KR101174906B1 - Shear Test Apparatus for soil - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산림 토양의 전단 강도를 확인할 수 있는 토양전단시험장치에 관한 것으로, 토양이 채워지는 토양채움상자와, 상기 토양채움상자의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판과, 상기 안착판의 상부면에 서로 대향되도록 구비되는 한 쌍의 가이드레일이 구비되는 프레임; 토양이 채워질 수 있도록 상기 토양채움상자의 개방된 상부와 연결되는 전단상자가 구비되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 안착판의 상부면에 배치되는 이송판과, 상기 이송판의 일측과 제1로드셀을 매개로 연결되어 상기 안착판을 슬라이딩 이동시키는 제1구동모터가 구비되는 일면전단시험부; 및 상기 안착판 상에 배치되고 제2로드셀을 매개로 상기 전단상자의 양 측판과 연결되어 상기 양 측판을 좌,우 방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비되는 단순전단시험부;를 포함하고, 상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부를 통하여 토양에 부가되는 일면전단 또는 단순전단시험이 각각 개별적으로 수행되거나 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a soil shear test apparatus that can determine the shear strength of forest soil, the soil is filled with a soil filling box, a seating plate extending in a horizontal direction in a horizontal direction from the open upper edge of the soil filling box, A frame having a pair of guide rails provided to face each other on an upper surface of the seating plate; A transfer plate disposed on an upper surface of the seating plate so that the soil is filled with a shear box connected to an open upper portion of the soil filling box so as to slide in a horizontal direction along the pair of guide rails; A one-side shear test unit having a first driving motor connected to one side of the transfer plate and a first load cell to slide the seat plate; And a simple shear test part disposed on the seating plate and connected to both side plates of the shear box via a second load cell, and having a second driving motor for rotating both side plates in left and right directions. The one-sided shear or simple shearing shear test is added to the soil through the one-sided shear test unit and the simple shear test unit, respectively, characterized in that it is performed individually or simultaneously.
Description
본 발명은 산림 토양의 전단 강도를 확인할 수 있는 토양전단시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제의 산림 토양과 유사하게 토양이 충진된 하나의 전단상자를 공유하여 일면전단 또는 단순전단을 동시에 수행하거나 각각 개별적으로 수행함으로써 실제 현장에서 작용되는 산림 토양의 물리적 특성을 정확하게 시험하고 평가할 수 있는 토양전단시험장치에 관한 것이다. The present invention relates to a soil shear test apparatus that can determine the shear strength of forest soil, and more particularly, one-side shear or simple shear simultaneously by sharing a shear box filled with soil similar to the actual forest soil The present invention relates to a soil shear test apparatus capable of accurately testing and evaluating the physical characteristics of forest soils that are actually operated in the field.
산지 사면에서 발생하는 산사태 발생 메커니즘을 분석하기 위하여 산지 등에서 토양 시료를 채취한 후 전단장치를 이용하여 채취된 토양으로부터 여러 가지 물리적 특성을 측정함으로써 산림 토양에서의 토질강도를 측정하고 수목근계의 토질보강 매커니즘을 규명하고 있다.In order to analyze the mechanism of landslides occurring on mountain slopes, soil samples are taken from mountain areas, etc., and various soil properties are measured using shearing devices to measure soil strength in forest soils and to strengthen soil roots in tree root systems. The mechanism is being identified.
이와 같이 산림 토양에서의 토질강도를 측정하기 위해서는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 상,하에 수직하게 적층된 층과 층 사이에 발생되는 전단력을 측정하는 일면전단시험과 횡방향에서 발생되는 힘에 의한 변형량을 측정하는 단순전단시험이 행해지고 있다.As described above, in order to measure soil strength in forest soil, a shear shear test and a force generated in a transverse direction, which measure shear force generated between layers stacked vertically and vertically, as shown in FIG. Simple shear test is performed to measure the amount of deformation caused.
이러한 일면전단 또는 단순전단시 발생되는 토양의 전단 강도를 측정하기 위한 토양전단시험장치는 보편적으로 일면전단 또는 단순전단 만을 개별적으로 시험할 수 있을 뿐 토양에 일면전단 및 단순전단을 동시에 행할 수 있는 시험 장치는 없는 실정이다.Soil shear test apparatus for measuring the shear strength of the soil generated during single-sided shear or simple shearing can test only one-sided shearing or simple shearing individually, but can simultaneously perform one-sided shearing and simple shearing on soil. There is no device.
