KR102024676B1 - Dynamic cone penetration tester and the test method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 토목 기술 분야, 지반공학에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반의 강성을 측정할 수 있는 동적 콘 관입시험기 및 이를 이용한 지반의 강성 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of civil engineering, geotechnical engineering, and more particularly, to a dynamic cone penetration tester capable of measuring the rigidity of the ground and a method of measuring the rigidity of the ground using the same.
동적 콘 관입시험기(Dynamic Cone Penetration Test, DCPT)란 지반의 강성을 현장에서 측정하기 위한 장비로서 미국, 유럽, 일본을 중심으로 하여 활용도가 높다.Dynamic Cone Penetration Test (DCPT) is a device for measuring soil stiffness in the field and has high utilization in the United States, Europe and Japan.
동적 콘 관시험기는 간단한 장비로 구성되어 있고, 부품별로 분리가 가능하여 이동성 및 휴대성이 높은 장점을 가지고 있고, 연속적인 지반조사가 가능하며, 시험 방법이 어렵지 않아 일반 현장 실무자들도 쉽게 사용할 수 있으며, 기존의 연구자들이 제안한 관계식을 통해 지반 각층의 물성을 직간접적으로 추정하는 것이 가능하여 그 범용성이 넓다.The dynamic cone tube tester is composed of simple equipment, can be separated by parts, has the advantage of high mobility and portability, continuous ground investigation, and the test method is not difficult, so it can be easily used by general field practitioners. In addition, it is possible to estimate the physical properties of each layer directly or indirectly through the relational formula proposed by the existing researchers, and its versatility is wide.
도 1은 종래의 동적 콘 관입 시험기의 구성을 나타낸 것인데, 도 1을 참조하면, 상부로드를 통해 해머를 지정 낙하고 50cm 위치에서 자유낙하시켜 상부로드를 따라 해머가 이동하며 상부로드 하단에 형성된 하부모루에 해머의 자유낙하 에너지가 전달되게 된다.1 illustrates a configuration of a conventional dynamic cone penetration tester, referring to FIG. 1, a hammer is moved along an upper rod by designating a hammer through an upper rod and freely falling at a position of 50 cm. The free fall energy of the hammer is transmitted.
하부모루에 전달된 자유낙하 에너지는 하부로드를 지반 내부로 관입(시험기 전체가 관입)시키며 이에 따라 1회 타격에 따른 하부로드의 관입깊이나 소정의 깊이까지 관입되기 위한 타격 횟수를 산출하여 지반의 강성을 측정하게 된다. The free fall energy delivered to the lower anvil penetrates the lower rod into the ground (the whole tester penetrates) and accordingly calculates the number of blows to penetrate the lower rod into the predetermined depth or to a predetermined depth according to one stroke. Stiffness will be measured.
다만, 종래의 동적 콘 관입 시험기의 경우, 도로 노상의 강성을 측정하기 위한 목적으로 개발되어 하부로드의 길이가 1m로 제한되며 따라서, 지반 표층 이상의 깊은 심도에 대한 지반강성 측정에는 무리가 있으며, 해머의 중량이 8kg으로 제한되어 있어 강성이 약한 연약지반의 표층 등에 적용하기 어려운 문제점이 있다.However, in the case of the conventional dynamic cone penetration tester, it is developed for the purpose of measuring the road stiffness, and the length of the lower rod is limited to 1 m. Therefore, the ground stiffness measurement for a deep depth above the ground surface layer is unreasonable. The weight of 8kg is limited to the problem that it is difficult to apply to the surface layer of the soft ground weak.
또한, 시험데이터에 영향을 미치는 동적 콘 관입 시험기의 연직도를 정확하게 유지시킬 수 있는 기준이 없어 초기에 맞지 않은 연직도 오차가 관입이 진행됨에 따라 점차 커지게 되어 정확한 지반 강성을 측정하는 것이 곤란하다는 문제점 역시 존재하여 왔다.In addition, since there is no standard to maintain the verticality of the dynamic cone penetration tester that affects the test data accurately, the error of the initial vertical deviation gradually increases as the penetration progresses, making it difficult to measure accurate ground stiffness. Problems have also existed.
콘 관입시험기의 연직도는 시험자들이 눈으로 맞추는 정도에 그쳐 연직도에 상당한 오차가 발생하였고, 시험 초기에 연직도를 잘 맞췄다 하더라도 낙하가 진행되면서 낙하충격에 의해 콘 관입시험기가 기울어져 연직도가 유지되기 어려웠다. The verticality of the cone penetration tester was only about eye contact, and a significant error occurred in the verticality. Even if the verticality was well adjusted at the beginning of the test, the cone penetration tester was tilted due to the drop impact as the drop progressed. It was difficult to maintain.
특히 경사지, 사면의 지반 강성을 측정하고자 할 때, 동적 콘 관입시험기의 연직도를 맞추기가 어려워 눈대중으로 할 수 밖에 없었다.In particular, when trying to measure the ground stiffness of slopes and slopes, it was difficult to match the verticality of the dynamic cone penetration tester.
그리고 해머의 타격회수와 관입깊이를 일일이 작업자가 수작업으로 카운트하고 기록하여야 했는데, 이 과정에서 실수와 오차가 발생하는 경우가 있었으며, 연직도 유지를 위한 감시관찰, 타격횟수 카운트, 관입깊이 측정 등 동적 콘 관입시험에 필요한 작업자의 수와 작업량이 많이 필요하다는 문제가 있었다. In addition, the worker had to manually count and record the number of hits and penetration depth of the hammer manually. In the process, mistakes and errors occurred, and there were dynamics such as monitoring observation, hit count count, and penetration depth measurement to maintain verticality. There was a problem that a large number of workers and a large amount of work required for the cone penetration test were required.
