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Title:
METHOD FOR EVALUATION OF THE GROUND REINFORCEMENT EFFECT USING 4-D ELECTRICAL RESISTIVITY MONITORING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/120035
Kind Code:
A2
Abstract:
Disclosed is a method of evaluating a ground reinforcement effect using 4-D electrical resistivity monitoring, wherein the ground reinforcement is made up on an underground cavity through cement mortar grouting, the method including: (a) installing a survey line (510) for measuring electrical resistivity in a ground reinforcement zone; (b) measuring the electrical resistivity of the ground reinforcement zone through the survey line before grouting mortar (520), and imaging three-dimensional electrical resistivity distribution in the ground reinforcement zone by applying a three-dimensional electrical resistivity inversion to the measured results; (c) measuring the electrical resistivity of the ground reinforcement zone through the survey line while or after grouting the mortar (530), and imaging the three-dimensional electrical resistivity distribution in the ground reinforcement zone by applying the three-dimensional electrical resistivity inversion to the measured results; and (d) calculating a change ratio of the electrical resistivity (540) measured while or after the grouting in (c) to the electrical resistivity measured before the grouting in (b), and evaluating the ground reinforcement effect by imaging the three-dimensional electrical resistivity distribution in the ground reinforcement zone on the basis of the change ratio (550).

Inventors:
PARK, Sam-Gyu (1303Ho, 108Dong Samsung Hanul Apt.,Sinseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-707, 305-707, KR)
박삼규 (대전 유성구 신성동 한울아파트 108동 1303호, 305-707 Daejeon, 305-707, KR)
KIM, Jung-Ho (1 Daejayeonmaeul Apt, Gwanjeo-dong Seo-gu, Daejeon 302-243, 302-243, KR)
김정호 (대전 서구 관저동 대자연마을아파트 호, 302-243 Daejeon, 302-243, KR)
Application Number:
KR2009/001570
Publication Date:
October 01, 2009
Filing Date:
March 27, 2009
Export Citation:
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Assignee:
KOREA INSTITUTE OF GEOSCIENCE & MINERAL RESOURCES (30 Gajeong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-350, 305-350, KR)
한국지질자원연구원 (대전 유성구 가정동 30번지, 305-350 Daejeon, 305-350, KR)
PARK, Sam-Gyu (1303Ho, 108Dong Samsung Hanul Apt.,Sinseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-707, 305-707, KR)
박삼규 (대전 유성구 신성동 한울아파트 108동 1303호, 305-707 Daejeon, 305-707, KR)
KIM, Jung-Ho (1 Daejayeonmaeul Apt, Gwanjeo-dong Seo-gu, Daejeon 302-243, 302-243, KR)
International Classes:
G01R27/20; E02D3/12; G01V3/20
Foreign References:
EP0581686A11994-02-02
SU692933A11979-10-25
Attorney, Agent or Firm:
CHUNG, Sang Kyu (Hanbyol International Patent & Law Office, 4F Doonam Building236-11, Nonhyeon-dong,Gangnam-gu, Seoul 135-937, 135-937, KR)
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Claims:
시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의한 지하공동의 지반보강 효과를 판정하는 방법으로서;

(a) 지반보강 영역에 장기간 전기비저항을 측정할 수 있는 측선(Survey Line)을 설치하는 단계;

(b) 상기 측선을 이용하여 모르타르 주입 전 보강 영역에 대한 전기비저항을 측정하고, 그 측정 결과를 이용하여 3차원 전기비저항 역산을 수행하여 보강영역에 대한 3차원 전기 비저항 분포를 영상화하는 단계;

(c) 상기 측선을 이용하여 모르타르 주입 도중 또는 모르타르 주입 후 각 특정 상태별로 전기 비저항을 측정하고, 그 측정 결과를 이용하여 3차원 전기 비저항 역산을 수행하여 보강영역에 대한 3차원 전기비저항 분포를 영상화하는 단계;

(d) 상기 (b) 단계에서 측정된 주입 전 전기비저항을 기준으로 상기 (c) 단계에서 측정된 주입 도중 또는 주입 후 전기비저항에 대한 변화비를 산출하고, 이를 이용하여 보강영역에 대한 3차원 전기비저항 분포를 영상화하여 지반보강 효과를 판정하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법.

