전류를 인가하고, 온도센서(130)가 암반의 온도를 측정한다.(S110)
그리고, 측정부(140)가 상호 인접한 보어홀(110)에 설치된 전극(120) 간 암반 또는 그라우팅부(G)의 저항값을 측정한다.(S120)
측정부(140)는 상호 인접한 보어홀(110)을 기준하여, 일측 보어홀(110)에 설치된 하나의 전극(120)과 타측 보어홀(110)에 설치된 하나의 전극(120)간 저항값을 측정한다.
도 7을 참조하면, 일측 보어홀(110)에 설치된 전극 A1과 타측 보어홀(110)에 설치된 전극B1, 또는 전극A1과 전극B2 간 그라우팅부(G) 또는 암반의 저항값을 측정한다.
측정단계(S110, S120) 이후, 그라우팅 분석부(150)가 온도센서(130) 및 측정부(140)의 측정값을 상호 분석하여 전기비저항값을 산출한다.(S130)
그라우팅 분석부(150)는 산출된 전기비저항값을 분석하여 주입된 주입재 범위 또는 완성된 그라우팅부(G)의 손상여부 및 손상위치를 도출한다.
분석단계(S130) 이후, 출력부(160)가 온도센서와 측정부(140)의 측정값 및 그라우팅 분석부(150)의 분석 결과값을 운영자의 모니터 또는 단말기에 도시한다.(S140)
그라우팅 분석부(150)는 암반과 주입재의 믹스쳐(mixture)인 그라우팅부(G)가 지진, 풍화, 열화 등 불특정 외력에 의해 손상될 경우 균열(c)이 생긴 그라우팅부(G)에서 산출된 전기비저항값이 균열 전 산출된 전기비저항값의 20%이상 감소될 경우, 출력부(160)를 통해 지하구조물(S)에 설치된 경보시스템을 작동시키거나 운영자의 모니터 또는 단말기에서 위험신호를 도시한다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법을 통해 지하구조물(S) 주변에 주입재 주입 시, 주입된 주입재 범위 및 양생정도를 평가할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 보어홀(110)을 통해 주입 중인 주입재의 범위를 나타내는 도이다.
도 8은 도 1에 도시된 보어홀(110)을 통해 주입이 완료된 주입재의 범위를 나타내는 도이다.
우선, 도 7을 참조하면, 상호 인접한 보어홀(110) 중, 일측 보어홀(110)에 전극 A1, A2, A3이 순차적으로 이격배치되어 있으며, 타측 보어홀(110)에 전극(120) B1, B2, B3이 순차적으로 이격배치되어 있다.
측정부(140)는 전극 A1-B1, A1-B2, A1-B3 또는 A2-B1 등과 같이 한 쌍의 전극(120) 간 암반 또는 그라우팅부(G)의 저항값을 측정한다.
즉, 측정부(140)가 전극 A1-B1을 이용하여 저항값을 측정하고 그라우팅 분석부(150)가 전기비저항값을 산출할 경우, 주입재 주입이 해당구간에 완료됨을 확인할 수 있다.
반면, 전극 A3-B3을 이용하여 전기비저항을 측정하면 주입재 주입이 아직 완료 되지 못한 것으로 판단할 수 있다.
도 8을 참조하면, 전극 A1-B1, A2-B2, A3-B3 구간에서 산출된 전기비저항값을 통해 주입재 주입이 완료되어 그라우팅부(G)가 완성되었다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 암반그라우팅 모니터링 방법을 통해 지진, 풍화, 열화 등 불특정 외력에 의해 그라우팅부(G)가 손상될 경우, 그라우팅부(G)의 손상여부 및 손상위치를 도출할 수 있다.
도 9는 완성된 그라우팅부(G)에 균열(C) 발생이 시작된 상태를 나타낸 도이다.
도 10은 도 9에 도시된 그라우팅부(G)에 발생된 균열(C)이 진행된 상태를 나타낸 도이다.
암반 내 그라우팅부(G)가 손상되면 지하구조물(S)의 안정성이 저하되고, 지하수가 지하구조물(S) 내부로 들어올 수 있다.
도 9를 참조하면, 그라우팅부(G)에 발생된 균열(c)에 의해 지하수가 침투하면 전극 A3-B3 구간(또는 전극 A3-B2, A2-B3 구간)에서 전기비저항값의 변화가 발생한다.