특허문헌 0001은, 관통된 내부공기주입공을 갖는 봉체(棒體)의 하단부에 공기주입구를 갖는 피타격부가 구비되고, 봉체의 상단부에 실린더관체의 승강을 가이드하도록 실린더가이드가 구비되는 로드결합체; 상기 로드결합체의 피타격부 위에 위치하되 실린더가이드 및 봉체가 내재되게 봉체 상에 삽입 및 승강 가능하도록 구비되며, 하단부 외면에 공기배출공이 형성된 실린더관체; 상기 실린더관체의 상측에 위치되게 구비되고, 상단부에 공기배출홀이 형성된 공기배출부재; 상기 실린더관체의 내부 상측에 위치되고 공기압의 작용에 의해 승강 동작하여 공기배출홀의 개폐를 담당하도록 구비되는 에어마개; 상기 에어마개의 외측에 삽입 배치되는 스프링; 상기 실린더관체의 하측에 위치되게 구비되고 실린더관체의 하강 동작시 피타격부를 타격하는 타격체를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치에 관한 것인데, 특허문헌 0001 역시 위와 같은 종래기술의 문제를 해결하지 못하였다.Patent document 0001 is provided with a hitting part having an air injection hole at a lower end of a rod having a penetrated internal air injection hole, and a rod assembly provided with a cylinder guide to guide the lifting and lowering of the cylinder tube at the upper end of the rod; A cylinder tubular body positioned over the hitting part of the rod coupling body, the cylinder guide and the rod being embedded to be inserted and lifted on the rod, and having an air discharge hole formed at an outer surface of the lower end; An air discharge member provided to be positioned above the cylinder tube and having an air discharge hole formed at an upper end thereof; An air stopper positioned on an inner upper side of the cylinder tube and provided to cover opening and closing of the air discharge hole by lifting and lowering by an action of air pressure; A spring inserted into the outside of the air stopper; The present invention relates to an automatic piercing apparatus for dynamic cone penetration test, which is provided to be positioned below the cylinder tube and includes a striking body striking the hitting portion during the lowering operation of the cylinder tube. It did not solve the problem.
위와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해, 본 발명에서는, 해머의 낙하에 의해 콘이 관입되는 관입깊이와 타격횟수를 자동으로 계산할 수 있도록 하고, 콘 관입시험기의 연직도를 쉽게 유지하여 정확한 시험결과를 얻을 수 있는 동적 콘 관입시험기 및 동적 콘 관입시험 장치와 이를 이용한 지반의 강성 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to improve the problems of the prior art as described above, in the present invention, it is possible to automatically calculate the penetration depth and the number of times the cone is penetrated by the falling of the hammer, and to easily maintain the verticality of the cone penetration tester accurate test results An object of the present invention is to provide a dynamic cone penetration tester and a dynamic cone penetration tester capable of obtaining the method, and a method for measuring the stiffness of the ground using the same.
본 발명에서는, 지반의 강성을 측정하기 위한 동적 콘 관입시험기에 있어서, 중앙에 관통홀(111)이 형성된 수평판(110) 및 상기 수평판(110)과 수직방향으로 결합된 연직지지대(120)를 포함하는 연직도유지부(100); 소정의 높이에서 자유낙하 되는 해머(200)에 의해 타격되어 지반 내부로 관입되는 관입로드(300); 상기 관입로드(300) 상단에 결합되며, 상기 해머(200)에 의해 타격 되는 앤빌(400); 하단이 상기 앤빌(400)과 결합되며, 상기 해머(200)의 거동을 가이드하는 해머 가이드로드(500); 센서모듈(10);을 포함하는 동적 콘 관입시험기을 제공한다.In the present invention, in the dynamic cone penetration tester for measuring the stiffness of the ground, the
상기 센서모듈(10)은, 상기 해머(200)의 타격횟수를 감지하는 충격감지센서; 콘 관입시험기가 일정 각도 이상 연직도를 벗어나는 것을 감지하는 경사센서; 상기 관입로드(300)의 관입깊이를 측정하는 거리센서; 상기 충격감지센서, 경사센서, 거리센서에 의해 감지 또는 측정된 데이터를 단말기(20)로 전송하는 통신부를 포함한다. The
상기 연직도유지부(100)는 앵커볼트(114), 너트(115), 와셔(116)를 더 포함하고, 상기 수평판(110)의 관통홀(111) 주변에 볼트공(113)이 형성되며, 상기 앵커볼트(114)가 상기 볼트공(113)에 삽입되어 지반에 고정되고, 상기 너트(115)와 와셔(116)를 사용하여 상기 수평판(110)을 상기 앵커볼트(114)에 고정함으로써 콘 관입시험기의 연직도를 유지한다.The vertical degree maintaining part 100 further includes an
상기 통신부는 무선 통신부이고, 상기 무선 통신부는, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), 지그비(Zigbee) 중 어느 하나의 통신방식을 이용한다.The communication unit is a wireless communication unit, and the wireless communication unit uses any one of Wi-Fi, Bluetooth, Beacon, and Zigbee.