청구항 1에 있어서;

상기 측선은,

지표로부터 일정 깊이로 굴착한 바닥에 전극을 일정 간격으로 설치하고, 상기 각 전극에 전선을 연결하여 전선보호관을 통하여 터미널 보드에 접지시키는 것을 특징으로 하는 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법.

청구항 2에 있어서;

상기 전극과 상기 전선의 연결부는,

실리콘으로 절연 및 방수 처리하는 것을 특징으로 하는 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법.

청구항 1에 있어서;

상기 지반보강 효과 판정은,

보강된 모르타르의 전기비저항이 석회암 공동에 존재하는 지하수의 전기비저항 보다 낮다는 특성을 이용하여 보강 전 및 보강 후의 전기비저항을 비교함으로써 보강영역에 대한 보강효과를 판정하는 것을 특징으로 하는 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법.

Description:
4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법

본 발명은 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 4-D 전기비저항 모니터링을 적용하여 시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의한 지하공동의 지반보강 효과를 판정하기 위한 방법에 관한 것이다.

석회암 지대의 용식공동 및 폐광산의 채굴적 등 지하에 존재하는 불특정 다수의 공동으로 인해 도로, 철도, 교량과 같은 지상 구조물을 비롯한 사회간접자본과 인명에 대한 피해사례가 증가하고 있다. 특히 건설 현장에서는 지하공동으로 인해 기존 설계변경 및 새로운 대책공법 마련으로 과다한 공사비가 지출되는 등 많은 어려움을 격고 있으며, 이러한 지반침하지역에 대한 지반보강이 중요한 문제로 제기되고 있다.

석회암 지대의 지반보강은 공동 전체에 대한 지반보강보다는 경제적으로 기존시설물이나 신규로 건설될 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 범위 내에서 설계 및 시공되고 있다. 이러한 위험지역의 지반침하를 방지하고 구조물의 안정성을 확보하기 위하여 국내에서는 대부분 시멘트 모르타르 그라우팅에 의한 지하공동 충전공법이 적용되고 있다.

[발명의 내용]

[해결하고자 하는 과제]

화학적 용식작용으로 생성된 석회암 공동은 대부분 불규칙적으로 발달되어 있어 시멘트 모르타르 그라우팅의 경우 지반보강 도중과 보강 후의 효과를 판정하기에 어려운 점이 많다. 일반적으로 지반보강 후 시추조사 및 시추공을 이용하여 지반보강 효과를 확인하고 있지만, 시추지점에 한정된 효과판정에 그칠 뿐 아니라 시추 비용이 매우 비싸고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의해 지하공동에 대한 지반보강이 이루어지는 경우, 지반보강 효과를 적은 비용으로 전체적인 보강영역에 걸쳐 효과적으로 판정할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

