엔지니어링 서비스

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토목물리탐사
  • 토목 물리탐사 및 현장타설말뚝 건전도 평가방법

    대규모 건설현장에서 기초 지반조사의 중요성은 근래에 매우 부각되고 있다. 설계단계에서부터 정밀한 지반조사까지 공사 소요기간의 단축과 비용 절감 등의 직접적인 효과를 기대할 수 있다.
    또한 공사 기간내의 각종 안전성 평가와 공사 완료 후 구조물의 안전성 확보 측면에서도 매우 유용하며 절실한 과정이다.
    본 내용에는 토목 현장에서의 다양한 토목 물리탐사 방법과 현장타설말뚝 외 각종 말뚝의 건전도 평가 방법을 소개하고자 하며, 이들 방법들의 적용분야와 효과를 개략적으로 기술하고자 한다.

탄성파 토모그래피 탐사
  • 탐사의 개요

    토모그래피는 목적 대상체를 영상으로 구성하는 기술로서 필연적으로 컴퓨터의 도움을 받는 까닭에 CT(computed tomography) 또는 CAT(computer aided tomography)라고도 불린다. 물리탐사에서는 파원으로부터 발생된 탄성파 또는 전자기파가 매질을 통과하여 수신되는 탄성파의 전파시간이나 진폭으로부터 파가 지나온 단면의 속도, 흡수성과 같은 물성분포를 영상화하는 기법으로 흔히 지오토모그래피라 부른다.

  • 탐사의 응용분야

    암층의 분리 혹은 암층경계면 규명

    암층의 탄성파 속도

    지하공간 탐지

    지반 탄성률 측정

    환경, 토목 및 산업 구조물에 대한 안전성 평가

    부존 자원의 탐사로 광물, 에너지 자원 탐사

    토목 공사 및 폐기물 처분장 건설시 정확한 지반의 평가

  • 탐사의 적용사례

    탄성파 토모그래피 탐사는 그림과 같이 탄성파기록 및 탄성파속도 분포로 지층의 구분, 지질 및 층서구조, 파쇄대/연약대의 위치 및 상태, 지하공동의 존재 유무 및 분포상태, 현지 암반의 탄성파 속도 측정에 사용 된다.

전기 비저항 탐사
  • 탐사의 개요

    전기 비저항 탐사는 한 쌍의 전류전극을 통하여 직류 전류 또는 저주파수 교류전류를 흘려보내어 다른 한 쌍의 전위전극에서 전위차를 측정함으로써 지하의 전기 비저항 분포를 파악하는 탐사법이다. 일반적으로 전기 비저항 탐사는 전도성 광체나 지하수 탐사, 환경오염대 탐지등에 사용된다.

  • 탐사의 응용분야

    토목, 건축현장의 지반조사

    층서구조 파악

    기반암 심도 측정

    단층/파쇄대 분포 파악

    지하수/지열지대의 부존 여부 및 양상

    댐/제방의 누수부위 탐지

    석회암지대 공동탐지

    플랜트현장의 환경영향조사

    매립지 침출수로 인한 오염대 탐지 및 오염확산 모니터링

  • 전기 비저항 탐사의 적용사례

    그림은 전기 비저항 탐사 결과의 예이다. 본 탐사지역은 많은 강우량에 의해 주변 토사의 붕괴가 발생한 지역으로 지하 하부의 지질조사를 통해 보수 및 보강 방안 등을 모색하기 위한 목적으로 기초 지반 조사를 실시되었다. 본 탐사의 결과 토사의 붕괴가 일어나는 부분과 지하하부의 지하수 유동대로 예측되는 구조대가 발견되었고, 이는 시추조사를 통해 재확인하였다. 전기 비저항 탐사는 이러한 기초 지반조사를 통해 상부 구조물의 안전성 확보의 중요한 자료로 활용 가능하다.

    ::: 전기 비저항 탐사 측선도 :::

지하 레이타 탐사
  • 탐사의 개요

    GPR은 25~1200MHz의 전자파를 송신기에 의하여 지하로 방사시켜 서로 전기적 물성이 다른 지하매질의 경계면에서 반사되는 파를 수신기로 수집하여 기록한 뒤, Computer에 의한 자료 처리와 해석 과정을 거쳐 지하의 구조와 상태를 영상화하는 첨단 비파괴 지반탐사법이다. GPR탐사의 영상은 그 측선 하부의 지하단면으로 간주한다. 레이다파의 반사현상은 전기적 성질이 서로 다른 물질의 경계면에서 발생하며, 반사된 레이다파의 세기는 두 매질의 전기적 물성으로 규정되는 반사계수에 비례한다. 경계면의 심도를 계산하기 위한 가장 기본적인 변수인 속도 또한 레이다파가 통과한 매질의 전기적인 특성에 의해 결정된다.

