KR101118757B1 - 층별 침하량 계측장치 및 이를 이용한 계측기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층별 침하량을 계측하도록 지중의 천공 홀(10)에 삽입되는 계측장치(100)에 관한 것으로서, 천공 홀(10)에 삽입된 부분은 실질적으로 직립상태를 유지하고, 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분은 굴절되어 누운상태가 되도록, 다수의 조각 로드(111,112,113)의 결합에 의해 형성된 분절형 로드(110); 지반과 분절형 로드(110)의 상대 변위를 측정하도록 설치된 센서(120);를 포함하는 층별 침하량 계측장치(100)를 제시함으로써, 침하의 발생 이후에도 지속적인 성토작업 및 계측작업이 가능하여, 침하량이 수m에 이르는 경우에도 자동계측이 가능하도록 한다.
침하량, 계측, 분절

Description

층별 침하량 계측장치 및 이를 이용한 계측기{GROUND LAYER SINKING VOLUME MEASUREMENT APPARATUS AND MEASUREMENT SYSTEM USING THE SMAE}
본 발명은 건설 계측분야에 관한 것으로서, 상세하게는 층별 침하량을 계측하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
각종 토목공사에 있어서 성토작업을 수행하는 경우, 성토층의 하중에 의해 필연적으로 지반의 압밀현상이 일어나므로, 성토층의 하부에서부터 부동층(지지층이라고도 하며, 침하가 일어나지 않는 것으로 가정되는 부분)의 상부에 이르기까지 위치하게 되는 부분(이하 침하층이라 함)은 그 침하층의 지표면뿐만 아니라 그 침하층의 중앙부분에 침하가 발생하게 된다.
이러한 침하는 침하층 전체에 걸쳐 불균일하게 발생하는 것이므로, 지반의 역학적 해석을 위해서는 침하층의 지표면 침하량과 층별 침하량의 변화를 명확히 측정할 필요가 있다.
도 1,2는 종래의 층별 침하량 계측장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
지반(1)에 형성된 천공 홀(10)에 로드(20)가 삽입되는데, 로드(20)의 하단은 지지층(11)에 고정되고, 센서(30)는 지반(1) 중 계측대상이 되는 지반층과 로드(20)의 상대 변위를 측정하도록 지중에 설치된다.
이러한 종래의 계측장치는 다음과 같은 문제를 안고 있었다.
대규모의 성토작업이 수행되는 지반의 경우, 대단히 큰 규모의 침하가 발생하는데, 침하의 규모가 수m에 이르는 경우도 있다.
따라서, 침하의 발생 이전에는 도 1과 같이 로드(20)의 상단이 상부로 약간만 노출되도록 로드(20)를 설치한다 할지라도, 대규모의 침하가 발생한 이후에는 도 2에 도시된 바와 같이 로드(20)의 상단 중 상당히 많은 부분이 지표 위로 돌출하게 된다.
이와 같이 침하량 계측장치의 로드(20)의 상단이 지표 위로 돌출된 경우에는, 그 위를 통과하는 장비의 다짐작업이 불가능하므로, 이후의 성토작업에 막대한 지장을 초래하게 되는바, 사실상 이후의 계측은 포기하고 성토작업을 진행하는 것이 현실이었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 침하의 발생 이후에도 지속적인 성토작업 및 계측작업이 가능하도록 하는 층별 침하량 계측장치 및 이를 이용한 계측기을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 층별 침하량을 계측하도록 지중의 천공 홀(10)에 삽입되는 계측장치(100)에 있어서, 상기 천공 홀(10)에 삽입된 부분은 실질적으로 직립상태를 유지하고, 상기 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분은 굴절되어 누운상태가 되도록, 다수의 조각 로드(111,112,113)의 결합에 의해 형성된 분절형 로드(110); 지반과 상기 분절형 로드(110)의 상대 변위를 측정하도록 설치된 센서(120);를 포함하는 층별 침하량 계측장치(100)를 제시한다.
상기 다수의 조각 로드(111,112,113)는 상호 힌지 결합한 것이 바람직하다.
상기 분절형 로드(110) 중 상기 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분이 일정방향으로 굴절되도록 가이드하는 가이드부재(130)를 더 구비한 것이 바람직하다.
상기 가이드부재(130)는 상기 천공 홀(10)의 개구 상측에 설치되고, 저면이 만곡진 구조의 상부 가이드부재(131)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 상부 가이드부재(131)의 저면의 곡률중심은 상기 천공 홀(10)로부터 상기 분절형 로드(110)의 굴절 방향으로 편향되어 위치하는 것이 바람직하다.