산림 토양의 정확한 전단 강도를 확인하기 위해서는 일면전단과 단순전단의 개별적인 실험뿐만 아니라 일면전단 및 단순전단이 동시에 가해지는 환경에서 토양에 가해지는 전단 강도를 확인하는 것이 매우 중요하기 때문에 이를 해결하기 위한 방안이 요구되는 실정이다.In order to confirm the exact shear strength of the forest soil, it is very important to check the shear strength applied to the soil in the environment where the single shear and simple shear are applied as well as the individual shear and simple shear. This is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 전단상자를 공유하여 일면전단시험과 단순전단시험을 개별적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있는 토양전단시험장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, and to provide a soil shear test apparatus that can perform one-side shear test and simple shear test individually or simultaneously by sharing one shear box.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 토양이 채워지는 토양채움상자와, 상기 토양채움상자의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판과, 상기 안착판의 상부면에 서로 대향되도록 구비되는 한 쌍의 가이드레일이 구비되는 프레임; 토양이 채워질 수 있도록 상기 토양채움상자의 개방된 상부와 연결되는 전단상자가 구비되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 안착판의 상부면에 배치되는 이송판과, 상기 이송판의 일측과 제1로드셀을 매개로 연결되어 상기 안착판을 슬라이딩 이동시키는 제1구동모터가 구비되는 일면전단시험부; 및 상기 안착판 상에 배치되고 제2로드셀을 매개로 상기 전단상자의 양 측판과 연결되어 상기 양 측판을 좌,우 방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비되는 단순전단시험부;를 포함하고, 상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부를 통하여 토양에 부가되는 일면전단 또는 단순전단시험이 각각 개별적으로 수행되거나 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a soil-filling box filled with soil, a seating plate extending in a horizontal direction in a horizontal direction from an open upper edge of the soil-filling box, and facing each other on an upper surface of the seating plate. A frame having a pair of guide rails provided to be provided; A transfer plate disposed on an upper surface of the seating plate so that the soil is filled with a shear box connected to an open upper portion of the soil filling box so as to slide in a horizontal direction along the pair of guide rails; A one-side shear test unit having a first driving motor connected to one side of the transfer plate and a first load cell to slide the seat plate; And a simple shear test part disposed on the seating plate and connected to both side plates of the shear box via a second load cell, and having a second driving motor for rotating both side plates in left and right directions. The one-sided shear or simple shearing shear test is added to the soil through the one-sided shear test unit and the simple shear test unit, respectively, characterized in that it is performed individually or simultaneously.
바람직하게는, 상기 제1구동모터 및 제2구동모터에 동작신호를 출력하고 상기 제1로드셀 및 제2로드셀로부터 입력되는 신호를 분석하여 상기 전단상자에 채워진 토양에 부가되는 전단력을 산출하는 제어부가 더 포함될 수 있다.Preferably, the control unit for outputting the operation signal to the first drive motor and the second drive motor and analyzing the signals input from the first load cell and the second load cell to calculate the shear force added to the soil filled in the shear box It may be further included.
바람직하게는, 상기 전단상자의 양 측판은 상기 제2구동모터에 의해 좌,우 회동이 가능하도록 힌지를 매개로 상기 안착판과 연결되는 한편, 링크부를 매개로 서로 연결되어 동시에 회동되도록 할 수 있다.Preferably, both side plates of the shear box may be connected to the seating plate via a hinge to allow left and right rotation by the second driving motor, and may be simultaneously connected to each other via a link unit. .
바람직하게는, 상기 전단상자는 내부에 채워진 토양에 수직응력을 가할 수 있도록 개방된 상부에 덮개판이 구비되고, 링크 구조로 형성된 수직응력부가 제3구동모터와 연결되는 한편, 상기 수직응력부가 제3로드셀을 매개로 상기 덮개판과 수직방향으로 연결될 수 있다.Preferably, the shear box is provided with a cover plate at an upper portion open to apply vertical stress to the soil filled therein, the vertical stress portion formed in the link structure is connected to the third drive motor, while the vertical stress portion is third It may be connected in a vertical direction with the cover plate via a load cell.
바람직하게는, 상기 토양채움상자는 제1튜브를 매개로 수분공급수단과 연결되어 내부에 채워진 토양에 수분이 공급될 수 있다.Preferably, the soil filling box is connected to the water supply means through the first tube may be supplied water to the soil filled therein.
바람직하게는, 상기 토양채움상자는 제2튜브를 매개로 마노미터와 연결되어 상기 수분공급수단에서 공급된 수분이 상기 토양 내에서 유동상태인지 또는 평형상태인지의 여부를 확인할 수 있다.Preferably, the soil filling box is connected to the manometer through the second tube to determine whether the water supplied from the water supply means is in the flow state or equilibrium in the soil.
