KR101651536B1 - System for evaluating compaction degree of railway roadbed using tdr (time domain reflectometry),and method for the same - Google Patents
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Abstract
TDR(Time Domain Reflectometry)를 이용하여 노반상태정수인 함수비 및 건조밀도의 신뢰성 있는 흙의 지반공학적 특성 평가를 신속하고 정확하게 평가할 수 있고, TDR 시스템에 일체화된 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침을 하우징 박스의 하부에 부착하여 사용함으로써 철도노반에 관입시킬 필요가 없고, TDR 시스템을 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 간편하게 측정 및 평가할 수 있는, TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템 및 그 방법이 제공된다.By using Time Domain Reflectometry (TDR), it is possible to quickly and accurately evaluate the geotechnical characteristics of reliable soil with water content and dry density, which is an integral part of the roadbed, and to provide a flat strip TDR probe integrated in the TDR system, There is provided a system and method for estimating railway roadbed roughness using TDR which can easily measure and evaluate on-site railway road surface roughness in a state in which a TDR system is carried, without the necessity of intrusion into a railway roadbed.
Description
본 발명은 철도노반 다짐도 평가에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 철도노반의 다짐도(Compaction Degree)를 평가하기 위해서 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하는 철도노반 다짐도 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a system and method for evaluating a railway roadbed roughness using TDR (Time Domain Reflectometry) in order to evaluate a compaction degree of a railway roadbed.
일반적으로, 지반 상에 구조물을 축조하기 위해 성토를 할 때, 성토된 지반이 구조물 또는 다른 외부환경 요인에 의해 과도한 침하가 일어나지 않도록 다짐 작업이 수행된다. 이러한 다짐 작업은 성토 지반뿐만 아니라 기존의 지반에 대해서도 수행될 수 있다.In general, compaction is performed so that excessive settlement does not occur due to the structure or other external environmental factors when the embankment is constructed to construct the structure on the ground. Such compaction can be performed not only on the clay ground but also on the existing ground.
이러한 다짐 작업을 수행한 후, 다짐 작업이 충분하게 이루어졌는지, 예를 들면, 성토 지반 상에 구조물을 축조하는데 적합하게 다져졌는지 등을 판단하는 다짐 품질관리가 필요하다. 이러한 다짐 품질관리는 구조물의 안정성과 같은 후속 공정에 중요한 영향을 미칠 수 있다.After carrying out such a compaction operation, it is necessary to carry out compaction quality control to judge whether the compaction work has been sufficiently performed, for example, whether the compaction work has been properly adapted to the structure of the embankment. Such compaction quality control can have a significant impact on subsequent processes, such as the stability of the structure.
이때, 지반의 다짐 품질관리에 있어서, 다짐도(Compaction Degree)를 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 여기서, 다짐(Compaction)은 결국 토양에 일정한 압력을 가하여 흙 입자가 근접되도록 함으로써 흙의 건조밀도(또는 건조단위중량)를 증가시키는 것을 말하며, 흙의 다짐은 흙의 함수비에 따라 달라지기 때문에 다짐도를 측정하기 위해서는 흙의 최적 함수비와 최대 건조밀도를 아는 것이 매우 중요하다. 예를 들면, 동일한 조건의 토양에 대해 함수비를 변화시키면서 다짐을 행하는 경우, 각각의 함수비에서 건조밀도가 최대가 되는 점이 존재하게 된다. 또한, 동일한 함수비에서도 다짐을 어느 정도로 했느냐에 따라 건조밀도가 달라질 수 있다.At this time, it is important to accurately measure the compaction degree in the quality control of the compaction of the ground. Compaction refers to increasing the dry density (or dry unit weight) of the soil by bringing the soil particles close to each other by applying a constant pressure to the soil, and since the compaction of the soil changes depending on the water content of the soil, It is very important to know the optimum water content and maximum dry density of the soil to be measured. For example, when compaction is performed while varying the water content ratio of the soil under the same conditions, there is a point at which the drying density becomes maximum in each water content ratio. Also, the drying density may vary depending on the degree of compaction at the same water content.
이와 같이 각각의 함수비에서 건조밀도가 최대가 되는 점 중에서 가장 큰 건조밀도의 값, 즉, 건조밀도가 최대가 되는 점이 존재한다. 즉, 가장 큰 건조밀도 값을 보이는 점(건조밀도가 최대가 될 때)에서의 함수비를 "최적 함수비"라고 하며, 최적함수비에서 얻어지는 건조밀도를 "최대 건조밀도"이라고 한다. As described above, there is a point where the largest value of the dry density, that is, the dry density is the maximum, at which the dry density becomes maximum in each water content. That is, the water content at the point at which the largest dry density value is reached (when the dry density becomes maximum) is referred to as "optimum water content", and the dry density obtained at the optimum water content is referred to as "maximum dry density".
이러한 최대 건조밀도의 측정은 일반적으로 현장에서 흙을 이용하여 시료를 만드는 단계, 시료화된 토양에 함수비를 달리하여 다짐을 실시하는 단계, 및 함수비에 따른 건조밀도의 관계를 구하는 단계를 거치는 다짐 시험을 통해 이루어진다.The maximum dry density is generally measured in the form of a sample using the soil in the field, a compaction step in which the water content of the sampled soil is varied, and a compaction test in which the relationship between the dry density according to the water content ratio is determined Lt; / RTI >
이러한 다짐 시험을 통해 최대 건조밀도가 구해지면, 현장에서는 다짐 작업이 수행된다. 이러한 다짐 작업이 행해진 현장 지반의 건조밀도를 측정("현장의 건조밀도")하여, 시험을 통해 구해진 최대 건조밀도("다짐시험으로 구한 최대 건조밀도")를 비교함으로써, 현장에서 다짐 작업을 수행한 지반의 상대다짐도를 구할 수 있다.When the maximum drying density is obtained through this compaction test, the compaction operation is performed in the field. Compaction is carried out on site by comparing the maximum dry density ("maximum dry density obtained from the compaction test") obtained by the test by measuring the dry density of the field ground where such compaction has been performed ("dry density of the site") Relative compaction of a ground can be obtained.