화학적 용식작용으로 생성된 석회암 공동은 대부분 불규칙적으로 발달되어 있어 시멘트 모르타르 그라우팅의 경우 지반보강 도중과 보강 후의 효과를 판정하기에 어려운 점이 많다. 일반적으로 지반보강 후 시추조사 및 시추공을 이용하여 지반보강 효과를 확인하고 있지만, 시추지점에 한정된 효과판정에 그칠 뿐 아니라 시추 비용이 매우 비싸고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의해 지하공동에 대한 지반보강이 이루어지는 경우, 지반보강 효과를 적은 비용으로 전체적인 보강영역에 걸쳐 효과적으로 판정할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법은, 시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의한 지하공동의 지반보강 효과를 판정하는 방법으로서; (a) 지반보강 영역에 장기간 전기비저항을 측정할 수 있는 측선(Survey Line)을 설치하는 단계; (b) 상기 측선을 이용하여 모르타르 주입 전 보강 영역에 대한 전기비저항을 측정하고, 그 측정 결과를 이용하여 3차원 전기비저항 역산을 수행하여 보강영역에 대한 3차원 전기 비저항 분포를 영상화하는 단계; (c) 상기 측선을 이용하여 모르타르 주입 도중 또는 모르타르 주입 후 각 특정 상태별로 전기 비저항을 측정하고, 그 측정 결과를 이용하여 3차원 전기 비저항 역산을 수행하여 보강영역에 대한 3차원 전기비저항 분포를 영상화하는 단계; (d) 상기 (b) 단계에서 측정된 주입 전 전기비저항을 기준으로 상기 (c) 단계에서 측정된 주입 도중 또는 주입 후 전기비저항에 대한 변화비를 산출하고, 이를 이용하여 보강영역에 대한 3차원 전기비저항 분포를 영상화하여 지반보강 효과를 판정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지반보강 효과 판정은, 보강된 모르타르의 전기비저항이 석회암 공동에 존재하는 지하수의 전기비저항 보다 낮다는 특성을 이용하여 보강 전 및 보강 후의 전기비저항을 비교함으로써 보강영역에 대한 보강효과를 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측선은, 지표로부터 일정 깊이로 굴착한 바닥에 전극을 일정 간격으로 설치하고, 상기 각 전극에 전선을 연결하여 전선보호관을 통하여 터미널 보드에 접지시키는 것이 바람직하며, 상기 전극과 상기 전선의 연결부는, 실리콘으로 절연 및 방수 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해, 시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의해 지하공동에 대한 지반보강이 이루어지는 경우, 지반보강 효과를 적은 비용으로 전체적인 보강영역에 걸쳐 효과적으로 판정할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법의 구성을 기존 방식과 대비하여 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기비저항 계측 시스템을 나타내는 도면이다.

도 3은 지반보강 효과판정을 위한 전기비저항 측선 설치 영역을 나타내는 도면이다.

도 4는 도로확장 구간 지반보강을 위한 시멘트 모르타르 주입공 위치를 나타내는 도면이다.

도 5는 그라우팅 주입공의 시멘트 모르타르 주입량 표시를 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7은 전기비저항 모니터링 측선 6번에서 획득한 자료를 4-D 역산으로 해석한 전기비저항 분포도이다.

도 8 ~ 도 11은 시멘트 모르타르 주입 영향을 가장 많이 받은 측선 6을 대상으로 시멘트 모르타르 주입 전의 phase 1을 기준으로 구한 각 단계의 전기비저항 변화비를 나타내는 도면이다.

도 12 및 도 13은 시멘트 모르타르 주입 영향을 거의 받은 않은 측선 4를 대상으로 시멘트 모르타르 주입 전의 Phase 1을 기준으로 구한 각 단계의 전기비저항 변화비를 나타내는 도면이다.

도 14 ~ 도 16은 시멘트 모르타르의 주입 전과 후의 전기비저항 모니터링 자료로부터 구한 3차원 역해석결과와 이들의 전기비저항 변화비를 나타내는 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법을 상세히 설명한다.

본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 지반 보강 효과 판정 방법을 나타내는 구성도이다.

도시된 바와 같이, 기존에는 석회암 공동으로 인한 지반침하 지역에 시멘트 모르타르 그라우팅 공법에 의한 지반보강을 수행한 후, 그 보강효과를 검사하기 위하여 검사공을 시추하여 보강효과를 판정하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 기존 방법은 시추지점에 한정된 효과판정에 그칠 뿐 아니라 시추 비용이 매우 비싸고 시간이 많이 걸리는 단점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 보강영역에 대하여 보강 전 후에 전기비저항을 측정하여 전기비저항의 변화비로써 지반보강효과를 판정하는 새로운 기술을 개발하였다.

본 발명의 지반보강 효과 판정방법은 다음과 같은 방법으로 수행된다.