바람직하게는, 상기 전단상자 내에 식생의 뿌리 또는 모의근계를 삽입한 후 이동식 인발시험기를 통하여 상기 식생의 뿌리 또는 모의근계에 대한 인발력을 측정할 수 있다.Preferably, after inserting the root or the mock root system of the vegetation in the shear box can be measured by the pull out test for the root or mock root system of the vegetation.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 하나의 전단상자를 공유하여 일면전단시험과 단순전단시험을 개별적으로 수행하거나 동시에 수행함으로써 실제 산림 토양에 가해지는 정확한 전단강도를 측정하고 분석할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by sharing a single shear box, the single shear test and the simple shear test can be performed individually or simultaneously to measure and analyze the exact shear strength applied to the actual forest soil.
도 1은 단순전단과 일면전단을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명에 따른 토양전단시험장치의 전체적인 구성을 나타낸 개략도.
도 3은 도 2에 적용되는 토양전단시험장치를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 횡단면도.
도 6은 도 3의 종단면도.
도 7은 도 2에 적용되는 마노미터를 나타낸 도면.
도 8은 도 2에 적용되는 이동식 인발시험기를 나타낸 도면.
도 9는 도 8이 도 2에 적용된 상태를 나타낸 도면.1 is a conceptual diagram showing a simple shear and one-sided shear
Figure 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of the soil shear test apparatus according to the present invention.
3 is a perspective view showing a soil shear test apparatus applied to FIG.
Figure 4 is a plan view of Figure 3;
5 is a cross-sectional view of FIG. 3.
6 is a longitudinal cross-sectional view of FIG.
7 is a view showing a manometer applied to FIG.
8 is a view showing a mobile drawing tester applied to FIG.
9 is a view showing a state in which FIG. 8 is applied to FIG.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.In order to facilitate understanding of the present invention, the same reference numerals will be used to denote the same constituent elements even if they are shown in different drawings.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토양전단시험장치(100)는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 토양이 채워진 하나의 전단상자(130)를 공유하여 일면전단시험 및 단순전단시험을 동시에 수행하거나 개별적으로 수행할 수 있도록 하는 것으로, 프레임(110), 일면전단시험부, 단순전단시험부 및 제어부(200)를 포함한다.Soil
상기 프레임(110)은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부가 설치되는 곳으로, 내부에는 내부공간이 형성되어 전단 시험을 하기 위한 토양이 충진되는 토양채움상자(112)가 구비된다.The
즉, 상기 프레임(110)의 중앙영역에는 상부면이 개방되고 하부면이 밀폐된 함체 형상의 토양채움상자(112)가 구비되어 상기 개방된 상부면을 통해 전단시험에 필요한 토양을 충진할 수 있도록 하는 것이다.That is, in the center region of the
한편, 상기 토양채움상자(112)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 개방된 상부측이 상기 프레임(110)의 상부면으로부터 일정높이 돌출되도록 배치되고, 상기 프레임(110)의 내부로 하부측이 일정길이 연장되도록 배치된다.On the other hand, the
그리고, 상기 토양채움상자(112)의 개방된 상부테두리로부터 수평방향으로 일정길이 연장되는 안착판(114)이 구비된다.Then, the
이와 같은 안착판(114)의 상부면에는 한 쌍의 가이드레일(116)이 구비되어 상기 일면전단시험부가 상기 한 쌍의 가이드레일(116)을 따라 수평방향으로 이동될 수 있도록 한다.A pair of