본 발명에서는, 상기 동적 콘 관입시험기; 상기 통신부에서 전송한 데이터를 수신하고, 디스플레이부를 통해 전송된 데이터를 표시하는 단말기(20)를 포함하는 동적 콘 관입시험 장치를 제공한다.In the present invention, the dynamic cone penetration tester; It provides a dynamic cone penetration test apparatus including a
상기 단말기(20)에는 판단부가 포함되고, 상기 판단부는, 상기 관입깊이가 미리 정한 값에 도달할 경우 또는 타격횟수가 미리 정한 횟수에 도달할 경우, 타격을 중지하도록 알려주고, 이때의 낙하횟수 및 관입깊이를 상기 디스플레이부에 표시한다.The
상기 단말기(20)에는 판단부가 포함되고, 상기 판단부는, 미리 정한 일정 수의 타격횟수에 대응한 관입깊이가 일정량 이하일 경우, 관입 위치를 변경하도록 알려준다. The
상기 단말기(20)에는 데이터처리부가 포함되고, 상기 데이터처리부는 각 시험현장별 시험날짜, 시험장소, 타격횟수별 관입깊이, 온도, 시험담당자 중 적어도 하나 이상의 정보를 저장하고 처리한다. The
본 발명에서는, 상기 동적 콘 관입시험 장치를 이용하는 지반의 강성 측정 방법에 있어서, a) 상기 해머(200)를 자유낙하시켜 상기 관입로드(300)를 지반에 관입시키는 단계; b) 상기 충격감지센서와 거리센서에 의해 상기 해머(200)의 타격횟수에 따른 관입깊이를 감지하는 단계; c) 상기 b)단계에서 감지된 타격횟수에 따른 관입깊이를 상기 단말기(20)에 전송하는 단계를 포함하는 지반의 강성 측정 방법을 제공한다.In the present invention, a method for measuring the stiffness of the ground using the dynamic cone penetration test device, a) step of injecting the
상기 a)단계를 수행하는 과정에서, 상기 경사센서에 의해 콘 관입시험기가 일정 각도 이상 연직도를 벗어나는 것을 감지하고 이를 상기 단말기(20)에 전송할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the process of performing the step a), the cone penetration tester by the inclination sensor is characterized in that it can detect the deviation from the vertical degree more than a certain angle and transmit it to the
본 발명의 동적 콘 관입시험기, 동적 콘 관입시험 장치 및 이를 이용한 지반의 강성 측정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The dynamic cone penetration tester, the dynamic cone penetration tester of the present invention, and the method for measuring the stiffness of the ground using the same have the following effects.
첫째, 충격감지센서와 거리센서에 의해 낙하횟수에 따른 관입깊이를 자동으로 계산하고 단말기에 표시하도록 함으로써 시험이 간편하고, 시험에 필요한 작업자의 수를 줄일 수 있다.First, by measuring the penetration depth according to the number of drops automatically by the impact sensor and the distance sensor and display on the terminal, the test is simple, can reduce the number of workers required for the test.
둘째, 연직도유지부에 의해 시험 초기에 콘 관입시험기를 확실하게 연직상태를 유지할 수 있고, 해머의 자유낙하 과정에서는 경사센서에 의해 연직도를 오차범위 이내에서 유지할 수 있으므로 정확한 시험결과를 얻을 수 있다.Secondly, the cone penetration tester can be reliably maintained at the beginning of the test by the verticality maintaining part, and in the free fall process of the hammer, the vertical degree can be maintained within the error range by the tilt sensor so that accurate test results can be obtained. have.
셋째, 복수의 앵커볼트와 너트에 의해 수평판의 수평을 유지할 수 있으므로 콘 관입시험기의 연직도를 맞추고 유지하기 어려운 경사지, 사면에서도 연직도를 쉽게 맞출 수 있고, 정확한 시험결과값을 얻을 수 있다. 더욱이 지반에 견고하게 고정된 앵커볼트에 의해 수평판이 지지되므로 해머의 낙하 충격에도 콘 관입시험기의 연직도가 쉽게 유지될 수 있다.Third, since the horizontal plate can be horizontally held by a plurality of anchor bolts and nuts, the vertical degree can be easily adjusted even on slopes and slopes that are difficult to maintain and maintain the verticality of the cone penetration tester, and accurate test results can be obtained. Furthermore, since the horizontal plate is supported by anchor bolts firmly fixed to the ground, the verticality of the cone penetration tester can be easily maintained in the impact of the hammer drop.
넷째, 시험현장별 시험날짜, 시험장소, 낙하횟수별 관입깊이, 온도, 시험담당자 등 시험에 관련된 각종 정보를 자동으로 저장하고 처리할 수 있어 시험을 빠르게 진행할 수 있고, 시험결과를 활용하기 쉽다. Fourth, it is possible to automatically save and process various information related to the test, such as test date, test location, depth of penetration by temperature, number of testers, temperature, and the person in charge of test.
도 1은 종래의 동적 콘 관입시험기를 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 동적 콘 관입시험기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 동적 콘 관입시험기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 관입로드와 앤빌의 분해도이다.
도 5 내지 도 8은 동적 콘 관입시험의 진행과정을 나타내는 것이다.
도 9는 본 발명의 수평판의 일실시예에 따른 평면도이다.
도 10은 본 발명의 수평판과 앵커볼트의 측면도이다.
도 11 및 12는 수평판과 앵커볼트의 실시예를 나타낸 것이다.1 shows a conventional dynamic cone penetration tester.
2 is a perspective view of a dynamic cone penetration tester of the present invention.
3 is a side view of the dynamic cone penetration tester of the present invention.
4 is an exploded view of the penetration rod and anvil of the present invention.
5 to 8 show the progress of the dynamic cone penetration test.
9 is a plan view according to an embodiment of a horizontal plate of the present invention.
10 is a side view of the horizontal plate and the anchor bolt of the present invention.