먼저, 지반보강 영역에 장기간 전기비저항을 측정할 수 있는 측선을 설치한다(S10). 다음으로, 상기 측선을 이용하여 모르타르 주입 전 보강 영역에 대한 전기비저항을 측정하고, 그 측정 결과를 이용하여 3차원 전기비저항 역산을 수행하여 보강영역에 대한 3차원 전기 비저항 분포를 영상화한다(S20).

다음으로, 상기 측선을 이용하여 모르타르 주입 도중 또는 모르타르 주입 후 각 특정 상태별로 전기 비저항을 측정하고, 그 측정 결과를 이용하여 3차원 전기 비저항 역산을 수행하여 보강영역에 대한 3차원 전기비저항 분포를 영상화한다(S30).

마지막으로, 보강 전 측정된 전기비저항과 보강 도중 또는 보강 후 측정된 전기비저항의 변화비를 산출하고(S40), 이를 이용하여 보강영역에 대한 3차원 전기비저항 분포를 영상화한다(S50).

시멘트 모르타르는 배합비의 구성에 따라 전기비저항의 차이는 있겠지만, 석회암 공동에 채워져 있는 지하수보다는 전기비저항이 낮으므로(실내 실험결과 모르타르의 전기비저항은 10 ohm-m 이하임), 모르타르 주입 후에 전기비저항이 낮아진 부분을 영상화하면 시멘트 모르타르에 의한 지반보강 효과를 3차원적으로 판정할 수 있게 된다. 즉, 보강 전후의 전기비저항 변화비는 보강 전의 전기비저항을 기준으로 보강 후의 전기비저항을 나눈 것으로 1보다 낮은 경우는 주입 전의 전기비저항보다 주입 후의 전기비저항이 낮아졌다는 것을 의미하며, 이것은 시멘트 모르타르 주입에 의한 영향으로 판단할 수 있어, 해당 영역의 모르타르에 의한 보강상태를 알아낼 수 있게 된다.

도 2는 지반보강 지역에 설치한 전기비저항 계측 시스템을 나타내는 그림이다. 본 발명에서 전기비저항을 측정하기 위한 측선(Survey line)은, 지표로부터 일정 깊이로 굴착한 바닥에 전극을 일정 간격으로 설치하고, 상기 각 전극에 전선을 연결하여 전선보호관을 통하여 터미널 보드에 접지시키는 것이 바람직하다. 실제 시스템 설치에 있어서는 지표에서 깊이 30 cm로 굴착하여 그 바닥에 전극을 5 m 간격으로 설치하고, 각 전극에 전선을 연결하여 전선보호관을 통하여 터미널보드에 접지시켰다. 전극과 전선의 연결부는 공기와 물에 의한 부식을 방지하기 위하여 실리콘으로 절연 및 방수처리를 하였으며, 모든 전극이 설치된 후에 굴착한 흙으로 되 메움을 한다.

이하에서는, 본 발명의 4-D 전기비저항 모니터링에 의한 지반보강 효과 판정 방법을 적용하여 실제 지반보강 영역에 대한 보강효과 판정 과정을 구체적으로 서술하기로 한다.

실험지역은 과거 지반 침하가 발생한 이력이 있으며, 기반암으로 석회규산염암이 분포하고 그 상부에 논토양을 포함한 제 4기 충적퇴적층으로 덮여 있는 지역이다. 이 지역은 단층 파쇄대를 따라 유동하고 있는 지하수의 작용으로 석회규산염암이 용식되어 형성된 공동이 비교적 소규모로 다양한 심도에서 넓은 지역에 걸쳐 발달하고 있으며, 이러한 지하수의 흐름이 용이하여 쉽게 침식될 수 있는 지질 구조적 특징을 갖고 있다. 실험지역에 분포하고 있는 석회규산염암 공동은 기존의 조사결과에 의하면 망구조로 이루어져 있으며 넓은 범위에 걸쳐 분포하고 있는 것으로 알려졌다. 실험지역 근처에는 농업용수를 위한 관정이 개발되어 있어 농작물의 용수공급을 위하여 지하수를 양수하여 사용하고 있다. 농번기에는 이 지역 농업용수의 상당량을 지하수에 의존하고 있으며, 지하수의 과잉 양수로 인하여 지하 공동 내에 채워져 있는 지하수위가 하강함으로 지표부에서 수차례 지반 함몰이 발생하였다.

