강도 증가에 따른 전기비저항 특성 변화

정순혁(Jung Soon-Hyuck),윤형구(Yoon Hyung-Koo),이정학(Lee Jeong-Hark),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2010 대한토목학회 학술대회 Vol.2010 No.10

온도보상형 전기저항 프로브의 현장 적용성 평가

정순혁(Jung Soon-Hyuck),윤형구(Yoon Hyung-Koo),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 C Vol.31 No.4

최근 신뢰성 높은 지반조사를 실시하기 위하여 국부적인 영역에서 해상도 높은 데이터의 획득이 기능한 전기비저항의 활용이 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 온도 효과를 고려하여 보다 신뢰성 높은 전기비저항 값의 획득을 위한 현장용 온도 보상형 전기비저항 프로브의 개발 및 현장 적용성 평가이다. 프로브에 삽입된 온도센서는 온도전이 실험결과와 실험시 안정성 등을 고려하여 선단부로부터 15㎜ 30㎜, 그리고 90㎜ 지점에 부착하였고, 프로브 관입시 지반의 교란과 기하학적 형상을 고려하여 콘 형태로 제작하였으며 선단부의 각도는 60°로 결정하였다. 현장실험에 사용되는 표준 콘과의 비교를 위하여 직경은 표준 콘과 동일한 35.7㎜로 제작하였으며, 관입 속도도 동일하게 20㎜/sec로 적용하였다. 관입 실험 시, 콘 이 지반에 관입 되는 순간 약 4℃의 온도 변화를 관찰하였으며 이를 보정하여 표준 콘에서 획득한 값과 비교 하면 전기비저항을 이용한 지반조사시 반드시 온도에 대한 영향을 고려해야 함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 현장용 온도보상형 전기비저항 프로브의 개발 및 현장검증을 통하여 관입 실험 시 온도 보정이 반드시 필요함을 보여준다. The practical use of the electrical resistivity, which can makes the acquirement of the high resolution data in specific area, is increased in order to obtain a reasonable data for a ground investigation. The objective of this study is development of TRPF(Temperature-compensated Resistivity Probe for Field test), and an application in the field test for obtaining a reliable electrical resistivity value about considering the temperature effects. Temperature sensor is attached at 15㎜, 30㎜, 90㎜ below from the cone tip in consideration with the results of temperature transient process of cone probe and safety, and the angle of cone tip is 60° for geometrical reason and minimizing the disturbance during the penetration test. Diameter of the cone probe is equally 35.7㎜ and penetration rate is 2 ㎝/sec for a comparison with standard cones such as CPT and SPT, and others. The temperature change is instantly observed around 4℃ when touching the ground, and the comparing results among the other cones indicates that the temperature compensation should be conducted in the ground survey using the electrical resistivity. This study shows that the necessity of temperature effects compensation during penetration test through the development and field verification of TRPF(Temperature-compensated Resistivity Probe for Field test).

온도보상형 전기비저항 프로브 - 개발 및 적용

정순혁(Jung Soon-Hyuck),윤형구(Yoon Hyung-Koo),이종섭(Lee Jong-Sub) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.1

전기비저항은 지층의 자세한 이해와 지반의 기본 물성치 획득을 위하여 다양한 측정 장비에 적용되고 있다. 본 연구의 목적은 프로브가 관입되는 동안 온도가 전기비저항에 미치는 영향을 상쇄시켜 보다 정밀한 전기비저항을 평가할 수 있는 온도보상형 전기비저항 프로브(TRP)를 개발하고 적용하는 것이다. 전기비저항 콘의 직경에 따른 온도변화를 분석하기 위하여 두가지 직경(2㎜, 5㎜)의 콘을 제작하였다. 온도 센서는 전기비저항 프로브와의 전기적 간섭현상을 고려하여 선단부에서 15㎜ 떨어진 곳에 부착하였다. 또한 모터식 관입기와 전기비저항 프로브 사이의 전기적 교란을 막기 위하여 절연 커넥터를 이용하였다. 직경 30㎝의 아크릴 수조에 주문진사를 수중강사법으로 시료를 조성하고 타격에 의해 상대밀도를 증가시키면서 실험을 진행하였다. 실험결과, 관입되는 동안 프로브의 온도가 증가하였으며, 정확한 전기비저항 프로파일을 산정하기 위하여 온도보정이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 온도보상형 전기비저항 프로브(TRP)를 개발하고, 이를 관입실험에 적용하여 정확한 지반조사를 수행하기 위해서는 온도에 대한 영향 및 관입특성을 고려해야 함을 보여준다. Electrical resistivity is applied for understanding details about layers and obtaining basic properties of soils to various measurement devices. The objective of this study is development of TRP(Temperature-compensated Resistivity Probe), analysis about effects of temperature changes during cone penetration test, and observation of characteristics of cone penetration. In order to observation of temperature changes according to a diameter difference of resistivity cone probe, the cone which has wedge type cone tip is made to two types, 2㎜ and 5㎜. Temperature sensor is attached at 15mm below from cone tip because of an electrical interference with elecrical resistance probe. Delectrical connector is used to prevent electric disturbance between motor type penetrating machine and electrical resistivity cone probe. Application tests are carried out in acrylic cell whose diameter is 30㎝ with uniform Jumunjin sand according to densification caused by blows. The test results indicate that the temperature is increased uniformly during penetration and a tendency, characteristics of cone penetration, is discovered during altering state of soils. This study suggests that the temperature effects and characteristics of penetration should be considered in penetrating tests in order to conduct an accurate ground investigation using TRP(Temperature-compensated Resistivity Probe).