이때, 상기 토양채움상자(112)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2튜브(118a,118b)를 매개로 수분공급수단(300) 및 마노미터(400)와 각각 연결될 수도 있다.In this case, as shown in Figure 2, the
즉, 상기 수분공급수단(300)은 상기 토양채움상자(112)에 채워진 토양에 수분을 공급하여 상기 토양의 수분조건을 일정하게 유지시켜줌으로써 전단시험기의 토양채움상자(112)에 채워진 토양의 수분함유율을 실제 산림 토양의 수분함유율로 조정할 수 있게 된다.That is, the water supply means 300 supplies water to the soil filled in the
또한, 상기 수분공급수단(300)이 놓여지는 하부단 높이를 조정하여 상기 토양채움상자(112)내로 공급되는 수위를 조정함으로써 데이터를 얻고자 하는 조건으로 상기 토양채움상자(112)에 채워진 토양의 수분함유율을 조정하여 다양한 수분 조건에서 토양에 발생되는 전단응력을 측정할 수 있도록 한다.In addition, by adjusting the height of the lower end on which the water supply means 300 is placed to adjust the water level supplied into the
그리고, 상기 토양채움상자(112)는 제2튜브(118b)를 매개로 상기 마노미터(400)와 연결시킴으로써 상기 수분공급수단(300)에 의해 상기 토양채움상자(112) 측으로 수분을 공급한 후, 토양채움상자(112)에 채워진 토양에서 공급된 수분이 유동상태인지 또는 평형상태인지의 여부를 확인할 수 있도록 한다.Then, the
이는 상기 수분공급수단(300)을 통해 토양채움상자(112) 측으로 공급된 수분은 일정시간 동안 토양 내에서 유동하게 되는데, 토양 내에서 수분이 유동된 상태에서 측정이 이루어지면 정확한 실험 결과를 얻지 못하기 때문이다.This means that the water supplied to the
이와 같은 마노미터(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 몸체(410)의 일면에 상기 제2튜브(118b)와 연결되는 중공의 관(420)이 수직하게 복수 개 배치되는 구조이며, 상기 복수 개의 관(420)에 채워지는 수분의 수위가 동일한 경우 상기 토양채움상자(112) 내에 채워진 토양에서 수분의 유동이 없는 평형상태임을 확인할 수 있다.Such a
상기 일면전단시험부는 상기 안착판(114)의 상부면에 설치되어 상기 가이드레일(116)을 따라 이동시 발생되는 수평방향으로의 전단응력을 측정할 수 있도록 하는 것으로, 이송판(122), 제1로드셀(124), 전단상자(130) 및 제1구동모터(126)로 구성된다.The one-side shear test part is installed on the upper surface of the
상기 이송판(122)은 중앙영역에 상기 토양채움상자(112)와 연통되는 일정높이의 전단상자(130)가 구비되어 시험하고자 하는 토양이 채워지며, 상기 한 쌍의 가이드레일(116)과 결합부(123)를 매개로 연결되어 구동력의 전달시 상기 가이드레일(116)을 따라 이동할 수 있도록 한다.The
그리고, 상기 이송판(122)의 일측은 제1로드셀(124)을 매개로 상기 프레임(110)의 상부면에 안착설치되는 제1구동모터(126)와 연결됨으로써 상기 제1구동모터(126)의 작동시 부가되는 구동력에 의해 상기 가이드레일(116)을 따라 이동되도록 한다.In addition, one side of the
상기 제1로드셀(124)은 상기 제1구동모터(126)와 상기 이송판(122)을 서로 연결하는 것으로, 상기 제1구동모터(126)에서 부가되는 하중 - 더욱 자세하게는 수평방향으로 부가되는 전단응력에 의해 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 발생되는 일면 전단강도를 측정하게 된다.The
이와 같은 제1로드셀(124) 및 제1구동모터(126)는 전단상자(130)에 채워진 토양의 일면 전단강도를 측정하기 위해서 구비되는 것이며, 상기 제어부(200)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결되어 측정된 데이터 및 신호를 상기 제어부(200) 측으로 전달되게 된다.The
한편, 상기 전단상자(130)는 상기 이송판(122)의 중앙영역에 상부가 개방되고 일정높이를 갖도록 전판(131), 후판(132) 및 양 측판(133)으로 이루어진다.On the other hand, the
즉, 전판(131), 후판(132) 및 양 측판(133)으로 구성되어 상,하부가 개방된 내부공간(S2)을 형성하여 개방된 상부를 통해 토양이 채워지고 하부가 상기 토양채움상자(112)의 개방된 상부와 연결되어 토양이 상기 토양채움상자(112)의 바닥면으로부터 상기 전단상자(130)의 상부면까지 연속적으로 채워질 수 있도록 한다.That is, the
다시 말하면, 상기 전단상자(130) 및 상기 토양채움상자(112)의 내부공간(S1,S2)이 서로 연결되도록 하여 상기 전단상자(130) 및 토양채움상자(112)에 채워지는 토양이 서로 분리되지 않고 연속적으로 채워지도록 하는 것이다.In other words, the inner space (S 1 , S 2 ) of the