11 and 12 show an embodiment of the horizontal plate and the anchor bolt.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 콘 관입시험기는 지반의 강성을 측정하기 위한 것으로서, 기본적으로 콘 관입시험기의 연직도를 유지하는 연직도유지부(100), 소정의 높이에서 자유낙하 되는 해머(200)에 의해 타격되어 지반 내부로 관입되는 관입로드(300), 관입로드(300) 상단에 결합되며 해머(200)가 타격되는 앤빌(400) 및 하단이 앤빌(400)과 결합되며, 해머(200)의 거동을 가이드하는 해머 가이드로드(500)를 포함한다(도 2, 도 3).Dynamic cone penetration tester according to an embodiment of the present invention is to measure the stiffness of the ground, basically the verticality maintaining portion 100 to maintain the verticality of the cone penetration tester, hammer free fall at a predetermined height ( 200 is hit by the
지반의 강성을 측정하기 위해 해머(200)를 소정의 높이(낙하고 50cm)에서 자유낙하시키면, 해머(200)는 해머 가이드로드(500)를 따라 자유낙하되며, 해머(200)는 해머 가이드로드(500)와 결합되어 있는 앤빌(400)에 자유낙하에 따른 낙하에너지를 충격에너지로 전달한다.When the
앤빌(400)에 전달된 충격에너지는 앤빌(400) 하부의 관입로드(300)에 전달되며, 콘(900)과 결합된 관입로드(300)는 충격에너지에 의해 지반 내부로 관입된다.The impact energy transmitted to the
1회 타격에 따른 관입로드(300)의 관입 깊이를 산출하거나, 소정의 깊이까지 관입로드(300)가 관입되기 위한 타격횟수를 산출하여, 지반의 강성을 개략적으로 파악하게 된다. The penetration depth of the
이때 기존의 연구자들이 제안한 다양한 관계식에 산출된 수치를 대입하여 지반의 강성을 간접적으로 측정한다. At this time, the stiffness of the ground is indirectly measured by substituting the calculated values from the various relations proposed by the existing researchers.
이때 동적 콘 관입시험기의 연직도를 유지하는 것이 정확한 수치의 산출에 있어 중요한 요소이므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 콘 관입시험기는 연직도유지부(100)를 구비하고 있다.At this time, maintaining the vertical degree of the dynamic cone penetration tester is an important factor in the calculation of the correct value, the dynamic cone penetration tester according to an embodiment of the present invention is provided with a vertical degree maintaining portion (100).
연직도유지부(100)는 지표면에 수평으로 접촉되거나 일정 거리 이격되는 수평판(110) 및 수평판(110)과 수직방향으로 결합된 연직지지대(120)를 포함하며, 해머 가이드로드(500)와 일체로 거동하는 연결부재(600)가 연직지지대(120)에 의해 가이드될 수 있다.The vertical degree maintaining unit 100 includes a
즉, 연직지지대(120)는 수평판(110)에 의해 연직도가 유지되며, 수평판과 수직도가 유지되는 연직지지대(120)에 의해 해머 가이드로드(500)와 일체로 거동하는 연결부재(600)가 가이드되어, 해머 가이드로드(500)와 연결된 관입로드(300)가 연직방향으로 관입되는 것이 가능하다.That is, the
관입로드(300), 해머 가이드로드(500) 및 앤빌(400)은 서로 결합되어 있으므로, 관입로드(300)의 연직도가 유지된다는 의미는 관입로드(300), 해머 가이드로드(500) 및 앤빌(400)이 일체로서 연직도가 유지된다는 의미이다. Since the
여기서, 수직도의 유지력 및 휴대성을 높이기 위해 연직지지대(120)는 복수의 봉으로 형성되는 것이 바람직하며, 복수의 봉을 구속하는 연직지지대 고정부재를 더 포함할 수 있다.Here, the
연직지지대 고정부재는, 복수의 봉의 상단에 형성된 상부 고정부재(710) 및 복수의 봉의 하단에 형성된 하부 고정부재(720)를 포함한다(도 2, 도 3).The vertical support fixing member includes an
상부 고정부재(710)는 복수의 봉의 상단에, 하부 고정부재(720)는 복수의 봉의 하단에 형성되도록 하여 연결부재(600)가 복수의 봉을 따라 자유롭게 가이드될 수 있도록 한다.The
앤빌(400)은 해머(200)의 낙하에너지를 충격에너지 형태로 관입로드(300)에 전달하는 모루 역할을 수행한다.The
앤빌(400)은 상기 연직지지대(120)에 의해 가이드됨으로써 관입로드(300)의 연직도 유지에 기여할 수 있다. 이를 위해 앤빌(400)에는 하나 이상의 연직지지대(120)가 통과될 수 있는 관통홀이 형성될 수 있다(도 2).The
본 발명의 일 실시예에 따른 동적 콘 관입시험기는 수평판(110) 하부에서 연장 형성되며, 지반으로 관입되는 관입관(800)을 더 포함할 수 있다(도 2).Dynamic cone penetration tester according to an embodiment of the present invention is formed extending from the lower
관입관(800)의 내부는 수평판(110)에 형성된 관입로드(300)가 통과되는 관통홀(111)과 연결될 수 있다(도 2).The inside of the
이에 따라 관입로드(300)는 관통홀(111)을 통해 수평판(110)을 통과하게 되며, 수평판(110)을 통과한 관입로드(300)는 관입관(800) 내부를 통과하는 구조가 된다. Accordingly, the
관입관(800)은 수평판(110) 하부에서 소정의 깊이로 지반에 관입되어 해머(200)의 항타에 따라 연직도유지부(100)에 가하여지는 충격력에도 불구하고 동적 콘 관입시험기의 연직도를 안정적으로 유지할 수 있도록 도와준다.The