한편, 도로 및 철도의 주요 구성요소인 노반상태 평가는 다른 분야에 비하여 설계 및 시공기술이 과거의 기술을 그대로 답습하고 있는 것이 국내의 실정이다. 일반적으로, 흙의 함수비와 건조밀도는 다짐의 품질을 관리하는데 중요한 요소임에도 불구하고, 국내에서 현장의 노상다짐도 평가는 신뢰성이 낮은 재래식 노반다짐 평가방법인 들밀도시험(KSF 2312), 평판재하시험(KSF 2310), 반복재하시험 등을 이용하고 있다. 이러한 재래식 다짐의 품질관리는 비경제적일 뿐만 아니라 토목구조물 및 토목공사시공 시 다짐의 불균질로 인한 지지력 감소, 침하 및 균열 등의 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, it is the domestic situation that the design and construction technology follow the past technology in comparison with other fields, which is the main component of the road and railroad. In general, the soil moisture content and dry density are important factors in managing the quality of compaction. In Korea, however, the road surface compaction assessment in the field is carried out by the conventional method (KSF 2312) (KSF 2310), and repeated loading tests. Such quality control of conventional compaction is not only economical but also may cause problems such as reduction of bearing capacity, settlement and crack due to unevenness of compaction in civil engineering structures and civil engineering works.
한편, 국내에서 신뢰성이 낮은 다짐 품질관리로 인해 도로 및 철도의 침하, 균열 등의 문제로 공사비의 낭비를 초래하고 있다. 이에 따라, 다짐도의 신뢰성 높은 품질관리 기술력을 보유하기 위해서는 재래식의 다짐 품질관리에서 전자식의 품질관리 방법으로 변환되어야 하며, 수년 내에 기술적 경험을 쌓아 국내의 지반조건과 환경조건에 맞는 정립된 이론식이 절실히 필요한 실정이다. 결국, 흙의 함수비와 건조밀도와 같은 노반상태정수를 보다 경제적이고, 신뢰성 높게 측정할 수 있을 뿐 아니라 흙의 지반공학적 특성을 신속하고 정확하게 파악하여 현장에 적용할 수 있는 TDR 시스템의 개발이 필요한 실정이다.On the other hand, due to low reliability of compaction quality control in Korea, construction costs are wasted due to settlement and cracks in roads and railways. Therefore, in order to have high reliability and high quality management technology, it is necessary to convert from conventional compaction quality control to electronic quality control method, and technical experience should be accumulated within a few years. It is necessary. As a result, it is necessary to develop a TDR system that can measure road surface constants such as soil moisture content and dry density more economically and reliably, and can grasp the geotechnical characteristics of soil quickly and accurately. to be.
또한, 토목공사에 있어서 다짐도의 확보는 공사를 수행하는데 있어서 기초적인 부분으로 매우 중요하다. 예를 들면, 옹벽, 댐, 제방, 도로 및 철도 등의 많은 공사에서 사용되는 다짐의 품질관리는 기본적인 작업임에도 불구하고 국내에서는 재래식 다짐의 품질관리에 의해서 다소 소홀히 하는 경향을 가지고 있다. 이러한 다짐의 미흡한 품질관리는 토목구조물의 성능 저하와 도로 및 철도의 부등 침하를 유발하여 많은 인명 및 재산상의 피해를 초래할 수 있다. 따라서 다짐의 미흡한 품질관리의 피해를 방지하기 위해서는 국내 다짐의 품질관리가 과거에 기술을 답습하는 재래식에서 흙의 전파거동 및 고유의 전자파를 분석하여 신뢰성 있는 전자식 다짐의 품질관리로 개선되어야 할 것이다.Also, securing the degree of compaction in civil engineering is very important as a fundamental part in carrying out the construction work. For example, quality control of compaction used in many works such as retaining walls, dams, banks, roads and railways is a basic task, but in Korea, it tends to be neglected by quality control of conventional compaction. Such insufficient quality control can lead to deterioration of civil structure and uneven settlement of roads and railways, which may cause a lot of human and property damage. Therefore, in order to prevent damage from poor quality control, quality control of domestic compaction should be improved by analyzing the propagation behavior of the soil and inherent electromagnetic waves in the conventional manner following the technology in the past, to improve the quality control of reliable electronic compaction.
최근 이러한 문제점을 해결하기 위해서 미국 및 유럽 등에서는 노반의 다짐관련 설계정수를 손쉽게 확보할 수 있는 방법을 연구하고 있으며, 그 대표적인 방법으로 방사선 측정장치(Nuclear Guage)와 TDR(Time Domain Reflectometry: 시간영역 반사측정기)을 이용하고 있다. 그러나 방사능 동위원소의 위험으로 Nuclear Guage의 사용이 위축되어 방사능 동위원소 위험이 전혀 없는 TDR의 활용이 증가하는 실정인 바, TDR의 선진연구를 통해 도로 및 철도 노상다짐의 고품질 신뢰성을 확보해야 한다.Recently, in order to solve these problems, the United States and Europe have been studying a method of easily obtaining the design constants related to the compaction of the bedrock, and as a representative method thereof, there are a nuclear measuring device (Nuclear Guage) and a time domain reflectometry Reflectometer) is used. However, since the use of Nuclear Guage is inferior due to the risk of radioactive isotopes, the use of TDR, which has no risk of radioisotope, is increasing. As a result of the advanced study of TDR, high quality reliability of road and rail road compaction should be secured.
이러한 TDR에 관한 연구는 미국, 호주 등에서 진행되어 왔으며, 최근 체적 함수량을 구하는 체적 함수량을 측정하는 이론식이 정립되었고, 또한, 최근 지반공학적 특성을 고려한 ASTM TDR 방법이 개발되면서 지반의 노반상태정수인 함수비 및 건조밀도를 측정하는 TDR에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, research on TDR has been carried out in the United States and Australia. Recently, a theoretical formula for measuring the volumetric water content has been established. In addition, recently, ASTM TDR method considering geotechnical characteristics has been developed, Studies on TDR to measure dry density have been actively conducted.
또한, 벤더엘리먼트를 이용하여 탄성계수 측정 방법이 토질역학 분야에서 처음으로 적용된 이례로, 공진주시험과 벤더엘리먼트 시험을 통하여 비슷한 최대전단탄성계수값을 얻게 된다고 실험적으로 증명됨에 따라 벤더엘리먼트 시험이 많이 이용되고 있다.In addition, it is proved experimentally that the elastic modulus measurement method using the bender element is applied for the first time in the field of soil mechanics, and the similar maximum shear modulus value is obtained through the test of the bending element and the test of the bender element. .
예를 들면, 국내의 경우, TDR 센서를 이용한 도로하부의 함수센서에 피복두께, 센서간 간섭영향, 온도의 영향 및 다짐률 변화에 대한 검정 및 보정 시험을 수행하였고, 또한, 분포형 TDR 센서를 이용하여 대형 모형제방의 심도별 함수상태를 파악할 수 있는 분포형 TDR 계측시스템을 사용하고, 제체의 구성재료에 따른 특성을 검증하였다.For example, in Korea, test and calibration tests were carried out on the function sensor under the road using the TDR sensor for coating thickness, influence of inter-sensor interference, influence of temperature, and compaction ratio, and distributed TDR sensor A distributed TDR metrology system was used to verify the depth function of large - scale embankment.