상기 가이드부재(130)는 상기 천공 홀(10)의 개구 측방에 설치되고, 상면이 만곡진 구조의 하부 가이드부재(132)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 가이드부재(130)는 상기 분절형 로드(110) 중 상기 하부 가이드부재(132)에 의해 가이드된 부분을 직선형태로서 측방으로 가이드하도록 형성된 직선형 가이드부재(133)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
센서(120)는 지반과 일체로 거동하도록 설치된 회전축(121); 상기 회전축(121)을 중심으로 상기 분절형 로드(110)의 상하방향 구동시 회전하도록 설치된 회전자(122); 상기 회전자(122)의 회전량을 측정하는 측정부(123);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 회전축(121) 및 회전자(122)는 상기 분절형 로드(110)의 양측에 설치된 것이 바람직하다.
상기 분절형 로드(110)의 하단은 암반층(11)에 매설되고, 상기 센서(120)는 지중에 상하방향으로 복수가 설치된 것이 바람직하다.
상기 분절형 로드(110)의 하단은 계측의 대상이 되는 지반층에 매설되고, 상기 센서(120)는 상기 천공 홀(10)의 개구 상측에 설치된 것이 바람직하다.
상기 천공 홀(10)의 상단에 지표면과 함께 거동하도록 설치됨과 아울러, 저면에 상기 분절형 로드(110)의 관통공(141)이 형성된 함체(140)를 더 구비하고, 상기 센서(120)는 상기 함체(140)와 일체로 거동하도록 설치된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 층별 침하량 계측장치(100)를 이용한 계측기로서, 상기 천공 홀(10)에 복수의 상기 분절형 로드(110)가 삽입되고, 상기 복수의 분절형 로드(110)의 하단은 각각 다른 심도의 지반층(1a,1b)에 고정된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측기를 함께 제시한다.
상기 함체의 저면(140)에는 상기 복수의 분절형 로드(110)가 관통하도록 복수의 관통공(141a,141b)이 형성된 것이 바람직하다.
상기 복수의 분절형 로드(110) 중 하나의 분절형 로드의 하단이 고정되도록 고정공(201)이 형성되고, 다른 분절형 로드가 관통하도록 관통공(202)이 형성됨과 아울러, 측면이 상기 지반층(1a,1b)에 고정하도록 설치된 고정부재(200)를 더 구비한 것이 바람직하다.
본 발명은 침하의 발생 이후에도 지속적인 성토작업 및 계측작업이 가능하여, 침하량이 수m에 이르는 경우에도 자동계측이 가능하도록 하는 층별 침하량 계측장치 및 이를 이용한 계측기을 제시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 층별 침하량을 계측하도록 지중의 천공 홀(10)에 삽입되는 계측장치(100)에 관한 것으로서, 천공 홀(10)에 삽입된 부분은 실질적으로 직립상태를 유지하고, 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분은 굴절되어 누운상태가 되도록, 다수의 조각 로드(111,112,113)의 결합에 의해 형성된 분절형 로드(110); 지반과 분절형 로드(110)의 상대 변위를 측정하도록 설치된 센서(120);를 포함하여 구성된다.
즉, 종래와 같이 단순한 직선형 구조의 로드(20)를 사용하지 않고, 직립상태 와 굴절상태가 모두 가능한 분절형 로드(110)를 사용함으로써, 지반의 침하에 의해 천공 홀(10) 개구로 노출된 부분은 굴절에 의해 누운상태가 되도록 한 것이다(도 4,5).
따라서 이후의 성토작업에 지장을 주지 않게 되므로 원활한 공사의 진행이 가능하고, 분절형 로드(110)의 상측 부분이 자리할 수 있는 여유공간이 확보되는 경우, 성토가 계속 진행되더라도 지속적인 계측이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 종래에는 침하량에 4~5m 이상에 이르는 연약지반의 경우 사실상 자동계측을 포기하여야 하였으나, 본 발명의 구성을 적용하는 경우에는 이것이 가능하다는 효과가 추가된다.
분절형 로드(110)는 다수의 조각 로드(111,112,113)의 결합에 의해 형성되는 것으로서, 상술한 직립상태와 굴절상태의 변환이 가능한 구조이면 어느 것이나 관계없으나, 도 3,6,7에 도시된 바와 같이, 결합핀(110a) 등에 의해 다수의 조각 로드(111,112,113)가 상호 힌지 결합한 구조를 취하는 경우, 위와 같은 구조의 변환을 쉽게 구현할 수 있다는 장점이 있다.
분절형 로드(110) 중 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분은 자연스럽게 굴절하게 되는데, 이를 일정방향으로 굴절하도록 가이드하는 가이드부재(130)를 구비한 구조를 취하는 경우, 노출된 분절형 로드(110)의 상부를 더욱 쉽게 관리할 수 있다는 장점이 추가된다.