이로 인해 상기 제1구동모터(126)를 통해 구동력을 전달하여 상기 이송판(122)을 수평방향으로 이동시킴으로써 상기 전단상자(130) 내에 채워진 토양에 전단응력을 가하게 되는 것이다.Therefore, the driving force is transmitted through the
이때, 상기 전단상자(130)의 전판(131) 및 후판(132)은 상기 이송판(122)에 고정되도록 설치되는 반면, 상기 양 측판(133)은 상기 이송판(122)에 하부단이 힌지(142)를 매개로 연결되어 상기 힌지(142)를 중심으로 상부가 좌,우 방향으로 회동운동 될 수 있도록 한다.At this time, the
그리고, 상기 양 측판(133)은 한 쪽에서 하중이 가해지더라도 양 측판(133)이 일체로 거동할 수 있도록 링크구조로 형성되는 링크부(144)에 의해 연결됨으로써 하중 부가시 양 측판(133)이 동시에 회동되도록 한다.In addition, the
상기 링크부(144)에 의해 일체로 거동되는 양 측판(133)은 상기 링크부(144)의 일측이 상기 이송판(122)의 일측에 구비되는 제2구동모터(146)와 제2로드셀(148)을 매개로 연결됨으로써 상기 제2구동모터(146)의 작동시 부가되는 구동력에 의해 상기 힌지(142)를 중심으로 좌,우 방향으로 선회운동을 하게 된다.Both
즉, 상기 제2구동모터(146)에 의해 하중이 부가되면 상기 전단상자(130)의 양 측판(133)은 "?"의 형상에서 "//"의 형상으로 작동되는 것이다.That is, when a load is added by the
이와 같이 상기 전단상자(130)의 양 측판(133)이 상기 제2로드셀(148)을 매개로 상기 제2구동모터(146)와 연결되어 단순전단시험부를 구성함으로써 본 발명의 전단시험장치(100)는 하나의 동일한 전단상자(130)를 이용하여 토양에 가해지는 일면전단은 물론 단순전단도 하나의 시험기를 통해서 개별적으로 측정할 수 있게 된다.As described above, both
더불어, 상기 단순전단시험부가 상기 일면전단시험부의 이송판(122) 상에 설치됨으로써 제1구동모터(126)를 통해 이송판(122)을 이송시켜 단순전단을 가함과 동시에 제2구동모터(146)를 통해 양 측판(133)이 선회운동되도록 함으로써 일면전단과 단순전단이 토양에 동시에 가해지는 경우의 정보도 측정할 수 있게 되는 것이다.In addition, the simple shear test unit is installed on the
상기 제2로드셀(148)은 상기 제2구동모터(146)와 상기 링크부(144)를 서로 연결하는 것으로, 상기 제2구동모터(146)에서 부가되는 하중 - 더욱 자세하게는 수평방향으로 부가되는 전단응력에 의해 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 발생되는 단순 전단강도를 측정하게 된다.The
이와 같은 제2로드셀(148) 및 제2구동모터(146)는 전단상자(130)에 채워진 토양의 단순 전단강도를 측정하기 위해서 구비되는 것이며, 상기 제어부(200)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결되어 측정된 데이터 및 신호를 상기 제어부(200) 측으로 전달되게 된다.The
한편, 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 일면전단시험과 단순전단시험시 상기 전단상자(130)의 개방된 상부면을 덮는 덮개판(134)이 구비된다.On the other hand, the soil
그리고 상기 덮개판(134)은 제3로드셀(154)을 매개로 수직응력부(150)와 연결되어 상기 전단상자(130)에 채워진 토양 측으로 수직응력을 가하도록 한다.The
이때, 상기 수직응력부(150)는 상기 프레임(110)의 내부에 설치되는 제3구동모터(152)에 연결될 수 있도록 링크구조로 형성되며, 상기 제3구동모터에 의해 수직방향으로 작동되어 상기 덮개판(134)의 상부를 가압하게 된다.In this case, the
이는 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 수직한 방향으로 하중을 전달함으로써 실제 산림에서 산지의 표층부는 물론 심층부에 위치되는 토양과 동일한 조건을 만들어 주기 위함이다.This is to create the same conditions as the soil located in the deep layer portion as well as the surface layer of the mountain in the actual forest by transferring the load in the direction perpendicular to the soil filled in the
이로 인해, 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 산지의 표층부 뿐만 아니라 산지의 심층부에 위치하는 토양에서 발생하는 전단강도도 정확하게 측정할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the soil
상기 제어부(200)는 상술한 바와 같이 상기 제1,2구동모터(126,146)를 작동시켜 구동시키거나 상기 제1,2로드셀(124,148)에서 측정된 신호를 분석하여 상기 전단상자(130)에 채워진 토양에 부가되는 전단력을 산출하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 데이터로거(210) 및 컴퓨터(220)로 구성된다.As described above, the