또한, 최근 TDR 시스템을 이용한 성토지반 함수비 및 밀도 측정을 통해 성토지반 및 노상에 대한 신속하고 간편한 다짐품질 관리기준의 토대를 마련하기 위한 기술이 개발되고 있다 Recently, a technique has been developed for laying the foundation for quick and easy compaction quality control standards for clay soils and roads by measuring the water content and density of clay soils using TDR system
그러나 종래의 기술에 따르면, TDR 탐침(probe)이 철도노반에 관입될 수 있도록 봉형으로 제작되고, 이러한 봉형 TDR 탐침은 TDR 시스템과 일체화되지 않고 개별적으로 들고 다녀야 하므로 불편하다는 문제점이 있다.However, according to the related art, there is a problem that the TDR probe is manufactured in a rod shape so that it can be intruded into the railway roadbed, and such a rod-shaped TDR probe is not integrated with the TDR system and must be carried separately.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, TDR를 이용하여 노반상태정수인 함수비 및 건조밀도의 신뢰성 있는 흙의 지반공학적 특성 평가를 신속하고 정확하게 평가할 수 있는, TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a railroad roadbed grading system using TDR, which can quickly and accurately evaluate the geotechnical characteristics evaluation of reliable soil having water content and dry density, Evaluation system and method therefor.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, TDR 시스템에 일체화된 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침을 하우징 박스의 하부에 부착하여 사용함으로써 철도노반에 관입시킬 필요가 없고, TDR 시스템을 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 간편하게 측정 및 평가할 수 있는, TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a TDR system that does not require a flat strip TDR integrated in a TDR system to be attached to a lower portion of a housing box, The present invention provides a system and method for evaluating railway roadbed roughness using TDR, which can easily measure and evaluate road surface roughness in the field.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템은, 다짐이 실시된 철도노반의 표면에 설치되는 플랫스트립 TDR 탐침; 상기 플랫스트립 TDR 탐침에 연결된 동축케이블을 통해 입력신호를 전파하는 파형 발생기; 상기 플랫스트립 TDR 탐침으로부터 반사신호를 수신하는 데이터 획득부; 상기 입력신호와 반사신호를 표시하는 오실로스코프; 상기 입력신호와 반사신호를 저장하는 데이터 저장부; 상기 데이터 저장부에 저장된 입력신호와 반사신호에 따라 유전상수와 체적전기전도율을 각각 추정하는 유전상수 및 체적전기전도율 추정부; 상기 추정된 유전상수와 체적전기전도율에 대응하는 함수비 및 건조밀도를 산출하는 함수비 및 건조밀도 산출부; 및 상기 산출된 함수비 및 건조밀도에 따라 철도노반 다짐도를 평가하는 철도노반 다짐도 평가부를 포함하여 이루어지는 다짐도 평가장치를 포함하되, 상기 플랫스트립 TDR 탐침은 플랫스트립 형태로서 철도노반의 표면에 설치되고, 하우징 박스의 하부에 부착하여 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험을 수행하고,
상기 파형 발생기, 상기 플랫스트립 TDR 탐침 및 상기 데이터 획득부, 다짐도 평가장치의 상기 오실로스코프는 스티로폼(EPS Form) 또는 경량 재질로 형성되는 상기 하우징 박스 내에 내장되어 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 측정 및 평가하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for evaluating railway roadbed roughness using a TDR, comprising: a flat strip TDR probe installed on a surface of a railway roadbed on which compaction is performed; A waveform generator for propagating an input signal through a coaxial cable connected to said flat strip TDR probe; A data acquisition unit receiving a reflected signal from the flat strip TDR probe; An oscilloscope for displaying the input signal and the reflection signal; A data storage unit for storing the input signal and the reflection signal; A dielectric constant and a volume electrical conductivity estimator for estimating a dielectric constant and a volume electrical conductivity according to an input signal and a reflection signal stored in the data storage; A water content and dry density calculating unit for calculating a water content and a dry density corresponding to the estimated dielectric constant and the volume electrical conductivity; And a railway roadbed roughness evaluation unit for evaluating a railway roadbed roughness degree according to the calculated moisture content and dry density, wherein the flat strip TDR probe is provided in a flat strip shape on the surface of a railway roadbed, Attached to the bottom of the box is the complete nondestructive testing without penetration,
The oscilloscope of the waveform generator, the flat strip TDR probe, the data acquisition unit, and the compaction degree evaluation apparatus is built in the housing box formed of EPS foam or a lightweight material, and measures the railroad road surface roughness And evaluating the results.
여기서, 상기 하우징 박스는 스티로폼(EPS Form) 또는 경량 재질로 형성될 수 있다.Here, the housing box may be formed of EPS foam or a lightweight material.
여기서, 상기 데이터 저장부, 유전상수 및 체적전기전도율 추정부, 함수비 및 건조밀도 산출부, 및 철도노반 다짐도 평가부는 PC 또는 랩탑컴퓨터에 내장될 수 있다.Here, the data storage unit, the dielectric constant and the volumetric conductivity estimator, the water content and dry density calculator, and the railroad roadbed roughness estimator may be embedded in a PC or a laptop computer.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법은, a) 다짐이 실시된 철도노반의 표면에 TDR 장치의 플랫스트립 TDR 탐침을 설치하는 단계; b) 상기 TDR 장치의 파형 발생기가 상기 플랫스트립 TDR 탐침에 연결된 동축케이블을 통해 입력신호를 전파하는 단계; c) 상기 TDR 장치의 데이터 획득부가 상기 플랫스트립 TDR 탐침으로부터 반사신호를 수신하는 단계; d) 상기 입력신호와 반사신호를 오실로스코프를 통해 표시하고, 데이터 저장부에 저장하는 단계; e) 상기 데이터 저장부에 저장된 입력신호와 반사신호에 따라 유전상수와 체적전기전도율을 추정하는 단계; f) 상기 추정된 유전상수와 체적전기전도율에 대응하는 상관관계에 따라 노반상태정수인 함수비 및 건조밀도를 산출하는 단계; 및 g) 상기 산출된 함수비 및 건조밀도에 따라 철도노반 다짐도를 평가하는 단계를 포함하되, 상기 a) 단계의 플랫스트립 TDR 탐침은 플랫스트립 형태로서 철도노반의 표면에 설치되고, 하우징 박스의 하부에 부착하여 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험을 수행하고,
상기 파형 발생기, 상기 플랫스트립 TDR 탐침 및 상기 데이터 획득부, 다짐도 평가장치의 상기 오실로스코프는 스티로폼(EPS Form) 또는 경량 재질로 형성되는 상기 하우징 박스 내에 내장되어 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 측정 및 평가하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating railroad roadbed roughness using a TDR, comprising the steps of: a) installing a flat strip TDR probe of a TDR device on a surface of a railway roadbed subjected to compaction; ; b) the waveform generator of the TDR device propagates an input signal through a coaxial cable connected to the flat strip TDR probe; c) receiving a reflected signal from the flat strip TDR probe by a data acquisition unit of the TDR apparatus; d) displaying the input signal and the reflected signal through an oscilloscope, and storing the input signal and the reflected signal in a data storage unit; e) estimating a dielectric constant and a volume electrical conductivity according to an input signal and a reflection signal stored in the data storage unit; f) calculating a moisture content and a dry density, which are integral with the bedrock state according to the correlation corresponding to the estimated dielectric constant and the volume electrical conductivity; And g) evaluating the railroad roadbed compaction degree according to the calculated moisture content and dry density, wherein the flat strip TDR probe of step a) is installed in the form of a flat strip on the surface of the railway roadbed, The test is carried out in a completely non-destructive manner,
The oscilloscope of the waveform generator, the flat strip TDR probe, the data acquisition unit, and the compaction degree evaluation apparatus is built in the housing box formed of EPS foam or a lightweight material, and measures the railroad road surface roughness And evaluating the results.