천공 홀(10)의 개구 상측에 저면이 만곡진 구조의 상부 가이드부재(131)가 설치되는 경우, 돌출된 분절형 로드(110)가 자연스럽게 일측으로 굴절되도록 할 수 있고, 그 상부 가이드부재(131)의 저면의 곡률중심이 천공 홀(10)로부터 분절형 로드(110)의 굴절 방향으로 편향되어 위치하도록 하는 경우, 굴절 방향을 정할 수 있다는 장점이 추가된다(도 3,8).
천공 홀(10)의 개구 측방에 상면이 만곡진 구조의 하부 가이드부재(132)가 설치되는 경우, 하측으로 굴절된 분절형 로드(110)의 상부가 안정적으로 누운상태로 되도록 할 수 있다는 장점이 있다.
분절형 로드(110) 중 하부 가이드부재(132)에 의해 가이드된 부분을 직선형태로서 측방으로 가이드하도록 직선형 가이드부재(133)가 설치되는 경우, 누운상태의 분절형 로드(110)의 상부가 안정적으로 자리잡게 되는바, 이후의 성토작업 및 계측작업을 더욱 안정적으로 수행할 수 있다는 장점이 추가된다.
이러한 가이드부재(130)(상부 가이드부재(131), 하부 가이드부재(132), 직선형 가이드부재(133))는 상술한 기능을 수행하도록, 분절형 로드(110)와 별도의 구조로서 천공 홀(10)의 개구 부근에 설치되는 구조이면 어느 것이나 관계없다.
분절형 로드(110)의 하단은 암반층(11)에 매설되고, 센서(120)는 지중에 상하방향으로 복수가 설치되는 경우, 종래와 같은 방식에 의해 층별 침하량의 계측이 가능하다.
나아가, 분절형 로드(110)의 하단은 계측의 대상이 되는 지반층에 매설되고, 센서(120)는 천공 홀(10)의 개구 상측에 설치된 구성을 취하는 경우, 민감한 구조의 센서(120)가 지중에 위치하지 않고, 지표면 상부에 위치하게 되는바, 센서(120)의 고장을 줄일 수 있어 더욱 안정적인 계측이 가능하다는 장점이 있다(도 9).
천공 홀(10)의 상단에 지표면과 함께 거동하도록, 저면에 분절형 로드(110)의 관통공(141)이 형성된 함체(140)를 더 구비하고, 센서(120)는 함체(140)와 일체 로 거동하도록 설치된 구조를 취하는 경우, 결국 센서(120)가 지표면과 확실하게 일체로 거동하게 되는바, 더욱 정확한 계측이 가능하게 된다.
이와 같은 계측장치(100)를 복수의 지반층(1a,1b)에 적용하는 경우, 각 지반층의 층별 침하량을 계측할 수 있는 시스템이 형성된다.
즉, 천공 홀(10)에 복수의 분절형 로드(110)가 삽입되고, 복수의 분절형 로드(110)의 하단이 각각 다른 심도의 지반층(1a,1b)에 고정된 구성이 그것이다.
이 경우, 함체의 저면(140)에는 하나의 관통공(141)만이 형성되어, 복수의 분절형 로드(110)가 모두 이를 통해 노출되도록 할 수도 있으나, 복수의 분절형 로드(110)가 각각 관통하도록 복수의 관통공(141a,141b)이 형성된 구조를 취하는 것이 분절형 로드(110)의 하부가 직립상태로 유지하도록 가이드할 수 있다는 측면에서 바람직하다(도 10).
이와 같은 취지로, 복수의 분절형 로드(110) 중 하나의 분절형 로드의 하단이 고정되도록 고정공(201)이 형성되고, 다른 분절형 로드가 관통하도록 관통공(202)이 형성됨과 아울러, 측면이 지반층(1a,1b)에 고정하도록 설치된 고정부재(200)를 더 구비한 구조를 취하는 것이 바람직하다(도 11).
즉, 분절형 로드(110)의 하부는 함체(140)의 관통공(141) 및 고정부재(200)의 관통공(202)에 의해 가이드되면서 직립상태를 유지하게 되는 것이다.
센서(120)는 지반과 분절형 로드(110)의 상대 변위를 측정하도록 설치되는 구성이면 어느 것이나 관계없다.
도 12는 센서(120)의 일실시예로서, 지반과 일체로 거동하도록 함체(140) 등 에 설치된 회전축(121); 회전축(121)을 중심으로 분절형 로드(110)의 상하방향 구동시 회전하도록 설치된 회전자(122); 회전자(122)의 회전량을 측정하는 측정부(123);를 포함하는 구성을 도시한 것이다.
여기서, 측정부(123)는 포텐쇼미터(Photentio Meter) 등에 의해 구현할 수 있다.