석회규산염암의 공동이 발달되어 있는 지역을 통과하는 도로확장 구간의 안정성을 확보하기 위하여 지반보강 설계를 위하여 시추조사 및 물리탐사를 실시한 결과 도로확장 구간의 하부에 지하공동이 발달해 있음을 알았다. 이 결과를 바탕으로 도로확장 구간의 하부 지반보강을 위하여 시멘트 모르타르 그라우팅 공법으로 설계 및 시공되었다.

도로확장 구간에서의 시추결과 지하공동이 지표부근에서 심도 18 m까지 분포하고 있는데 이것은 3차원의 전기비저항 영상의 저비저항대와 일치하고 있다.

본 실험예에서, 전기비저항 모니터링 시스템은 석회규산염암의 지하공동이 가장 발달되어 있는 도로확장 구간을 중심으로 9 개의 측선을 설치하고, 장기간 모니터링을 위하여 전극봉과 전선 등을 특별히 제작하였다. 도 3은 지반보강 영역을 중심으로 설치한 전기비저항 측선을 나타내고 있다. 도 3 내지 도 5에서 가로축 및 세로축은 TM좌표를 나타낸 것이다. 도 3에서 전기비저항 측선은 북동-남서방향으로 9개의 측선을 설치하였으며, 전극간격은 5 m, 측선간격은 도로확장 구간을 중심으로 5 m와 10 m로 하였다.

9개의 전기비저항 측선 중에서 측선 4, 5, 6은 땅 속에 매설하여 장기간 전기비저항을 모니터링 할 수 있도록 깊이 30 cm로 굴착하여 그 바닥에 전극을 5 m 간격으로 설치하고, 각 전극에 전선을 연결하여 전선보호관을 통하여 터미널보드에 접지시켰다. 전극과 전선의 연결부는 공기와 물에 의한 부식을 방지하기 위하여 실리콘으로 절연 및 방수처리를 하였으며, 모든 전극이 설치된 후에 굴착한 흙으로 되 메움을 하였다. 그 외 측선은 논바닥에 측선의 시점과 종점을 표시하여 농작물이 없을 때 측선을 설치하여 전기비저항을 모니터링 하였다.

전기비저항 측정 시기는 표 1에 표시한 것처럼 지반보강을 위한 시멘트 모르타르 주입 전에 1회 측정을 하였으며, 시멘트 모르타르 주입 도중과 주입 후에 여려 차례 전기비저항을 반복 측정하였다. 측정에 사용한 전극배열은 dipole-dipole 전극배열과 modify pole-pole 전극배열을 이용하였으며, 전기비저항을 측정하기 전에 전극봉과 지반의 접지저항을 체크하여 단선 및 접지상태를 파악하고, 동일한 전류(100 mA) 및 전극배열을 이용하여 각 측선별 전기비저항을 측정하였다.

표 1

모니터링 Phase 획득일자 그라우팅 주입 조건 Phase 1 04 Feb. 2006 Pre-grouting Phase 2 17 Feb. 2006 Start of grouting Phase 3 07 Mar. 2006 During injection Phase 4 04 Apr. 2006 During injection Phase 5 05 May 2006 Post-grouting Phase 6 07 Jul. 2006 Post-grouting Phase 7 15 May 2007 Post-grouting

석회암 공동이 발달되어 있는 도로하부를 시멘트 모르타르 주입재로 보강하기 위하여 시추조사 및 전기비저항탐사를 실시하였다. 그 결과 전기비저항 모니터링 측선 6번 주변에서는 많은 지하 공동이 불규칙하게 존재하고 있으며, 측선 7, 8번 방향으로 지하공동이 분포하고 있을 것으로 판단하여 도 4와 같이 시멘트 모르타르 주입공 위치를 정했다. 주입공의 위치를 보면 도로 가장자리를 중심으로 시추조사에서 석회암 공동이 발견된 전기비저항 모니터링 측선 6번 부근에 집중되어 있으며, 측선 7, 8번이 있는 논바닥에도 주입공이 위치하고 있다.