여기서, 상기 c) 단계에서 유전상수()는 로 주어지고, 여기서, a는 흙의 전파에 의해서 얻어지는 상수이고, b는 물의 전파에 의해서 구해지는 상수이며, 는 함수비를 나타내고, 는 물의 단위중량으로서 9.8 로 주어지고, 는 건조밀도를 나타내는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법.Here, in the step c), the dielectric constant ( ) Where a is a constant obtained by propagation of soil, b is a constant obtained by propagation of water, Represents the water content, Is 9.8 < RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > Wherein the dry density of the railroad tread is in the range of 1 to 10 mm.
여기서, 상기 상수 a는 0.95 내지 1.2의 범위로 주어지고, 상수 b는 7.5 내지 9의 범위로 주어질 수 있다.Here, the constant a is given in the range of 0.95 to 1.2, and the constant b can be given in the range of 7.5 to 9.
여기서, 상기 함수비()가 0인 건조토(dry soil) 일 때, 가 되고, 상기 함수비()가 100인 포화토(saturation soil) 일 때, 가 되며, 여기서, 는 포화토의 유전상수를 나타내고, 는 물의 유전상수를 각각 나타내는 것을 특징으로 한다.Here, the water content ratio ( ) Is 0 dry soil, , And the water content ratio ( ) Is 100 saturation soil, Lt; / RTI > Represents the dielectric constant of the saturating soil, Is a dielectric constant of water.
여기서, 상기 c) 단계에서 체적전기전도율()은 로 주어지고, 여기서, 는 진공 전자기파 속도이고, 는 상기 펄스 발생기에서 생성되는 스텝 펄스의 2배전압이며, 는 장주기 전압레벨일 수 있다.Here, in step c), the volume electrical conductivity ( )silver Lt; / RTI > Is the vacuum electromagnetic wave velocity, Is a voltage twice the step pulse generated by the pulse generator, May be a long term voltage level.
여기서, 상기 g) 단계에서 다짐시험으로 구한 최적 함수비 및 최대 건조밀도와 비교함으로써, 현장에서 다짐 작업을 수행한 지반의 상대다짐도를 구하여 철도노반의 다짐도를 평가할 수 있다.Here, by comparing the optimum water content and the maximum dry density obtained by the compaction test in the step g), it is possible to evaluate the degree of compaction of the railway roadbed by obtaining the relative compaction degree of the ground subjected to compaction in the field.
본 발명에 따르면, TDR를 이용하여 노반상태정수인 함수비 및 건조밀도의 신뢰성 있는 흙의 지반공학적 특성 평가를 신속하고 정확하게 평가할 수 있다. 즉, TDR 시스템을 이용하여 전자식 다짐의 품질관리를 통해 시공의 효율성, 경제성 및 신뢰성을 용이하게 확보할 수 있다.According to the present invention, it is possible to quickly and accurately evaluate the geotechnical property evaluation of reliable soil having a moisture content and a dry density, which is an integral part of the road surface, using TDR. That is, the efficiency of the construction, the economical efficiency and the reliability can be easily secured through the quality control of the electronic compaction using the TDR system.
본 발명에 따르면, TDR 시스템에 일체화된 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침을 하우징 박스의 하부에 부착하여 사용함으로써 철도노반에 관입시킬 필요가 없고, TDR 시스템을 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 간편하게 측정 및 평가할 수 있다. 즉, TDR 탐침을 플랫스트립(Flat strip) 형식으로 구축함으로써 단단한 자갈도상층에 기존의 TDR 시스템과 달리 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험이 가능하며, 이에 따라 노반상태정수를 구해 다짐도를 평가하는데 신속하고 정확하게 파악할 수 있고, 국내 현장에 용이하게 적용할 수 있다.According to the present invention, a flat strip TDR probe integrated in a TDR system is attached to a lower portion of a housing box, so that it is not necessary to intrude into a railway roadbed. In addition, And can be easily measured and evaluated. In other words, by constructing the TDR probe in the form of a flat strip, solid gravel can be tested completely non-destructively on the upper layer, unlike the existing TDR system. And can be easily applied to domestic sites.