성토사면의 교대측방유동에 대한 수치해석적 원인분석 사례

정순혁(Jung, Soon Hyuck),황의석(Hwang, Eui Suk),송치용(Song, Chi Yong) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

전기비저항 콘 프로브의 온도 효과

정순혁(Jung Soon-Hyuck),윤형구(Yoon Hyung-Koo),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2010 대한토목학회 학술대회 Vol.2010 No.10

관입형 프로브의 온도전이 특성

정순혁(Jung Soon-Hyuck),윤형구(Yoon Hyung-Koo),이종섭(Lee Jong-Sub) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.3

지반조사 및 시료의 물성치 획득 시 교란의 영향을 최소화하고 해상도 높은 데이터를 연속적으로 획득하기 위해서 CPT, DMT 등을 비롯한 다양한 종류의 현장 관입시험기가 이용되고 있다. 이때 선단저항력과 주면마찰력 및 간극수압의 측정을 위해서 전기저항식 변형률계나 전기비저항 프로브를 이용하는 관입시험기의 경우 온도 변화에 의해 측정값이 영향을 받게 된다. 본 논문에서는 전기저항식 온도측정장치 및 온도센서를 이용하여 직경 5㎜와 직경 10㎜의 온도 전이 측정분석용 프로브를 제작하고 관입실험을 실시하여 다양한 조건에서의 콘 내부 온도 전이 과정을 분석하였다. 온도센서는 전기비저항 프로브와의 전기적 간섭현상과 프로브 내부의 전기저항식 변형률계 부착 위치를 고려하여 선단부를 포함하여 콘 내부의 4곳에 부착하였다. 실험은 직경 30㎝ 높이 60㎝의 대형 아크릴 셀과 직경 20㎝, 높이 40㎝의 소형 아크릴 셀에서 각각 주문진사와 글라스비즈를 이용하여 시료를 조성하고, 포화 상태에서 시료의 밀도와 시료 표면의 온도를 조절하면서 실험을 진행하였다. 실험 결과, 시료의 밀도가 큰 시료에서 더 큰 온도 변화가 일어났다. 또한, 관입되는 프로브 주변의 온도가 프로브 내부 온도 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구는 온도 전이 측정용 콘을 개발하고 다양한 조건에서의 실내 관입 실험을 통해 정확한 지반조사를 위해서는 온도에 대한 보정이 필요함을 보여준다. Various penetration type penetrometers such as CPT and DMT have been used for obtaining high resolution soil properties under the minimized disturbance effects. The cone type penetrometer, which can measure cone tip resistance, sleeve friction, and pore-water pressure using strain gauge type sensor and electrical resistivity probe, is affected by temperature changes during penetration into soils. In this study, temperature transition probe(TTP) whose diameters are 5mm and 10mm are manufactured using thermometer and temperature sensor. The internal temperature transient process of cone penetrometer is analyzed in various soil conditions. The temperature sensor is attached on 4 points of cone inside in consideration with electrical disturbance between electrical resistivity module and temperature sensor itself and the adhesion points of strain gauges. The test was performed in large-scale acrylic cell with 30-㎝ diameter and 60-㎝ height and small-scale cell with 20-㎝ diameter and 40-㎝ height using Jumunjin sand and glass beads, respectively, as controlling densities and temperatures of specimens under saturated conditions. The test results indicate that the larger temperature changes generate in the denser soils and the temperature of soil samples around the probe affects the temperature changes inside of the probes. Thus, the objective of this study was to develop the temperature transient probe and to propose that temperature compensation should be considered in order to obtain more accurate in-situ results.

소형 콘의 온도보상 기법 연구

윤형구(Yoon Hyung-Koo),정순혁(Jung Soon-Hyuck),조세현(Cho Se-Hyun),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 C Vol.31 No.1