  • 지하레이다 탐사의 적용사례

    각종 지장물(상ㆍ하수도관, 전력선, 가스관 등) 조사

    지하 매설된 각종 구조물의 위치 조사

    터널 라이닝의 두께조사

    터널 라이닝의 배면 여굴(cavity) 조사

    지보 상태 조사

    그라우팅 시공효과 조사- 지하층 벽체 배면뒤의 공동조사

    도로 포장 두께 조사

    포장 하부의 보조기층 및 원지반 조사

    콘크리트의 철근 배근 및 Wire mesh 상태 조사

    콘크리트 내부의 공극(void) 조사

    콘크리트 하부의 Pile 위치 탐사

    지반의 층서 및 기반암의 심도 조사

    암반의 구조와 파쇄대 조사

    동굴 및 지하공동의 조사

    매립된 고고학적 유적물 조사

  • 탐사의 응용분야

    그림은 전기 비저항 탐사 결과의 예이다. 본 탐사지역은 많은 강우량에 의해 주변 토사의 붕괴가 발생한 지역으로 지하 하부의 지질조사를 통해 보수 및 보강 방안 등을 모색하기 위한 목적으로 기초 지반 조사를 실시되었다. 본 탐사의 결과 토사의 붕괴가 일어나는 부분과 지하하부의 지하수 유동대로 예측되는 구조대가 발견되었고, 이는 시추조사를 통해 재확인하였다. 전기 비저항 탐사는 이러한 기초 지반조사를 통해 상부 구조물의 안전성 확보의 중요한 자료로 활용 가능하다.

    그림은 하천의 지반구조의 탐사의 예이다.그림과 같이 하천 하부의 심도와 함께 기반암의 깊이 측정이 가능하다.

    지하 레이다 탐사는 그림과 같이 각종 지하 매설물 위치의 정확한 탐사가 가능하다.

텔레뷰어 탐사
  • 탐사의 개요

    텔레뷰어는 초음파 빔(ultrasonic beam)을 이용하여 공벽을 빈틈없이 스캐닝 함으로써 공벽에 표출된 암반의 물성 및 절리 발달 상태를 규명할 수 있는 일종의 첨단 물리검층이다.

  • 탐사의 적용 및 응용

    토목 건설현장 지반조사
    - 만공사 사석침하량 및 분포상태, 경계면 조사에 응용.
    - 연안에서 투하 된 사석량 산출에 응용.
    - 지반침하 및 지질조사에 응용.
    - 원자력 발전소 부지탐사에 응용.
    - 폐기물 저장소 지반조사에 응용.

    시추공 조사 및 공동조사
    - 케이싱 이음새 조사에 응용.
    - 공내 그라우팅 불량구간 조사에 응용.
    - 지하 인공 및 자연 공동조사에 응용.
    - 공동 퇴적물 상황 규명에 응용.
    - 지하유물 탐사 발굴전 촬영 기록하는 데 응용.

    안전진단
    - 교량 안전문제 진단 자료에 응용.
    - 시추공 장비 투입전 사전조사에 응용
    - 누후관 부식정도 조사에 응용.

  • 탐사의 응용분야

수면 탄성파 반사법 탐사
  • 탐사의 개요

    수면 탄성파 반사법은 수면에 발생원 및 수진기를 위치시키고 이를 소형 선박을 이용하여 주어진 측선을 따라 이동하면서 측정된 데이터를 전산처리 한 후 얻게되는 탄성파 단면도로부터 하저면(또는 해저면)은 물론 그 하부 지층 구조까지도 파악할 수 있는 정밀 탐사법이다 측정이 일직선 상의 측선을 따라 수행되며 그 하부 수직 단면에 대한 지층구조가 파악된다. 탐사 지역의 면적에 대한 3차원적인 지층구조를 규명할 수 있다.