상기 데이터로거(210)는 상기 제1,2,3구동모터(126,146,152) 및 제1,2,3로드셀(124,148,154)과 전기적으로 연결되며, 여러가지 조작 패널이 구비되어 상기 제1,2,3구동모터(126,146,152)의 구동시 상기 전단상자(130)에 채워진 토양 측으로 실험하고자 하는 조건을 만족하는 적정한 응력이 부가되도록 하며, 상기 제1,2,3로드셀(124,148,154)에서 측정된 여러 가지 데이터를 수집한 후 상기 컴퓨터(220)로 전달하게 된다.The
그리고 상기 컴퓨터(220)는 데이터를 분석할 수 있는 프로그램이 설치되어 상기 데이터로거(210)로부터 전달된 데이터를 분석하여 사용자가 화면을 통해 여러 가지 조건에서 상기 토양에 발생되는 전단강도를 용이하게 확인할 수 있도록 한다.In addition, the computer 220 is installed with a program that can analyze the data to analyze the data transmitted from the
한편, 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 이동식 인발시험기(500)가 구비되어 식생의 뿌리 또는 모의근계에 작용되는 인발장력을 측정할 수도 있다.On the other hand, the soil
이때, 상기 전단상자(130)의 개방된 상부를 덮는 덮개판(134)에는 식생의 뿌리 또는 모의근계를 삽입할 수 있도록 삽입공(135)이 형성된다.At this time, the
즉, 상기 인발시험기(500)는 하부에 바퀴와 같은 이동수단(512)이 구비된 인발프레임(110)이 구비되고, 상기 인발프레임(110)의 상부측에 제4구동모터(520)를 설치하고 상기 제4구동모터(520)에 의해 작동되는 파지부(530)를 구비하며, 상기 파지부(530)와 제4구동모터(520)를 제4로드셀(540)로 연결하도록 한다.That is, the drawing
한편, 제4구동모터(520) 및 제4로드셀(540) 역시 상기 제어부(200)와 케이블을 매개로 연결된다.Meanwhile, the fourth driving motor 520 and the
상기 인발시험기(500)는 식생의 뿌리 또는 모의근계에서 발생되는 인발장력을 측정하기 위해서 본 발명의 전단상자(130)에 측정하고자 하는 식생의 뿌리나 모의근계를 위치시키고 토양을 충진시킨 후 상기 제4구동모터(520)를 작동시켜 상기 파지부(530)를 통해 식생의 뿌리나 모의근계를 들어올림으로써 뿌리나 모의근계의 인발장력을 측정하게 된다.The
이와 같이 본 발명의 토양전단시험장치(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 뿌리의 인발시험이 필요한 경우 상기 인발프레임(110)을 이동시켜 상기 파지부(530)가 전단상자(130)의 상부측에 위치되도록 함으로써 일면전단시험 및 단순전단시험에 사용되는 본 발명의 전단상자(130)를 단순히 공유하여 용이하게 시험을 할 수 있게 된다.
Thus, the soil
이하, 본 발명에 따른 토양전단시험장치(100)의 사용과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, the use process of the soil
먼저, 상기 전단상자(130) 및 토양채움상자(112) 내에 토양을 충진한 후 개방된 상부를 덮개판(134)으로 덮어준다.First, after filling the soil in the
그 후, 상기 수분공급수단(300)에서 제1튜브(118a)를 통하여 상기 토양채움상자(112) 측으로 수분을 공급하고, 상기 마노미터(400)에서 수위를 확인하여 상기 토양 내에서 수분이 유동상태인지 또는 평형상태인지를 확인한다.Thereafter, the water supply means 300 supplies water to the
상기 토양의 수분이 평형상태를 이루게 되면, 제3구동모터(152)를 작동시켜 수직응력부(150)를 통하여 상기 덮개판(134)에 수직응력을 가하게 된다.When the moisture of the soil is in equilibrium, the
이와 같은 상태에서 상기 데이터로거(210)에 구비된 제어판넬을 조작하여 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에 전단응력을 가하여 토양의 전단강도를 측정하게 된다.In this state, by operating the control panel provided in the
즉, 일면전단시험을 하고자 하는 경우에는 상기 제1구동모터(126)를 작동시켜 상기 이송판(122)을 수평방향으로 슬라이딩되도록 하여 상기 이송판(122)의 이동에 의해 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양은 수평방향으로 일면 전단응력을 받게 된다.That is, when the one-side shear test is to be performed, the
이때, 상기 제1로드셀(124)에서 측정된 데이터는 상기 데이터로거(210) 및 컴퓨터(220)로 전달되어 사용자는 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에서 단순전단시 발생되는 토양의 전단강도를 확인할 수 있게 된다.At this time, the data measured in the