또한, 관입관(800)은 수평판(110)과 결합되어 수직도 유지의 기능을 수행함과 아울러 실험 지표층의 교란을 방지하고, 교란에 의한 마찰의 영향을 최소화하기 위한 공벽유지 기능을 수행한다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 동적 콘 관입시험기는 관입로드(300)의 하단에는 콘(900)이 결합되며, 앤빌(400) 및 콘(900)은 관입로드(300)와 분리가 가능할 수 있다(도 4). 이에 따라 관입로드(300)가 지반에 완전히 관입된 이후 지반에 관입된 관입로드(300)와 앤빌(400)을 분리하고, 다른 관입로드(300)의 상부를 앤빌(400)과 결합한 후 다른 관입로드(300)의 하부를 지반에 관입된 관입로드(300)의 상부와 결합하면 관입로드(300)의 길이가 연장될 수 있는 것이다(도 7, 8).Dynamic cone penetration tester according to an embodiment of the present invention, the
종래의 동적 콘 관입시험기는 장착된 관입로드의 길이(100cm)에 대응하는 깊이까지만 지반의 강성을 측정할 수 있었음과 비교하여, 본 발명에 따른 동적 콘 관입시험기는 관입로드(300)의 연장을 가능토록 하여 시험자가 측정하고자 하는 지반의 깊이까지 관입로드(300)를 관입시켜 지반의 강성을 측정할 수 있는 효과를 갖는다.Compared to the conventional dynamic cone penetration tester was able to measure the stiffness of the ground only to the depth corresponding to the length (100cm) of the mounted penetration rod, the dynamic cone penetration tester according to the present invention is to extend the
본 발명의 일 실시예에 다른 동적 콘 관입시험기의 해머 가이드로드(500)의 하단에는 해머(200)가 제공하는 충격 에너지를 앤빌(400)로 전달하는 노킹헤드(510)가 형성될 수 있다(도 4).A knocking
노킹헤드(510)는 해머 가이드로드(500)의 직경보다 두꺼운 직경으로 형성되어야 함과 아울러, 해머(200)를 관통하여 형성된 해머 가이드로드 관통홀의 직경보다 더 두꺼운 직경으로 형성되어야 한다.The knocking
또한, 노킹헤드(510)는 해머(200)가 직접적으로 강타하는 구성이므로 강성이 높은 부재로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the knocking
본 발명의 일 실시예에 따른 연직도유지부(100)는 수평판(110)이 지표면에 수평으로 고정될 수 있도록, 수평판(110)의 하부에서 지반을 향해 연장형성된 전단키(112)를 더 포함할 수 있다(도 2, 3).The vertical degree maintaining unit 100 according to an embodiment of the present invention further includes a
해머(200)는 관입로드(300)의 관입을 위한 충격력을 제공하는 구성임과 아울러, 지반에 관입된 관입로드(300)를 뽑아내는 인발력을 제공하는 구성이기도 하다.The
구체적으로 관입로드(300)가 지반에 관입된 상태에서 해머(200)에 상향력을 제공하면 해머(200)는 해머 가이드로드(500)와 일체로 거동하는 연결부재(600)에 상향 충격력을 제공하게 되고, 상향 충격력은 해머 가이드로드(500)와 결합된 관입로드(300)로 전달된다. 결국, 연결부재(600)에 제공된 상향 충격력은 관입로드(300)의 인발력으로 작용된다. 이에 따라, 지반에 관입된 관입로드(300)를 용이하게 뽑아낼 수 있다.Specifically, when the
본 발명에서는 위와 같은 동적 콘 관입시험기에 센서모듈(10)을 포함한다. 상기 센서모듈(10)은 상기 연직지지대(120)나 상부 고정부재(710)에 부착될 수 있다(도 2, 3, 5, 6, 7, 8에는 연직지지대에 고정한 것으로 도시하였는데, 반드시 도시된 위치에만 고정되는 것은 아니고, 충격감지, 거리측정, 경사감지의 기능을 할 수 있는 위치이면 다른 위치에 고정하는 것도 가능하다).In the present invention, the
상기 센서모듈은 충격감지센서, 거리센서, 경사센서, 통신부 및 이들 장치들에 전원을 공급하는 배터리를 포함한다(미도시). The sensor module includes a shock sensor, a distance sensor, an inclination sensor, a communication unit, and a battery for supplying power to these devices (not shown).
상기 충격감지센서는 해머에 의해 앤빌에 전해지는 충격을 감지함으로써 타격횟수를 자동계산하는 기능을 수행한다. The impact sensor performs a function of automatically calculating the number of strikes by detecting the impact transmitted to the anvil by the hammer.
상기 거리센서는 거리센서가 있는 위치와 앤빌(400) 사이의 거리의 변화를 감지함으로써 관입깊이를 측정할 수 있다. The distance sensor may measure the penetration depth by detecting a change in the distance between the position where the distance sensor is located and the
상기 경사센서는 해머를 자유낙하하는 과정 중에 콘 관입시험기가 일정 각도 이상 기울어져 연직도에 문제가 발생하는 경우 이를 감지하는 기능을 수행하게 된다. The inclination sensor performs a function of detecting a cone penetration tester when the cone penetration tester is inclined at a predetermined angle or more during the falling down of the hammer.
상기 통신부는 상기 충격감지센서와 거리센서에서 측정한 타격횟수와 관입깊이를 단말기(20)에 전송하는 기능을 수행하게 되고, 디스플레이부를 구비하고 있는 단말기를 통해 통신부에서 전송된 데이터들을 확인할 수 있게 된다.The communication unit may perform a function of transmitting the number of hits and the penetration depth measured by the impact sensor and the distance sensor to the terminal 20, and may check the data transmitted from the communication unit through a terminal having a display unit. .