본 발명에 따르면, 다양한 토목공사 또는 다양한 지반에 적용할 수 있고 신속하고 정확한 다짐도의 판정을 통해 공사기간을 단축시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to apply to various civil engineering works or various grounds, and the construction period can be shortened by judging quickly and accurately the degree of compaction.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템의 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템에서 TDR 장치를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템에서 측정 프로브를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템에서 TDR 전파 결과를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법의 동작흐름도이다.1 is a block diagram of a railroad roadbed roughness evaluation system using TDR according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a system for evaluating railway roadbed roughness using TDR according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a TDR device in a railroad roadbed roughness evaluation system using TDR according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a measurement probe in a railroad roadbed roughness evaluation system using TDR according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a result of TDR propagation in a railroad roadbed roughness evaluation system using TDR according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of evaluating railway roadbed roughness using TDR according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
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. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the term "part" or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
[TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템(100)][System for Evaluating Railroad Roadbed Compaction Using TDR (100)]
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템의 블록구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템에서 TDR 장치를 예시하는 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템에서 측정 프로브를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a block diagram of a system for evaluating a railroad roadbed roughness using a TDR according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a railroad roadbed roughness evaluation system using a TDR according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view illustrating a measurement probe in a railroad roadbed roughness evaluation system using a TDR according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view illustrating a measurement probe in a railroad roadbed roughness degree evaluation system using a TDR according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템(100)은, 파형 발생기(111), 플랫스트립 TDR 탐침(112) 및 데이터 획득부(113), 다짐도 평가장치(120)의 PC용 오실로스코프(121)로 구현될 수 있고, 이때, 상기 구성요소들은 간편하게 휴대할 수 있도록 하우징 박스(101) 내에 내장될 수 있다. 여기서, 상기 하우징 박스(101)는 스티로폼(EPS Form) 또는 경량 재질로 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1, a
구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템(100)은, 크게 TDR 장치(110) 및 다짐도 평가장치(120)로 구현되고, 상기 TDR 장치(110)는, 파형 발생기(111), 플랫스트립 TDR 탐침(112) 및 데이터 획득부(113)를 포함하고, 상기 다짐도 평가장치(120)는 오실로스코프(121), 데이터 저장부(122), 유전상수 및 체적전기전도율 추정부(123), 함수비 및 건조밀도 산출부(124) 및 철도노반 다짐도 평가부(125)를 포함하며, 이때, 상기 데이터 저장부(122), 유전상수 및 체적전기전도율 추정부(123), 함수비 및 건조밀도 산출부(124) 및 철도노반 다짐도 평가부(125)는 PC 또는 랩탑컴퓨터 내에 마이크로컨트롤러로 구현될 수 있다.1 to 4, a
플랫스트립 TDR 탐침(112)은 다짐이 실시된 철도노반의 표면에 설치된다. 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)은 후술하는 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 길이를 갖는 플랫스트립 TDR 탐침일 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니다. 기존의 봉형 TDR 탐침은 철도노반에 관입되는 개별 탐침이지만, 본 발명의 실시예에 따른 TDR 탐침(112)은 플랫스트립 형태로서 하우징 박스(101)의 하부(Bottom)에 부착하여 사용함으로써 단단한 자갈도상층에 기존의 TDR 시스템과 달리 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험이 가능하게 된다.The flat
파형 발생기(111)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)에 연결된 동축케이블을 통해 입력신호를 전파한다. 이때, 상기 파형 발생기(111)는 Step generator 또는 TDR generator일 수 있다.The
데이터 획득부(113)는 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)으로부터 반사신호를 수신한다.The
또한, 오실로스코프(121)는 상기 입력신호와 반사신호를 표시하고, 데이터 저장부(122)는 상기 입력신호와 반사신호를 저장한다. 여기서, 상기 오실로스코프(121)는 상기 TDR 장치(110)에 연결되는 외장형일 수 있지만, 본 발명의 실시예에서 상기 오실로스코프(121)는 PC로 구현되는 다짐도 평가장치(120)의 PC용 오실로스코프(121)인 것이 바람직하다. 이때, 상기 입력신호와 반사신호는 엑셀 파일 형식으로 저장될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.In addition, the
유전상수 및 체적전기전도율 추정부(123)는 상기 데이터 저장부(122)에 저장된 입력신호와 반사신호에 따라 유전상수와 체적전기전도율을 각각 추정한다.The dielectric constant and volume electrical
함수비 및 건조밀도 산출부(124)는 상기 추정된 유전상수와 체적전기전도율에 대응하는 함수비 및 건조밀도인 노반상태정수를 산출한다.The water content and
철도노반 다짐도 평가부(125)는 상기 산출된 함수비 및 건조밀도에 따라 철도노반 다짐도를 평가한다. 즉, 상기 철도노반 다짐도 평가부(125)는 다짐시험으로 구한 최적 함수비 및 최대 건조밀도와 비교함으로써, 현장에서 다짐 작업을 수행한 지반의 상대다짐도를 구하여 철도노반의 다짐도를 평가할 수 있다.The railway roadbed
결국, 본 발명의 실시예에 따른 DR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템은, TDR를 이용하여 노반상태정수인 함수비(), 건조밀도()의 신뢰성 있는 흙의 지반공학적 특성 평가를 신속하고 정확하게 평가할 수 있다. 또한, TDR 시스템에 일체화된 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침을 하우징 박스의 하부에 부착하여 사용함으로써 철도노반에 관입시킬 필요가 없고, TDR 시스템을 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 간편하게 측정 및 평가할 수 있다.As a result, the system for evaluating the railway roadbed roughness using DR according to the embodiment of the present invention calculates the water content ), Dry density ( ) Can be evaluated quickly and accurately. In addition, the Flat Strip TDR probe integrated in the TDR system can be attached to the bottom of the housing box, eliminating the need to enter the railway roadbed. The TDR system can be easily measured and measured in the field while carrying the TDR system. Can be evaluated.
이하, TDR를 이용하여 노반상태정수인 함수비() 및 건조밀도()를 산출하는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the TDR is used to determine the water content ) And dry density ( ) Will be described in detail.
먼저, TDR(Time Domain Reflectometry)은 전기신호의 전도 특성을 이용하여 토양 내 설치된 플랫스트립 TDR 탐침(112)의 전기신호 반향시간을 측정하는 전기적인 측정장치로서, 파형발생기(111)에서 생성된 전자기파가 동축케이블(114)과 흙의 표면에 설치된 플랫스트립 TDR 탐침(112)을 통하여 전파되는 동안 동축케이블(114)과 플랫스트립 TDR 탐침(112) 주변 매질의 임피던스 변화에 따라 전자기파가 반향되는 특성을 이용하여 흙의 유전상수(Dielectric Constant)를 측정하는 것이 기본 원리이다.First, TDR (Time Domain Reflectometry) is an electrical measuring device for measuring the electrical signal echo time of the flat
구체적으로, 이러한 TDR과 관련하여, 두 전파 사이의 거리()와 플랫스트립 TDR 탐침(112)의 길이()를 통하여 유전상수()를 구하기 위한 수학식 1은 다음과 같이 주어진다.Specifically, with respect to this TDR, the distance between two radio waves ) And the length of the flat strip TDR probe 112 ( Lt; RTI ID = 0.0 > ( ) ≪ / RTI > is given as follows.
이러한 수학식 1은 유전상수()와 흙의 체적 함수량()의 상관관계를 통하여 이론식에 의한 관계가 성립됨을 증명하고 있고, 함수비()를 구할 수 있는 수학식 2 및 수학식 3은 다음과 같다.This equation (1) shows the dielectric constant ) And volumetric water content of soil ( ), And it is proved that the relation by the theoretical formula is established through the correlation of (2) and (3) are as follows.
여기서, 는 물의 단위중량으로서, 9.8 로 주어지고, 는 건조밀도를 나타낸다.here, Is 9.8 < RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > Represents the dry density.