도 10을 참조하면, 전극 A1-B1 구간까지 전기비저항값의 변화가 발생하면 지하수 침투가 지하구조물(S) 주변까지 발생함을 판단할 수 있다.
전술된 바와 같이, 그라우팅 분석부(150)는 암반과 주입재의 믹스쳐(mixture)인 그라우팅부(G)가 지진, 풍화, 열화 등 불특정 외력에 의해 손상될 경우 균열(c)이 생긴 그라우팅부(G)에서 산출된 전기비저항값이 균열(c) 전 산출된 전기비저항값의 20%이상 감소될 경우, 출력부(160)를 통해 지하구조물(S)에 설치된 경보시스템을 작동시키거나 운영자의 모니터 또는 단말기에서 위험신호를 도시한다.
이와 같이, 전술된 본 발명의 실시예의 전기비저항을 이용한 암반그라우팅 모니터링 방법은 상호 인접한 보어홀에 설치된 전극간 저항값을 측정하여 전기비저항값을 산출함으로써, 그라우팅 평가를 위한 역해석이 필요하지 않고, 현장에서 즉시 그라우팅 평가가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 주입재 주입 전, 평가 대상암반의 전체적인 절리방향과 크기 정보를 획득할 수 있다.
또한, 주입재 주입 중, 암반절리에 주입된 그라우트 범위에 따라 변동되는 전기비저항값을 통해 그라우트 주입 정도 및 양생 정도를 평가할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 주입재 완성 후, 전극은 보어홀 내부에 영구적으로 삽입된 상태이므로, 장기적으로 실시간 암반그라우팅 모니터링이 가능한 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다.
본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
S : 지하구조물
G : 그라우팅부
C : 균열
100 : 암반그라우팅 모니터링 장치
110 : 보어홀
120 : 전극
130 : 온도센서
140 : 측정부
150 : 그라우팅 분석부
160 : 출력부

Claims (6)

  1. 지하구조물 주변 암반 또는 지반에 주입재(grout)를 주입하여 그라우팅부를 형성하기 위해 상기 지하구조물에 방사형으로 설치된 복수 개의 보어홀(bore hole)과, 상기 보어홀 내부에 설치된 복수 개의 전극과, 상기 보어홀 내부에 설치되어, 상기 암반 또는 지반의 온도를 측정하는 복수 개의 온도센서를 포함하는 암반 그라우팅 모니터링장치에 있어서,
    (a) 측정부가 상기 전극에 전류 또는 전압을 인가하고, 온도센서가 상기 암반 또는 지반의 온도를 측정하는 단계;
    (b) 측정부가 상호 인접한 상기 보어홀에 설치된 전극간 저항값을 측정하는 단계;
    (c) 그라우팅 분석부가 상기 온도센서 및 측정부의 측정값을 상호 분석하여 전기비저항값을 산출하는 단계;
    를 포함하는,
    암반그라우팅 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극은
    상기 보어홀의 길이방향을 따라 순차적으로 이격배치된 것을 특징으로 하는,
    암반그라우팅 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서
    상기 측정부는 상기 상호 인접한 보어홀을 기준하여, 일측 보어홀에 설치된 하나의 전극과 타측 보어홀에 설치된 하나의 전극간 저항값을 측정하는 것을 특징으로 하는,
    암반그라우팅 모니터링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 그라우팅 분석부는 상기 산출된 전기비저항값을 분석하여 주입된 그라우트 범위 또는 완성된 상기 그라우팅부의 손상여부 및 손상위치를 도출하는 것을 특징으로 하는,
    암반그라우팅 모니터링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    (d) 출력부가 상기 온도센서와 측정부의 측정값 및 상기 그라우팅 분석부의 분석 결과값을 운영자의 모니터 또는 단말기에 도시하는 단계;
    를 더 포함하는,
    암반그라우팅 모니터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서
    상기 출력부는 상기 그라우팅부가 손상되었을 경우, 상기 지하구조물에 설치된 경보시스템을 작동시키거나 운영자의 모니터 또는 단말기에게 위험신호를 도시하는 것을 특징으로 하는,
    암반그라우팅 모니터링 방법.
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