상기 통신부는 무선 통신부 또는 유선 통신부를 사용할 수 있는데, 무선 통신을 사용할 경우에는, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), 지그비(Zigbee) 중 어느 하나의 통신방식을 이용할 수 있고, 단말기는 스마트폰, 태블릿PC, 휴대폰, 데스크탑, 노트북, 탭북, PDA 중 어느 하나를 사용할 수 있다. The communication unit may use a wireless communication unit or a wired communication unit. When using wireless communication, any one of Wi-Fi, Bluetooth, Beacon, and Zigbee may be used. The terminal may be any one of a smartphone, a tablet PC, a mobile phone, a desktop, a notebook, a tabbook, and a PDA.
이렇게 함으로써 동적 콘 관입시험을 진행하는 동안, 해머의 자유낙하 횟수, 관입깊이를 일일이 세거나 측정하지 않고도 자동으로 계산되고 저장할 수 있는 것이다. In this way, during the dynamic cone penetration test, the hammer's free fall count and penetration depth can be automatically calculated and stored without counting or measuring them.
상기 단말기(20)에는 판단부 및/또는 데이터처리부가 포함될 수 있는데, 상기 판단부는 관입깊이가 미리 정한 값에 도달할 경우 또는 타격횟수가 미리 정한 횟수에 도달할 경우, 작업자에게 타격을 중지하도록 알려주고, 이때의 낙하횟수 또는 관입깊이를 상기 디스플레이부에 표시하게 되고, 상기 데이터처리부는 각 시험현장별 시험날짜, 시험장소, 타격횟수별 관입깊이, 온도, 시험담당자 중 적어도 하나 이상의 정보를 저장하고 처리하는 기능을 수행하게 된다.The terminal 20 may include a determination unit and / or a data processing unit, wherein the determination unit notifies the worker to stop the blow when the penetration depth reaches a predetermined value or when the hit number reaches a predetermined number of times. In this case, the number of drops or penetration depth at this time is displayed on the display unit, and the data processing unit stores and processes at least one or more information of a test date, a test place, and a penetration depth for each hit number, temperature, and a test person. To perform the function.
동적 콘 관입시험기의 연직도 유지를 위해서는 시험을 위한 장비를 세팅할 때 연직도를 정확히 유지하여 시작하는 것이 중요한데, 이를 위해 본 발명에서는 상기 연직도유지부(100)에 앵커볼트(114), 너트(115), 와셔(116)를 더 포함할 수 있다. In order to maintain the verticality of the dynamic cone penetration tester, it is important to start by accurately maintaining the verticality when setting the equipment for the test, for this purpose, in the present invention the
이때 상기 수평판(110)에는 복수의 볼트공(113)이 형성되고(도 9), 상기 앵커볼트(114)가 상기 복수의 볼트공(113)에 삽입되고 지반에 단단히 고정되며, 상기 너트(115)와 와셔(116)를 수평판(110)의 위, 아래로 체결함으로써 상기 수평판(110)을 상기 앵커볼트(114)에 고정한다(도 10, 도 12). In this case, a plurality of bolt holes 113 are formed in the horizontal plate 110 (FIG. 9), and the
앵커볼트와 너트에 의해 수평판(110)의 수평과 연직지지대(120)의 연직이 유지될 수 있으므로, 도 10 및 도 12와 같은 경사면에서도 수평판의 수평을 쉽게 유지하여 설치할 수 있다. Since the horizontal of the
수평판(110)의 볼트공(113)을 통과한 앵커볼트(114)를 지반에 단단히 고정시킨 후 수평판(110)의 높낮이를 조금씩 조절하면서 너트(115)를 체결하여 수평판을 고정한다. 이때 수평판(110)의 수평을 맞추기 위해 수평판 위에 수평계 애플리케이션이 설치된 스마트폰이나 수평계를 올려 놓고 조절하면 간편하고도 정확하게 수평을 맞출 수 있다.After fixing the
상기 볼트공(113)과 앵커볼트(114)의 수는 3개 이상이어야 하고, 보다 견고한 수평지지와 세밀한 수평조절을 위해서는 많을수록 바람직하지만, 너무 많으면 오히려 수평조절 작업이 번거로울 수 있으므로, 4~6개가 바람직하다.The number of the
위의 앵커볼트(114)와 너트(115)는 사면에서 동적 콘 관입시험을 실시할 때 유용하지만, 도 11과 같은 평지에서도 사용할 수 있고, 평지에서도 앵커볼트(114)와 너트(115)를 사용하여 수평판을 고정하면 해머의 충격에도 콘 관입시험기의 연직도가 잘 유지될 수 있다.The
상기 앵커볼트(114)와 너트(115)는 상기 관입관(800) 및/또는 전단키(112)와 함께 사용할 수도 있고, 상기 관입관(800) 및 전단키(112) 없이 사용할 수도 있다.The
이하에서는 본 발명의 동적 콘 관입시험기를 이용하여 지반의 강성을 측정하는 방법을 설명한다.Hereinafter will be described a method for measuring the stiffness of the ground using the dynamic cone penetration tester of the present invention.
먼저 위에서 설명한 동적 콘 관입시험기를 지반에 단단히 고정시킨다. 지반 상황이나 지면 경사에 따라 상기 앵커볼트(114)와 너트(115)를 사용하여 수평판을 고정시킬 수도 있고, 상기 앵커볼트(114)와 너트(115) 없이 상기 관입관(800) 및 전단키(112)만 구비하여 설치할 수도 있을 것이다.First, fasten the dynamic cone penetration tester described above to the ground. The
동적 콘 관입시험기를 설치한 후에는 센서모듈(10)과 단말기(20)의 전원을 켜고 해머를 자유낙하시켜 상기 관입로드(300)를 지반에 관입시킨다. After installing the dynamic cone penetration tester, the
해머를 자유낙하시키는 과정에서 매 낙하시마다 상기 충격감지센서와 거리센서에 의해 상기 해머(200)의 타격횟수에 따른 관입깊이를 감지하게 된다. In the process of freely dropping the hammer, the depth of penetration according to the number of hits of the
이렇게 감지된 타격횟수에 따른 관입깊이가 통신부에 의해 단말기(20)에 전송된다. The penetration depth according to the detected hit number is transmitted to the terminal 20 by the communication unit.
