TDR 및 강성측정장치를 이용한 흙의 다짐도 평가시스템 및 이를 이용한 흙의 다짐도 평가방법
SYSTEM FOR EVALUATING COMPACTION DEGREE OF A SOIL USING TDR AND PIEZOELECTRIC STACK, AND A METHOD FOR EVALUATING COMPACTION DEGREE OF THE SOIL USING THE SAME
특허 요약
TDR 및 강성측정장치를 이용한 흙의 다짐도 평가시스템 및 이를 이용한 흙의 다짐도 평가방법에서, 상기 흙의 다짐도 평가시스템은 TDR 시스템, 강성측정장치 및 평가장치를 포함한다. 상기 TDR 시스템은 흙에 설치되는 탐침부, 상기 탐침부로 파형을 발생하는 파형 발생부, 및 상기 탐침부로부터 제1 반사신호를 수신하는 제1 데이터 획득부를 포함한다. 상기 강성측정장치는 흙에 설치되어 전단파 및 압축파를 각각 생성하는 전단파 생성부 및 압축파 생성부, 및 상기 전단파 또는 압축파에 의한 제2 반사신호를 수신하는 제2 데이터 획득부를 포함한다. 상기 평가장치는 상기 TDR 시스템 및 상기 강성측정장치에서 획득된 데이터들을 바탕으로 흙의 중량함수비, 흙의 건조밀도 및 흙의 강성을 산출하여, 흙의 다짐도를 평가한다.
청구항
번호청구항
1

흙에 설치되는 탐침부, 상기 탐침부로 파형을 발생하는 파형 발생부, 및 상기 탐침부로부터 제1 반사신호를 수신하는 제1 데이터 획득부를 포함하는 TDR 시스템; 흙에 설치되어 전단파 및 압축파를 각각 생성하는 전단파 생성부 및 압축파 생성부, 및 상기 전단파 또는 압축파에 의한 제2 반사신호를 수신하는 제2 데이터 획득부를 포함하는 강성측정장치; 및상기 TDR 시스템 및 상기 강성측정장치에서 획득된 데이터들을 바탕으로 흙의 중량함수비, 흙의 건조밀도 및 흙의 강성을 산출하여, 흙의 다짐도를 평가하는 평가장치를 포함하는 흙의 다짐도 평가시스템.

2

제1항에 있어서, 상기 TDR 시스템은 제1 연결부를 포함하고, 상기 강성측정장치는 제2 연결부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 연결부들은 서로 연결되어, 상기 TDR 시스템과 상기 강성측정장치는 동일한 범위의 전압으로 구동되는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가시스템.

3

제1항에 있어서, 상기 강성측정장치는, 복수의 슬롯들이 소정의 간격으로 형성된 보드를 더 포함하며, 상기 전단파 생성부, 상기 압축파 생성부 및 상기 제2 데이터 획득부는 각각 상기 슬롯들에 고정되며 흙에 설치되는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가시스템.

4

제3항에 있어서, 상기 제2 데이터 획득부는 상기 전단파 또는 압축파의 인가에 따른 흙의 진동을 계측하는 가속도계 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가시스템.

5

제1항에 있어서, 상기 평가장치는, 상기 발생된 파형에 따른 제1 반사신호, 및 상기 전단파 또는 압축파에 의한 제2 반사신호를 표시하는 오실로스코프; 상기 오실로스코프에 표시된 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 저장된 데이터로부터 흙의 유전상수 및 총전기전도도를 추정하는 추정부; 상기 저장된 데이터 및 상기 추정된 데이터로부터 흙의 중량함수비, 흙의 건조밀도 및 흙의 강성을 산출하는 산출부; 및 상기 산출된 데이터로부터 흙의 다짐도를 평가하는 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가시스템.

6

제1항에 있어서, 추정부는 흙의 유전상수(Ka)를 하기 식 (1)로 추정하고, 흙의 총전기전도도(BCb)는 하기 식 (2)로 추정하는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가시스템. 식 (1) 식 (2)(이 때, La: TDR 시스템에서의 두 전파 사이의 거리, Lp: TDR 탐침의 인입 길이, C: 프로브형상계수(=), Vs: 소스전압의 2배 전압, Rs: 펄스제너레이터의 내부저항, d0: 내부도체의 직경, d1: 외부도체의 직경)

7

제6항에 있어서, 산출부는 흙의 건조밀도(ρd)를 하기 식 (8)로 산출하고, 흙의 중량함수비(ω)를 하기 식 (9)로 산출하는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가시스템. 식 (8) 식 (9)(이 때, a, b, c1, d1, f1: 흙의 특성 보정 상수, ρω: 물의 단위중량)

8

흙에 탐침부를 설치하는 단계, 파형 발생부를 통해 상기 탐침부로 입력신호를 인가하는 단계, 및 상기 탐침부로부터 제1 반사신호를 수신하는 단계를 포함하는 TDR 신호 획득단계;흙에 강성측정장치를 설치하는 단계, 전단파 또는 압축파를 인가하는 단계, 및 상기 전단파 또는 압축파에 의한 제2 반사신호를 수신하는 단계를 포함하는 강성신호 획득단계; 및상기 획득된 TDR 신호 및 상기 획득된 강성신호로부터 흙의 중량함수비, 흙의 건조밀도 및 흙의 강성을 산출하여, 흙의 다짐도를 평가하는 단계를 포함하는 흙의 다짐도 평가방법.

9

제8항에 있어서, 상기 TDR 신호 획득단계 및 상기 강성신호 획득단계는 동일한 범위의 전압으로 구동되는 것을 특징으로 하는 다짐도 평가방법.

10

제8항에 있어서, 상기 흙의 다짐도를 평가하는 단계는, 상기 입력신호에 따른 제1 반사신호, 및 상기 전단파 또는 압축파에 따른 제2 반사신호를 표시하는 단계;상기 표시된 데이터를 저장하는 단계;상기 저장된 데이터로부터 흙의 유전상수 및 총전기전도도를 추정하는 단계; 상기 데이터, 및 상기 추정된 유전상수 및 총전기전도도를 바탕으로 흙의 중량함수비, 흙의 건조밀도 및 흙의 강성을 산출하는 단계; 및상기 흙의 중량함수비, 흙의 건조밀도 및 흙의 강성으로부터 흙의 다짐도를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙의 다짐도 평가방법.