그리고, 단순전단시험을 하고자 하는 경우에는 상기 제2구동모터(146)를 작동시켜 전단상자(130)의 양 측판(133)이 "//"방향이나 "\\"방향으로 회동되도록 함으로써 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양은 단순 전단응력을 받게 된다.When the simple shear test is to be performed, the
이와 같은 단순 전단응력은 상기 제2로드셀(148)을 통해 측정된 후 상기 데이터로거(210) 및 컴퓨터(220)로 전달되어 사용자는 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에서 일면전단시 발생되는 토양의 전단강도를 확인할 수 있게 된다.This simple shear stress is measured through the
한편, 상기 전단상자(130) 내에 충진된 토양에 일면전단과 단순전단이 동시에 작동되는 경우의 전단강도를 확인하고 싶은 경우에는 상술한 바와 같이 상기 제1구동모터(126) 및 제2구동모터(146)가 동시에 작동되도록 함으로써 상술한 과정을 통해 사용자는 토양에 발생되는 전단강도를 확인할 수 있게 된다.On the other hand, if you want to check the shear strength when the one-side shear and simple shear is simultaneously operated in the soil filled in the
그리고, 인발시험을 하고자 하는 경우에는 상기 전단상자(130) 내에 식생의 뿌리나 모의근계를 위치시킨 후 토양을 충진시키고, 상기 전단상자(130) 내에 삽입된 식생의 뿌리나 모의근계를 상기 파지부(530)로 파지할 수 있도록 상기 이동식 인발시험기(500)를 이동시킨다.And, if you want to do a drawing test, the roots or mock root system of vegetation is placed in the
그 후, 상기 수분공급수단(300)에서 제1튜브(118a)를 통하여 상기 토양채움상자(112) 측으로 수분을 공급하고, 상기 마노미터(400)에서 수위를 확인하여 상기 토양 내에서 수분이 유동상태인지 또는 평형상태인지를 확인한다.Thereafter, the water supply means 300 supplies water to the
상기 토양의 수분이 평형상태를 이루게 되면, 제3구동모터(152)를 작동시켜 수직응력부(150)를 통하여 상기 덮개판(134)에 수직응력을 가하게 된다.When the moisture of the soil is in equilibrium, the
이와 같은 상태에서 상기 데이터로거(210)에 구비된 제어판넬을 조작하여 상기 전단상자(130) 내에 삽입된 식생뿌리나 모의근계를 상기 제4구동모터(520)를 작동시켜 파지부(530)를 통해 상기 식재된 식생의 뿌리 또는 모의근계 측에 인발력을 부가함으로써 제4로드셀(540)을 통해 데이터를 수집하여 인발장력을 측정하면 되는 것이다.In this state, by operating the control panel provided in the
상기와 같은 본 발명에 의하면 하나의 전단상자(130)를 공유하여 일면전단시험과 단순전단시험을 개별적으로 수행하거나 동시에 수행함으로써 실제 산림 토양에 가해지는 정확한 전단강도를 측정하고 분석할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above by sharing a
또한, 별도의 이동식 인발시험기(500)를 구비하여 단순전단시험 및 일면전단시험에 사용되는 전단상자(130)를 공유하여 식생의 뿌리 또는 모의근계의 인발시험도 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.In addition, by having a separate
더욱이, 상기 토양채움상자(112)를 제1,2튜브를 매개로 수분공급수단(300) 및 마노미터(400)와 연결하여 실험하고자 하는 토양의 수분을 제어함으로써 다양한 조건에서 토양에 발생되는 전단강도를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
Furthermore, the shear strength generated in the soil under various conditions by controlling the moisture of the soil to be tested by connecting the
상기에서 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 당업자는 이하의 특허청구범위를 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 설계변형 또는 수정사항들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.
Although specific embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to such specific structures. Those skilled in the art will be able to easily modify or change without departing from the scope of the following claims. However, all such simple design variations or modifications are clearly disclosed in advance within the scope of the present invention.