이러한 수학식 2 및 수학식 3에 따라 일반적인 흙에서 오차허용범위 안에 들어오는 만족할 만한 체적함수량 값을 얻게 되었으나, 유기질토, 세립질토와 점토 등에서 흙의 체적 함수량()와 유전상수()의 상관관계에 있어 많은 오차가 발생됨이 연구를 통하여 증명되었다. 이에 따라 보다 정밀하게 현장 흙에 대한 계산을 통하여 a, b 상수를 얻음으로써, TDR로 측정된 유전상수와 건조밀도의 상관관계를 이용한 관계식은 다음과 같이 수학식 4로 주어질 수 있다.According to Equations (2) and (3), satisfactory volumetric water content within the tolerance range of general soil was obtained, but the volumetric water content of soil in organic soil, fine clay soil and clay ) And dielectric constant ( ) Were found to be correlated with each other. Accordingly, by obtaining the a and b constants more precisely through the calculation of the soil in the field, the relational expression using the correlation between the dielectric constant and the dry density measured by TDR can be given by Equation (4) as follows.
여기서, 함수비()가 0인 건조토(dry soil) 일 때, 가 되고, 함수비()가 100인 포화토(saturation soil) 일 때, 가 된다. 따라서 상수 a는 흙의 전파에 의해서 얻어지는 상수이고, 상수 b는 물의 전파에 의해서 구해지는 상수이다. 여기서, 는 포화토의 유전상수를 나타내고, 는 물의 유전상수를 각각 나타낸다. 또한, 상기 상수 a는 0.95 내지 1.2의 범위로 주어지고, 상기 상수 b는 7.5 내지 9의 범위로 주어질 수 있다.Here, ) Is 0 dry soil, , And the water ratio ( ) Is 100 saturation soil, . Therefore, the constant a is a constant obtained by propagation of soil, and the constant b is a constant obtained by propagation of water. here, Represents the dielectric constant of the saturating soil, Represents the dielectric constant of water, respectively. Also, the constant a is given in the range of 0.95 to 1.2, and the constant b can be given in the range of 7.5 to 9.
또한, TDR 전파로부터 구해지는 체적전기전도율()은 TDR 전압크기와 관련이 있고, 이때, 체적전기전도율()은 다음의 수학식 5와 같고, 그 결과는 도 1에 도시된 바와 같다. 여기서, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템에서 TDR 전파 결과를 예시하는 도면이다.Further, the volume electrical conductivity obtained from the TDR propagation ( ) Is related to the TDR voltage magnitude, where the volumetric conductivity ( ) Is as shown in the following equation (5), and the result is as shown in Fig. 5 is a diagram illustrating a TDR propagation result in a railroad roadbed roughness evaluation system using TDR according to an embodiment of the present invention.
여기서, 는 진공 전자기파 속도이고, 는 상기 펄스 발생기에서 생성되는 스텝 펄스의 2배전압이고, 는 장주기 전압레벨이다.here, Is the vacuum electromagnetic wave velocity, Is a voltage twice the step pulse generated by the pulse generator, Is a long-term voltage level.
한편, 상기 건조밀도()와 함수비()를 보다 정밀하게 구할 수 있는 수학식 6 및 수학식 7이 다음과 같이 주어질 수도 있다.On the other hand, the dry density ( ) And water content ( (6) and (7), which can be obtained more precisely, may be given as follows.
본 발명의 실시예에 따르면, TDR를 이용하여 노반상태정수인 함수비(), 건조밀도()를 신속 정확하게 측정할 수 있다. 또한, TDR 시스템에 일체화된 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침을 하우징 박스의 하부에 부착하여 사용함으로써 철도노반에 관입시킬 필요가 없고, TDR 시스템을 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 간편하게 측정 및 평가할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the TDR is used to calculate the water content ), Dry density ( ) Can be measured quickly and accurately. In addition, the Flat Strip TDR probe integrated in the TDR system can be attached to the bottom of the housing box, eliminating the need to enter the railway roadbed. The TDR system can be easily measured and measured in the field while carrying the TDR system. Can be evaluated.
[TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법][Method for Evaluating Railway Roadbed Compaction Using TDR]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법의 동작흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of evaluating railway roadbed roughness using TDR according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법은, 먼저, 다짐이 실시된 철도노반 표면에 TDR 장치(110)의 플랫스트립 TDR 탐침(112)을 설치한다(S110). 이때, 본 발명의 실시예에 따른 플랫스트립 TDR 탐침(112)은 플랫스트립 형태로서 하우징 박스(101)의 하부(Bottom)에 부착하여 사용함으로써 단단한 자갈도상층에 기존의 TDR 시스템과 달리 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험이 가능하게 된다.Referring to FIGS. 2 and 6, a method for evaluating railroad roadbed roughness using a TDR according to an embodiment of the present invention includes: firstly, applying a flat
다음으로, 상기 TDR 장치(110)의 파형 발생기(111)가 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)에 연결된 동축케이블(114)을 통해 입력신호를 전파한다(S120).Next, the
다음으로, 상기 TDR 장치(110)의 데이터 획득부(113)가 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)으로부터 반사신호를 수신한다(S130).Next, the
다음으로, 상기 입력신호와 반사신호를 오실로스코프(121)를 통해 표시하고, 데이터 저장부(122)에 저장한다(S140).Next, the input signal and the reflected signal are displayed through the
다음으로, 상기 데이터 저장부(122)에 저장된 입력신호와 반사신호에 따라 유전상수와 체적전기전도율을 추정한다(S150).Next, the dielectric constant and the volume electrical conductivity are estimated according to the input signal and the reflection signal stored in the data storage unit 122 (S150).
이때, 상기 유전상수()는 로 주어지고, 여기서, a는 흙의 전파에 의해서 얻어지는 상수이고, b는 물의 전파에 의해서 구해지는 상수이며, 는 함수비를 나타내고, 는 물의 단위중량으로서 9.8 로 주어지고, 는 건조밀도를 나타낸다. 또한, 상기 함수비()가 0인 건조토(dry soil) 일 때, 가 되고, 상기 함수비()가 100인 포화토(saturation soil) 일 때, 가 되며, 여기서, 는 포화토의 유전상수를 나타내고, 는 물의 유전상수를 각각 나타낸다. 이때. 상기 상수 a는 0.95 내지 1.2의 범위로 주어지고, 상기 상수 b는 7.5 내지 9의 범위로 주어지질 수 있다.At this time, the dielectric constant ( ) Where a is a constant obtained by propagation of soil, b is a constant obtained by propagation of water, Represents the water content, Is 9.8 < RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > Represents the dry density. Further, ) Is 0 dry soil, , And the water content ratio ( ) Is 100 saturation soil, Lt; / RTI > Represents the dielectric constant of the saturating soil, Represents the dielectric constant of water, respectively. At this time. The constant a is given in the range of 0.95 to 1.2, and the constant b is given in the range of 7.5 to 9. [
또한, 상기 체적전기전도율()은 로 주어지고, 여기서, 는 진공 전자기파 속도이고, 는 상기 펄스 발생기에서 생성되는 스텝 펄스의 2배전압이며, 는 장주기 전압레벨일 수 있다.Further, the volume electrical conductivity ( )silver Lt; / RTI > Is the vacuum electromagnetic wave velocity, Is a voltage twice the step pulse generated by the pulse generator, May be a long term voltage level.