그리고 자유낙하 과정에서, 경사센서는 콘 관입시험기가 일정 각도 이상 연직도를 벗어나는지를 감지하고 만약 미리 설정된 각도 이상 연직도를 벗어나는 경우에는 이를 단말기에 전송하여 작업자에게 알리게 된다. In the free fall process, the inclination sensor detects whether the cone penetration tester is out of the vertical degree by a predetermined angle, and if it is out of the vertical degree by a predetermined angle, it is transmitted to the terminal to inform the operator.
자유낙하 진행 중에 상기 관입깊이가 미리 정한 값에 도달할 경우 또는 타격횟수가 미리 정한 횟수에 도달할 경우, 단말기의 판단부는 작업자에게 타격을 중지하도록 알려주고, 이때의 낙하횟수 및 관입깊이를 상기 디스플레이부에 표시하게 되고, 전체 동적 콘 관입시험이 끝나게 되면, 상기 단말기(20)의 데이터처리부에서는 각 시험현장별 시험날짜, 시험장소, 타격횟수별 관입깊이, 온도, 시험담당자 등의 정보들을 저장하고 처리하게 된다. If the penetration depth reaches a predetermined value during free fall, or if the number of blows reaches a predetermined number of times, the determination unit of the terminal notifies the worker to stop the blow, and displays the number of drops and the penetration depth at this time. When the entire dynamic cone penetration test is finished, the data processing unit of the terminal 20 stores and processes information such as test date, test location, penetration depth for each hit number, temperature, and test personnel, for each test site. Done.
아울러 현장 시험을 실시하다보면, 지반 내에 불규칙하게 존재하는 암반, 경질지층이 있을 수 있는데, 타격을 일정 횟수 이상 실시해도 관입로드가 더 이상 관입되지 않거나 관입량이 매우 적을 경우에는 지반 속에 암반, 암석, 부분적인 경질층이 존재하는 것이므로 관입위치를 바꿔 시험을 진행해야 한다. In addition, if the field test is carried out, there may be rocks or hard strata that are irregularly present in the ground, and if the intrusion load is no longer intruded or the amount of penetration is very small even if a certain number of hits are performed, the rocks, rocks, Since there is a partial hard layer, the test location should be changed by changing the penetration position.
지반 속에 암반, 암석, 부분적인 경질층이 존재하는 경우를 대비하여, 상기 판단부에 일정 수의 타격횟수와 관입깊이를 미리 입력하고, 일정 수의 타격에도 관입깊이가 일정량 이하일 경우에는 판단부가 이를 판단하고, 작업자에게 관입 위치를 변경할 것을 알려줄 수 있다. In case a rock, rock, or partial hard layer is present in the ground, the predetermined number of hits and penetration depths are input to the judging unit in advance. Judging and informing the operator to change the intrusion position.
이후 관입로드(300)의 상단이 지표면까지 이른 경우 시험을 계속 진행하고자 할 때에는, 관입로드(300)와 앤빌(400)을 분리하고, 새로운 관입로드(300)의 하단에 이미 지반에 관입된 관입로드(300)의 상단을 결합하여 자유낙하를 반복 시행하게 된다. Then, when the top of the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
10. 센서모듈
20. 단말기
100. 연직도유지부
110. 수평판 111. 관통홀
112. 전단키 113. 볼트공
114. 앵커볼트 115. 너트
116. 와셔
120. 연직지지대
200 : 해머 210. 손잡이
300 : 관입로드
400 : 앤빌
500 : 해머 가이드로드 510. 노킹헤드
600 : 연결부재
700 : 연직지지대 고정부재
710. 상부고정부재 720. 하부고정부재
800 : 관입관
900 : 콘10. Sensor module
20. Terminal
100. Vertical Maintenance Division
110.Horizontal Plate 111.Through Hole
112.
114.