    해양 토목공사를 위한 지질조사

    해양 구조물의 안전진단을 위한 기초 지질조사

    해양 지구물리탐사에 의한 수중 유물발굴

    회절파 분석을 통한 해저매몰체의 위치추정

    해저 매몰체 탐사

    천해 장애지역 탐사

  • 탐사 적용 분야

    해양 토목공사를 위한 지질조사

    해양 구조물의 안전진단을 위한 기초 지질조사

    해양 지구물리탐사에 의한 수중 유물발굴

    회절파 분석을 통한 해저매몰체의 위치추정

    해저 매몰체 탐사

    천해 장애지역 탐사

  • 탐사의 응용분야

    기존의 단편적인 시추조사를 통한 해양 지질조사는 불연속적인 결과만을 도출하므로 대규모 구조물의 안전진단 등의 설계시 자료로서 한계가 있다. 이러한 한계 등의 어려움으로 인해 해양에서 충분한 조사가 실시되지 않고 있다. 결과적으로 상기의 문제점은 구조물의 안전성에 대한 신뢰성을 의심하게 되고, 차후 구조물의 관리 측면에 대하여 과다한 비용 발생의 원인이 된다. 초기 해양 토목공사에 상기의 탐사법을 적용하여 보다 정확한 설계가 가능하다면 구조물의 안정성 확보에 기여할 수 있다. 또한, 이 탐사 방법은 시추조사 등의 방법과 비교하여 시험이 비교적 간단하며, 신뢰성도 높아 향후 활용성이 기대되고 있다.

TSP 탐사(Tunnel Seismic Prediction, 터널 지진파 예측 시스템)
  • 3D-TSP탐사는 탄성파의 특성을 이용한 막장전방 예측법으로서 다수의 발진점 및 수진점에서 순차적으로 발생된 파동(P파, S파)을 이용하여 막장으로부터 200M 내의 막장 전방에 존재하는 지질경계면 및 지질구조대(단층, 파쇄대)등 불연속면을 3차원적으로 탐지할 수 있다. 즉, 터널 막장전방 및 주변에 분포하는 이질지층의 경계면 및 단층파쇄대와 같은 불연속면의 공간적 위치 및 경사, 경계면의 전후에 놓인 지층의 상대적 강성도 변화, 그리고 터널 주변지반의 탄성특성치(탄성계수, 포아송비 등)와 같은 지반의 성층구조 및 역학적 특성치에 대한 정보를 발진점(shot point)과 수진점(receiver point)간의 거리를 달리하여 얻어진 일련의 탄성과 시간기록들을 개별적 또는 총체적으로 분석함으로써 추출할 수 있는 지반탐사 방법이다.

    ※ 터널 막장전방 지질조사 방법
    1. 지중 레이다 탐사(GPR)
    2. 선진수평보링
    3. 탄성파탐사(반사파 탄성파탐사, TSP탐사)
    이외 지질조사 방법으로는 터널 지표에서 실시할 수 있는 수직시추, 전기비저항탐사, 탄성파탐사 등이 있다.

  • 3D-TSP 개요

    다수의 발진에서 순차적으로 발진된 탄성파가 지질경계(단층, 파쇄대 등)에서 반사된 파동을 기록하여 막장전방 200m 범위의 지질 급변부의 존재 유무 및 이들의 규모, 터널과의 교차 각도 및 방향을 추정하고 단층대의 특성을 파악할 수 있다.

  • 특징 및 장점

    예측범위 : 200M

    측정시간 : 1.5 시간

    유사 탐측범위 비해 탁월한 잠재적 위험지역의 정확한 예측

    작업장비 정지의 최소화

    신뢰성 있는 지보타입 및 보조공법 선정

  • 기대효과

    단층 및 파쇄영역에 대한 사전조치 가능

    작업정지에 따른 공사비 손실 감소

    위험지역에 대한 최적의 보강범위 도출로 공기 및 공사비 절감

  • 보조공법선정을 위한 종합적 해석

    본 3D-TSP 결과와 기존 시추 결과, FEM 해석결과, 지형형상 등을 고려하여 종합적으로 결정한다.

  • 장비

    ::: TSP 203 Seismic recording unt :::
    · 12 채널
    · 24 비트 AD 변환기
    · 기록장 : 451~1808ms
    · 샘플링간격 : 62.5/125ms
    · Dynamic rage : 120db
    · 파워지속시간 : 3.5시간
    · 무게 : 12.1kg
    ::: Water-tight accessory box :::
    · 전자 경사계
    · 트리거 박스
    · 케이블 드럼 홀더
    · 케이블
    · 충전기
    ::: TSP-203 Receiver units :::
    · 삼축 고성능 수신기(세부분으로 구성)
    · 수신감도 : 1000mV/g ±5%
    · 주파수 범위 : 0.5~5000Hz
    · 세적 스프레이
    ::: Consumable material :::
    · 정밀강철케이싱(2.0M)
    · 2성분 에폭시 카트리지 (반응시간 5분)
    ::: TSPwin softwave :::
    · 3성분 탄성파데이터 취득
    · 3성분 탄성파 영역 처리
    · 터널의 기하학적 P,S파 그래픽
    · 2차원, 3차원 해석결과 출력
    · 암석의 기술적 변수 도출
    · 문서 출력