다음으로, 상기 추정된 유전상수와 체적전기전도율에 대응하는 함수비 및 건조밀도를 산출한다(S160). 예를 들면, 이고, 로 주어질 수 있다.Next, the water content and the dry density corresponding to the estimated dielectric constant and the volume electrical conductivity are calculated (S160). For example, ego, Lt; / RTI >
다음으로, 상기 산출된 함수비 및 건조밀도에 따라 철도노반 다짐도를 평가한다(S170). 즉, 다짐 작업이 행해진 현장 지반의 함수비 및 건조밀도를 측정하여, 다짐시험으로 구한 최적 함수비 및 최대 건조밀도와 비교함으로써, 현장에서 다짐 작업을 수행한 지반의 상대다짐도를 구하여 철도노반의 다짐도를 평가할 수 있다.Next, the railway road surface roughness is evaluated according to the calculated water content and dry density (S170). In other words, by measuring the water content and dry density of the on-site ground where the compaction is performed, comparing the optimum water content and the maximum dry density obtained by the compaction test, the compaction degree of the ground subjected to the compaction in the field is obtained and the degree of compaction of the railroad roadbed is evaluated .
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, TDR를 이용하여 노반상태정수인 함수비(), 건조밀도()를 신속 정확하게 측정할 수 있다. 또한, TDR 시스템에 일체화된 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침을 하우징 박스의 하부에 부착하여 사용함으로써 철도노반에 관입시킬 필요가 없고, TDR 시스템을 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 간편하게 측정 및 평가할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, by using the TDR, ), Dry density ( ) Can be measured quickly and accurately. In addition, the Flat Strip TDR probe integrated in the TDR system can be attached to the bottom of the housing box, eliminating the need to enter the railway roadbed. The TDR system can be easily measured and measured in the field while carrying the TDR system. Can be evaluated.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템
101: 하우징 박스
110: TDR 장치
120: 다짐도 평가장치(PC)
111: 파형 발생기
112: 플랫스트립(Flat Strip) TDR 탐침(Probe)
113: 데이터 획득부
114: 동축 케이블
121: 오실로스코프(PC용)
122: 데이터 저장부
123: 유전상수 및 체적전기전도율 추정부
124: 함수비 및 건조밀도 산출부
125: 철도노반 다짐도 평가부100: Railway roadbed compaction assessment system using TDR
101: Housing box
110: TDR device
120: Compensation evaluation device (PC)
111: Waveform generator
112: Flat Strip TDR Probe
113: Data acquisition unit
114: Coaxial cable
121: Oscilloscope (for PC)
122: Data storage unit
123: Dielectric Constant and Volumetric Conductivity Estimation
124: water content and dry density calculation section
125: Railroad roadbed roughness evaluation unit
Claims (9)
상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)에 연결된 동축케이블(114)을 통해 입력신호를 전파하는 파형 발생기(111);
상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)으로부터 반사신호를 수신하는 데이터 획득부(113);
상기 입력신호와 반사신호를 표시하는 오실로스코프(121);
상기 입력신호와 반사신호를 저장하는 데이터 저장부(122);
상기 데이터 저장부(122)에 저장된 입력신호와 반사신호에 따라 유전상수와 체적전기전도율을 각각 추정하는 유전상수 및 체적전기전도율 추정부(123);
상기 추정된 유전상수와 체적전기전도율에 대응하는 함수비 및 건조밀도를 산출하는 함수비 및 건조밀도 산출부(124); 및
상기 산출된 함수비 및 건조밀도에 따라 철도노반 다짐도를 평가하는 철도노반 다짐도 평가부(125)를 포함하여 이루어지는 다짐도 평가장치(120)를 포함하되,
상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)은 직사각판재로 이루어진 포크 형상을 지닌 플랫스트립 형태로서 철도노반의 표면에 설치되고, 하우징 박스(101)의 하부에 부착하여 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험을 수행하고,
상기 파형 발생기(111), 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112) 및 상기 데이터 획득부(113), 다짐도 평가장치(120)의 상기 오실로스코프(121)는 스티로폼(EPS Form) 또는 경량 재질로 형성되는 상기 하우징 박스(101) 내에 내장되어 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 측정 및 평가하는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템.A flat strip TDR probe 112 mounted on the surface of the compromised railroad bed;
A waveform generator 111 for propagating an input signal through a coaxial cable 114 connected to the flat strip TDR probe 112;
A data acquisition unit (113) for receiving a reflection signal from the flat strip TDR probe (112);
An oscilloscope 121 for displaying the input signal and the reflection signal;
A data storage unit 122 for storing the input signal and the reflection signal;
A dielectric constant and a volume conductivity estimating unit 123 for estimating a dielectric constant and a volume electrical conductivity according to an input signal and a reflection signal stored in the data storage unit 122;
A moisture content and dry density calculation unit (124) for calculating a water content and a dry density corresponding to the estimated dielectric constant and the volume electrical conductivity; And
And a railway roadbed roughness evaluation unit (125) for evaluating a railway roadbed roughness degree according to the calculated moisture content and dry density,
The flat strip TDR probe 112 is a flat strip having a fork shape formed of a rectangular plate and is installed on the surface of a railway roadbed and is tested by performing a complete nondestructive test without attaching to the lower portion of the housing box 101,
The oscilloscope 121 of the waveform generator 111, the flat strip TDR probe 112 and the data acquiring unit 113 and the compaction degree estimating apparatus 120 may be an EPS form or a light- And the railroad roadbed roughness is measured and evaluated in the field in a state in which the railroad roadbed is built in the box (101).