소형 콘은 해상도가 뛰어나 국부영역의 탐지를 위하여 다양하게 활용되고 있다. 소형 콘은 변형률계 부착 면적이 부족하여 half-bridge 형태로 회로를 구성하고 있으며, 이는 주변용도 변화에 의하여 민감하게 반응하는 것으로 알려져있다. 본 논문의 목적은 이러한 온도영향을 해소하기 위하여 소형 콘의 온도보상 기법에 관한 연구를 수행하는 것이다. 본 연구를 수행하기 위하여 직경과 길이가 각각 15㎜ 그리고 56㎜인 소형 콘을 개발하였다. 로드셀은 온도변화만을 반영할 수 있는 공간을 확보하기 위하여 후면으로 54㎜ 연장하여 제작되었다. 온도보상회로는 스트레인 게이지를 선단저항 부분, 주면마찰 부분 그리고 연장한 로드셀에 부착하여 소형 콘 내에서 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 회로를 구성하였다. 소형 콘의 일반적 회로구성인 half-bridge도 내부에 함께 구성하여 상호간의 결과값을 비교 및 고찰하였다. 여름과 겨울의 계절적인 온도변화에 따라 측정값의 오차를 검증하기 위하여 계절적 온도 변화 실험을 수행하였다. 또한 지반다짐 실험으로 지반의 상대밀도를 증가시켜 관입 시 주변 온도변화에 따라 측정값 변화도 관찰하였다. 측정결과 온도보상회로를 이용하여 측정한 값은 half-bridge 회로로 측정한 값과 차이를 보였으며, 더욱 안정화되고 이상적인 경향을 보였다. 본 논문은 소형 콘 사용시 온도 영향에 대한 문제를 해소하고 더욱 신뢰성 높은 측정값을 획득할 수 있는 기법에 대하여 제시하였다. The smaller diameter cone penetrometer has been widely used to estimate the characteristics of local area due to high vertical resolution. The half-bridge cirucits have been adopted to measure the mechnical strength of soil through the smaller diameter cone penetrometer due to the limitation of the areas for configuring the full-bridge circuit. The half-bridge circuit, however, is known as being easily affected to the temperature variation. The objective of this study suggests the temperature-compensated method in mini-cones. The diameter and length of the mini-cone is designed to 15㎜ and 56㎜. The load cell of the mini-cone is extended about 54㎜ on the behind of the mini-cone to reflect the only temperature variation. The full-bridge circuit is installed to measure the temperature-compensated values in the mini-cone and the half-bridge circuit is also organized to compare the temperatrue compensated values with uncompensated values. The seasonal variation tests are performed to define the effect of temperature variation under summer and winter temperature condition. The densification tests are also carried out to investigate temperature effects during penetration. The measured mechanical resistances with temperature-compensated method show more reliable and reasonable values than those measured by thermal uncompensated system. This study suggests that the temperature-compensated method of the mini-cone may be a useful technique to obtain the more reliable resistances with minimizing the temperature effect.

웨너배열 프로브를 이용한 지반 액상화 모니터링

김준한(Kim, Joon Han),윤형구(Yoon, Hyung-Koo),정순혁(Jung, Soon-Hyuck),이종섭(Lee, Jong-Sub) 한국구조물진단유지관리학회 2009 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2009 No.2

Electrical resistivity of soil has been used for site investigation. The purpose of this study is the development of liquefaction monitoring method using electrical resistivity of soil. Wenner array is selected; electrical resistivity can be estimated easily without any calibration. Liquefaction was induced by multiple impacting liquefaction tank. Impacting caused settlement of soil and porosity decrease. As porosity decreased, electrical resistivity, which was measured by the Wenner array probe, increased. In addition, porosity was estimated by Archie's law and compared to the porosity estimated by volume fraction. Porosity based on electrical resistivity was similar with volumetric porosity. This study reveals that the Wenner array probe may be effective liquefaction monitoring device.

원추 전기비저항 프로브를 이용한 지반평가

윤형구 ( Yoon Hyung-koo ),짠민콰 ( Tran Minh Khoa ),정순혁 ( Jung Soon Hyuck ),이종섭 ( Lee Jong-sub ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.2

The investigation of soft soils is important to understand the soil behavior. There are many instruments to be able to assess the soil characteristics. In particular, the smaller diameter cone is recommended to estimate the soil behavior due to the high resolution. The objective of this study is to develop the smaller cone, Cone Resistivity Probe(CRP), which can measure the cone tip resistance and electrical resistivity at the tip. The projected area of CRP is 1.76cm2(diameter: 1.5cm) and the length of friction sleeve is designed to 8.4cm with consideration of ratio between projected are and friction sleeve of the standard cone penetrometer. The application test is carried out at the depth of 6~24m in southern area of Korea peninsular. This study suggests that the CRP which can measure the cone tip resistance and electrical resistivity at the tip is useful instrument to understand the soil characteristic.

웨너배열 프로브를 이용한 지반 액상화 모니터링

김준한 ( Kim Joon Han ),윤형구 ( Yoon Hyung-koo ),정순혁 ( Jung Soon-hyuck ),이종섭 ( Lee Jong-sub ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.13 No.2

Electrical resistivity of soil has been used for site investigation. The purpose of this study is the development of liquefaction monitoring method using electrical resistivity of soil. Wenner array is selected; electrical resistivity can be estimated easily without any calibration. Liquefaction was induced by multiple impacting liquefaction tank. Impacting caused settlement of soil and porosity decrease. As porosity decreased, electrical resistivity, which was measured by the Wenner array probe, increased. In addition, porosity was estimated by Archie's law and compared to the porosity estimated by volume fraction. Porosity based on electrical resistivity was similar with volumetric porosity. This study reveals that the Wenner array probe may be effective liquefaction monitoring device.