116. Washer
120. Vertical Support
200: hammer 210.handle
300: Intrusive Rod
400: Anvil
500: hammer
600: connecting member
700: vertical support fixing member
710. Upper fixing
800: intrusive
900: cone
Claims (10)
중앙에 관통홀(111)이 형성된 수평판(110) 및 상기 수평판(110)과 수직방향으로 결합된 연직지지대(120)를 포함하는 연직도유지부(100); 소정의 높이에서 자유낙하 되는 해머(200)에 의해 타격되어 지반 내부로 관입되는 관입로드(300); 상기 관입로드(300) 상단에 결합되며, 상기 해머(200)에 의해 타격 되는 앤빌(400); 하단이 상기 앤빌(400)과 결합되며, 상기 해머(200)의 거동을 가이드하는 해머 가이드로드(500); 센서모듈(10);을 포함하고,
상기 센서모듈(10)은, 상기 해머(200)의 타격횟수를 감지하는 충격감지센서; 콘 관입시험기가 일정 각도 이상 연직도를 벗어나는 것을 감지하는 경사센서; 상기 관입로드(300)의 관입깊이를 측정하는 거리센서; 상기 충격감지센서, 경사센서, 거리센서에 의해 감지 또는 측정된 데이터를 단말기(20)로 전송하는 통신부를 포함하며,
상기 연직도유지부(100)는 앵커볼트(114), 너트(115), 와셔(116)를 더 포함하고, 상기 수평판(110)의 관통홀(111) 주변에 볼트공(113)이 형성되며,
상기 앵커볼트(114)가 상기 볼트공(113)에 삽입되어 지반에 고정되고, 상기 너트(115)와 와셔(116)를 사용하여 상기 수평판(110)을 상기 앵커볼트(114)에 고정함으로써 콘 관입시험기의 연직도를 유지하는
동적 콘 관입시험기.In the dynamic cone penetration tester for measuring the stiffness of the ground,
A vertical degree maintaining unit (100) including a horizontal plate (110) having a through hole (111) formed in a center thereof and a vertical support (120) coupled to the horizontal plate (110) in a vertical direction; A penetration rod 300 that is hit by the hammer 200 that falls freely at a predetermined height and is introduced into the ground; Anvil 400 coupled to the top of the penetration rod 300 and hit by the hammer 200; A hammer guide rod 500 having a lower end coupled to the anvil 400 and guiding the behavior of the hammer 200; It includes; sensor module 10,
The sensor module 10, the impact sensor for detecting the number of hits of the hammer 200; Inclination sensor for detecting the cone penetration tester is out of the vertical degree over a certain angle; A distance sensor for measuring the penetration depth of the penetration rod 300; It includes a communication unit for transmitting the data sensed or measured by the impact sensor, the tilt sensor, the distance sensor to the terminal 20,
The vertical degree maintaining part 100 further includes an anchor bolt 114, a nut 115, a washer 116, and a bolt hole 113 is formed around the through hole 111 of the horizontal plate 110. ,
The anchor bolt 114 is inserted into the bolt hole 113 is fixed to the ground, by fixing the horizontal plate 110 to the anchor bolt 114 using the nut 115 and the washer 116 To maintain the verticality of the cone penetration tester
Dynamic cone penetration tester.
상기 통신부는 무선 통신부이고, 상기 무선 통신부는,
와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), 지그비(Zigbee) 중 어느 하나의 통신방식을 이용하는
동적 콘 관입시험기.The method of claim 3,
The communication unit is a wireless communication unit, the wireless communication unit,
Using any one of Wi-Fi, Bluetooth, Beacon, Zigbee
Dynamic cone penetration tester.
상기 통신부에서 전송한 데이터를 수신하고, 디스플레이부를 통해 전송된 데이터를 표시하는 단말기(20)를 포함하는
동적 콘 관입시험 장치.Dynamic cone penetration tester of any one of claims 3 and 4;
Receiving data transmitted from the communication unit, including a terminal 20 for displaying the data transmitted through the display unit
Dynamic cone penetration test device.
상기 단말기(20)에는 판단부가 포함되고,
상기 판단부는, 상기 관입깊이가 미리 정한 값에 도달할 경우 또는 타격횟수가 미리 정한 횟수에 도달할 경우, 타격을 중지하도록 알려주고, 이때의 낙하횟수 및 관입깊이를 상기 디스플레이부에 표시하는
동적 콘 관입시험 장치.The method of claim 5,
The terminal 20 includes a determination unit,
The determination unit, when the penetration depth reaches a predetermined value or when the number of strikes reaches a predetermined number of times to inform the stop of the strike, and displays the number of times and the penetration depth at this time to the display unit
Dynamic cone penetration test device.
상기 단말기(20)에는 판단부가 포함되고,
상기 판단부는, 미리 정한 일정 수의 타격횟수에 대응한 관입깊이가 일정량 이하일 경우, 관입 위치를 변경하도록 알려주는
동적 콘 관입시험 장치.The method of claim 5,
The terminal 20 includes a determination unit,
The determination unit, if the penetration depth corresponding to a predetermined number of strike times is less than a predetermined amount, informing to change the penetration position
Dynamic cone penetration test device.
상기 단말기(20)에는 데이터처리부가 포함되고,
상기 데이터처리부는 각 시험현장별 시험날짜, 시험장소, 타격횟수별 관입깊이, 온도, 시험담당자 중 적어도 하나 이상의 정보를 저장하고 처리하는
동적 콘 관입시험 장치.The method of claim 5,
The terminal 20 includes a data processor,
The data processing unit stores and processes at least one or more information of a test date, a test place, a penetration depth for each hit number, a temperature, and a test person for each test site.
Dynamic cone penetration test device.
a) 상기 해머(200)를 자유낙하시켜 상기 관입로드(300)를 지반에 관입시키는 단계;
b) 상기 충격감지센서와 거리센서에 의해 상기 해머(200)의 타격횟수에 따른 관입깊이를 감지하는 단계;
c) 상기 b)단계에서 감지된 타격횟수에 따른 관입깊이를 상기 단말기(20)에 전송하는 단계를 포함하는
지반의 강성 측정 방법.In the ground rigidity measurement method using the dynamic cone penetration test device of claim 5,
a) injecting the penetration rod 300 into the ground by freely dropping the hammer 200;
b) detecting the penetration depth according to the number of hits of the hammer 200 by the impact sensor and the distance sensor;
c) transmitting the penetration depth according to the number of hits detected in step b) to the terminal 20.
How to measure the stiffness of the ground.
상기 a)단계를 수행하는 과정에서, 상기 경사센서에 의해 콘 관입시험기가 일정 각도 이상 연직도를 벗어나는 것을 감지하고 이를 상기 단말기(20)에 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는
지반의 강성 측정 방법.
The method of claim 9,
In the process of performing the step a), the cone penetration tester by the inclination sensor can detect the deviation from the vertical degree more than a certain angle and characterized in that it can be transmitted to the terminal 20
How to measure the stiffness of the ground.
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- 2019-01-23 KR KR1020190008635A patent/KR102024676B1/en active IP Right Grant
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