100 : 전단시험장치 110 : 프레임
112 : 토양채움상자 114 : 안착판
116 : 가이드레일 118a, 118b : 제1,2튜브
122 : 이송판 123 : 결합부
124 : 제1로드셀 126 : 제1구동모터
130 : 전단상자 131 : 전판
132 : 후판 133 : 측판
134 : 덮개판 135 : 삽입공
142 : 힌지 144 : 링크부
146 : 제2구동모터 148 : 제2로드셀
150 : 수직응력부 152 : 제3구동모터
154 : 제3로드셀 200 : 제어부
210 : 데이터로거 220 : 컴퓨터
300 : 수분공급수단 400 : 마노미터
410 : 몸체 420 : 관
500 : 이동식 인발시험기 510 : 인발프레임
512 : 이동수단 520 : 제4구동모터
530 : 파지부 540 : 제4로드셀100: shear test device 110: frame
112: soil filling box 114: seating plate
116:
122: transfer plate 123: coupling portion
124: first load cell 126: first drive motor
130: shear box 131: electric board
132: thick plate 133: side plate
134: cover plate 135: insertion hole
142: hinge 144: link unit
146: second drive motor 148: second load cell
150: vertical stress unit 152: third drive motor
154: third load cell 200: control unit
210: data logger 220: computer
300: water supply means 400: manometer
410: body 420: tube
500: mobile drawing tester 510: drawing frame
512: means of movement 520: fourth drive motor
530: gripper 540: fourth load cell
Claims (7)
토양이 채워질 수 있도록 상기 토양채움상자의 개방된 상부와 연결되는 전단상자가 구비되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 안착판의 상부면에 배치되는 이송판과, 상기 이송판의 일측과 제1로드셀을 매개로 연결되어 상기 안착판을 슬라이딩 이동시키는 제1구동모터가 구비되는 일면전단시험부; 및
상기 안착판 상에 배치되고 제2로드셀을 매개로 상기 전단상자의 양 측판과 연결되어 상기 양 측판을 좌,우 방향으로 회동시키는 제2구동모터가 구비되는 단순전단시험부;를 포함하고,
상기 일면전단시험부 및 단순전단시험부를 통하여 토양에 부가되는 일면전단 또는 단순전단시험이 각각 개별적으로 수행되거나 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.Soil is filled with a soil filling box, a seating plate extending a predetermined length in the horizontal direction from the open upper edge of the soil filling box, and a pair of guide rails provided to face each other on the upper surface of the seating plate is provided frame;
A transfer plate disposed on an upper surface of the seating plate so that the soil is filled with a shear box connected to an open upper portion of the soil filling box so as to slide in a horizontal direction along the pair of guide rails; A one-side shear test unit having a first driving motor connected to one side of the transfer plate and a first load cell to slide the seat plate; And
And a simple shear test part disposed on the seating plate and connected to both side plates of the shear box via a second load cell, and having a second driving motor for rotating both side plates in left and right directions.
Soil shear test apparatus, characterized in that the one-side shear or simple shear test to be added to the soil through the one-side shear test section and the simple shear test section are performed individually or simultaneously.
상기 제1구동모터 및 제2구동모터에 동작신호를 출력하고 상기 제1로드셀 및 제2로드셀로부터 입력되는 신호를 분석하여 상기 전단상자에 채워진 토양에 부가되는 전단력을 산출하는 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.The method of claim 1,
The controller may further include a control unit configured to output an operation signal to the first driving motor and the second driving motor, and to analyze the signals input from the first load cell and the second load cell to calculate shear force added to the soil filled in the shear box. Soil shear test apparatus characterized in that.
상기 전단상자의 양 측판은 상기 제2구동모터에 의해 좌,우 회동이 가능하도록 힌지를 매개로 상기 안착판과 연결되는 한편, 링크부를 매개로 서로 연결되어 동시에 회동되도록 하는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.The method of claim 1,
Both side plates of the shear box are connected to the seating plate via a hinge to allow left and right rotation by the second driving motor, while the soil shear is connected to each other via a link unit so as to be rotated at the same time. Test equipment.
상기 전단상자는 내부에 채워진 토양에 수직응력을 가할 수 있도록 덮개판이 구비되고, 링크 구조로 형성된 수직응력부가 제3구동모터와 연결되는 한편, 상기 수직응력부가 제3로드셀을 매개로 상기 덮개판과 수직방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.The method of claim 1,
The shear box is provided with a cover plate to apply vertical stress to the soil filled therein, the vertical stress formed in the link structure is connected to the third drive motor, while the vertical stress is connected to the cover plate via the third load cell Soil shear test apparatus characterized in that connected in the vertical direction.
상기 토양채움상자는 제1튜브를 매개로 수분공급수단과 연결되어 내부에 채워진 토양에 수분이 공급되는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.The method of claim 1,
The soil filling box is connected to the water supply means through the first tube soil shear test apparatus, characterized in that the water supplied to the soil filled inside.
상기 토양채움상자는 제2튜브를 매개로 마노미터와 연결되어 상기 수분공급수단에서 공급된 수분이 상기 토양 내에서 유동상태인지 또는 평형상태인지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.6. The method of claim 5,
The soil filling box is connected to the manometer via a second tube soil shear test apparatus, characterized in that to check whether the water supplied from the water supply means flow or equilibrium in the soil.
상기 전단상자 내에 식생의 뿌리 또는 모의근계를 삽입한 후 이동식 인발시험기를 통하여 상기 식생의 뿌리 또는 모의근계에 대한 인발력을 측정하는 것을 특징으로 하는 토양전단시험장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Soil shear test apparatus, characterized in that for inserting the root or mock root system of the vegetation in the shear box and measuring the pull force to the root or mock root system of the vegetation through a mobile pull tester.
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