상기 데이터 저장부(122), 유전상수 및 체적전기전도율 추정부(123), 함수비 및 건조밀도 산출부(124), 및 철도노반 다짐도 평가부(125)는 PC 또는 랩탑컴퓨터에 내장되는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 시스템.The method according to claim 1,
The data storage unit 122, the dielectric constant and volumetric conductivity estimator 123, the water content and dry density calculator 124, and the railroad roadbed roughness estimator 125 are embedded in a PC or a laptop computer Estimation System of Railroad Roadbed Using TDR.
b) 상기 TDR 장치(110)의 파형 발생기(111)가 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)에 연결된 동축케이블을 통해 입력신호를 전파하는 단계;
c) 상기 TDR 장치의 데이터 획득부(113)가 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112)으로부터 반사신호를 수신하는 단계;
d) 상기 입력신호와 반사신호를 오실로스코프를 통해 표시하고, 데이터 저장부에 저장하는 단계;
e) 상기 데이터 저장부에 저장된 입력신호와 반사신호에 따라 유전상수와 체적전기전도율을 추정하는 단계;
f) 상기 추정된 유전상수와 체적전기전도율에 대응하는 상관관계에 따라 노반상태정수인 함수비 및 건조밀도를 산출하는 단계; 및
g) 상기 산출된 함수비 및 건조밀도에 따라 철도노반 다짐도를 평가하는 단계
를 포함하되,
상기 a) 단계의 플랫스트립 TDR 탐침(112)은 직사각판재로 이루어진 포크 형상을 지닌 플랫스트립 형태로서 철도노반의 표면에 설치되고, 하우징 박스(101)의 하부에 부착하여 관입하지 않고 완전 비파괴로 시험을 수행하고,
상기 파형 발생기(111), 상기 플랫스트립 TDR 탐침(112) 및 상기 데이터 획득부(113), 다짐도 평가장치(120)의 상기 오실로스코프(121)는 스티로폼(EPS Form) 또는 경량 재질로 형성되는 상기 하우징 박스(101) 내에 내장되어 휴대한 상태에서 철도노반 다짐도를 현장에서 측정 및 평가하는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법.a) providing a TDR flat strip TDR probe 112 in the form of a flat strip on the compaction surface of the railway bed;
b) a waveform generator (111) of the TDR device (110) propagates an input signal through a coaxial cable connected to the flat strip TDR probe (112);
c) receiving the reflection signal from the flat strip TDR probe 112 by the data acquisition unit 113 of the TDR apparatus;
d) displaying the input signal and the reflected signal through an oscilloscope, and storing the input signal and the reflected signal in a data storage unit;
e) estimating a dielectric constant and a volume electrical conductivity according to an input signal and a reflection signal stored in the data storage unit;
f) calculating a moisture content and a dry density, which are integral with the bedrock state according to the correlation corresponding to the estimated dielectric constant and the volume electrical conductivity; And
g) evaluating the railway roadbed compaction degree according to the calculated water content and drying density
, ≪ / RTI &
The flat strip TDR probe 112 in the step a) is formed in the form of a flat strip having a fork shape made of a rectangular plate and is installed on the surface of the railway roadbed and attached to the lower portion of the housing box 101, Lt; / RTI >
The oscilloscope 121 of the waveform generator 111, the flat strip TDR probe 112 and the data acquiring unit 113 and the compaction degree estimating apparatus 120 may be an EPS form or a light- A method for evaluating railway roadbed roughness using TDR, characterized by measuring and evaluating a railway roadbed roughness in a portable state while being built in a box (101).
상기 c) 단계에서 유전상수()는 로 주어지고, 여기서, a는 흙의 전파에 의해서 얻어지는 상수이고, b는 물의 전파에 의해서 구해지는 상수이며, 는 함수비를 나타내고, 는 물의 단위중량으로서 9.8 로 주어지고, 는 건조밀도를 나타내는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법.5. The method of claim 4,
In the step c), the dielectric constant ( ) Where a is a constant obtained by propagation of soil, b is a constant obtained by propagation of water, Represents the water content, Is 9.8 < RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > Wherein the dry density of the railroad tread is in the range of 1 to 10 mm.
상기 상수 a는 0.95 내지 1.2의 범위로 주어지고, 상수 b는 7.5 내지 9의 범위로 주어지는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the constant a is given in a range of 0.95 to 1.2, and the constant b is given in a range of 7.5 to 9. 15. A method for evaluating railway roadbed roughness using TDR,
상기 함수비()가 0인 건조토(dry soil) 일 때, 가 되고, 상기 함수비()가 100인 포화토(saturation soil) 일 때, 가 되며, 여기서, 는 포화토의 유전상수를 나타내고, 는 물의 유전상수를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법. 6. The method of claim 5,
The water content ratio ( ) Is 0 dry soil, , And the water content ratio ( ) Is 100 saturation soil, Lt; / RTI > Represents the dielectric constant of the saturating soil, Is a dielectric constant of water. The method of evaluating railway roadbed roughness using TDR.
상기 c) 단계에서 체적전기전도율()은 로 주어지고, 여기서, 는 진공 전자기파 속도이고, 는 상기 파형 발생기에서 생성되는 스텝 펄스의 2배전압이며, 는 장주기 전압레벨인 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법.5. The method of claim 4,
In step c), the volume electrical conductivity ( )silver Lt; / RTI > Is the vacuum electromagnetic wave velocity, Is a voltage twice the step pulse generated by the waveform generator, Is a long-term voltage level.
상기 g) 단계에서 다짐시험으로 구한 최적 함수비 및 최대 건조밀도와 비교함으로써, 현장에서 다짐 작업을 수행한 지반의 상대다짐도를 구하여 철도노반의 다짐도를 평가하는 것을 특징으로 하는 TDR을 이용한 철도노반 다짐도 평가 방법.5. The method of claim 4,
The relative degree of compaction of the ground subjected to the compaction in the field is evaluated by comparing the optimum water content and the maximum dry density obtained by the compaction test in the step g) to evaluate the degree of compaction of the railroad roadbed using the TDR Way.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180077614A (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-09 | 경일대학교산학협력단 | Apparatus for evaluating ground condition and measuring method thereof |
KR102153489B1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-09-08 | 한국건설기술연구원 | System for evaluating compaction degree of a soil based on analyzing 3D image |
Families Citing this family (11)
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KR101873657B1 (en) | 2016-12-22 | 2018-08-03 | 현대건설주식회사 | Quality Control Method and Equipment of Soil Compaction Fills using Elastic Wave Velocity |
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Family Cites Families (8)
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---|---|---|---|---|
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KR101134075B1 (en) | 2009-10-13 | 2012-04-13 | 한국건설기술연구원 | Tracking Method and Apparatus of Construction Vehicle for Soil Compaction |
KR101242681B1 (en) * | 2010-08-26 | 2013-03-12 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus for measuring relative density of embankment and method for measuring relative density of embankment using the same |
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KR101269325B1 (en) | 2012-09-28 | 2013-06-04 | 박민철 | Measurement cable and measurement system using tdr having the same |
-
2014
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180077614A (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-09 | 경일대학교산학협력단 | Apparatus for evaluating ground condition and measuring method thereof |
KR101897656B1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-09-12 | 경일대학교산학협력단 | Apparatus for evaluating ground condition and measuring method thereof |
KR102153489B1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-09-08 | 한국건설기술연구원 | System for evaluating compaction degree of a soil based on analyzing 3D image |
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