이러한 주입공을 이용하여 주입 초기에는 물, 시멘트, 벤토나이트를 혼합한 시멘트 현탁액을 일정한 압력으로 주입하였다. 그러나 이 지역에 석회암 공동이 망구조로 발달되어 있어 유동성이 좋은 시멘트 현탁액이 멀리까지 유동되고 있음을 알았다. 그 이유는 시멘트 현탁액을 주입할 때 주입에 따라 압력이 증가하는 것이 일반적인데 이 지역은 주입에 따라 주입 압력이 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보이고 있었다. 따라서 주입재를 시멘트 현탁액에 모래를 혼합하여 시멘트 모르타르로 주입을 실시하였으며, 각 주입공에 대한 주입량은 주입 압력으로 결정했다.

도 5는 그라우팅 주입공의 시멘트 모르타르의 주입량을 표시한 것이다. 전체적인 주입량을 보면 석회암 공동이 발견된 시추공에서 주입량이 많은 것으로 나타났으며, 석회암 공동이 망구조로 발달되어 있어 넓은 범위로 주입재가 유동했을 것으로 판단된다.

도로확장 구간 주변에 설치된 전기비저항 측선으로부터 여러 차례 자료를 획득하여 분석함으로써 지반보강 효과판정의 적용성을 검토하였다.

도 6 및 도 7은 전기비저항 모니터링 측선 6번에서 획득한 자료를 4-D inversion으로 해석한 결과이다. 도 6 내지 도 16에서 세로축 및 가로축은 거리(단위:m)를 나타내며, 동일 전기비저항(단위:ohm-m)을 선으로 연결하였으며 동일 전기비저항 선 상에 기입된 숫자는 전기비저항을 나타낸다. 측선 6번은 확장도로의 가장자리에 설치한 측선으로 지반보강에 의한 시멘트 모르타르 주입영향을 가장 많이 받을 것으로 생각된다. 도 6은 시멘트 모르타르를 주입하기 전의 phase 1의 전기비저항 분포도이고, 도 7은 시멘트 모르타르 주입 이후의 phase 6의 전기비저항 분포도이다. Phase 1과 phase 6의 전기비저항 분포 패턴은 거의 유사하지만, phase 1보다 phase 6의 20 ohm-m 이하의 저비저항 분포 영역이 확장되어 있음을 알 수 있다. 이러한 원인은 그라우트재인 시멘트 모르타르 주입에 의한 것으로 판단된다.

기초적 실험에서 그라우트재의 주입량에 따른 전기비저항의 변화를 관찰한 결과 주입량에 증가함에 따라 전기비저항이 감소하는 것을 알 수 있었다. 따라서 지반보강에서 시멘트 모르타르 주입에 대한 효과평가를 위해서는 각 주입단계에서 측정한 전기비저항의 변화비를 구해서 주입 영역뿐만 아니라 주입 거동을 평가하였다. 도 8 ~ 도 11는 전기비저항 모니터링 측선 6을 대상으로 시멘트 모르타르 주입 전의 phase 1을 기준으로 각 단계의 전기비저항 변화비를 나타낸 것이다. 도 8, 도 9, 도 10 및 도 11은 각각 phase 2, 3, 4 및 6의 전기비저항 변화비를 나타내고 있다. 도 8은 그라우팅을 시작하는 단계로 phase 1과 비교해서 전기비저항의 변화가 거의 없다. 그러나 그라우팅 도중의 phase 3, 4와 6의 경우는 전기비저항이 낮아지고 있는 영역이 확장되어 가고 있음을 알 수 있으며, 도 9에서 도 11 단계로 갈수록 저비저항이 지표부근으로 확장되어 가고 있음을 알 수 있다. 실제 phase 6 단계에서는 시멘트 모르타르 주입에 의해 아스팔트 포장도로의 표면에 굴곡이 발생하였으며, 이러한 현장을 전기비저항 변화비로부터 입증할 수 있다.