정확한 측정을 위해서는, 회전자(122)와 분절형 로드(110)가 강하게 상호 밀착함으로써, 분절형 로드(110)의 상하방향 구동이 그대로 회전자(122)의 회전구동으로 변환되도록 할 것이 요구된다.
이를 위해서는, 회전축(121) 및 회전자(122)가 분절형 로드(110)의 양측에 설치됨으로써, 양측의 회전자(122)가 분절형 로드(110)를 내측으로 압박하도록 하는 것이 바람직하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
도 1,2는 종래의 계측장치의 단면도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 계측장치의 제1실시예의 구성도.
도 4,5는 계측기의 제1실시예의 작동상태도.
도 6은 조각 로드의 정면도.
도 7은 분절형 로드의 부분단면도.
도 8은 계측장치의 제2실시예의 구성도.
도 9는 계측기의 제2실시예의 단면도.
도 10은 함체의 사시도.
도 11은 고정부재의 사시도.
도 12는 센서의 구성도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1,1a,1b : 지반 10 : 천공 홀
11 : 지지층 100 : 계측장치
110 : 분절형 로드 111,112,113 : 조각 로드
120 : 센서 121 : 회전축
122 : 회전자 123 : 측정부
130 : 가이드부재 131 : 상부 가이드부재
132 : 하부 가이드부재 133 : 직선형 가이드부재
140 : 함체 141,141a,141b : 관통공
200 : 고정부재 201 : 고정공
202 : 관통공

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 층별 침하량을 계측하도록 지중의 천공 홀(10)에 삽입되는 계측장치(100)에 있어서,
    상기 천공 홀(10)에 삽입된 부분은 실질적으로 직립상태를 유지하고, 상기 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분은 굴절되어 누운상태가 되도록, 다수의 조각 로드(111,112,113)의 결합에 의해 형성된 분절형 로드(110);
    지반과 상기 분절형 로드(110)의 상대 변위를 측정하도록 설치된 센서(120);
    상기 분절형 로드(110) 중 상기 천공 홀(10)의 개구로 노출된 부분이 일정방향으로 굴절되도록 가이드하는 가이드부재(130);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부재(130)는
    상기 천공 홀(10)의 개구 상측에 설치되고, 저면이 만곡진 구조의 상부 가이드부재(131)를 포함하는 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부 가이드부재(131)의 저면의 곡률중심은 상기 천공 홀(10)로부터 상기 분절형 로드(110)의 굴절 방향으로 편향되어 위치하는 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가이드부재(130)는
    상기 천공 홀(10)의 개구 측방에 설치되고, 상면이 만곡진 구조의 하부 가이드부재(132)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가이드부재(130)는
    상기 분절형 로드(110) 중 상기 하부 가이드부재(132)에 의해 가이드된 부분을 직선형태로서 측방으로 가이드하도록 형성된 직선형 가이드부재(133)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  8. 제3항에 있어서,
    상기 센서(120)는
    지반과 일체로 거동하도록 설치된 회전축(121);
    상기 회전축(121)을 중심으로 상기 분절형 로드(110)의 상하방향 구동시 회전하도록 설치된 회전자(122);
    상기 회전자(122)의 회전량을 측정하는 측정부(123);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전축(121) 및 회전자(122)는 상기 분절형 로드(110)의 양측에 설치된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분절형 로드(110)의 하단은 암반층(11)에 매설되고, 상기 센서(120)는 지중에 상하방향으로 복수가 설치된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  11. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분절형 로드(110)의 하단은 계측의 대상이 되는 지반층에 매설되고, 상기 센서(120)는 상기 천공 홀(10)의 개구 상측에 설치된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 천공 홀(10)의 상단에 지표면과 함께 거동하도록 설치됨과 아울러, 저면에 상기 분절형 로드(110)의 관통공(141)이 형성된 함체(140)를 더 구비하고,
    상기 센서(120)는 상기 함체(140)와 일체로 거동하도록 설치된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측장치(100).
  13. 제12항의 층별 침하량 계측장치(100)를 이용한 계측기로서,
    상기 천공 홀(10)에 복수의 상기 분절형 로드(110)가 삽입되고, 상기 복수의 분절형 로드(110)의 하단은 각각 다른 심도의 지반층(1a,1b)에 고정된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 함체의 저면(140)에는 상기 복수의 분절형 로드(110)가 관통하도록 복수의 관통공(141a,141b)이 형성된 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 분절형 로드(110) 중 하나의 분절형 로드의 하단이 고정되도록 고정공(201)이 형성되고, 다른 분절형 로드가 관통하도록 관통공(202)이 형성됨과 아울러, 측면이 상기 지반층(1a,1b)에 고정하도록 설치된 고정부재(200)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 층별 침하량 계측기.
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