한편 도 12 및 도 13은 확장 도로 가장자리에 설치한 전기비저항 모니터링 측선 4번을 대상으로 시멘트 모르타르 주입 전의 Phase 1을 기준으로 Phase 2와 4의 전기비저항 변화비를 나타낸 것이다. 도 12 및 도 13은 각 phase 2와 4의 전기비저항 변화비를 나타내고 있다. 도 8 ~ 도 11과 마찬가지로 도 12는 그라우팅을 시작하는 단계로 Phase 1과 비교해서 전기비저항의 변화가 거의 없다. 도 13은 Phase 4의 전기비저항 변화비를 보여주고 있는데 전기비저항의 변화가 거의 없는 것으로 보인다. 이러한 이유는 측선 4번은 시추조사에서 석회암 공동이 발견되지 않았으며, 시멘트 모르타르 주입이 되지 않은 것으로 보인다.

지반보강을 위한 시멘트 모르타르의 주입영역 및 거동을 공간적으로 파악하기 위하여 전기비저항 모니터링 측선 9개를 이용하여 3차원 역해석을 시도했다. 도 14 ~ 도 16은 시멘트 모르타르의 주입 전과 주입 후의 전기비저항 모니터링 자료로부터 3차원 역해석 결과와 이들의 전기비저항 변화비를 나타내고 있다. 도 14는 phase 1의 3차원 역해석 결과 중에서 깊이 15 m의 전기비저항 영상을 나타낸 것이고, 도 15는 phase 7의 깊이 15 m의 전기비저항 영상을 나타낸 것이다. 도 16은 phase 1을 기준으로 phase 7을 단순히 나눈 것으로 청색 계열의 색이 분포하는 곳은 주입 전보다 주입 후에 전기비저항이 낮아진 영역이다. 이 결과로부터 시멘트 모르타르 주입재의 유동방향 및 분포를 공간적으로 파악할 수 있다.

본 실험예는 도로확장 구간의 지반보강을 위하여 시멘트 모르타르 그라우팅 공법을 시공하고 있는 현장에 4-D 전기비저항 모니터링을 실시하여 지반개량의 효과판정을 시도하였다. 시멘트 모르타르를 주입하기 전에 얻은 전기비저항을 기준으로 하여 주입 도중, 주입 후에 여러 차례 전기비저항을 측정하여 전기비저항 변화비로서 주입재의 유동방향 및 주입범위를 파악했다. 그 결과 석회암의 공동이 발달한 주변의 주입공에서는 전기비저항이 현저하게 낮아지고 있음을 알 수 있었고, 이것은 주입재의 영향에 기인한 것으로 생각된다. 그러나 시추조사에서 석회암의 공동이 발견되지 않은 전기비저항 모니터링 측선 4의 경우는 전기비저항의 변화가 거의 관찰되지 않았으며, 실제 주입공에서의 주입량도 현저하게 적었다.

이러한 결과로부터 석회암 공동으로 인한 지반침하 지역의 시멘트 그라우팅에 의한 지반보강 효과 평가에 4-D 전기비저항 모니터링이 유용함을 입증할 수 있었다. 또한 지반침하 지역 그라우트 주입 전과 후의 전기비저항 변화비로부터 지반보강 영역을 3차원적으로 영상화할 수 있어 본 발명에서 개발된 지반물성 변화 모니터링 기술이 지반조사 분야에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

이상과 같이 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.